图解ARP协议（二）ARP攻击原理与实践

一、ARP攻击概述

在上篇文章里，我给大家普及了ARP协议的基本原理，包括ARP请求应答、数据包结构以及协议分层标准，今天我们继续讨论大家最感兴趣的话题：ARP攻击原理是什么？通过ARP攻击可以做什么，账号是否可以被窃取？有哪些常见的ARP渗透（攻击）工具可以用来练手？ARP扫描和攻击有什么区别，底层数据包特征是怎样的？

接下来，我们通过图解的方式来深入了解ARP攻击是如何实现的。

二、ARP攻击原理

但凡局域网存在ARP攻击，都说明网络存在"中间人"，我们可以用下图来解释。

在这个局域网里面，PC1、PC2、PC3三台主机共同连接到交换机SW1上面，对应3个接口port1/2/3。假设PC3这台主机安装了ARP攻击软件或遭受ARP病毒，成为这个网络的攻击者（hacker），接下来，PC3是如何攻击的？先不急，先来回顾下PC1和PC2是如何通信的。

①PC1需要跟PC2通信，通过ARP请求包询问PC2的MAC地址，由于采用广播形式，所以交换机将ARP请求包从接口P1广播到P2和PC3。（注：交换机收到广播/组播/未知帧都会其他接口泛洪）

②PC2根据询问信息，返回ARP单播回应包；此时PC3作为攻击者，没有返回ARP包，但是处于"监听"状态，为后续攻击做准备。

③PC1和PC2根据ARP问答，将各自的ARP映射信息（IP-MAC）存储在本地ARP缓存表。

④交换机根据其学习机制，记录MAC地址对应的接口信息，存储在CAM缓存表（也称为MAC地址表）。交换机收到数据包时，会解封装数据包，根据目标MAC字段进行转发。

关于上面的图解，我们要记住这些关键知识（敲黑板！）：

①主机通信需要查找ARP表，而交换机通信需要查找CAM表（路由器则查找Route表）。

注：ARP表：ip<->mac    CAM表：mac<->port  （Route表：route<->port）

②交换机基于源MAC地址学习，基于目的MAC地址转发。

③同一局域网内，攻击者可以根据主机的ARP广播请求监听其IP和MAC信息。

注：这里是"被动监听"，跟后面要谈到的"主动扫描"，原理上有区分，这里先埋个坑）

接下来是重点，我们来看看PC3（Hacker）是如何发起ARP攻击的=>

正常情况下，若收到的ARP请求不是给自己的，则直接丢弃；而这里PC3（Hacker）在监听之后，发起了ARP回应包：我就是PC2（IP2-MAC3）。

从拓扑可以出现，PC3明明是IP3对应MAC3，很显然这就是一个ARP欺骗行为。于此同时，PC2正常的ARP回应包也交到了PC1手中，我们来看PC1接下来如何处理的：

PC1收到两个ARP回应包，内容分别如下：

③我是PC2，我的IP地址是IP2，我的MAC地址是MAC2；

③我是PC2，我的IP地址是IP2，我的MAC地址是MAC3；

PC1一脸懵：咋回事？还有这操作？不管了，我选最新的！（后到优先）

这里给大家顺便普及下网络协议里各种表在处理缓存信息的方式：

要么"先到先得"，要么"后到优先"。上面提到的ARP和CAM表，就是遵循"后到优先"原则，而后面章节我们会讲到的DHCP表，则遵循"先到先得"原则。

那么问题来了，上面两个ARP回应包到底哪个先到哪个后到呢？

作为初学者，可能还在纠结前后这种naive的问题；而作为hacker，只要持续不停发出ARP欺骗包，就一定能够覆盖掉正常的ARP回应包。稳健的ARP嗅探/渗透工具，能在短时间内高并发做网络扫描（例如1秒钟成千上百的数据包），能够持续对外发送欺骗包。

无论如何，当PC1和PC2这种"小白"用户遇到PC3（hacker）时，最终的结果一定是这样的：

小白 vs 黑客，很明显的较量，PC1最终记录的是虚假的ARP映射：IP2<->MAC3，得到错误信息的PC1，接下来会发生什么情况呢？（我们以PC1 ping PC2为例）

根据数据封装规则，当PC1要跟PC2进行通信时，无论是发生PING包还是发送其他数据，首先要查找ARP表，然后在网络层打上源目IP，在链路层打上源目MAC，然后将数据包发送给交换机。交换机收到之后对数据进行解封装，并且查看CAM表（基于目的MAC转发），由于目标MAC3对应Port3，所以交换机自然而然将其转发给PC3。

就这样，PC1本来要发给PC2的数据包，落到了PC3（Hacker）手里，这就完成了一次完整的ARP攻击。反过来，如果PC2要将数据包发送给PC1，PC3仍然可以以同样的ARP欺骗实现攻击，这就有了下面这张图（PC3既欺骗了PC1，也欺骗了PC2）。

此时，PC1和PC2的通信数据流被PC3拦截，形成了典型的"中间人攻击"。那么，一旦被攻击并拦截，攻击者能做什么，普通用户又会遭受什么损失？这里给大家举几个常见的例子=>

①攻击者既然操控了数据流，那么直接断开通信是轻而易举的，即"断网攻击"，例如，PC1发给PC2的数据在PC3这里可以直接丢弃，而如果这里的PC2是一台出口路由器（无线路由器），那就意味着PC1直接无法连上互联网。

②"断网攻击"显然容易被发现，而且比较"残忍"，所以就有了更加常见的应用-"限速"。例如，在宿舍上网突然很慢，在网吧上网突然打不开网页，如果这个网络没有安全防御，那么很有可能有"内鬼"。

③其实无论是"断网攻击"还是"限速"，整体还是比较"善良"，因为这里流量里面的核心数据还没有被"提取"出来。如果攻击者是一名真正的黑客，他的目的一定不会这么无聊，因为内网流量对于黑客是没有太大价值的，而只有"用户隐私"，例如常见网站的登录账号密码，这些才是最有价值的。

问：遭受ARP攻击之后，哪些账号可能被窃取？

答：任何基于明文传输的应用，都可以被窃取。例如，如果一个网站不是HTTPS协议，而是基于HTTP明文传输，那么当你登录这个网站时，你的密码就会被窃取。除了http（web应用），常见的还有telnet、ftp、pop3/smtp/imap（邮箱）等应用，都很容易泄露密码。

三、常见ARP渗透工具与底层原理分析

基于ARP欺骗原理设计出来的渗透/攻击工具非常多，而最终能实现什么功能则各有差异，简单举几个例子：

①无毒无害型的仅具备ARP扫描功能，用来发现内网主机；例如Metasploit里面的arping/arpscan相关模块；

②ARP扫描+流量控制（限速或限制能上哪些网站和应用）；例如Windows下的P2P终结者；

③ARP扫描+账号窃取（网站、邮箱、各种）；最强的莫过于Windows下的Cain，当然还有跨平台的Ettercap（需配合其他工具）；

当然，如果攻击者足够强悍，也可以基于协议底层原理，编写自己的ARP工具。这里我通过wirehshark给大家还原真实网络中常见的ARP扫描和欺骗攻击（具体的软件使用这里暂时不出现，大家重点关注底层实现）。

在这张图里面，Hacker（就是我...）接入了一个WiFi网络，这个10.1.20.0/24便是所在的网段。刚进来一个陌生网络，Hacker只知道自己的IP信息，例如IP地址是10.1.20.253，网关地址是10.1.20.254，而这个局域网的其他设备是什么？有多少台？地址分布是多少？Hacker都不知道，接下来怎么办呢？是不是要直接发动ARP攻击了？

不用这么着急，咋们至少要先了解下这个网络，进行基本的扫描和踩点。这个时候通过ARP工具对这个WiFi网络进行扫描，具体的数据包截图如下：

上面的ARP扫描过程，大概的情况是这样的=>

其实，这就是典型的"盲扫"或者"暴力扫描"：反正我不知道网络到底有多少主机，那我就尝试一下把整个网段全部问一遍得了。好比老师上课点名，把每个学生的桌位号念一遍，谁举手就到勤，没举手就算逃课。

那么，这个实际网络里面，到底谁"举手"了呢？我们来看Wireshark抓包情况。

在ARP应答信息里面，除了IP地址和MAC信息，我们还能看到相关的设备厂商信息，例如cisco、meizu、apple、xiaomi等，这其实就是依靠MAC地址前面24位的OUI（机构唯一标识符）来识别的。

Wireshark或扫描器能够帮我们将OUI转为对应的厂商（还有一些扫描器基于Netbios协议，还能找到电脑的主机名），所以，扫描之后可以得到下面这张图片=>

通过扫描，我们已经知道了整个网络的主机信息，例如20.254对应cisco，应该是路由器，20.248对应apple，是苹果手机，20.249对应xiaomi，是小米手机，以此类推.....

接下来，如何进行ARP欺骗攻击呢？这里将最重点的数据包截取出来=>

根据之前的信息，我们知道00:08:ca:86:f8:0f其实就是hacker的mac地址，并且对应的真正的IP地址应该是10.1.20.253。而这里很明显是hacker在欺骗局域网其他主机，它对外声称：自己就是"所有人"。尤其是上面标红的主机，我们已经知道是小米、思科、苹果等设备，但是hacker都声明是自己！这样做的意义在于覆盖掉其他主机的ARP缓存表信息，并生成错误的ARP映射，最终将通信流量交给hacker。

当然，还有另外一种ARP欺骗的做法：hacker告诉所有人，自己就是网关。因为其他主机访问互联网必经之路便是网关（出口路由器/无线路由器），通过这种方式，同样可以截取到用户数据流，这里给出另外一个网络的实现过程=>

Hacker欺骗主机Honhai，告诉它：我就是网关（10.1.1.254）

Hacker欺骗主机Apple，告诉它：我就是网关（10.1.1.254）

依此类推，Hacker会告诉局域网所有主机：自己就是网关，并且后续可以把数据都丢给我，我来转发到互联网。

四、ARP攻击总结

①ARP缓存表基于"后到优先"原则，IP与MAC的映射信息能被覆盖；

②ARP攻击基于伪造的ARP回应包，黑客通过构造"错位"的IP和MAC映射，覆盖主机的ARP表（也被称为"ARP毒化"），最终截取用户的数据流；

③一旦遭受ARP攻击，账号密码都可能被窃取（如果通信协议不是加密的）；

④通过Wireshark数据包分析，我们掌握了真实网络中ARP底层攻击原理及数据包组成。

预告：ARP防御篇

如何防御ARP攻击？

有哪些ARP防御软件？

如果被ARP攻击了，如何揪出"内鬼"，应该如何"还手"？

企业网/家庭网的防御方法有什么区别？