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近年来,黑客利用Internet作案的事件频频发生,导致绝密信息被窃取、重要数据被删除、网络系统遭破坏等严重后果,给用户造成了极大的损失。尽管已采取了一些安全措施,并且也已起到了很大的作用,但网络中仍存在着许多安全缺口,成为黑客的进攻突破点。TCP/IP作为Internet使用的标准协议集,是黑客实施网络攻击的重点目标。本文将围绕TCP/IP的安全性问题进行讨论。
+ J5 a K# m0 b+ p; lTCP/IP的协议结构 4 [& L8 j9 n# a( z$ N
TCP/IP是一组协议的集合,除了最常用的TCP和IP协议外,还包含许多其他的工具性协议、管理协议及应用协议。TCP/IP的协议结构如图所示。 / L+ H( b$ r- h" G
其中,应用层向用户提供访问Internet的一些高层协议,使用最广泛的有TELNET、FTP、SMTP、DNS等,同时新的应用协议还在不断涌现。传送层的作用是提供应用程序(端 到端)的通信服务,该层有两个协议:传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。前者提供高可靠的面向连接的数据传送服务,后者提供无连接的高效率的数据传送服务。网间层负责相邻主机之间的通信,该层协议主要有IP和ICMP等。网络接口层是TCP/IP协议软件
5 O G( d/ a# h. g$ Q Q' m; o的最低一层,其主要工作有:负责接收IP数据报,通过网络向外发送或者从网络上接收物理帧,抽出IP数据报向上层传送。对不同的物理网络配以相应的网络接口协议,如物 理网是以太网时,网络接口协议须使用IP-E(RFC894)。 ! @9 T: h! v. q1 u1 x
协议安全性分析 8 u9 @4 H, m7 C/ r
1.TCP协议
7 y+ R3 ]: ]. i5 i+ C TCP使用三次握手机制来建立一条连接,握手的第一个报文为SYN包;第二个报文为 SYN/ACK包,表明它应答第一个SYN包同时继续握手过程;第三个报文仅仅是一个应答,表示为ACK包。若A为连接方,B为响应方,其间可能的威胁有:
. u9 d' e1 F! @# L ·攻击者监听B方发出的SYN/ACK报文。
) y8 T) P. z& q/ }/ b4 ] ·攻击者向B方发送RST包,接着发送SYN包,假冒A方发起新的连接。 0 m: \% c4 D* [; S; W! Q# Q$ f* S
·B方响应新连接,并发送连接响应报文SYN/ACK。
& Y* q% p' V5 v6 J6 n& h ·攻击者再假冒A方对B方发送ACK包。
8 n) F2 X% p1 M4 W% ?. z3 {$ Z 这样攻击者便达到了破坏连接的作用,若攻击者再趁机插入有害数据包,则后果更严重。
, M4 @; }; l5 n) z0 |8 g* b. s TCP协议把通过连接而传输的数据看成是字节流,用一个32位整数对传送的字节编号。初始序列号(ISN)在TCP握手时产生,产生机制与协议实现有关。攻击者只要向目标主机发送一个连接请求,即可获得上次连接的ISN,再通过多次测量来回传输路径,得到进攻主机到目标主机之间数据包传送的来回时间RTT。已知上次连接的ISN和RTT,很容易就能预测下一次连接的ISN。若攻击者假冒信任主机向目标主机发出TCP连接,并预测到目 7 H' X8 t Q# D
标主机的TCP序列号,攻击者就能伪造有害数据包,使之被目标主机接受。 - |& L5 h) P. e
2.IP协议和ICMP协议
# U* `- }' f9 H- G L IP协议是TCP/IP中最重要的协议之一,提供无连接的数据包传输机制,其主要功能有:寻址、路由选择、分段和组装。传送层把报文分成若干个数据报,每个数据包在网关中进行路由选择,穿越一个个物理网络从源主机到达目标主机。在传输过程中数据包可能被分成若干小段,以满足物理网络中最大传输单元长度的要求,每一小段都当作一 个独立的数据包被传输,其中只有第一个数据报含有TCP层的端口信息。在包过滤防火墙 ' o7 U. v, i y9 z8 t& q7 M+ p C
中根据数据包的端口号检查是否合法,这样后续数据包可以不经检查而直接通过。攻击 者若发送一系列有意设置的数据包,以非法端口号为数据的后续数据包覆盖前面的具有 合法端口号的数据包,那么该路由器防火墙上的过滤规则被旁路,从而攻击者便达到了 进攻目的。
4 c) E8 }+ G s, A1 Y/ W% Z2 G7 {, v ICMP是在网间层中与IP一起使用的协议。如果一个网关不为IP分组选择路由、不能 递交IP分组或者测试到某种不正常状态,如网络拥挤影响IP分组的传递,那么就需要IC MP来通知源端主机采取措施,避免或纠正这类问题。ICMP被认为是IP协议不可缺少的组 成部分,是IP协议正常工作的辅助协议。 ! u! p8 y7 V+ q# v5 N" c
ICMP协议存在的安全缺口有: - v5 B6 b6 @/ U# ]
攻击者可利用ICMP重定向报文破坏路由,并以此增强其窃听能力。
3 U% M( m( N& r0 Z6 {3 r 攻击者可利用不可达报文对某用户节点发起拒绝服务攻击。
a) ]5 }" Y! _$ _+ J. f, V, } 3.路由协议 : o" l& `' |$ f# S$ u" D( I; \
Internet使用动态路由,通过路由器相互通信和传递路由信息,实现路由表的自动 更新。自治域内部采用的路由协议称为内部网关协议,常用的有路由信息协议RIP(Routing Information Protocol)、开放式最短路径优先协议OSPF(Open Shortest Path First)。外部网关协议主要用于多个自治域之间的路由选择,常用的是边界网关协议BGP(Border Gateway Protocol)。
9 K, X9 i) [9 }$ [9 o, N$ ]1 ]4 q+ V 路由协议存在的安全缺口有:
. e" u# u# E' d5 X' G9 \* U 许多路由协议使用未加密的非一次性口令来证实数据中的路由信息,容易遭到非法窃听。 # G3 c/ I2 p( `7 Q0 U
攻击者通过伪造一非法路由器或者其它手段发送伪造路由信息,扰乱合法路由器的路由,从而使本应到达目标主机的数据包转发至入侵主机。
3 H0 _2 ^; S+ h8 b5 J" R 由于BGP通过TCP传送数据,目前对TCP不断加剧的攻击也是影响BGP安全的一个重要因素。 " j1 ^: s8 U, A4 w$ c
4.域名系统 o: _* v9 i9 K6 R9 \# O
为了解决IP地址难于记忆的问题,TCP/IP设计了一种层次性命名协议,即域名系统 DNS,其作用是自动将主机域名转换成对应的IP地址。DNS也存 |
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