嗅探与欺诈实验

 

 

 

作业题目

包嗅探和欺骗是网络安全中的两个重要概念；它们是网络通信中的两大威胁。能够理解这两种威胁对于理解网络中的安全措施至关重要。有许多包嗅探和欺骗工具，如Wireshark、Tcpdump、Netwox等。其中一些工具被安全专家以及攻击者广泛使用。能够使用这些工具对学生来说很重要，但对于网络安全课程的学生来说，更重要的是了解这些工具是如何工作的，即包嗅探和欺骗是如何在软件中实现的。

本实验的目标是让学生掌握大多数嗅探和欺骗工具的基本技术。学生们将使用一些简单的嗅探和欺骗程序，阅读它们的源代码，修改它们，并最终对这些程序的技术方面有深入的了解。在本实验结束时，学生应该能够编写自己的嗅探和欺骗程序。

实验步骤及结果

0 ：Environment Setup using Container

目的：创建实验需要环境。

在本次实验中，我们使用三个容器（seed-attacker，host A，host B）来充当三台连接到同一局域网的计算机。

进入实验给的Labsetup文件夹，创建docker：

出现错误，因为上次实验的容器和这次实验的用了重复的地址。

删除所有容器，再重新创建docker，这次成功开启docker：

当我们创建容器时就创建了一个新的网络来连接虚拟机和容器，这个网络的IP前缀是10.9.0.0/24，查看这个网络接口的ID（后面实验会用到）：

Lab Task Set 1: Using Scapy to Sniff and Spoof Packets

目的：尝试使用Scapy。

Scapy是一个强大的交互式数据包处理程序，能够伪造或解码大量的网络协议数据包，能够发送、捕捉、匹配请求和回复包等，需要在root权限下运行。我们可以将Scapy函数集成到我们自己的程序中。

尝试使用Scapy：

我们导入了Scapy包，创建了一个没有设置任何参数的IP数据包，再把数据包中的内容打印了出来。

Task 1.1: Sniffing Packets

目的：使用Scapy嗅探网络接口。

通过上面的实验，我们已经得到docker创建的网络的接口是br-cceebc63acaf，我们创建Python代码嗅探此接口：

在这段代码中，sniff函数用于抓取网络上的数据包，iface=

'br-cceebc63acaf'指定要嗅探的网络接口，filter='icmp'指定要抓取的协议类型为ICMP；prn指定回调函数是print_pkt()，该函数打印pkt。

Task 1.1A.

使用root权限运行task1.1.py：

同时，使用虚拟机ping容器host A(ping命令会发送ICMP包)：

Scapy嗅探到数据包：

在非root权限下执行：

运行出错，提示我们操作不被允许，只有在root权限下网卡才会设置成为‘混杂模式’；所以在普通用户的权限下嗅探程序不能运行。

Task 1.1B.

目的：使用Scapy捕获特定类型的包

• 只捕获ICMP 包

Task1.1A中已完成

• 捕获来自特定IP以及目的端口是23的TCP包

Telnet是TCP/IP协议族中的一员，是Internet远程登录服务的标准协议和主要方式，它的默认端口号是23.

为了捕获到特定IP且目标端口号为23的TCP数据包，我们可以使用telnet命令远程登录host A。

构造嗅探程序taak1.1B.py(特定IP为本虚拟机IP10.9.0.1)：

执行程序：

远程连接host A:

成功捕捉数据包：

• 捕获来自或进入一个特定的子网的数据包（非容器在的子网）

选择子网128.230.0.0/16。

编写发送包程序sendpacket.py:

该程序向特定子网(128.230.0.0/16)发送一个包,再从这个子网发送一个包回来。为了避免广播，我们指定一个特定子网中的主机(128.230.0.1)。

同时需要注意，向128.230.0.1发送数据包时使用的网络接口和之前的不同，因此源IP为10.0.2.15.

编写捕捉包程序catchpacket.py:

使用summar()只展示一行摘要。

执行程序：

执行发送包程序：

捕捉到数据包：

1. 向子网发送：

1. 子网返回：

Task 1.2: Spoofing ICMP Packets

目的：伪造虚假源IP的ICMP包（同一子网）。

编写代码task1.2.py，伪造虚假源IP(host A)发送ICMP数据包到host B，让host B回复host A：

运行代码：

使用wireshark查看：

成功欺骗。

Task 1.3: Traceroute

目的：估算从虚拟机到特定IP之间的路由器距离。

特定的IP选为103.235.47.103（www.baidu.com）

编写两个代码文件，task1.3.py用于一遍遍发送ttl递增的ICMP数据包：

task1.3B.py用于捕获返回的ICMP数据包：

每收到一个ICMP数据包，ttl就加1，直到ICMP数据包的type为0(回显回答),输出最后的路径结果，程序结束。

执行task1.3B.py：

发送数据包：

多次尝试得到结果：

Task 1.4: Sniffing and-then Spoofing

目的：欺骗主机让它觉得自己ping通了。

正常ping host A：

用wireshark查看：

可以发现，我们在构造ICMP回复时，要注意：id要相同，seq为报文序列号，用于标记报文顺序，也要相同，源目的IP地址交换，源目的MAC地址交换，type为0(reply).

使用host A作为被欺骗者，虚拟机充当它的网络接口，可以在虚拟机上运行嗅探和欺骗程序。

编写嗅探和欺骗程序sniff_spoof.py:

添加Raw作为应用层的数据，否则即使被欺骗的主机能收到了欺骗包，ping程序无法识别是响应包。

运行程序：

启动host A的shell，开始实验：

1. ping互联网中不存在的主机1.2.3.4:

收到回复。

1. ping局域网中不存在的主机10.9.0.99:

不可达。

hostA向局域网内的主机发包不会经过网关，因此攻击程序不会收到ICMP包，也就不会返回欺骗包。

1. ping互联网中存在的主机8.8.8.8：

收到冗余包。

目标主机和攻击机都能收到ICMP包并做出响应，所以出现了冗余包。

Lab Task Set 2: Writing Programs to Sniff and Spoof Packets

Task 2.1: Writing Packet Sniffing Program

目的：编写一个嗅探程序来打印出每个捕获的数据包的源和目标IP地址。

分析实验给的示例代码。

代码首先使用pcap_open_live()开启了一个有效的pcap会话，用pcap_compile()编译过滤表达式后，将编译好的过滤器用pcap_setfilter()与pcap会话绑定。使用pcap_loop()进入永不停止的循环捕获数据包，一经捕获，使用回调函数got_packet()处理，最后使用pcap_close()关闭会话。

我们可以在示例代码的基础上修改got_packet()函数来完成任务功能。

编写程序sniff.c:

1. 导入新包

1. 修改got_packet()

在网络数据包中，以太网头之后就是IP头，在packet（指向以太网帧的指针）上加上sizeof(struct ether_header)（以太网头的大小）后，指针iph就是指向IP头的指针，再使用print_ip()函数打印IP地址。

1. 修改网络接口

编译并运行sniff.c:

从host A ping host B：

得到结果：

Question 1：对嗅探程序至关重要的库调用的序列。

pcap_open_live()：开启一个有效的pcap会话；

pcap_compile()：编译过滤表达式；

pcap_setfilter()：将编译好的过滤器与pcap会话绑定；

pcap_loop()：永不停止地循环捕获数据包；

pcap_close()：关闭会话。

Question 2：为什么需要root权限来运行一个嗅探器程序？如果没有root特权，程序在哪里失败？

不在root权限下运行程序：

报错segment fault。

通常在程序试图访问的内存区域它没有被授权访问，或者试图执行某些不允许的操作时，操作系统就会产生一个segment fault。

程序需要访问网络接口，这就需要root权限，如果没有root权限，那在第一步pcap_open_live()开启pcap会话就会失败。

Question 3：演示混杂模式在开启和关闭时的区别。

混杂模式开启时：

用host A ping host B，

成功捕获数据包：

混杂模式关闭时：

用host A ping host B，

没有捕获数据包：

用本虚拟机ping host B：

捕获到数据包：

网络中的每个网卡都能听到所有广播的数据帧，但网卡会检查数据帧目的地址是否与该网卡的MAC地址吻合，只有吻合的数据帧才会进入到操作系统的内核中。开启了混杂模式后，所有的数据帧都会传递给内核。所以，没有开启混杂模式时，只能捕获源目的IP是自己的包。

Task 2.1B: Writing Filters.

目的：编写过滤器

• 捕获两个特定主机（host A，host B）之间的ICMP数据包

在之前代码的基础上，更改过滤器表达式字符串：

编译并执行代码：

用host A ping host B：

可以捕获：

用本虚拟机ping host B：

没有捕获：

• 捕获目标端口号在10到100的TCP数据包

更改过滤器表达式字符串：

编译并执行代码：

用curl对host A的15端口发起请求：

捕获成功：

用curl对host A的1端口发起请求：

没有捕获：

Task 2.1C: Sniffing Passwords.

目的：telnet远程连接，捕获其登录名和密码。

telnet发送的数据固定在报文第66字节。

编写代码tel.c:

运行代码：

远程连接host A：

得到密码：

Task 2.2: Spoofing

Task 2.2A: Write a spoofing program.

目的：编写数据包欺骗程序

使用raw socket编写数据包欺骗程序。

raw socket会在缓冲区创建整个数据包，然后发送，所以使用raw socket编写数据包欺骗程序分为两步：在缓冲区中构造数据包和发送数据包。

编写代码spoofing.c。

1. 构造发送数据包的代码：

在raw socket编程中，数据包已经包含了目的信息，因此，除了设置协议族信息和目的IP地址之外，没有必要设置sockaddr_in的其他字段。

1. 在缓冲区中构造数据包：

函数in_cksum()实现生成校验和的功能：

在缓冲区构造数据包并调用send_raw_ip_packet()发送欺骗包：

程序欺骗host A 一个IP为1.2.3.4的主机向它发送了ICMP回应请求。

编译并执行：

用wireshark抓包检验代码效果。

10.9.0.5回复了这个不存在的IP，欺骗成功。

Task 2.2B: Spoof an ICMP Echo Request.

目的：代表互联网上的远程主机发送ICMP回应请求。

代表www.baidu.com发送ICMP回应请求。

修改源IP为220.181.38.150

编译执行代码：

欺骗成功。

Question 4：是否可以将IP数据包长度字段设置为任意值，而不管实际的数据包有多大？

不能，按照IP协议的规定，这个字段的值应该是整个IP数据包的字节数的正确值。如果尝试设置一个非法的值，那么大多数的操作系统和网络设备将会丢弃这个数据包，或者产生一个错误通知。

Question 5：使用原始套接字编程，是否需要计算IP报头的校验和？

不需要，在数据包发送过程中，操作系统会设置该字段。

Question 6：为什么需要root权限来运行使用原始套接字的程序？如果没有root权限执行，程序在哪里失败？

因为原始套接字提供了更低级别的网络访问，使得应用程序可以直接处理和修改网络数据包。

如果没有root权限，会在第一步，创建原始套接字就失败。

Task 2.3: Sniff and then Spoof

目的：嗅探并欺骗

将之前的两个代码进行整合，编写代码sniff_sp.c：

嗅探网络接口br-cceebc63acaf：

将回调函数got_packet()改为发送欺诈包：

设置源目的IP时交换嗅探到的包的源目的IP。

在本虚拟机编译并运行代码：

用host A ping 一个不存在的IP1.2.3.4：

得到回复：

欺骗成功。