常见的网络攻击

互联网的发展让网络情况日渐复杂，收不到消息或者网速很慢，黑客使用一些手段可能就从中获益，到底是什么原因，是否有网络攻击的出现？这篇博客总结了目前网络上一些常见的攻击手段。

运输层

TCP SYN拒绝服务攻击

一般情况下，一个TCP连接的建立需要经过三次握手的过程，即：

发起者向服务器发送一个SYN报文，发起请求。
服务器收到请求后，会在内存中创建TCP连接控制块（TCB），然后向发起者回送一个ACK报文，等待发起者的再确认。
发起者收到ACK后，再回应一个ACK，这样TCP连接就建立起来了。

利用这个过程，一些恶意的攻击者可以进行所谓的TCP SYN拒绝服务攻击：

就是在上面的第三步中，不回应服务器的ACK，也就是不进行第三次握手，这样就导致了目标计算机一直处于等待状态。

可以看出，目标计算机如果接受大量这样的半请求报文，没有第三次握手，会一直等待，那么就会把服务器的端口或者内存TCB资源耗尽，而不能响应正常的TCP连接请求。

预防：

网关超时设置：防火墙设置SYN转发超时参数（状态检测的防火墙可在状态表里面设置），该参数远小于服务器的timeout时间。当客户端发送完SYN包，服务端发送确认包后（SYN+ACK），防火墙如果在计数器到期时还未收到客户端的确认包（ACK），则往服务器发送RST包，以使服务器从队列中删去该半连接。值得注意的是，网关超时参数设置不宜过小也不宜过大，超时参数设置过小会影响正常的通讯，设置太大，又会影响防范SYN攻击的效果，必须根据所处的网络应用环境来设置此参数。
SYN cookies技术：在TCP实现中，当收到客户端的SYN请求时，服务器需要回复SYN+ACK包给客户端，客户端也要发送确认包给服务器。通常，服务器的初始序列号由服务器按照一定的规律计算得到或采用随机数，但在SYN cookies中，服务器的初始序列号是通过对客户端IP地址、客户端端囗、服务器IP地址和服务器端囗以及其他一些安全数值等要素进行hash运算，加密得到的，称之为cookie。当服务器遭受SYN攻击使得backlog队列满时，服务器并不拒绝新的SYN请求，而是回复cookie（回复包的SYN序列号）给客户端，如果收到客户端的ACK包，服务器将客户端的ACK序列号减去1得到cookie比较值，并将上述要素进行一次hash运算，看看是否等于此cookie。如果相等，直接完成三次握手（注意：此时并不用查看此连接是否属于backlog队列）。
增加最大半连接数：大量的SYN请求导致未连接队列被塞满，使正常的TCP连接无法顺利完成三次握手，通过增大未连接队列空间可以缓解这种压力。当然backlog队列需要占用大量的内存资源，不能被无限的扩大。
缩短超时时间：上文提到，通过增大backlog队列能防范SYN攻击；另外减少超时时间也使系统能处理更多的SYN请求。我们知道，timeout超时时间，也即半连接存活时间，是系统所有重传次数等待的超时时间总和，这个值越大，半连接数占用backlog队列的时间就越长，系统能处理的SYN请求就越少。为缩短超时时间，可以通过缩短重传超时时间（一般是第一次重传超时时间）和减少重传次数来实现。

ICMP洪水

正常情况下，为了对网络进行诊断，一些诊断程序，比如PING等，会发出ICMP响应请求报文（ICMP ECHO），接收计算机接收到ICMP ECHO后，会回应一个ICMP ECHO Reply报文。而这个过程是需要CPU处理的，有的情况下还可能消耗掉大量的资源，比如处理分片的时候。这样如果攻击者向目标计算机发送大量的ICMP ECHO报文（产生ICMP洪水），则目标计算机会忙于处理这些ECHO报文，而无法继续处理其它的网络数据报文，这也是一种拒绝服务攻击（DOS）。

UDP洪水

原理与ICMP洪水类似，攻击者通过发送大量的UDP报文给目标计算机，导致目标计算机忙于处理这些UDP报文而无法继续处理正常的报文。

端口扫描

根据TCP协议规范，当服务器收到一个TCP连接建立请求报文（TCP SYN）的时候，做这样的处理：

　　1. 如果请求的TCP端口是开放的，则回应一个TCP ACK报文，并建立TCP连接控制结构（TCB）；　　2. 如果请求的TCP端口没有开放，则回应一个TCP RST（TCP头部中的RST标志设为1）（表示重置连接、复位连接）报文，告诉发起计算机，该端口没有开放。

相应地，如果IP协议栈收到一个UDP报文，做如下处理：

如果该报文的目标端口开放，则把该UDP报文送上层协议（UDP）处理，不回应任何报文（上层协议根据处理结果而回应的报文例外）；
如果该报文的目标端口没有开放，则向发起者回应一个ICMP不可达报文，告诉发起者计算机该UDP报文的端口不可达。

利用这个原理，攻击者计算机便可以通过发送合适的报文，判断目标计算机哪些TCP或UDP端口是开放的，过程如下：

发出端口号从0开始依次递增的TCP SYN或UDP报文（端口号是一个16比特的数字，这样最大为65535，数量很有限）；
如果收到了针对这个TCP报文的RST报文，或针对这个UDP报文的ICMP不可达报文，则说明这个端口没有开放；
相反，如果收到了针对这个TCP SYN报文的ACK报文，或者没有接收到任何针对该UDP报文的ICMP报文，则说明该TCP端口是开放的，UDP端口可能开放（因为有的实现中可能不回应ICMP不可达报文，即使该UDP端口没有开放）。

这样继续下去，便可以很容易的判断出目标计算机开放了哪些TCP或UDP端口，然后针对端口的具体数字，进行下一步攻击，这就是所谓的端口扫描攻击。

前几天的校园网攻击事件，win7用户的某个端口没有关闭，黑客好像就是采用这种方式入侵，然后锁定桌面。

分片IP报文攻击

为了传送一个大的IP报文，IP协议栈需要根据链路接口的MTU对该IP报文进行分片，通过填充适当的IP头中的分片指示字段，接收计算机可以很容易的把这些IP分片报文组装起来。

目标计算机在处理这些分片报文的时候，会把先到的分片报文缓存起来，然后一直等待后续的分片报文，这个过程会消耗掉一部分内存，以及一些IP协议栈的数据结构。如果攻击者给目标计算机只发送一片分片报文，而不发送所有的分片报文，这样攻击者计算机便会一直等待（直到一个内部计时器到时），如果攻击者发送了大量的分片报文，就会消耗掉目标计算机的资源，而导致不能相应正常的IP报文，这也是一种DOS攻击。

SYN比特和FIN比特同时设置

在TCP报文的报头中，有几个标志字段：

SYN：连接建立标志，TCP SYN报文就是把这个标志设置为1，来请求建立连接；
ACK：回应标志，在一个TCP连接中，除了第一个报文（TCP SYN）外，所有报文都设置该字段，作为对上一个报文的相应；
FIN：结束标志，当一台计算机接收到一个设置了FIN标志的TCP报文后，会拆除这个TCP连接；
RST：复位标志，当IP协议栈接收到一个目标端口不存在的TCP报文的时候，会回应一个RST标志设置的报文；
PSH：通知协议栈尽快把TCP数据提交给上层程序处理。

正常情况下，SYN标志（连接请求标志）和FIN标志（连接拆除标志）是不能同时出现在一个TCP报文中的。而且RFC也没有规定IP协议栈如何处理这样的畸形报文，因此，各个操作系统的协议栈在收到这样的报文后的处理方式也不同，攻击者就可以利用这个特征，通过发送SYN和FIN同时设置的报文，来判断操作系统的类型，然后针对该操作系统，进行进一步的攻击。

没有设置任何标志的TCP报文攻击

正常情况下，任何TCP报文都会设置SYN，FIN，ACK，RST，PSH五个标志中的至少一个标志，第一个TCP报文（TCP连接请求报文）设置SYN标志，后续报文都设置ACK标志。有的协议栈基于这样的假设，没有针对不设置任何标志的TCP报文的处理过程，因此，这样的协议栈如果收到了这样的报文，可能会崩溃。攻击者利用了这个特点，对目标计算机进行攻击。

设置了FIN标志却没有设置ACK标志的TCP报文攻击

正常情况下，ACK标志在除了第一个报文（SYN报文）外，所有的报文都设置，包括TCP连接拆除报文（FIN标志设置的报文）。但有的攻击者却可能向目标计算机发送设置了FIN标志却没有设置ACK标志的TCP报文，这样可能导致目标计算机崩溃。

死亡之PING

TCP/IP规范要求IP报文的长度在一定范围内（比如，0－64K），但有的攻击计算机可能向目标计算机发出大于64K长度的PING报文，导致目标计算机IP协议栈崩溃。

地址猜测攻击

跟端口扫描攻击类似，攻击者通过发送目标地址变化的大量的ICMP ECHO报文，来判断目标计算机是否存在。如果收到了对应的ECMP ECHO REPLY报文，则说明目标计算机是存在的，便可以针对该计算机进行下一步的攻击。

泪滴攻击

对于一些大的IP包，需要对其进行分片传送，这是为了迎合链路层的MTU（最大传输单元）的要求。比如，一个4500字节的IP包，在MTU为1500的链路上传输的时候，就需要分成三个IP包。

在IP报头中有一个偏移字段和一个分片标志（MF），如果MF标志设置为1，则表面这个IP包是一个大IP包的片断，其中偏移字段指出了这个片断在整个IP包中的位置。例如，对一个4500字节的IP包进行分片（MTU为1500），则三个片断中偏移字段的值依次为：0，1500，3000。这样接收端就可以根据这些信息成功的组装该IP包。

如果一个攻击者打破这种正常情况，把偏移字段设置成不正确的值，即可能出现重合或断开的情况，就可能导致目标操作系统崩溃。比如，把上述偏移设置为0，1300，3000。这就是所谓的泪滴攻击。

带源路由选项的IP报文

为了实现一些附加功能，IP协议规范在IP报头中增加了选项字段，这个字段可以有选择的携带一些数据，以指明中间设备（路由器）或最终目标计算机对这些IP报文进行额外的处理。

源路由选项便是其中一个，从名字中就可以看出，源路由选项的目的，是指导中间设备（路由器）如何转发该数据报文的，即明确指明了报文的传输路径。比如，让一个IP报文明确的经过三台路由器R1，R2，R3，则可以在源路由选项中明确指明这三个路由器的接口地址，这样不论三台路由器上的路由表如何，这个IP报文就会依次经过R1，R2，R3。而且这些带源路由选项的IP报文在传输的过程中，其源地址不断改变，目标地址也不断改变，因此，通过合适的设置源路由选项，攻击者便可以伪造一些合法的IP地址，而蒙混进入网络。

IP地址欺骗

一般情况下，路由器在转发报文的时候，只根据报文的目的地址查路由表，而不管报文的源地址是什么，因此，这样就可能面临一种危险：如果一个攻击者向一台目标计算机发出一个报文，而把报文的源地址填写为第三方的一个IP地址，这样这个报文在到达目标计算机后，目标计算机便可能向毫无知觉的第三方计算机回应。这便是所谓的IP地址欺骗攻击。

比较著名的SQL Server蠕虫病毒，就是采用了这种原理。该病毒（可以理解为一个攻击者）向一台运行SQL Server解析服务的服务器发送一个解析服务的UDP报文，该报文的源地址填写为另外一台运行SQL Server解析程序（SQL Server 2000以后版本）的服务器，这样由于SQL Server 解析服务的一个漏洞，就可能使得该UDP报文在这两台服务器之间往复，最终导致服务器或网络瘫痪。

Land攻击

LAND攻击利用了TCP连接建立的三次握手过程，通过向一个目标计算机发送一个TCP SYN报文（连接建立请求报文）而完成对目标计算机的攻击。与正常的TCP SYN报文不同的是，LAND攻击报文的源IP地址和目的IP地址是相同的，都是目标计算机的IP地址。这样目标计算机接收到这个SYN报文后，就会向该报文的源地址发送一个ACK报文，并建立一个TCP连接控制结构（TCB），而该报文的源地址就是自己，因此，这个ACK报文就发给了自己。这样如果攻击者发送了足够多的SYN报文，则目标计算机的TCB可能会耗尽，最终不能正常服务。这也是一种DOS攻击。

网络层

针对RIP协议的攻击

RIP，即路由信息协议，是通过周期性（一般情况下为30S）的路由更新报文来维护路由表的，一台运行RIP路由协议的路由器，如果从一个接口上接收到了一个路由更新报文，它就会分析其中包含的路由信息，并与自己的路由表作出比较，如果该路由器认为这些路由信息比自己所掌握的要有效，它便把这些路由信息引入自己的路由表中。

这样如果一个攻击者向一台运行RIP协议的路由器发送了人为构造的带破坏性的路由更新报文，就很容易的把路由器的路由表搞紊乱，从而导致网络中断。

如果运行RIP路由协议的路由器启用了路由更新信息的HMAC验证，则可从很大程度上避免这种攻击。

针对OSPF路由协议的攻击

OSPF，即开放最短路径优先，是一种应用广泛的链路状态路由协议。该路由协议基于链路状态算法，具有收敛速度快，平稳，杜绝环路等优点，十分适合大型的计算机网络使用。OSPF路由协议通过建立邻接关系，来交换路由器的本地链路信息，然后形成一个整网的链路状态数据库，针对该数据库，路由器就可以很容易的计算出路由表。

可以看出，如果一个攻击者冒充一台合法路由器与网络中的一台路由器建立邻接关系，并向攻击路由器输入大量的链路状态广播（LSA，组成链路状态数据库的数据单元），就会引导路由器形成错误的网络拓扑结构，从而导致整个网络的路由表紊乱，导致整个网络瘫痪。

当前版本的WINDOWS 操作系统（WIN 2K/XP等）都实现了OSPF路由协议功能，因此一个攻击者可以很容易的利用这些操作系统自带的路由功能模块进行攻击。

跟RIP类似，如果OSPF启用了报文验证功能（HMAC验证），则可以从很大程度上避免这种攻击。

针对MAC地址表的攻击

MAC地址表一般存在于以太网交换机上，以太网通过分析接收到的数据幀的目的MAC地址，来查本地的MAC地址表，然后作出合适的转发决定。

　　这些MAC地址表一般是通过学习获取的，交换机在接收到一个数据幀后，有一个学习的过程，该过程是这样的：

　　a) 提取数据幀的源MAC地址和接收到该数据幀的端口号；　　b) 查MAC地址表，看该MAC地址是否存在，以及对应的端口是否符合；　　c) 如果该MAC地址在本地MAC地址表中不存在，则创建一个MAC地址表项；　　d) 如果存在，但对应的出端口跟接收到该数据幀的端口不符，则更新该表；　　e) 如果存在，且端口符合，则进行下一步处理。

分析这个过程可以看出，如果一个攻击者向一台交换机发送大量源MAC地址不同的数据幀，则该交换机就可能把自己本地的MAC地址表学满。一旦MAC地址表溢出，则交换机就不能继续学习正确的MAC表项，结果是可能产生大量的网络冗余数据，甚至可能使交换机崩溃。

而构造一些源MAC地址不同的数据幀，是非常容易的事情。

针对ARP表的攻击

ARP表是IP地址和MAC地址的映射关系表，任何实现了IP协议栈的设备，一般情况下都通过该表维护IP地址和MAC地址的对应关系，这是为了避免ARP解析而造成的广播数据报文对网络造成冲击。ARP表的建立一般情况下是通过二个途径：

　　1、主动解析，如果一台计算机想与另外一台不知道MAC地址的计算机通信，则该计算机主动发ARP请求，通过ARP协议建立（前提是这两台计算机位于同一个IP子网上）；

　　2、被动请求，如果一台计算机接收到了一台计算机的ARP请求，则首先在本地建立请求计算机的IP地址和MAC地址的对应表。

因此，如果一个攻击者通过变换不同的IP地址和MAC地址，向同一台设备，比如三层交换机发送大量的ARP请求，则被攻击设备可能会因为ARP缓存溢出而崩溃。

针对ARP表项，还有一个可能的攻击就是误导计算机建立正确的ARP表。根据ARP协议，如果一台计算机接收到了一个ARP请求报文，在满足下列两个条件的情况下，该计算机会用ARP请求报文中的源IP地址和源MAC地址更新自己的ARP缓存：

　　1、如果发起该ARP请求的IP地址在自己本地的ARP缓存中；　　2、请求的目标IP地址不是自己的。

可以举一个例子说明这个过程，假设有三台计算机A，B，C，其中B已经正确建立了A和C计算机的ARP表项。假设A是攻击者，此时，A发出一个ARP请求报文，该请求报文这样构造：

　　1、源IP地址是C的IP地址，源MAC地址是A的MAC地址；　　2、请求的目标IP地址是A的IP地址。

这样计算机B在收到这个ARP请求报文后（ARP请求是广播报文，网络上所有设备都能收到），发现B的ARP表项已经在自己的缓存中，但MAC地址与收到的请求的源MAC地址不符，于是根据ARP协议，使用ARP请求的源MAC地址（即A的MAC地址）更新自己的ARP表。

这样B的ARP混存中就存在这样的错误ARP表项：C的IP地址跟A的MAC地址对应。这样的结果是，B发给C的数据都被计算机A接收到。

总结

由此可见，在网络传输的任何一个点都可以让黑客找到可乘之机进行攻击。所以我们要时刻警惕这些攻击，及时防范。

常见的网络攻击