IP地址和MAC地址,以及arp攻击

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OSI（Open System Interconnection，开放系统互连）7层网络协议（物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层）参考模型中，第三层网络层负责IP地址，第二层数据链结层则负责MAC位址。 ARP协议（Address Resolve Protocol，地址解析协议）工作在TCP/IP协议的第二层－数据链路层，用于将IP地址转换为网络接口的硬件地址（即MAC地址）。无论是任何高层协议的通讯，最终都将转换为数据链路层硬件地址的通讯。

一、IP地址
　　对于IP地址，相信大家都很熟悉，即指使用TCP/IP协议指定给主机的32位地址。IP地址由用点分隔开的4个8八位组构成，如192.168.0.1就是一个IP地址，这种写法叫点分十进制格式。IP地址由网络地址和主机地址两部分组成，分配给这两部分的位数随地址类（A类、B类、C类等）的不同而不同。网络地址用于路由选择，而主机地址用于在网络或子网内部寻找一个单独的主机。一个IP地址使得将来自源地址的数据通过路由而传送到目的地址变为可能。

二、MAC地址(Media Access Control)
　　对于MAC地址，由于我们不直接和它接触，所以大家不一定很熟悉。在第二层为数据链路层（Data Link）。它包含两个子层，上一层是逻辑链路控制（LLC：Logical Link Control），下一层即是我们前面所提到的MAC（Media Access Control）层，即介质访问控制层。所谓介质（Media），是指传输信号所通过的多种物理环境。常用网络介质包括电缆（如：双绞线，同轴电缆，光纤），还有微波、激光、红外线等，有时也称介质为物理介质。MAC地址也叫物理地址、硬件地址或链路地址，由网络设备制造商生产时写在硬件内部。这个地址与网络无关，也即无论将带有这个地址的硬件（如网卡、集线器、路由器等）接入到网络的何处，它都有相同的MAC地址，MAC地址一般不可改变，不能由用户自己设定。
　

三、MAC地址的长度、表示方法、分配方法及其唯一性
　　MAC地址的长度为48位（6个字节），通常表示为12个16进制数，每2个16进制数之间用冒号隔开，如：08:00:20:0A:8C:6D就是一个MAC地址，其中前6位16进制数08:00:20代表网络硬件制造商的编号，它由IEEE（Istitute of Electrical and Electronics Engineers，电气与电子工程师协会）分配，而后3位16进制数0A:8C:6D代表该制造商所制造的某个网络产品（如网卡）的系列号。每个网络制造商必须确保它所制造的每个以太网设备都具有相同的前三字节以及不同的后三个字节。这样就可保证世界上每个以太网设备都具有唯一的MAC地址。

综合上面所述，我们可以归纳出IP地址和MAC地址相同点是它们都唯一，不同的特点主要有：
　　1. 对于网络上的某一设备，如一台计算机或一台路由器，其IP地址可变（但必须唯一），而MAC地址不可变。我们可以根据需要给一台主机指定任意的IP地址，如我们可以给局域网上的某台计算机分配IP地址为192.168.0.112 ，也可以将它改成192.168.0.200。而任一网络设备（如网卡，路由器）一旦生产出来以后，其MAC地址永远唯一且不能由用户改变。
　　2. 长度不同。IP地址为32位，MAC地址为48位。
　　3. 分配依据不同。IP地址的分配是基于网络拓朴，MAC地址的分配是基于制造商。
　　4. 寻址协议层不同。IP地址应用于OSI第三层，即网络层，而MAC地址应用在OSI第二层，即数据链路层。 数据链路层协议可以使数据从一个节点传递到相同链路的另一个节点上（通过MAC地址），而网络层协议使数据可以从一个网络传递到另一个网络上（ARP根据目的IP地址，找到中间节点的MAC地址，通过中间节点传送，从而最终到达目的网络）。

四、如何获取本机的MAC　

对于数量不多的几台机器，我们可以这样获取MAC地址：在Windows 98/Me中，依次单击“开始”→“运行” →输入“winipcfg”→回车。即可看到MAC地址。

　　在Windows 2000/XP中，依次单击“开始”→“运行”→输入“CMD”→回车→输入“ipconfig /all”→回车。（或者依次单击“开始”→“所有程序”→“附件”→“命令提示符”→输入“ipconfig /all”→回车。）即可看到MAC地址。

五、修改网卡MAC地址的方法

　　其实更改网卡MAC地址的功能不论98、2000还是XP，都已经提供了，只是平时大家都没有注意到而已。下面我就说说怎么更改。很简单哦。。。

　　好了，现在先来看看WIN2000。在桌面上网上邻居图标上点右键，选"属性"，在出来的"网络和拨号连接"窗口中一般有两个图标，一个是"新建连接"图标，一个是"我的连接"图标。如果你的机器上有两个网卡的话，那就有三个图标了。如果你只有一个网卡，那就在"我的连接"图标上点右键，选"属性"，会出来一个"我的连接 属性"的窗口。在图口上部有一个"连接时使用："的标识，下面就是你机器上的网卡型号了。在下面有一个"配置"按钮，点击该按钮后就进入了网卡的属性对话框了，这个对话框中有五个属性页，点击第二项"高级"页，在"属性"标识下有两项：一个是"Link Speed/Duplex Mode",这是设置网卡工作速率的，我们需要改的是下面一个"Network Address",点击该项，在对话框右边的"值"标识下有两个单选项，默认得是"不存在" ，我们只要选中上面一个单选项，然后在右边的框中输入你想改的网卡MAC地址，点"确定"，等待一会儿，网卡地址就改好了，你甚至不用停用网卡！

　　另外，你也可以在"设置管理器"中，打开网卡的属性页来修改，效果一样。WINXP的修改方法跟WIN2000一样。

　　在98下面修改和WIN2000、XP下差不多。在"网上邻居"图标上点右键，选择"属性"，出来一个"网络"对话框，在"配置"框中，双击你要修改的网卡，出来一个网卡属性对话框。在"高级"选项中，也是点击"属性"标识下的"Network Address"项，在右边的两个单选项中选择上面一个，再在框中输入你要修改的网卡MAC地址，点"确定"后，系统会提示你重新启动。重新启动后，你的网卡地址就告修改成功！！

　　如果你想把网卡的MAC地址恢复原样，只要再次把"Network Address"项右边的单选项选择为下面一个"没有显示"再重新启动即可。在WIN2000、XP下面是选择"不存在"，当然也不用重新启动了。

六、arp攻击

ARP攻击就是通过伪造IP地址和MAC地址实现ARP欺骗，能够在网络中产生大量的ARP通信量使网络阻塞，攻击者只要持续不断的发出伪造的ARP响应包就能更改目标主机ARP缓存中的IP-MAC条目，造成网络中断或中间人攻击。
　　ARP攻击主要是存在于局域网网络中，局域网中若有一台计算机感染ARP木马，则感染该ARP木马的系统将会试图通过“ARP欺骗”手段截获所在网络内其它计算机的通信信息，并因此造成网内其它计算机的通信故障。
　　某机器A要向主机B发送报文，会查询本地的ARP缓存表，找到B的IP地址对应的MAC地址后，就会进行数据传输。如果未找到，则广播A一个ARP请求报文（携带主机A的IP地址Ia——物理地址Pa），请求IP地址为Ib的主机B回答物理地址Pb。网上所有主机包括B都收到ARP请求，但只有主机B识别自己的IP地址，于是向A主机发回一个ARP响应报文。其中就包含有B的MAC地址，A接收到B的应答后，就会更新本地的ARP缓存。接着使用这个MAC地址发送数据（由网卡附加MAC地址）。因此，本地高速缓存的这个ARP表是本地网络流通的基础，而且这个缓存是动态的。（通过广播持续增加arp缓存列表）

ARP的攻击主要有以下几种方式
一.简单的欺骗攻击
这是比较常见的攻击,通过发送伪造的ARP包来欺骗路由和目标主机,让目标主机认为这是一个合法的主机.便完成了欺骗.这种欺骗多发生在同一网段内,因为路由不会把本网段的包向外转发,当然实现不同网段的攻击也有方法,便要通过ICMP协议来告诉路由器重新选择路由.
二.交换环境的嗅探
在最初的小型局域网中我们使用HUB来进行互连,这是一种广播的方式,每个包都会经过网内的每台主机,通过使用软件,就可以嗅谈到整个局域网的数据.现在的网络多是交换环境,网络内数据的传输被锁定的特定目标.既已确定的目标通信主机.在ARP欺骗的基础之上,可以把自己的主机伪造成一个中间转发站来监听两台主机之间的通信.
三.MAC Flooding
这是一个比较危险的攻击,可以溢出交换机的ARP表,使整个网络不能正常通信
四.基于ARP的DOS
这是新出现的一种攻击方式,D.O.S又称拒绝服务攻击,当大量的连接请求被发送到一台主机时,由于主机的处理能力有限,不能为正常用户提供服务,便出现拒绝服务.这个过程中如果使用ARP来隐藏自己,在被攻击主机的日志上就不会出现真实的IP.攻击的同时,也不会影响到本机.

对ARP攻击的防护
　　防止ARP攻击是比较困难的,修改协议也是不大可能。但是有一些工作是可以提高本地网络的安全性。
　　首先，你要知道，如果一个错误的记录被插入ARP或者IP route表，可以用两种方式来删除。
　　a. 使用arp –d host_entry
　b. 自动过期，由系统删除
这样，可以采用以下的一些方法：
　　1）. 减少过期时间
　　#ndd –set /dev/arp arp_cleanup_interval 60000
　　#ndd -set /dev/ip ip_ire_flush_interval 60000
　　60000=60000毫秒 默认是300000
　　加快过期时间，并不能避免攻击，但是使得攻击更加困难，带来的影响是在网络中会大量的出现ARP请求和回复，请不要在繁忙的网络上使用。
　　2）. 建立静态ARP表
　　这是一种很有效的方法，而且对系统影响不大。缺点是破坏了动态ARP协议。可以建立如下的文件。
　　test.nsfocus.com 08:00:20:ba:a1:f2
　　user. nsfocus.com 08:00:20:ee:de:1f
　　使用arp –f filename加载进去，这样的ARP映射将不会过期和被新的ARP数据刷新，除非使用arp –d才能删除。但是一旦合法主机的网卡硬件地址改变，就必须手工刷新这个arp文件。这个方法，不适合于经常变动的网络环境。

　　3）．禁止ARP
　　可以通过ipconfig interface –arp 完全禁止ARP，这样，网卡不会发送ARP和接受ARP包。但是使用前提是使用静态的ARP表，如果不在ARP表中的计算机 ，将不能通信。这个方法不适用与大多数网络环境，因为这增加了网络管理的成本。但是对小规模的安全网络来说，还是有效可行的。

单纯依靠IP或MAC来建立信任关系是不安全,理想的安全关系建立在IP+MAC的基础上.这也是我们校园网上网必须绑定IP和MAC的原因之一. 在校园网路由上绑定IP地址和MAC地址，这也就是某些人拿着笔记本在自己宿舍能上，去别人宿舍不能上网，是因为IP绑定了MAC，换了宿舍，IP就变了，也就不能上网了。路由器绑定IP，MAC可参照http://quakee.cn/2008/08/19/router-arp-binding.html

总结：

之所以采用IP地址和MAC地址，原因有下：

（1）IP地址的分配是根据网络的拓朴结构，而不是根据谁制造了网络设置。

（2）当存在一个附加层的地址寻址时，设备更易于移动和维修。例如，如果一个以太网卡坏了，可以被更换，而无须取得一个新的IP地址。如果一个IP主机从一个网络移到另一个网络，可以给它一个新的IP地址，而无须换一个新的网卡。

（3）无论是局域网，还是广域网中的计算机之间的通信，最终都表现为将数据包从某种形式的链路上的初始节点出发，从一个节点传递到另一个节点，最终传送到目的节点。数据包在这些节点之间的移动都是由ARP（Address Resolution Protocol：地址解析协议）负责将IP地址映射到MAC地址上来完成的。

下面我们来通过一个例子看看IP地址和MAC地址是怎样结合来传送数据包的。假设网络上要将一个数据包（名为PAC）由北京的一台主机（名称为A，IP地址为IP_A，MAC地址为MAC_A）发送到华盛顿的一台主机（名称为B，IP地址为IP_B，MAC地址为MAC_B）。这两台主机之间不可能是直接连接起来的，因而数据包在传递时必然要经过许多中间节点（如路由器，服务器等等），我们假定在传输过程中要经过C1、C2、C3（其MAC地址分别为M1，M2，M3）三个节点。A在将PAC发出之前，先发送一个ARP请求，找到其要到达IP_B所必须经历的第一个中间节点C1的MAC地址M1，然后在其数据包中封装（Encapsulation）这些地址：IP_A、IP_B，MAC_A和M1。当PAC传到C1后，再由ARP根据其目的IP地址IP_B，找到其要经历的第二个中间节点C2的MAC地址M2，然后再将带有M2的数据包传送到C2。如此类推，直到最后找到带有IP地址为IP_B的B主机的地址MAC_B，最终传送给主机B。在传输过程中，IP_A、IP_B和MAC_A不变，而中间节点的MAC地址通过ARP在不断改变（M1，M2，M3），直至目的地址MAC_B。