Защита от хакеров корпоративных сетей

Все, что для этого нужно сделать, на самом деле не очень сложно. После чтения нескольких опций пользователя инициируется программа перехвата и генерации пакетов, которая сравнивает каждый поступивший пакет с коротким списком правил, определяющих возможную генерацию кода возврата в той или иной форме. Хотите более подробно? Вот схема алгоритма:

1. Установить конфигурацию.

1.1. Установить статические переменные.

1.2. Присвоить значения по умолчанию.

1.3. Выполнить анализ командной строки.

2. Начать анализ трафика.

2.1. Открыть устройство прослушивания с максимально возможной производительностью.

2.2. Применить фильтрацию ядра к потоку данных, который вскоре будет активизирован.

3. Начать спуфинг.

3.1.Открыть устройство отправки данных с максимально возможной производительностью.

4. Разбор прослушиваемого пакета (бесконечный цикл, который срабатывает по приему пакета).

4.1. Применить правила анализа.

4.2. Потребовать пространство пользователя для IP-и MAC-адреса.

4.2.1. Поиск ARP-запросов для своего IP-адреса.

4.2.2. Деструктивное преобразование ARP-запроса в ARP-ответ с указанием IP-адреса и МАС-адреса в пространстве пользователя.

4.2.3. Отсылка преобразованного пакета.

4.3. Поиск ARP-ответов с MAC-адресами маршрутизатора.

4.3.1. Создание кэша для последующего решения задач маршрутизации.

4.4. Поиск запросов PING (ICMP ECHO) к своим IP-и MAC-адресам.

4.4.1. Деструктивное преобразование ICMP ECHO и ответ на него.

4.4.2. Уменьшение счетчика времени жизни пакета TTL.

4.4.3. Пересчет контрольной суммы пакета.

4.4.4. Отсылка преобразованного пакета.

4.5. Маршрутизация пакета на свой MAC-адрес.

4.5.1. При необходимости проверить, является ли полученный пакет IP-пакетом.

4.5.2. Деструктивное переназначение Ethernet-адресов получателя и отправителя на адреса отправителя пакета и получателя в локальной сети соответственно.

4.5.3. Если можно вычислить контрольную сумму, то уменьшить счетчик времени жизни пакета и повторно вычислить контрольную сумму пакета.

4.5.4. Отослать измененный пакет.

#define TITLE “DoxRoute: Userspace IP Router”

#define VERSION “0.1”

#define CODERS “Copyright (C) 2001 Dan Kaminsky

(dan@doxpara.com)”

#define CODENAME “Bender”

Конечно, следует доверять там, где это оправданно. Удивительно, но приведенных строк достаточно для построения кода с использованием блестящего пакета nemesis компании Grimes, хотя его использование практически не заметно.

#include

#include

#include

#include

#include

#ifndef IPV4_ADDR_LEN

#define IPV4_ADDR_LEN 4

Прежде всего следует определить необходимые для работы приложения библиотеки. Для программы DoxRoute потребуются три вещи. Во-первых, стандартные библиотеки, необходимые почти каждому приложению на языке C. Они подключаются при помощи файлов stdio.h, stdlib.h и unistd. Во-вторых, система для отправки фальсифицированных пакетов. Она инкапсулирована внутри файла libnet.h, очевидно, связанного с библиотекой libnet. И наконец, в-третьих, система прослушивания любых пакетов, передаваемых по каналу связи. Подключение такой системы осуществляется при помощи файла pcap.h библиотеки libpcap.

Но более важным является не то, что реализовано, а то, что не реализовано. Обычно для любой предназначенной для работы в сети программы, особенно программы обработки пакетов на низком уровне, требуется огромное число зависимых от операционной системы библиотек и включаемых в программу файлов заголовков. Используемые файлы и заголовки сильно изменяются от платформы к платформе, что является головной болью не только при переходе от одной платформы к другой, но и от одной версии ядра к другой. Программа сталкивается с ордами директив препроцессора с большим числом макросов #ifdef, которые определяют последовательность действий на каждой системе. После этого кода программа приобретает вполне законченный вид.

void usage();

void print_ip(FILE * stream, u_char * ip);

void print_mac(FILE * stream, u_char * mac);

int

main(int argc, char **argv)

Объявления переменных. В основном все переменные предназначены для функции getopt – общего синтаксического анализатора опций командной строки:

int opt;

extern char *optarg;

К настоящему моменту времени читатель уже, вероятно, заметил, что в операционной системе UNIX почти все приложения командной строки совместно используют одинаковый синтаксис: что-то вроде foo – X – y параметр. Этот формат входных параметров стандартизирован и обрабатывается библиотечной функцией getopt. Очень старые платформы для успешного анализа входных параметров потребуют от программиста добавить в начало его программного кода директиву # include . Более современные стандарты предусматривают помещение функции getopt как части файла unistd.h:

pcap_t *pcap; /* PCAP file descriptor */

u_char *packet; /* Our newly captured packet */

struct pcap_pkthdr pkthdr; /* Packet metadata—time

received, size */

struct bpf_program fp; /* Structure to hold kernel packetfilter

*/

char pfprogram[255]; /* Buffer for uncompiled packet

filter */

char dev[255]; /* Name of device to use */

int immediate = 1; /* Flag to suck packets at

max speed */

int promisc = 1; /* Flag to grab all packets

Особого пояснения требует буфер pfprogram. Аналогичное выражение можно использовать в программе tcpdump или tethereal точно так же, как и, например, порт 22 или хост 1.2.3.4 и udp. Фактически описание буфера является входной спецификацией конструирования фильтров внутри библиотеки libpcap. Библиотека libpcap сама транслирует фильтр в выполняемый код. Достаточно только передать осмысленную с точки зрения синтаксиса строку параметров, а все остальное библиотека доделает сама. Результат впечатляет:

struct libnet_ethernet_hdr *eth = NULL;

struct libnet_ip_hdr *ip = NULL;

struct libnet_tcp_hdr *tcp = NULL;

struct libnet_arp_hdr *arp = NULL;

struct libnet_icmp_hdr *icmp = NULL;

В библиотеке libnet определены базовые типы пакетов, которые описаны во включаемом файле include/libnet/libnet-headers.h. Подобное определение типов пакетов не только экономит время, но и позволяет стандартизировать структуры описания пакетов, по крайней мере при создании переносимых сетевых инструментальных средств:

struct libnet_link_int *l;

u_char *newpacket;

u_char user_ip[IPV4_ADDR_LEN+1];

u_char upstream_ip[IPV4_ADDR_LEN+1];

u_char test_ip[IPV4_ADDR_LEN+1];

struct in_addr test_ipa;

/* MAC addresses = Local Link-Level Hardware Addresses On

The Network */

u_char user_mac[ETHER_ADDR_LEN+1]; /* MAC to receive

packets on */

u_char upstream_mac[ETHER_ADDR_LEN+1]; /* MAC to forward

packets to */

u_char bcast_mac[ETHER_ADDR_LEN+1]; /* Forward addr for

all MACs */

u_char test_mac[ETHER_ADDR_LEN+1]; /* A buffer to test

В этих строчках кода присутствует стеснительный и, вероятно, ненужный хакинг. Важно, что создан статический массив для заполнения различных адресов: собственного IP-адреса, MAC-адреса маршрутизатора, которому будет передан пакет, и т. д. Но благодаря странностям функции sscanf и тому факту, что при быстрой работе утрачивается некоторая безопасность, буфера перезаписываются странными и не до конца выясненными способами. Буфера можно очистить, создавая буфер одного из устройств большего, чем это действительно нужно, размера. Этот способ не очень элегантен, он даже уродлив, но вполне работоспособен. Для правильного решения возникшей проблемы необходимо написать собственный вариант функции sscanf, выполняющий правильный разбор способов задания MAC– и IP-адресов, но автор попытался сохранить этот код разумно компактным и простым:

char errbuf[255];

int do_checksum = 0;

int verbose = 0;

Установка значений по умолчанию. Одна важная особенность, присущая всем программам, заключается в задании их поведения по умолчанию. Тем самым минимизируется объем знаний, необходимых программе во время ее первого запуска. Например, Web-серверам не обязательно указывать имя домашней страницы всякий раз, когда кто-либо подключается к http://www.host.com. По умолчанию если не указано ничего другого, то при подключении по этому адресу пользователю возвращается ответ, как если бы он запросил http://www.host.com/index.html. Точно так же следует установить значения по умолчанию для маршрутизации пакетов:

/* Set Broadcast MAC to FF:FF:FF:FF:FF:FF*/

bcast_mac[0] = 0xFF;

bcast_mac[1] = 0xFF;

bcast_mac[2] = 0xFF;

bcast_mac[3] = 0xFF;

bcast_mac[4] = 0xFF;

Иногда выбор установленных по умолчанию значений не представляет большого труда. Основные стандарты Ethernet определяют, что при задании в пакетах MAC-адреса FF: FF: FF: FF: FF: FF эти пакеты должны получить все хосты данной подсети. Локальная сеть на основе протокола Ethernet только недавно стала переключаемой средой, поэтому ранее использование адреса FF: FF: FF: FF: FF: FF больше носило характер «рекомендательного» сообщения для сетевых плат, которые должны были передать этот пакет операционной системе даже в том случае, если это сообщение не было адресовано определенному хосту. Ныне сетевые платы не видят сетевой трафик до тех пор, пока переключатель не посчитает, что он предназначен заданному хосту. В программе широковещательная рассылка MAC-адресов осуществляется следующим образом. Во многих протоколах предусмотрен запрос ко всем хостам локальной подсети. Для наших целей наиболее уместен протокол ARP:

/* Set Default Userspace MAC Address to 00:E0:B0:B0:D0:D0 */

user_mac[0] = 0x00;

user_mac[1] = 0xE0;

user_mac[2] = 0xB0;

user_mac[3] = 0xB0;

user_mac[4] = 0xD0;

Покажем, как можно в сети создать виртуальную сетевую карту, определив по умолчанию ее сетевой адрес отправителя. В действительности можно использовать любой адрес. Тривиальным и зачастую хорошим решением была бы рандомизация этого значения. Но рандомизация подразумевает, что нельзя будет по желанию запускать и останавливать маршрутизатор. Каждый раз при старте маршрутизатора в фоновом режиме хосты должны будут повторно назначить IP-адрес шлюза. Для этого им нужно будет заняться поиском новых обслуживаемых MAC-адресов. (Если читатель решит реализовать рандомизацию, то ему следует позаботиться о том, чтобы младшие значащие биты первого байта user_mac[0] не были установлены. А если они будут установлены, то в результате будет получен групповой MAC-адрес в локальной сети, использование которого приводит к очень интересным результатам.)

/* Set Default Upstream IP */

upstream_ip[0] = 10;

upstream_ip[1] = 0;

upstream_ip[2] = 1;

Програма DoxRoute не является законченной реализацией маршрутизатора. Это лишь его скелет. Фактически пакеты только отсылаются реальному шлюзу. Исходя из опыта, адрес 10.0.1.254 обычно используется для шлюзования пакетов частных сетей, в которых должна быть выполнена программа DoxRoute. Кстати, вовсе не случайно переменной user_ip не устанавливается значение по умолчанию. Причина подобных действий известна как политика добрососедства: когда это возможно, то не следует рушить существующих систем. Любой отправленный IP-адрес может иметь вполне определенный смысл для уже развернутых систем. Вместо этого пусть пользователь найдет свободный IP-адрес и займется анализом проходящего через него сетевого трафика. Более сложная реализация предусматривала бы для нахождения свободного адреса использование протокола динамической конфигурации хоста DHCP, но это наложило бы довольно серьезные ограничения для клиентов, пожелавших направить сетевой трафик через отдельный мобильный маршрутизатор.

/* Set Default Interface */ snprintf(dev, sizeof(dev), “%s”, pcap_lookupdev(NULL));

В оперативной странице руководства сказано, что «pcap_lookupdev() возвращает указатель на сетевое устройство, который может быть использован функциями pcap_open_live() и pcap_lookupnet(). В случае ошибки возвращается значение NULL и в переменную errbuf записывается соответствующее сообщение об ошибке». Это немного непонятно. На самом деле возвращается указатель на строку, содержащую имя устройства, которую мы покорно запоминаем для возможного будущего использования. Командная строка: использование параметров командной строки для того, чтобы избежать жестко запрограммированных зависимостей. Ах, функция getopt. Эта стандартная функция очень полезна для разбора командной строки в стиле UNIX. Но ее работа не столь понятна, как, допустим, написание программ с ее помощью. Пример добротного использования функции getopt приведен ниже:

/* Parse Options */

while ((opt = getopt(argc, argv, «i:r:R:m:cv»)) != EOF) {

switch (opt) {

case “i”: /* Interface */

snprintf(dev, sizeof(dev), “%s”, optarg);

break;

case “v”:

verbose = 1;

Устанавливается цикл разбора всех параметров командной строки. Переменной цикла является счетчик аргументов, который каждый раз уменьшается на единицу и который указывает на первый найденный аргумент командной строки. Кроме того, задается строка, определяющая анализируемые флаги. В любой командной строке программы различают два основных вида параметров. Первый задает дополнительные аргументы, как, например, doxroute – i eth0. Второй является полностью законченным и самодостаточным, как, например, doxroute -v. Функция getopt представляет оба эти типа параметров как i: v. Двоеточие после i является признаком анализируемого аргумента, а указатель optarg должен указывать на аргумент. Отсутствие двоеточия после v означает, что простое присутствие флажка является достаточным поводом для завершения работы (в этом случае для большинства приложений установка глобальной переменной в единицу активизирует генерацию диагностики):

case “r”: /* Router IP */

sscanf(optarg, “%hu.%hu.%hu.%hu”,

&upstream_ip[0], &upstream_ip[1],

&upstream_ip[2],

&upstream_ip[3]);

break;

case “R”: /* Router MAC */

sscanf(optarg, “%X:%X:%X:%X:%X:%X”,

&upstream_mac[0], &upstream_mac[1],

&upstream_mac[2],

&upstream_mac[3], &upstream_mac[4],

&upstream_mac[5]);

break;

case “m”: /* Userspace MAC */

sscanf(optarg, “%X:%X:%X:%X:%X:%X”,

&user_mac[0], &user_mac[1], &user_mac[2],

&user_mac[3], &user_mac[4],

&user_mac[5]);

Для анализа адресов применены не самые хорошие способы, но тем не менее они работают. Такой способ решения был выбран для того, чтобы противостоять взлому из-за ошибок обработки типов:

case “c”: /* Checksum */

do_checksum = 1;

break;

default:

usage();

}

}

/* Retrieve Userspace IP Address */

if (argv[optind] != NULL) {

sscanf(argv[optind], “%hu.%hu.%hu.%hu”,

&user_ip[0], &user_ip[1], &user_ip[2],

&user_ip[3]);

} else

Чего функция getopt не может предусмотреть, так это отсутствия флажков. Другими словами, ситуацию отсутствия флажков следует предусмотреть именно в этом месте. Здесь же (в функции usage) можно затребовать наиболее важные данные для работы программы – реализовать тайный прием IP-адресов. Следует отметить, что, как правило, функция usage() почти всегда завершает программу с флагом ошибки. Обычно это свидетельствует о неправильных действиях пользователя и необходимости вызова RTFM для уточнения ошибки. Запуск Libpcap. Следующее, что потребуется сделать для подготовки к фактическому мониторингу сети с целью поиска интересного трафика, – это спланировать свою реакцию:

/* Begin sniffing */

pcap = pcap_open_live(dev, 65535, promisc, 5, NULL);

if (pcap == NULL) {

perror(“pcap_open_live”);

exit(EXIT_FAILURE);

При отсутствии ошибок открывается окно главного интерфейса с указанием спецификаций максимально возможного захвата без учета размера захватываемых данных. Перехватываются все доступные этому интерфейсу пакеты независимо от того, адресованы они одобренному ядром операционной системы MAC-адресу или нет. Для синтаксического анализа пакетов используется минимальная задержка, понижающая риск возможных ошибок:

if (ioctl(pcap_fileno(pcap), BIOCIMMEDIATE, &immediate)) {

/*perror(“Couldn’t set BPF to Immediate Mode.”); */

Прежде чем пакет будет передан на обработку, устанавливается задержка 5 мс. Это специально сделано для успешного завершения обработки пакета на платформах с недостаточной скоростью работы. Быстродействие – это хорошо, но в действительности гораздо интереснее иметь дело с каждым пакетом в момент его поступления. Сказанное Linux выполняет в любом случае, но операционные системы типа BSD и, возможно, некоторые другие платформы для определения режима Immediate Mode используют опцию управления вводом / выводом IOCTL. Этот режим является своего рода отдаленным родственником опции сокета TCP_NODELAY, которая вынуждает обрабатывать каждый сегмент данных настолько быстро, насколько это возможно, в противоположность тому, когда только определенное количество данных может передаваться на следующий уровень обработки.

Опция IOCTL настолько сильно улучшает производительность, что просто непонятно, каким образом на некоторых платформах можно обходиться без нее. В целом флажок BIOCIMMEDIATE сообщает библиотеке libpcap о необходимости блокировки чтения и установке буфера минимально возможного размера. При этом гарантируется максимальное время обработки пакетов маршрутизатором. Это хорошая вещь.

/*

* Create the filter to catch ARP requests, ICMP’s, and

routable

* packets.

*/

snprintf(pfprogram, sizeof(pfprogram), “arp or icmp or ether dst

%hX:%hX:%hX:%hX:%hX:%hX”, user_mac[0], user_mac[1],

user_mac[2],

user_mac[3], user_mac[4], user_mac[5]);

/* Compile and set a kernel-based packet filter*/

if (pcap_compile(pcap, &fp, pfprogram, 1, 0x0) == -1) {

pcap_perror(pcap, “pcap_compile”);

exit(EXIT_FAILURE);

}

if (pcap_setfilter(pcap, &fp) == -1) {

pcap_perror(pcap, “pcap_setfilter”);

exit(EXIT_FAILURE);

Наличие возможности откликнуться на все видимые пакеты еще не означает, что это действительно нужно сделать. Нет никакой нужды анализировать весь трафик, и так добросовестно обрабатываемый ядром операционной системы! Поэтому сначала настроим фильтр, используя функцию snprintf. Только теперь, после завершения функции getopt, можно фильтровать пакеты, предназначенные для заданного MAC-адреса. Поэтому перед тем как прослушать трафик, надо знать свой MAC-адрес. Простой способ компиляции и активизации правил фильтрации был показан в предшествующем коде.

Реализовать описанный способ непросто. Успех его реализации зависит от элегантности и доступности интерфейса программного кода ядра, написанного другими людьми с соблюдением требований переносимости с одной платформы на другую. Позднее будет осуществлен поиск пакетов специфического типа. Любая подсказка, которая сможет пролить свет на загрузку анализатора пакетов, будет полезной. Дареному коню в зубы не смотрят и все такое прочее.

Noa.o Libnet.

/* Get Direct Connection To The Interface */

if ((l = libnet_open_link_interface(dev, errbuf)) == NULL) {

fprintf(stderr, “Libnet failure opening link

interface: %s”,

errbuf);

Интерфейс связи предоставляет пользователю способ получения необработанных пакетов сразу же после прихода их по линии связи. Libpcap позволяет выбирать необработанные пакеты, а libnet – отправлять их. Подобная симметричность двух программных средств очень полезна. Чуть позже это станет видно лучше.

Но все упирается в цену успеха. Возможность определить адрес аппаратных средств, которым посылаются данные, означает отсутствие какой-либо помощи со стороны ядра операционной системы. Обычно ядро само определяет адрес аппаратного средства, которому пользователь собирается послать сообщение. В противном случае пользователь должен все делать самостоятельно. Это раздражает во время попыток переслать пакеты случайным хостам подсети, потому что приходится вручную управлять маршрутизацией, ARP-запросами и т. д. Промежуточный способ посылки пакетов позволяет сохранить за ядром операционной системы ответственность за передачу данных на уровне канала передачи данных, который отвечает за прием и передачу пакетов, сервис на уровне дэйтаграмм, локальную адресацию и контроль ошибок. Но при этом приложению предоставляется разумная свобода действий на сетевом и более высоких уровнях. Этот интерфейс известен как непосредственный интерфейс сокетов без какой-либо обработки. К нему можно обратиться при помощи слегка измененного способа вызова libnet. Но в интересах написания программ маршрутизации необходим непосредственный интерфейс связи с библиотекой, поскольку не всегда следует направлять пакеты туда, где обычно размещается системное ядро.

/* Lookup the router */

Помните, что ядро не предоставляет никакой подсказки относительно места нахождения маршрутизатора, и все, что фактически можно спросить у пользователя, – это его IP-адрес. В распоряжении разработчика предоставлен разумно гибкий интерфейс сетевого стека. Давайте воспользуемся им для посылки широковещательного запроса по протоколу разрешения адресов ARP с целью определения адреса аппаратных средств, соответствующих заданному IP-адресу, через который, как было сказано, следует направить пакет для маршрутизации. В нижеприведенном фрагменте кода видно, как на пустом месте следует создать пакет и отослать его:

libnet_init_packet(LIBNET_ETH_H + LIBNET_ARP_H, &newpacket);

Являясь простой оболочкой malloc, libnet_init_packet инициализирует заданное количество памяти (в этом случае необходимое количество памяти для заголовков Ethernet и ARP) и создает указатель newpacket на выделенную таким образом память:

libnet_build_ethernet(bcast_mac, /*eth->ether_dhost*/

user_mac, /*eth->ether_shost*/