ARP是如何工作的?
我们知道,当我们在浏览器里面输入网址时,DNS服务器会自动把它解析为IP地址,浏览器实际上查找的是IP地址而不是网址。那么IP地址是如何转换为第二层物理地址(即MAC地址)的呢?
在局域网中,这是通过ARP协议来完成的。ARP协议对网络安全具有重要的意义。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。所以网管们应深入理解ARP协议。
什么是ARP协议
ARP协议是“Address Resolution Protocol”(地址解析协议)的缩写。在局域网中,网络中实际传输的是“帧”,帧里面是有目标主机的MAC地址的。
在以太网中,一个主机要和另一个主机进行直接通信,必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢?它就是通过地址解析协议获得的。所谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址,查询目标设备的MAC地址,以保证通信的顺利进行。
ARP协议的工作原理
在每台安装有TCP/IP协议的电脑里都有一个ARP缓存表,表里的IP地址与MAC地址是一一对应的,如附表所示。
附表
我们以主机A(192.168.1.5)向主机B(192.168.1.1)发送数据为例。当发送数据时,主机A会在自己的ARP缓存表中寻找是否有目标IP地址。
如果找到了,也就知道了目标MAC地址,直接把目标MAC地址写入帧里面发送就可以了;如果在ARP缓存表中没有找到相对应的IP地址,主机A就会在网络上发送一个广播,目标MAC地址是“FF.FF.FF.FF.FF.FF”,这表示向同一网段内的所有主机发出这样的询问:“192.168.1.1的MAC地址是什么?”网络上其他主机并不响应ARP询问,只有主机B接收到这个帧时,才向主机A做出这样的回应:“192.168.1.1的MAC地址是00-aa-00-62-c6-09”。
这样,主机A就知道了主机B的MAC地址,它就可以向主机B发送信息了。同时它还更新了自己的ARP缓存表,下次再向主机B发送信息时,直接从ARP缓存表里查找就可以了。ARP缓存表采用了老化机制,在一段时间内如果表中的某一行没有使用,就会被删除,这样可以大大减少ARP缓存表的长度,加快查询速度。
如何查看ARP缓存表
ARP缓存表是可以查看的,也可以添加和修改。在命令提示符下,输入“arp -a”就可以查看ARP缓存表中的内容了,如附图所示。
用“arp -d”命令可以删除ARP表中某一行的内容;用“arp -s”可以手动在ARP表中指定IP地址与MAC地址的对应。
ARP欺骗
其实,此起彼伏的瞬间掉线或大面积的断网大都是ARP欺骗在作怪。ARP欺骗攻击已经成了破坏网吧经营的罪魁祸首,是网吧老板和网管员的心腹大患。
从影响网络连接通畅的方式来看,ARP欺骗分为二种,一种是对路由器ARP表的欺骗;另一种是对内网PC的网关欺骗。
第一种ARP欺骗的原理是——截获网关数据。它通知路由器一系列错误的内网MAC地址,并按照一定的频率不断进行,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PC无法收到信息。
第二种ARP欺骗的原理是——伪造网关。它的原理是建立假网关,让被它欺骗的PC向假网关发数据,而不是通过正常的路由器途径上网。在PC看来,就是上不了网了,“网络掉线了”。
一般来说,ARP欺骗攻击的后果非常严重,大多数情况下会造成大面积掉线。有些网管员对此不甚了解,出现故障时,认为PC没有问题,交换机没掉线的“本事”,电信也不承认宽带故障。而且如果第一种ARP欺骗发生时,只要重启路由器,网络就能全面恢复,那问题一定是在路由器了。为此,宽带路由器背了不少“黑锅”。
作为网吧路由器的厂家,对防范ARP欺骗不得已做了不少份内、份外的工作。首先,在宽带路由器中把所有PC的IP-MAC输入到一个静态表中,这叫路由器IP-MAC绑定。其次,力劝网管员在内网所有PC上设置网关的静态ARP信息,这叫PC机IP-MAC绑定。一般厂家要求两个工作都要做,称其为IP-MAC双向绑定。
显示和修改“地址解析协议”(ARP) 所使用的到以太网的 IP 或令牌环物理地址翻译表。该命令只有在安装了 TCP/IP 协议之后才可用。
arp -a [inet_addr] [-N [if_addr]
arp -d inet_addr [if_addr]
arp -s inet_addr ether_addr [if_addr]
参数
-a
通过询问 TCP/IP 显示当前 ARP 项。如果指定了 inet_addr,则只显示指定计算机的 IP 和物理地址。
-g
与 -a 相同。
inet_addr
以加点的十进制标记指定 IP 地址。
-N
显示由 if_addr 指定的网络界面 ARP 项。
if_addr
指定需要修改其地址转换表接口的 IP 地址(如果有的话)。如果不存在,将使用第一个可适用的接口。
-d
删除由 inet_addr 指定的项。
-s
在 ARP 缓存中添加项,将 IP 地址 inet_addr 和物理地址 ether_addr 关联。物理地址由以连字符分隔的6 个十六进制字节给定。使用带点的十进制标记指定 IP 地址。项是永久性的,即在超时到期后项自动从缓存删除。
ether_addr
指定物理地址。
ARP攻击
ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址,查询目标设备的MAC地址,以保证通信的进行。 基于ARP协议的这一工作特性,黑客向对方计算机不断发送有欺诈性质的ARP数据包,数据包内包含有与当前设备重复的Mac地址,使对方在回应报文时,由于简单的地址重复错误而导致不能进行正常的网络通信。
一般情况下,受到ARP攻击的计算机会出现两种现象:
1. 不断弹出“本机的XXX段硬件地址与网络中的XXX段地址冲突”的对话框。
2. 计算机不能正常上网,出现网络中断的症状。
因为这种攻击是利用ARP请求报文进行“欺骗”的,所以防火墙会误以为是正常的请求数据包,不予拦截。因此普通的防火墙很难抵挡这种攻击。
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