ARP概念及攻击与防护的原理
最近在论坛上经常看到关于ARP病毒的问题，于是在Google上搜索ARP关键字，结果出来很多关于这类问题的讨论。呵呵，俺的求知欲很强，想再学习ARP下相关知识，所以对目前网络中常见的ARP问题进行了一个总结。
1. ARP概念
咱们谈ARP之前，还是先要知道ARP的概念和工作原理，理解了原理知识，才能更好去面对和分析处理问题。
1.1 ARP概念知识
ARP，全称Address Resolution Protocol，中文名为地址解析协议，它工作在数据链路层，在本层和硬件接口联系，同时对上层提供服务。
IP数据包常通过以太网发送，以太网设备并不识别32位IP地址，它们是以48位以太网地址传输以太网数据包。因此，必须把IP目的地址转换成以太网目的地址。在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。ARP协议用于将网络中的IP地址解析为的硬件地址（MAC地址），以保证通信的顺利进行。
1.2 ARP工作原理
首先，每台主机都会在自己的ARP缓冲区中建立一个 ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的对应关系。当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时，会首先检查自己 ARP列表中是否存在该 IP地址对应的MAC地址，如果有﹐就直接将数据包发送到这个MAC地址；如果没有，就向本地网段发起一个ARP请求的广播包，查询此目的主机对应的MAC地址。此ARP请求数据包里包括源主机的IP地址、硬件地址、以及目的主机的IP地址。网络中所有的主机收到这个ARP请求后，会检查数据包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此数据包；如果相同，该主机首先将发送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中，如果ARP表中已经存在该IP的信息，则将其覆盖，然后给源主机发送一个 ARP响应数据包，告诉对方自己是它需要查找的MAC地址；源主机收到这个ARP响应数据包后，将得到的目的主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中，并利用此信息开始数据的传输。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包，表示ARP查询失败。
例如：
A的地址为：IP：192.168.10.1 MAC: AA-AA-AA-AA-AA-AA
B的地址为：IP：192.168.10.2 MAC: BB-BB-BB-BB-BB-BB
根据上面的所讲的原理，我们简单说明这个过程：A要和B通讯，A就需要知道B的以太网地址，于是A发送一个ARP请求广播（谁是192.168.10.2 ，请告诉192.168.10.1），当B收到该广播，就检查自己，结果发现和自己的一致，然后就向A发送一个ARP单播应答（192.168.10.2 在BB-BB-BB-BB-BB-BB）。
1.3 ARP通讯模式
通讯模式（Pattern Analysis）：在网络分析中，通讯模式的分析是很重要的，不同的协议和不同的应用都会有不同的通讯模式。更有些时候，相同的协议在不同的企业应用中也会出现不同的通讯模式。ARP在正常情况下的通讯模式应该是：请求 -> 应答 -> 请求 -> 应答，也就是应该一问一答。
2. 常见ARP攻击类型
个人认为常见的ARP攻击为两种类型：ARP扫描和ARP欺骗。
2.1 ARP扫描（ARP请求风暴）
通讯模式（可能）：
请求 -> 请求 -> 请求 -> 请求 -> 请求 -> 请求 -> 应答 -> 请求 -> 请求 -> 请求...
描述：
网络中出现大量ARP请求广播包，几乎都是对网段内的所有主机进行扫描。大量的ARP请求广播可能会占用网络带宽资源；ARP扫描一般为ARP攻击的前奏。
出现原因（可能）：
*病毒程序，侦听程序，扫描程序。
*如果网络分析软件部署正确，可能是我们只镜像了交换机上的部分端口，所以大量ARP请求是来自与非镜像口连接的其它主机发出的。
*如果部署不正确，这些ARP请求广播包是来自和交换机相连的其它主机。
2.2 ARP欺骗
ARP协议并不只在发送了ARP请求才接收ARP应答。当计算机接收到ARP应答数据包的时候，就会对本地的ARP缓存进行更新，将应答中的IP和MAC地址存储在ARP缓存中。所以在网络中，有人发送一个自己伪造的ARP应答，网络可能就会出现问题。这可能就是协议设计者当初没考虑到的！
2.2.1 欺骗原理
假设一个网络环境中，网内有三台主机，分别为主机A、B、C。主机详细信息如下描述：
A的地址为：IP：192.168.10.1 MAC: AA-AA-AA-AA-AA-AA
B的地址为：IP：192.168.10.2 MAC: BB-BB-BB-BB-BB-BB
C的地址为：IP：192.168.10.3 MAC: CC-CC-CC-CC-CC-CC
正常情况下A和C之间进行通讯，但是此时B向A发送一个自己伪造的ARP应答，而这个应答中的数据为发送方IP地址是192.168.10.3（C的IP地址），MAC地址是BB-BB-BB-BB-BB-BB（C的MAC地址本来应该是CC-CC-CC-CC-CC-CC，这里被伪造了）。当A接收到B伪造的ARP应答，就会更新本地的ARP缓存（A被欺骗了），这时B就伪装成C了。同时，B同样向C发送一个ARP应答，应答包中发送方IP地址四192.168.10.1（A的IP地址），MAC地址是BB-BB-BB-BB-BB-BB（A的MAC地址本来应该是AA-AA-AA-AA-AA-AA），当C收到B伪造的ARP应答，也会更新本地ARP缓存（C也被欺骗了），这时B就伪装成了A。这样主机A和C都被主机B欺骗，A和C之间通讯的数据都经过了B。主机B完全可以知道他们之间说的什么：）。这就是典型的ARP欺骗过程。
注意：一般情况下，ARP欺骗的某一方应该是网关。
2.2.2 两种情况
ARP欺骗存在两种情况：一种是欺骗主机作为“中间人”，被欺骗主机的数据都经过它中转一次，这样欺骗主机可以窃取到被它欺骗的主机之间的通讯数据；另一种让被欺骗主机直接断网。
第一种：窃取数据（嗅探）
通讯模式：
应答 -> 应答 -> 应答 -> 应答 -> 应答 -> 请求 -> 应答 -> 应答 ->请求->应答...
描述：
这种情况就属于我们上面所说的典型的ARP欺骗，欺骗主机向被欺骗主机发送大量伪造的ARP应答包进行欺骗，当通讯双方被欺骗成功后，自己作为了一个“中间人“的身份。此时被欺骗的主机双方还能正常通讯，只不过在通讯过程中被欺骗者“窃听”了。
出现原因（可能）：
*木马病毒
*嗅探
*人为欺骗
第二种：导致断网
通讯模式：
应答 -> 应答 -> 应答 -> 应答 -> 应答 -> 应答 -> 请求…
描述：
这类情况就是在ARP欺骗过程中，欺骗者只欺骗了其中一方，如B欺骗了A，但是同时B没有对C进行欺骗，这样A实质上是在和B通讯，所以A就不能和C通讯了，另外一种情况还可能就是欺骗者伪造一个不存在地址进行欺骗。
对于伪造地址进行的欺骗，在排查上比较有难度，这里最好是借用TAP设备（呵呵，这个东东好像有点贵勒），分别捕获单向数据流进行分析！
出现原因（可能）：
* 木马病毒
*人为破坏
*一些网管软件的控制功能
3. 常用的防护方法
搜索网上，目前对于ARP攻击防护问题出现最多是绑定IP和MAC和使用ARP防护软件，也出现了具有ARP防护功能的路由器。呵呵，我们来了解下这三种方法。
3.1 静态绑定
最常用的方法就是做IP和MAC静态绑定，在网内把主机和网关都做IP和MAC绑定。
欺骗是通过ARP的动态实时的规则欺骗内网机器，所以我们把ARP全部设置为静态可以解决对内网PC的欺骗，同时在网关也要进行IP和MAC的静态绑定，这样双向绑定才比较保险。
方法：
对每台主机进行IP和MAC地址静态绑定。
通过命令，arp -s可以实现 “arp –s IP MAC地址 ”。
例如：“arp –s 192.168.10.1 AA-AA-AA-AA-AA-AA”。
如果设置成功会在PC上面通过执行 arp -a 可以看到相关的提示：
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一般不绑定,在动态的情况下：
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说明：对于网络中有很多主机，500台，1000台...，如果我们这样每一台都去做静态绑定，工作量是非常大的。。。。，这种静态绑定，在电脑每次重起后，都必须重新在绑定，虽然也可以做一个批处理文件，但是还是比较麻烦的！
3.2 使用ARP防护软件
目前关于ARP类的防护软件出的比较多了，大家使用比较常用的ARP工具主要是欣向ARP工具，Antiarp等。它们除了本身来检测出ARP攻击外，防护的工作原理是一定频率向网络广播正确的ARP信息。我们还是来简单说下这两个小工具。
3.2.1 欣向ARP工具
俺使用了该工具，它有5个功能：
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A. IP/MAC清单
选择网卡。如果是单网卡不需要设置。如果是多网卡需要设置连接内网的那块网卡。
IP/MAC扫描。这里会扫描目前网络中所有的机器的IP与MAC地址。请在内网运行正常时扫描，因为这个表格将作为对之后ARP的参照。
之后的功能都需要这个表格的支持，如果出现提示无法获取IP或MAC时，就说明这里的表格里面没有相应的数据。
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B. ARP欺骗检测
这个功能会一直检测内网是否有PC冒充表格内的IP。你可以把主要的IP设到检测表格里面，例如，路由器，电影服务器，等需要内网机器访问的机器IP。
(补充)“ARP欺骗记录”表如何理解：
“Time”：发现问题时的时间；
“sender”：发送欺骗信息的IP或MAC；
“Repeat”：欺诈信息发送的次数；
“ARP info”：是指发送欺骗信息的具体内容.如下面例子：
time sender Repeat ARP info 22:22:22 192.168.1.22 1433 192.168.1.1 is at 00:0e:03:22:02:e8
这条信息的意思是：在22:22:22的时间,检测到由192.168.1.22发出的欺骗信息，已经发送了1433次，他发送的欺骗信息的内容是：192.168.1.1的MAC地址是00:0e:03:22:02:e8。
打开检测功能，如果出现针对表内IP的欺骗，会出现提示。可以按照提示查到内网的ARP欺骗的根源。提示一句，任何机器都可以冒充其他机器发送IP与MAC，所以即使提示出某个IP或MAC在发送欺骗信息，也未必是100％的准确。所有请不要以暴力解决某些问题。
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C. 主动维护
这个功能可以直接解决ARP欺骗的掉线问题，但是并不是理想方法。他的原理就在网络内不停的广播制定的IP的正确的MAC地址。
“制定维护对象”的表格里面就是设置需要保护的IP。发包频率就是每秒发送多少个正确的包给网络内所有机器。强烈建议尽量少的广播IP，尽量少的广播频率。一般设置1次就可以，如果没有绑定IP的情况下，出现ARP欺骗，可以设置到50－100次，如果还有掉线可以设置更高，即可以实现快速解决ARP欺骗的问题。但是想真正解决ARP问题，还是请参照上面绑定方法。
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D. 欣向路由器日志
收集欣向路由器的系统日志，等功能。
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E. 抓包
类似于网络分析软件的抓包，保存格式是.cap。
3.2.1 Antiarp
这个软件界面比较简单，以下为我收集该软件的使用方法。
A. 填入网关IP地址，点击［获取网关地址］将会显示出网关的MAC地址。点击[自动防护]即可保护当前网卡与该网关的通信不会被第三方监听。注意：如出现ARP欺骗提示，这说明攻击者发送了ARP欺骗数据包来获取网卡的数据包，如果您想追踪攻击来源请记住攻击者的MAC地址，利用MAC地址扫描器可以找出IP 对应的MAC地址。
B. IP地址冲突
如频繁的出现IP地址冲突，这说明攻击者频繁发送ARP欺骗数据包，才会出现IP冲突的警告，利用Anti ARP Sniffer可以防止此类攻击。
C. 您需要知道冲突的MAC地址，Windows会记录这些错误。查看具体方法如下：
右击[我的电脑]--[管理]--点击[事件查看器]--点击[系统]--查看来源为[TcpIP]---双击事件可以看到显示地址发生冲突，并记录了该MAC地址，请复制该MAC地址并填入Anti ARP Sniffer的本地MAC地址输入框中(请注意将:转换为-)，输入完成之后点击[防护地址冲突]，为了使MAC地址生效请禁用本地网卡然后再启用网卡，在CMD命令行中输入Ipconfig /all，查看当前MAC地址是否与本地MAC地址输入框中的MAC地址相符，如果更改失败请与我联系。如果成功将不再会显示地址冲突。
注意:如果您想恢复默认MAC地址,请点击[恢复默认],为了使MAC地址生效请禁用本地网卡然后再启用网卡。
3.3 具有ARP防护功能的路由器
这类路由器以前听说的很少，对于这类路由器中提到的ARP防护功能，其实它的原理就是定期的发送自己正确的ARP信息。但是路由器的这种功能对于真正意义上的攻击，是不能解决的。
ARP的最常见的特征就是掉线，一般情况下不需要处理一定时间内可以回复正常上网，因为ARP欺骗是有老化时间的，过了老化时间就会自动的回复正常。现在大多数路由器都会在很短时间内不停广播自己的正确ARP信息，使受骗的主机回复正常。但是如果出现攻击性ARP欺骗(其实就是时间很短的量很大的欺骗ARP，1秒有个几百上千的)，它是不断的发起ARP欺骗包来阻止内网机器上网，即使路由器不断广播正确的包也会被他大量的错误信息给淹没。
可能你会有疑问：我们也可以发送比欺骗者更多更快正确的ARP信息啊？如果攻击者每秒发送1000个ARP欺骗包，那我们就每秒发送1500个正确的ARP信息！
面对上面的疑问，我们仔细想想，如果网络拓扑很大，网络中接了很多网络设备和主机，大量的设备都去处理这些广播信息，那网络使用起来好不爽，再说了会影响到我们工作和学习。ARP广播会造成网络资源的浪费和占用。如果该网络出了问题，我们抓包分析，数据包中也会出现很多这类ARP广播包，对分析也会造成一定的影响。
from：中国协议分析网
