交换型网络环境嗅探原理及LINUX下的实现(1)

交换型网络环境嗅探原理及LINUX下的实现(1)

1. 以太网嗅探原理

以太网环境下的嗅探本身是比较简单的，只要网卡能设置成混杂模式且有数据包到达网卡，则可用多种方法捕获数据包并进行各种协议分析。在LINUX下可用RAW套接字，SOCK_PACKET套接字， LIBPCAP函数包等方法捕获数据包，典型的应用程序如TCPDUMP， LINUX_SNIFFER等。

在共享型以太网中，上述两个条件显然是满足的。所有的主机都连接到HUB，而HUB对数据包传输形式是广播。这意味着发给某个主机的数据包也会被其它所有主机的网卡所收到。因此在这样的环境中，任何设置成混杂模式的主机，都可以捕获发送给其它主机的数据包，从而窃听网络上的所有通信。

在交换型以太网中，上述条件2是不满足的。所有的主机连接到SWITCH，SWITCH比HUB更聪明，它知道每台计算机的MAC地址信息和与之相连的特定端口，发给某个主机的数据包会被SWITCH从特定的端口送出，而不是象HUB那样，广播给网络上所有的机器。这种传输形式使交换型以太网的性能大大提高，同时还有一个附加的作用：使传统的嗅探器无法工作。

综上所述，交换型网络环境嗅探的核心问题是：如何使本不应到达的数据包到达本地。通常的方法有MAC洪水包和ARP欺骗。其中MAC洪水包是向交换机发送大量含有虚构MAC地址和IP地址的IP包，使交换机无法处理如此多的信息，致使交换机就进入了所谓的"打开失效"模式，也就是开始了类似于集线器的工作方式，向网络上所有的机器广播数据包。(具体实现请参阅Dsniff中的macof)本文中，我们将要详细分析ARP欺骗模式。

2. 相关协议数据包格式

以太数据包格式：

类型0800 ：IP数据包

类型0806 ：ARP数据包

ARP数据包格式：

ARP数据包简化格式

为了论述的简洁性，我们把ARP数据包格式做一些简化。 目的端MAC地址 源MAC地址 ARP包类型 发送端MAC地址 发送端IP地址 目的端MAC地址 目的端IP地址

3. 实验环境

为了更清楚的描述交换网络的嗅探原理，我们建立一个虚构的交换网络环境， 在下面的论述中将用到这些数据.

4. ARP协议原理

在以太网中传输的数据包是以太包，而以太包的寻址是依据其首部的物理地址(MAC地址)。仅仅知道某主机的逻辑地址(IP地址)并不能让内核发送一帧数据给此主机，内核必须知道目的主机的物理地址才能发送数据。ARP协议的作用就是在于把逻辑地址变换成物理地址，也既是把32bit的IP地址变换成48bit的以太地址。

每一个主机都有一个ARP高速缓存，此缓存中记录了最近一段时间内其它IP地址与其MAC地址的对应关系。如果本机想与某台主机通信，则首先在ARP高速缓存中查找此台主机的IP和MAC信息，如果存在，则直接利用此MAC地址构造以太包;如果不存在，则向本网络上每一个主机广播一个ARP请求包，其意义是"如果你有此IP地址，请告诉我你的MAC地址"，目的主机收到此请求包后，发送一个ARP响应包，本机收到此响应包后，把相关信息记录在ARP高速缓存中，以下的步骤同上。

可以看出，ARP协议是有缺点的，第三方主机可以构造一个ARP欺骗包，而源主机却无法分辨真假。

5. ARP欺骗原理

假设B(2.2.2.2)要与A(1.1.1.1)通信，且B的ARP高速缓存中没有关于A的MAC信息，则B发出ARP请求包。

此时，B的ARP高速缓存中关于A的记录为(1.1.1.1 <-- --> 04:04:04)，则B向A发IP包实际上是发到我的主机(4.4.4.4，04:04:04)。同理，如果我进一步欺骗A，让A的ARP高速缓存中关于B的记录为(2.2.2.2 <-- --> 04:04:04)， 则A向B发IP包实际上也是发到我的主机(4.4.4.4，04:04:04)。最后，我让本机打开数据包转发，也既是充当路由器，则A，B之间能正常通信，但我能全部捕获到相关数据。

以上讨论的是欺骗两台主机，如果我能让局域网中每一台主机的ARP高速缓存中关于其它任意一个主机所对应的MAC地址都为我的MAC地址(04:04:04:04)，则本局域网中所有数据包我都能捕获到!

6. 程序设计思路

使用到的函数包

libpcap : 捕获ARP数据包。

libnet : 获得本机的MAC地址和IP地址;构造和发送ARP欺骗包。

这两个的函数包的使用在网上资料很多，本文中不介绍。

主要数据结构

程序中有两个全局变量，MYIP代表本机的IP地址，MYMAC代表本机的MAC地址。

程序中维护一个存放主机信息的链表：

typedef struct host HOST;

struct host

{

unsigned long　ip;　// IP地址

unsigned char　mac[6];　// MAC地址

int mac_flag;　 //　0：MAC为空，1：MAC不为空

HOST　* next;

};