「网络安全」常见攻击篇(22)——DHCP攻击
nanshan 2024-11-17 14:09 33 浏览 0 评论
DHCP攻击针对的目标是网络中的DHCP服务器，原理是耗尽DHCP服务器所有的IP地址资源，使其无法正常提供地址分配服务。然后在网络中再架设假冒的DHCP服务器为客户端分发IP地址，从而来实现中间人攻击。
什么是DHCP?
DHCP，动态主机配置协议，前身是BOOTP协议，是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，常用的2个端口：67(DHCP server),68(DHCP client)。DHCP通常被用于局域网环境，主要作用是集中的管理、分配IP地址，使client动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率。简单来说，DHCP就是一个不需要账号密码登录的、自动给内网机器分配IP地址等信息的协议。
1、产生背景：网络增大，手工配置存在很多问题【人员素质要求高、容易出错、灵活性差、IP地址资源利用率低、工作量大，不利于管理等】
2、DHCP相对于静态手工配置的优点【效率高、灵活性强、易于管理等】
DHCP的工作原理
- 发现阶段：在发现阶段，DHCP客户端会以广播的方式给自己所在在广播域中的DHCP服务器都发送一个DHCP Discover 报文，目的是寻找网络中的DHCP Server，并表示自己需要获得一个IP地址
- 提供阶段：是网络中的DHCP Server响应所收到的DHCP Discover 报文，把准备提供的IP地址携带在DHCP Offer 报文中，并以单播的方式发送给DHCP 客户端（注意这里Offer 报文中携带的IP地址客户端还不能直接使用）
- 请求阶段：DHCP客户端在收到的所有Offer 报文中选择接受第一个到达客户端的Offer（通常情况下选择第一个接收到的Offer），并向相应的DHCP Server 以广播的方式发送DHCP Request 报文，表示自己愿意接受该Offer （在这个DHCP Request 报文中携带有R上的DHCP Server 的标识—称为Server Identifier，表示DHCP Client 只愿意接受R上的Offer，R也是通过分析这个标识来确定DHCP Client 只愿意接受自己的Offer。而该二层广播域中其他的DHCP服务器也会收到DHCP Client 所发出的DHCP Request 报文，它们则通过分析这个标识来确定DHCP Client 已经拒绝接受自己的Offer）
- 确认阶段：如果在提供阶段所携带的IP地址能正常地分配给DHCP Client 使用的话，那么R会以单播的方式给DHCP Client 发送一个DHCP Ack 报文，此时DHCP Client 获取地址成功；但是如果因为一些原因，在提供阶段所携带的IP地址不能分配给DHCP Client 的话，这时R则会给DHCP Client 发送一个DHCP Nak 报文，而当DHCP Client 收到R的DHCP Nak 报文后，则表示获取IP地址失败，需要重新进入到发现阶段。
当DHCP Client 正常获得IP地址后，如下图：
从DHCP Server 获取的IP地址有一个租约时间，DHCP协议规定租约时间缺省不少于1小时，通常情况下，租约时间缺省值为24小时。
在DHCP协议中规定，在缺省情况下，当DHCP Client 使用IP地址到达T1时（租约时间的1/2），DHCP Client会以单播的方式给R发送一个DHCP Request 报文（请求续租），当到达时间T2（租约时间的7/8，即租约时间的87.5%）之前，若DHCP Client 收到R的DHCP Ack报文，则续租成功，重新开始租约期的计时；若没有收到，则DHCP Client 会在T2时刻再次以广播的方式发送DHCP Request 报文，请求续租，这时如果DHCP Client 在租约时间到达之前收到R的DHCP Ack报文，则续租成功，重新开始租约期的计时，如果没收到，则续租失败，DHCP Client 不能继续使用这个IP地址，需要重新从发现阶段开始向DHCP服务器申请新的IP地址。
- DHCP中继的使用场景
从前面DHCP的工作原理我们可以知道，DHCP Client 必须和DHCP Server 在同一个二层广播域中，才能接收到彼此发送的DHCP报文，DHCP报文是无法跨越二层广播域传播的。这时，我们可以有两种方法解决这个问题：
（1）、在网络中的每个网段都设置一台DHCP Server，但是这个方法代价较大，很不经济，造成资源的很大浪费，所以现实中一般不推荐此方法
（2）、只设置一个DHCP Server，利用DHCP中继技术DHCP Relay 来实现一个DHCP Server 同时为多个二层广播域中的DHCP Client 服务，这样既节省成本，又便于集中管理
2.DHCP中继的工作原理
在DHCP中继的工作原理中和前面的DHCP工作原理基本相同，只是中间DHCP Relay 负责DHCP Client 和DHCP Server 之间的DHCP报文的转发，这里要注意的是：DHCP Relay 与DHCP Client 之间是以广播的方式进行交换DHCP报文的，而DHCP Relay 与DHCP Server 之间是以单播的方式来交换DHCP报文的。
DHCP服务器的防攻击与防御
DHCP服务器面临的安全威胁：DHCP在设计上未充分考虑到安全因素，从而留下许多安全漏洞，使得DHCP很容易受到攻击。在实际网络中，针对DHCP攻击的手段主要有以下三种：
1.攻击原理
攻击者持续大量地向DHCP服务器申请IP地址，直到耗尽DHCP服务器地址池的IP地址，使DHCP服务器无法再给正常的主机分配IP地址
在PC机给DHCP Server发送的DHCP Discover 报文中有一个CHADDR字段，该字段是由DHCP客户端填写的，用来表示客户端的硬件地址（MAC地址），而DHCP Server 也是根据CHADDR字段来分配IP地址的，对于不同的CHADDR，DHCP Server会分配不同的IP地址，因为DHCP Server 无法识别CHADDR的合法性，攻击者就利用这个漏洞，不断的改变CHADDR字段的值，来冒充不同的用户申请IP地址，使DHCP Server 中IP池枯竭，从而达到攻击目的。
2.DHCP Snooping 技术解决DHCP 饿死攻击
为了防止DHCP受到攻击，就产生了一种DHCP Snooping的技术，但DHCP Snooping不是一种标准技术，还没有统一的标准规范，所以不同品牌的网络设备上实现DHCP Snooping也不尽相同。DHCP Snooping部署在交换机上就相当于在DHCP客户端与DHCP服务器端之间构建了一道虚拟的防火墙。
我们前面讲到DHCP饿死攻击是攻击者不断改变CHADDR的字段来实现的，为了弥补这个漏洞，阻止饿死攻击，我们在端口下配置DHCP Snooping技术，对DHCP Request报文的源MAC地址与CHADDR的字段进行检查，如果一致则转发报文，如果不一致则丢弃报文。
配置命令为，进入连接客户端接口视图，输入命令dhcp snooping check dhcp-chaddr enable
如下图：
但是还可能存在另一种饿死攻击，就是攻击者不断改变CHADDR，同时改变源MAC，并让CHADDR与源MAC地址相同，这样也可以躲过源MAC地址与CHADDR的一致性检查。
1.攻击原理
当攻击者私自安装并运行DHCP Server 程序后，可以将自己伪装成DHCP Server，这就是仿冒DHCP Server。它的工作原理与正常的DHCP Server 一模一样，所以当PC机接收到来自DHCP Server 的DHCP报文时，无法区分是哪个DHCP Server 发送过来的，如果PC机第一个接收到的是来自仿冒DHCP Server 发送的DHCP报文，那么仿冒DHCP Server 则会给PC机分配错误的IP地址参数，导致PC客户端无法访问网络。
2.DHCP Snooping 防止仿冒DHCP Server 攻击
在DHCP Snooping技术中，将交换机的端口分为两种类型，信任端口（Trusted端口）和非信任端口（Untrusted端口），交换机所有端口默认都是Untrusted端口，我们将与合法DHCP Server 相连的端口配置为Trusted端口，这样交换机从Trusted端口接收到的DHCP 报文后，会正常转发，从而保证合法的DHCP Server能正常分配IP地址及其他网络参数；而其他从Untrusted端口接收到的DHCP Server 的报文，交换机会直接丢弃，不再转发，这样可以有效地阻止仿冒的DHCP Server 分配假的IP地址及其他网络参数。
配置命令如下：进入与DHCP Server 相连的接口视图
[LSW2] int e0/0/2
[LSW2-E0/0/2] dhcp snooping trusted
如果恢复为Untrusted 端口，命令如下：
[LSW2-E0/0/2] undo dhcp snooping trusted
1.攻击原理
攻击者利用ARP机制，让PC-A学习到IP-S与MAC-B的映射关系，让DHCP Server 学习到IP-A与MAC-B的映射关系，如此一来，PC-A与DHCP Server之间交互的IP报文都要经过PC-B进行中转。我们这里要了解交换机在转发数据包过程中，IP地址与MAC地址的变化过程，这个类似于MAC地址欺骗。由于PC1与DHCP Server之间的IP报文都会经过攻击者PC，攻击者就能很容易窃取到IP报文中的信息，进行篡改或其他的破坏行为，从而达到直接攻击DHCP目的。
2.DHCP Snooping 防止DHCP中间人攻击
DHCP中间人攻击从原理上我们可以知道它其实是一种Snoofing IP/MAC攻击（ARP欺骗），所以要防止DHCP中间人攻击，就是要防止ARP欺骗。而运行DHCP Snooping的交换机会侦听（Snooping）往来于用户与DHCP Server之间的信息，并从中收集用户的MAC地址（DHCP消息中的CHADDR字段中的值）、用户的IP地址（DHCP Server分配给相应的CHADDR的IP地址）、IP地址租用期等等信息，将它们集中存放在DHCP Snooping 绑定表中，运行了DHCP Snooping的交换机会建立并动态维护DHCP Snooping绑定表。
如上图所示，DHCP Server给PC-A 、PC-B分别分配IP-A、IP-B，那么IP-A与MAC-A就形成绑定关系，IP-B与MAC-B形成绑定关系，并存入DHCP Snooping绑定表中。这时攻击者想让Server 学习到IP-A与MAC-B的映射关系，会发送不断发送ARP请求报文（ARP报文中源IP地址填为IP-A，源MAC地址填为MAC-B）。交换机接收到这个ARP报文后，会检查它的源IP地址和源MAC地址，发现与DHCP Snooping绑定表中的条目不匹配，就丢弃该报文，这样可以有效地防止Spoofing IP/MAC攻击。
配置命令为：
[LSW2] arp dhcp-snooping-detect enable
针对网络中经常存在对源IP地址进行欺骗的攻击行为（攻击者仿冒合法用户的IP地址来向服务器发送IP报文），我们可以使用IPSG（IP Source Guard）技术来防范这种攻击。在交换机使用IPSG功能后，会对进入交换机端口的报文进行合法性的检查，然后对报文进行过滤（检查合法，则转发；检查非法，则丢弃）。
DHCP Snooping技术也可以与IPSG技术进行联动，即对于进入交换机端口的报文进行DHCP Snooping绑定表的匹配检查，如果报文的信息与绑定表一致，则允许通过，如果不一致则丢弃该报文。
报文的检查项可以是源IP地址、源MAC地址、Vlan和物理端口号等若干组合。如在交换机的端口视图下可支持IP+MAC、IP+Vlan、IP+MAC+Vlan等组合检查，在交换机的Vlan视图下可支持：IP+MAC、IP+物理端口号、IP+MAC+物理端口号等组合检查。
配置命令如下：
在交换机的接口视图或VLan视图下输入命令：ip source check user-bind enable。
总结
1、熟悉DHCP服务器的工作原理，DHCP服务器工作过程中的报文的作用可以让我们对于攻击DHCP服务器的手段能更好的理解；
2、在防范DHCP和各种攻击手段中所用到的技术，其工作原理和工作场景，我们也要非常熟悉。
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