网络安全讲座之七：攻击与渗透（5）

(图1)

　　正常的TCP连接基于一个三次握手(3-way handshake)，一个客户端(Client)向服务器(Server)发送一个初始化序列号ISNc， 随后，服务器相应这个客户端ACK(ISNc),并且发送自己的初始化序列号ISNs，接着，客户端响应这个ISNs（如下图），三次握手完成。

　　 C ---〉S: (ISNc)

　　 S ---〉C: ACK(ISNc)+ ISNs

　　 C ---〉S: ACK(ISNs)

　　 C ---〉S: data

　　 and / or

　　 S ---〉C: data

　　下面，我以Windows2000 Advanced Server为例，来说一下两台主机是如何进行三次握手。

(图2)



(图3)

　　我们可以看到：

　　1) Smartboy首先发送一个seq:32468329的包给服务器202.116.128.6。

　　2) 然后, 202.116.128.6响应主机Smartboy, 它送给Smartboy自己的

　　 seq:3333416325 而且响应Smartboy的ack:3240689240。

　　3) Smartboy再响应服务器202.116.128.6, seq:3240689240, ack:3333416326。

　　 三次握手完毕，两台几建立起连接。

　　 可以看出，在三次握手协议中，Clinet一定要监听服务器发送过来的ISNs, TCP使用的sequence number是一个32位的计数器，从0-4294967295。TCP为每一个连接选择一个初始序号ISN，为了防止因为延迟、重传等扰乱三次握手，ISN不能随便选取，不同系统有不同算法。理解TCP如何分配ISN以及ISN随时间变化的规律，对于成功地进行IP欺骗攻击很重要。

　　在Unix系统里，基于远程过程调用RPC的命令，比如rlogin、rcp、rsh等等，根据/etc/hosts.equiv以及$HOME/.rhosts文件进行安全校验，其实质是仅仅根据源IP地址进行用户身份确认，以便允许或拒绝用户RPC。这就给与了那些攻击者进行IP地址欺骗的机会。

　　 让我们看X是如何冒充T来欺骗S，从而建立一个非法连接 ：

　　 X---->S: SYN(ISNx ) , SRC = T

　　 S---->T: SYN(ISNs ) , ACK(ISNT) （*）

　　 X---->S: ACK(ISNs+1 ) , SRC = T （**）

　　 X---->S: ACK(ISNs +1) , SRC = T, 攻击命令（可能是一些特权命令）

　　 但是，T必须要在第（**）中给出ISNs, 问题是ISNs在第（*）步中发给了T(X当然很难截取到)，幸运的是，TCP协议有一个约定: ISN变量每秒增加250,000次，这个增加值在许多版本比较旧的操作系统中都是一个常量，在FreeBSD4.3中是125000次每秒，这就给X一个可乘之机。

　　 看一下X是如何猜出ISNs :　

　　 a、首先，　X发送一个SYN包来获取服务器现在的ISNs

　　　　 X ---〉S: (ISNx)

　　　　 S ---〉X: ACK(ISNx)+ ISNs# (1)

　　 b、紧接着，X冒充T向服务器发送SYN包

　　　　 　　 X ---〉S: SYN(ISNx ) , SRC = T (2)

　　 c、于是，服务器发出一个响应包给T(这个包X是收不到的)

　　　　 S ---〉T: SYN(ISNs$) , ACK(ISNT ) (3)

　　 d、X计算ISNs$:

　　　　　　　ISNs$　=　ISNs#　+ RTT×Increment of ISN　(4)

　　其中，RTT(Round Trip Time),是一个包往返X和S所用的时间,可以通过Ping 来得到。

(图4)

　　上图显示了round trip times (RTT) 大概是０。

　　Increment of ISN是协议栈的初始序列号每秒钟增加的值，以Unix为例，当没有外部连接发生时，服务器的ISN每秒增加128,000,有连接的时候，服务器的ISN每秒增加64,000。

　　 e、于是，

　　　　X ---> S : ACK(ISNs$) 　　（冒充可信主机成功了）

　　　　X ---> S : 恶意的命令或窃取机密消息的命令

　　在评价以下的解决方案时有几点要注意：

　　1.该解决方案是否很好地满足TCP的稳定性和可操作性的要求？
　　2.该解决方案是否容易实现?
　　3.该解决方案对性能的影响如何?
　　4.该解决方案是否经得起时间的考验？

　　以下的几种方案各有各的优点和缺点，它们都是基于增强ISN生成器的目标提出的。

　　配置和使用密码安全协议

　　TCP的初始序列号并没有提供防范连接攻击的相应措施。TCP的头部缺少加密选项用于强加密认证，于是，一种叫做IPSec的密码安全协议的技术提出了。IPSec提供了一种加密技术（End to end cryptographic），使系统能验证一个包是否属于一个特定的流。这种加密技术是在网络层实现的。其它的在传输层实现的解决方案（如SSL/TLS和SSH1/SSH2）, 只能防止一个无关的包插入一个会话中，但对连接重置（拒绝服务）却无能为力，原因是因为连接处理是发生在更低的层。IPSec能够同时应付着两种攻击（包攻击和连接攻击）。它直接集成在网络层的安全模型里面。

　　上面的解决方案并不需要对TCP协议做任何得修改，RFC2385(“基于TCP MD5签名选项的BGP会话保护)和其他的技术提供了增加TCP头部的密码保护，但是，却带来了收到拒绝服务攻击和互操作性和性能方面的潜在威胁。使用加密安全协议有几个优于其它方案的地方。TCP头部加密防止了Hijacking和包扰乱等攻击行为，而TCP层仍然能够提供返回一个简单增加ISN的机制，使方案提供了最大程度的可靠性。但实现IPSec非常复杂，而且它需要客户机支持，考虑到可用性，许多系统都选择使用RFC 1948。

　　使用RFC1948

　　在RFC1948中，Bellovin提出了通过使用4-tuples的HASH单向加密函数，能够使远程攻击者无从下手（但不能阻止同一网段的攻击者通过监听网络上的数据来判断ISN）。

　　Newsham 在他的论文 [ref_newsham]中提到:

　　RFC 1948 [ref1]提出了一种不容易攻击（通过猜测）的TCP ISN的生成方法。此方法通过连接标识符来区分序列号空间。每一个连接标识符由本地地址，本地端口，远程地址，远程端口来组成，并由一个函数计算标识符分的序列号地址空间偏移值（唯一）。此函数不能被攻击者获得，否则，攻击者可以通过计算获得ISN。于是，ISN就在这个偏移值上增加。ISN的值以这种方式产生能够抵受上面提到的对ISN的猜测攻击。

　　一旦全局ISN空间由上述方法来生成，所有的对TCP ISN的远程攻击都变得不合实际。但是，需要指出的，即使我们依照RFC 1948来实现ISN的生成器，攻击者仍然可以通过特定的条件来获得ISN(这一点在后面叙述).

　　另外，用加密的强哈希算法(MD5)来实现ISN的生成器会导致TCP的建立时间延长。所以，有些生成器（如Linux　kernel ）选择用减少了轮数的MD4函数来提供足够好的安全性同时又把性能下降变得最低。削弱哈希函数的一个地方是每几分钟就需要对生成器做一次re-key 的处理，经过了一次re-key的处理后，安全性提高了，但是，RFC793提到的可靠性却变成另一个问题。

　　我们已经知道，严格符合RFC1948的ISN生成方法有一个潜在的危机：

　　一个攻击者如果以前合法拥有过一个IP地址，他通过对ISN进行大量的采样，可以估计到随后的ISN的变化规律。在以后，尽管这个IP地址已经不属于此攻击者，但他仍然可以通过猜测ISN来进行IP欺骗。

　　以下，我们可以看到RFC 1948的弱点:

　　ISN = M + F(sip, sport, dip, dport,