基于局域网的ARP攻击原理及其防御算法

摘要：为了更有效的防御ARP攻击，本文分析了局域网中ARP协议的工作过程以及欺骗原理，给出了一种有效的充分考虑局域网安全性的防御算法，通过分析，可以认为这一算法是一个可以在网络安全防范中充分应用的，值得大力推广。

关键词：ARP攻击；ARP协议；ARP防御

中图分类号：TP393.08 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 10-0131-01

一、ARP协议概述

ARP，也叫做地址解析协议，其功能是实现用IP地址经过一系列的转换形成物理地址。在常用的以太网环境下，为了能够向目标主机传送正确的报文，我们要把目的主机的32位IP地址通过一定的方式转换成为48位以太网的地址。要实现这一功能，需要有一组服务能够实现将IP地址转换为物理地址，这组协议称为ARP协议。

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。

二、ARP攻击原理

ARP欺骗分为二种，第一种ARP欺骗是截获网关数据。它通过向路由器发送一系列错误的内网MAC地址，并按照一定的频率不断进行发送，使真实的地址信息无法通过更新保存在路由器中，结果路由器的所有数据只能发送给错误的MAC地址，造成正常终端无法收到信息。

第二种ARP欺骗的原理是——伪造网关。它的原理是通过建立伪造的网关，让被它欺骗的PC机向伪造的网关发数据，而不是通过正常的路由器途径上网。

三、ARP攻击防御算法

主机在接收到ARP请求报文，和接收到相对滞后的ARP应答报文，都有可能发生ARP欺骗。因此，我们基于以下三点来设计防御算法：

1.当主机接收到一个ARP 请求情况的时候，向发送方回复一个应答报文，但是不更新ARP缓冲区，并再向源主机发送一个ARP请求，发送请求报文后的过程按第3点来处理。2.对于所有的未发送过ARP请求，而主机接收到的ARP 应答报文采取丢弃操作。3.主机在先发送了ARP 请求的情况下，接受到目标IP 回复的ARP 应答，判断是否是目标主机发送的第一个应答报文，如果是，则更新缓冲区，如果不是，与之前接收的应答包对比，判断是否要丢弃该包。

为了实现这一算法，我们在程序中建立两个链表：一个是request，用来存储的是发送过请求报文的目标主机的IP地址；另一个是response，用来存放那些收到了ARP应答的IP地址与MAC地址的映射对。我们将两个线性表设置为动态更新模式，在算法中编写一个固定时间段的代码，超过编写的时间段的记录会被自动删除。这样我们便可以很方便的实现线性表的动态更新模式。算法的具体模块如下：

void rec_ARP_req() //接收ARP请求处理模块

{

接收ARP请求报文;

if(目标IP=本机IP)

{

回复ARP请求;

sen_ARP_req(); //调用发送ARP请求函数发送请求

}

else

丢弃该请求包;

}

void sen_ARP_req() //发送ARP请求函数

{

if(目标IP不在request表中)

添加目标IP到request表中;

发送ARP请求;

}

void rec_ARP_rep() //接收ARP应答处理模块

{

接收ARP应答;

添加IP-MAC映射信息到response表中;

删除request表中对应项;

更新ARP缓冲区;

if(源IP不在request中)

丢弃该ARP应答包;

else

{

if(源MAC地址=对应项MAC地址)

更新ARP缓冲区;

else

丢弃该ARP应答包;

}

}

在程序中，通过引入链表等数据结构，执行速度也许会比原来的执行速度慢。特别是在接受ARP应答处理模块当中，每收到一次ARP应答，就要更新一次ARP缓冲区，更改后的协议要对该应答进行复杂的处理，判断是否发生过ARP欺骗攻击。但是，本文的算法在安全性能上改善了以往的算法中对于ARP报文不进行检验操作的不足，增强了主机对ARP攻击的防御，同时，程序也具有较强的灵活性，这也是传统的算法所不能比的。

四、结论

本文提出的算法，充分考虑了ARP协议自身的不足，从网络安全性的角度出发，对收到的ARP请求或应答先进行检验，虽然可能会降低程序运行速度，但是却可以使ARP协议的安全性能得到大大提升，能够有效防止ARP欺骗与攻击的发生，具有广泛的可应用性。

参考文献：

[1]RICHARD STEVENS W1 TCP/ IP 详解(卷1：协议)[M].北京:机械工业出版社,20001

[2]唐涛.ARP欺骗攻击分析及一种新防御算法[J].科技风,2008:33-34

[3]郑文兵,李成忠.ARP欺骗原理及一种防范算法[J].江南大学学报（自然科学版）,2003:574-577

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