网络协议与攻击模拟

网络协议与攻击模拟

一、ARP协议（地址解析协议）

工作原理

• 将一个已知的IP地址解析为Mac地址，从而进行数据交互
• 是一个三层的协议，但是工作在二层

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工作流程

1、两个阶段

• ARP请求（request 1）
• ARP响应（reply 2）

2、ARP协议报文格式

• 硬件类型：指明了发送方想知道的硬件类型，以太网的值为1；
• 协议类型：指明了发送方提供的高层协议类型，IP为0800（16进制）；
• 硬件地址长度和协议长度：指明了硬件地址和高层协议地址的长度，这样ARP报文就可以在任意硬件和任意协议的网络中使用；
• 操作类型：用来表示这个报文的类型，ARP请求为1，ARP响应为2，RARP请求为3，RARP响应为4；
• 发送方硬件地址（0-3字节）：源主机硬件地址的前3个字节；
• 发送方硬件地址（4-5字节）：源主机硬件地址的后3个字节；
• 发送方IP地址（0-1字节）：源主机硬件地址的前2个字节；
• 发送方IP地址（2-3字节）：源主机硬件地址的后2个字节；
• 目标硬件地址（0-1字节）：目的主机硬件地址的前2个字节；
• 目标硬件地址（2-5字节）：目的主机硬件地址的后4个字节；
• 目标IP地址（0-3字节）：目的主机的IP地址

3、ARP缓存

• 主要的目的是为了避免重复去发送ARP请求
• windows操作系统的ARP命令

arp -a #查看ARP的缓存
arp -d #清楚ARP缓存

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ARP攻击与欺骗

1、ARP攻击

• 伪造ARP应答报文，向被攻击的主机响应虚假的MAC地址
• 当被攻击的主机进行网络通讯时，会将数据交给虚假的MAC地址进行转发，由于虚假的MAC地址不存在，所以会造成被攻击主机无法访问网络

2、ARP欺骗

• 欺骗网关
  。伪造ARP应答报文，向攻击主机和网络响应真实的MAC地址
  。当被攻击主机进行网络通讯时，会将数据交给真实MAC地址进行转发，从而来截获被攻击主机的数据，这时攻击主机是可以进行网络通讯
• 欺骗主机
  。伪造ARP应答报文，向攻击主机和网络响应真实的MAC地址
  。当被攻击主机进行网络通讯时，会将数据交给真实MAC地址进行转发，从而来截获被攻击主机的数据，这时攻击主机是可以进行网络通讯

二、ICMP协议（Internet控制报文协议）

1、概念

• 用于在IP主机、路由器之间传递控制消息（网络通不通，主机是否可达，路由是否可用等）
• ICMP是属于网络层的协议，封装在传输层与网络层之间

2、 报文格式

类型（type）
代码（code）

1、类型

。（8 0） 请求
。（0 0） 回显应答（正常应答）
。（3 1） 目标不可达（主机）
。（11 0） 超时，传输期间生存时间为0
。（3 3） 目标不可达（端口）
。（5 0） 重定向（网络）
。（5 1） 重定向（主机）

2、常见的报文

• 响应请求
  使用ping，请求（type为0），响应（type为8）
• 目标不可达
  type为3
• 源抑制
  源抑制充当一个控制流量的角色，它通知主机减少数据包流量，由于ICMP没有恢复传输的报文，所以只要停止该报文，主机就会逐渐恢复传输速率 type为4
• 超时报文
  类型为11 code为0 传输超时，code为1 重组分段超时
• 时间戳
  type为13，时间戳请求
  type为14，时间戳应答

3、ICMP重定向

在某些特定的情况，路由器检查到主机使用非优化路由时候，会向主机发送ICMP重定向报文，使主机路由改变

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三、TCP协议

传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议

1、TCP报文格式

2、TCP报文字段详解

第一行：源端口和目的端口

• TCP源端口（Source Port）：源计算机上的应用程序的端口号，占16位（bit）
• TCP目的端口（Destination Port）：目标计算机的应用程序端口号，占16位（bit）

第二行：序列号

• TCP序列号（Sequence Number）：占32位（bit），表示本报文段所发送数据的第一个字节的编号。在TCP连接中，所传送的字节流的每一个字节都会按顺序编号。
  • 比如分组的第一个数据包由文件的14个字节数据组成，那么该数据包所添加的序号就是1。
  • 同理，第二个数据包由文件的59个字节数据组成，那么该数据包所添加的序号就是5。

第三行：确认号

• TCP确认号：占32位（bit），表示接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个字节数据的编号。
  • 比如接收端收到由文件14个字节数据+TCP首部组成的数据包后，删除首部提取14个字节数据，返回的确认号为5，即告诉发送端下一次应该发送文件的第5个字节及其之后字节组成的数据包过来。

第四行：（顺序如图从左到右）

• 数据偏移（即首部长度，Header Length）：
  • 占4位（bit），它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远，也就是TCP首部的长度。
  • “数据偏移”的单位是 32 位字（以 4 字节为计算单位），最大1111表示15x4=60个字节，即表示TCP首部最大长度为60个字节，因此TCP首部的“可选字段”部分最多40个字节。
• 保留字段（Reserved）：
  • 占 4 位。为 TCP 将来的发展预留空间，目前必须全部为 0。
• 标志位字段：
  • CWR（Congestion Window Reduce）：拥塞窗口减少标志，用来表明它接收到了设置 ECE 标志的 TCP 包。并且，发送方收到消息之后，通过减小发送窗口的大小来降低发送速率。
  • ECE==ECN（ECN Echo）：用来在 TCP 三次握手时表明一个 TCP 端是具备 ECN (显式拥塞通告)功能的。在数据传输过程中，它也用来表明接收到的 TCP 包的 IP 头部的 ECN 被设置为 11，即网络线路拥堵。
  • URG（Urgent）：表示本报文段中发送的数据是否包含紧急数据。URG=1 时表示有紧急数据。当 URG=1 时，后面的紧急指针字段才有效。
  • ACK：表示前面的确认号字段是否有效。ACK=1 时表示有效。只有当 ACK=1 时，前面的确认号字段才有效。TCP 规定，连接建立后，ACK 必须为 1。
  • PSH（Push）：告诉对方收到该报文段后是否立即把数据推送给上层。如果值为 1，表示应当立即把数据提交给上层，而不是缓存起来。
  • RST：表示是否重置连接。如果 RST=1，说明 TCP 连接出现了严重错误（如主机崩溃），必须释放连接，然后再重新建立连接。
  • SYN：在建立连接时使用，用来同步序号。
    • 当 SYN=1，ACK=0 时，表示这是一个请求建立连接的报文段。
    • 当 SYN=1，ACK=1 时，表示对方同意建立连接。
    • SYN=1 时，说明这是一个请求建立连接或同意建立连接的报文。只有在前两次握手中 SYN 才为 1。
  • FIN：标记数据是否发送完毕。如果 FIN=1，表示数据已经发送完成，可以释放连接。
• 窗口大小字段（Window Size）：
  • 占16位，TCP流量控制，表示目前还有多少空间，能接收多少数据量。

第五行：

• TCP 校验位（TCP Checksum）：
  • 占 16 位。它用于确认传输的数据是否有损坏。发送端基于数据内容校验生成一个数值，接收端根据接收的数据校验生成一个值。两个值必须相同，才能证明数据是有效的。如果两个值不同，则丢掉这个数据包。
• 紧急指针（Urgent Pointer）：
  • 占 16 位。仅当前面的 URG 控制位为 1 时才有意义，它指出本数据段中为紧急数据的字节数，当所有紧急数据处理完后，TCP 就会告诉应用程序恢复到正常操作。即使当前窗口大小为 0，也是可以发送紧急数据的，因为紧急数据无须缓存。

第六行：可选项字段

可以自定义头部字段，长度不定，但长度必须是 32bits 的整数倍，最多40个字节。

第七行：TCP数据

数据部分(可以不发送任何数据)。

3、TCP的三次握手和四次挥手

4、TCP常见端口号

• 21 ftp–文件传输协议（FTP）端口
• 22 ssh–安全 Shell（SSH）服务
• 23 telnet–Telnet 服务
• 25 smtp–简单邮件传输协议（SMTP）
• 37 time–时间协议
• 80 http–超文本传输协议
• 109 pop2–邮局协议版本2
• 110 pop3–邮局协议版本3
• 161 snmp–简单网络管理协议
• 179 bgp–边界网络协议
• 213 ipx–互联网络分组交换协议
• 443 https–安全超文本传输协议
• 1521 oracle数据库
• 3306 mysql数据库
• 5000 sql server数据库

四、UDP协议（用户数据包协议）

1、特点

• 不需要建立链接，直接发送数据，不会去重新排序，不需要确认

2、报文字段

• 源端口
• 目标端口
• UDP长度
• UDP校验

3、常见的UDP端口号

• 53 DNS
• 69 TFTP
• 111 RPC
• 123 NTP
• 161 SNMP