Перехват сетевых данных

В этом уроке описаны технологии сетевого хакинга, основанные на перехвате сетевых пакетов. Хакеры используют такие технологии для прослушивания сетевого трафика с целью хищения ценной информации, для организации перехвата данных с целью атаки «человек посредине», для перехвата TCP-соединений, позволяющих, скажем, подменять данные, и выполнения других, не менее интересных действий. К сожалению, большая часть этих атак на практике реализована только для сетей Unix, для которых хакеры могут использовать как специальные утилиты, так и системные средства Unix. Сети Windows, по всей видимости, обойдены вниманием хакеров, и мы вынуждены ограничиться при описании инструментов перехвата данных программами-сниферами, предназначенными для тривиального прослушивания сетевых пакетов. Тем не менее, не следует пренебрегать хотя бы теоретическим описанием таких атак, особенно антихакерам, поскольку знание применяемых технологий хакинга поможет предотвратить многие неприятности.

Для снифинга сетей Ethernet обычно используются сетевые карты, переведенные в режим прослушивания. Прослушивание сети Ethernet требует подключения компьютера с запущенной программой-снифером к сегменту сети, после чего хакеру становится доступным весь сетевой трафик, отправляемый и получаемый компьютерами в данном сетевом сегменте. Еще проще выполнить перехват трафика радиосетей, использующих беспроводные сетевые посредники, - в этом случае не требуется даже искать место для подключения к кабелю. Или же злоумышленник может подключиться к телефонной линии, связывающей компьютер с сервером Интернета, найдя для этого удобное место (телефонные линии обычно проложены в подвалах и прочих малопосещаемых местах без всякой защиты).

Для демонстрации технологии снифинга мы применим весьма популярную программу-снифер SpyNet, которую можно найти на многих Web-сайтах. Официальный сайт программы SpyNet находится по адресу http://members.xoom.com/layrentiu2/, на котором можно загрузить демо-версию программы.

Программа SpyNet состоит из двух компонентов - CaptureNet и PipeNet. Программа CaptureNet позволяет перехватывать пакеты, передаваемые по сети Ethernet на сетевом уровне, т.е. в виде кадров Ethernet. Программа PipeNet позволяет собирать кадры Ethernet в пакеты уровня приложений, восстанавливая, например, сообщения электронной почты, сообщения протокола HTTP (обмен информацией с Web-сервером) и выполнять другие функции.

К сожалению, в демо-версии SpyNet возможности PipeNet ограничены демонстрационным примером сборки пакета HTTP, так что мы не сможем продемонстрировать работу SpyNet в полном объеме. Однако мы продемонстрируем возможности сетевого снифинга SpyNet на примере нашей экспериментальной сети, передав текстовый файл с хоста Sword-2000 на хост Alex-З с помощью обычного проводника Windows. Одновременно на компьютере А1ех-1 мы запустим программу CaptureNet, которая перехватит переданные пакеты и позволит прочитать содержимое переданного файла в кадрах Ethernet. На Рис. 1 представлен текст секретного сообщения в файле secret.txt; мы постараемся найти этот текст в перехваченных кадрах Ethernet.

Для перехвата кадров Ethernet выполните такие действия.

• На компьютере Alex-З запустите программу CaptureNet. В отобразившемся рабочем окне программы выберите команду меню Capture * Start (Захват * Запуск) и запустите процесс перехвата сетевых кадров.

• Средствами проводника Windows скопируйте файл security.txt с компьютера Sword-2000 на А1ех-3.

• После передачи файла secret.txt выберите команду меню Capture * Stop (Захват * Стоп) и остановите процесс перехвата.

Перехваченные кадры Ethernet отобразятся в правой части рабочего окна программы CaptureNet (Рис. 2), причем каждая строка в верхнем списке представляет кадр Ethernet, а под списком отображается содержимое выбранного кадра.

Просмотрев список перехваченных кадров, мы без труда найдем тот из них, который содержит переданный нами текст This is a very big secret (Это очень большой секрет).

Подчеркнем, что это - самый простой пример, когда записывался весь перехваченный сетевой трафик. Программа CaptureNet позволяет перехватывать пакеты, пересылаемые по определенным протоколам и на определенные порты хостов, выбирать сообщения с определенным содержимым и накапливать перехваченные данные в файле. Техника выполнения таких действий несложна, и ее можно освоить по справочной системе программы SpyNet.

Кроме примитивного прослушивания сети, хакерам доступны более изощренные средства перехвата данных. Ниже приведен краткий обзор таких методов, правда, в теоретическом аспекте. Причина в том, что для сетей Windows практическая реализация атак перехвата данных крайне ограничена, и набор надежных утилит для атак перехвата довольно скуден.

Прослушиванце сети с помощью программ сетевых анализаторов, подобных приведенной выше CaptureNet, является первым, самым простым способом перехвата данных. Кроме SpyNet для снифинга сетей используется множество инструментов, изначально разрабатываемых для целей анализа сетевой активности, диагностирования сетей, отбора трафика по указанным критериям и других задач сетевого администрирования. В качестве примера такой программы можно назвать tcpdump (http://www.tcpdump.org), которая позволяет записывать сетевой трафик в специальный журнал для последующего анализа.

Для защиты от прослушивания сети применяются специальные программы, например, AntiSniff (http://www.securitysoftwaretech.com/antisniff), которые способны выявлять в сети компьютеры, занятые прослушиванием сетевого трафика. Программы-антисниферы для решения своих задач используют особый признак наличия в сети прослушивающих устройств - сетевая плата компьютера-снифера должна находиться в специальном режиме прослушивания. Находясь в режиме прослушивания, сетевые компьютеры особенным образом реагируют на IР-дейтаграммы, посылаемые в адрес тестируемого хоста. Например, прослушивающие хосты, как правило, обрабатывают весь поступающий трафик, не ограничиваясь только посланными на адрес хоста дейтаграммами. Имеются и другие признаки, указывающие на подозрительное поведение хоста, которые способна распознать программа AntiSniff.

Несомненно, прослушивание очень полезно с точки зрения злоумышленника, поскольку позволяет получить множество полезной информации - передаваемые по сети пароли, адреса компьютеров сети, конфиденциальные данные, письма и прочее. Однако простое прослушивание не позволяет хакеру вмешиваться в сетевое взаимодействие между двумя хостами с целью модификации и искажения данных. Для решения такой задачи требуется более сложная технология.

Ложные запросы ARP

Чтобы перехватить и замкнуть на себя процесс сетевого взаимодействия между двумя хостами А и В злоумышленник может подменить IР-адреса взаимодействующих хостов своим IP-адресом, направив хостам А и В фальсифицированные сообщения ARP (Address Resolution Protocol - Протокол разрешения адресов). С протоколом ARP можно познакомиться в Приложении D, где описана процедура разрешения (преобразования) IP-адреса хоста в адрес машины (МАС-адрес), зашитый в сетевую плату хоста. Посмотрим, как хакер может воспользоваться протоколом ARP для выполнения перехвата сетевого взаимодействия между хостами А и В.

Для перехвата сетевого трафика между хостами А и В хакер навязывает этим хостам свой IP-адрес, чтобы А и В использовали этот фальсифицированный IP-адрес при обмене сообщениями. Для навязывания своего IР-адреса хакер выполняет следующие операции.

• Злоумышленник определяет МАС-адреса хостов А и В, например, с помощью команды nbtstat из пакета W2RK.

• Злоумышленник отправляет на выявленные МАС-адреса хостов А и В сообщения, представляющие собой фальсифицированные ARP-ответы на запросы разрешения IP-адресов хостов в МАС-адреса компьютеров. Хосту А сообщается, что IР-адресу хоста В соответствует МАС-адрес компьютера злоумышленника; хосту В сообщается, что IP-адресу хоста А также соответствует МАС-адрес компьютера злоумышленника.

• Хосты А и В заносят полученные МАС-адреса в свои кэши ARP и далее используют их для отправки сообщений друг другу. Поскольку IР-адресам А и В соответствует МАС-адрес компьютера злоумышленника, хосты А и В, ничего не подозревая, общаются через посредника, способного делать с их посланиями что угодно.

Для защиты от таких атак сетевые администраторы должны поддерживать базу данных с таблицей соответствия МАС-адресов и IP-адресов своих сетевых компьютеров. Далее, с помощью специального программного обеспечения, например, утилиты arpwatch (ftp://ftp.ee.lbl.gov/arpwatch-2.lab.tar.gz) можно периодически обследовать сеть и выявлять несоответствия.

В сетях UNIX такого рода атаку ложными запросами ARP можно реализовать с помощью системных утилит отслеживания и управления сетевым трафиком, например, arpredirect. К сожалению, в сетях Windows 2000/XP такие надежные утилиты, по-видимому, не реализованы. Например, на сайте NTsecurity (http://www.ntsecurity.nu) можно загрузить утилиту GrabitAII, представленную как средство для перенаправления трафика между сетевыми хостами. Однако элементарная проверка работоспособности утилиты GrabitAII показывает, что до полного успеха в реализации ее функций еще далеко.

Ложная маршрутизация

Чтобы перехватить сетевой трафик, злоумышленник может подменить реальный IP-адрес сетевого маршрутизатора своим IP-адресом, выполнив это, например, с помощью фальсифицированных ICMP-сообщений Redirect. Полученное сообщение Redirect хост А должен, согласно документу RFC-1122, воспринять как ответ на дейтаграмму, посланную другому хосту, например, В. Свои действия на сообщение Redirect хост А определяет, исходя из содержимого полученного сообщения Redirect, и если в Redirect задать перенаправление дейтаграмм из А в В по новому маршруту, именно это хост А и сделает.

Для выполнения ложной маршрутизации злоумышленник должен знать некоторые подробности об организации локальной сети, в которой находится хост А, в частности, IP-адрес маршрутизатора, через который отправляется трафик из хоста А в В. Зная это, злоумышленник сформирует IP-дейтаграмму, в которой IP-адрес отправителя определен как IP-адрес маршрутизатора, а получателем указан хост А. Также в дейтаграмму включается сообщение ICMP Redirect с полем адреса нового маршрутизатора, установленным как IP-адрес компьютера злоумышленника. Получив такое сообщение, хост А будет отправлять все сообщения по IP-адресу компьютера злоумышленника.

Для защиты от такой атаки следует отключить (например, с помощью брандмауэра) на хосте А обработку сообщений ICMP Redirect, а выявить IP-адрес компьютера злоумышленника может команда tracert (в Unix это команда tracerout). Эти утилиты способны найти появившийся в локальной сети дополнительный, непредусмотренный при инсталляции, маршрут, если конечно администратор сети проявит бдительность.

Приведенное выше примеры перехватов (которыми возможности злоумышленников далеко не ограничиваются) убеждают в необходимости защиты данных, передаваемых по сети, если в данных содержится конфиденциальная информация. Единственным методом защиты от перехватов сетевого трафика является использование программ, реализующих криптографические алгоритмы и протоколы шифрования, и позволяющих предотвратить раскрытие и подмену секретной информации. Для решения таких задач криптография предоставляет средства для шифрования, подписи и проверки подлинности передаваемых по защищенным протоколам сообщений

Практическую реализацию всех описанных в Главе 4 криптографических методов защиты обмена информацией предоставляют сети VPN (Virtual Private Network - Виртуальные частные сети). Краткий обзор принципов и методов криптографической защиты можно найти в Приложении Е, а в [7] приводится подробное описание средств криптографической защиты, предоставляемых приложением PGP Desktop Security (http://www.pgp.com).

Наиболее изощренной атакой перехвата сетевого трафика следует считать захват TCP-соединения (TCP hijacking), когда хакер путем генерации и отсылки на атакуемых хост TCP-пакетов прерывает текущий сеанс связи с хостом. Далее, пользуясь возможностями протокола TCP по восстановлению прерванного TCP-соединения, хакер перехватывает прерванный сеанс связи и продолжает его вместо отключенного клиента.

Для выполнения атак перехвата TCP-соединения создано несколько эффективных утилит, однако все они реализованы для платформы Unix, и на сайтах Web эти утилиты представлены только в виде исходных кодов. Таким образом, нам, как убежденным практикам в благородном деле хакинга, от атак методом перехвата TCP-соединения проку не много. (Любители разбираться в чужом программном коде могут обратиться к сайту http://www.cri.cz/~kra/index.html, где можно загрузить исходный код известной утилиты перехвата TCP-соединения Hunt от Павла Крауза (Pavel Krauz)).

Несмотря на отсутствие практических инструментов, мы не можем обойти стороной такую интересную тему, как перехват TCP-соединений, и остановимся на некоторых аспектах таких атак. Некоторые сведения о структуре TCP-пакета и порядке установления TCP-соединений приведены в Приложении D этой книги, здесь же основное внимание мы уделим такому вопросу - что же именно позволяет хакерам выполнять атаки перехвата TCP-соединений? Рассмотрим эту тему подробнее, опираясь, в основном, на обсуждение в [12] и [13].

Протокол TCP (Transmission Control Protocol - Протокол управления передачей) является одним из базовых протоколов транспортного уровня OSI, позволяющим устанавливать логические соединения по виртуальному каналу связи. По этому каналу передаются и принимаются пакеты с регистрацией их последовательности, осуществляется управление потоком пакетов, организовывается повторная передача искаженных пакетов, а в конце сеанса канал связи разрывается. Протокол TCP является единственным базовым протоколом из семейства TCP/IP, имеющим продвинутую систему идентификации сообщений и соединения.

Для идентификации TCP-пакета в TCP-заголовке существуют два 32-разрядных идентификатора, которые также играют роль счетчика пакетов, называемых порядковым номером и номером подтверждения. Также нас будет интересовать еще одно поле TCP-пакета, называемое управляющими битами. Это поле размером 6 бит включает следующие управляющие биты (в порядке слева направо):

URG - флаг срочности;

FIN - флаг завершения соединения.

Рассмотрим порядок создания TCP-соединения.

1. Если хосту А необходимо создать TCP-соединение с хостом В, то хост А посылает хосту В следующее сообщение:

А -> В: SYN, ISSa

Это означает, что в передаваемом хостом А сообщении установлен флаг SYN (Synchronize sequence number - Номер последовательности синхронизации), а в поле порядкового номера установлено начальное 32-битное значение ISSa (Initial Sequence Number - Начальный номер последовательности).

2. В ответ на полученный от хоста А запрос хост В отвечает сообщением, в котором установлен бит SYN и установлен бит АСК. В поле порядкового номера хост В устанавливает свое начальное значение счетчика - ISSb; поле номера подтверждения будет при этом содержать значение ISSa, полученное в первом пакете от хоста А, увеличенное на единицу. Таким образом, хост В отвечает таким сообщением:

В -> A: SYN, АСК, ISSb, ACK(ISSa+1)

3. Наконец, хост А посылает сообщение хосту В, в котором: установлен бит АСК; поле порядкового номера содержит значение ISSa + 1; поле номера подтверждения содержит значение ISSb + 1. После этого TCP-соединение между хостами А и В считается установленным:

А -> В: АСК, ISSa+1, ACK(ISSb+1)

4. Теперь хост А может посылать пакеты с данными на хост В по только что созданному виртуальному TCP-каналу:

А -> В: АСК, ISSa+1, ACK(ISSb+1); DATA

Здесь DATA обозначает данные.

Из рассмотренного выше алгоритма создания TCP-соединения видно, что единственными идентификаторами TCP-абонентов и TCP-соединения являются два 32-битных параметра порядкового номера и номера подтверждения - ISSa и ISSb. Следовательно, если хакеру удастся узнать текущие значения полей ISSa и ISSb, то ему ничто не помешает сформировать фальсифицированный TCP-пакет. Это означает, что хакеру достаточно подобрать текущие значения параметров ISSa и ISSb пакета TCP для данного TCP-соединения, послать пакет с любого хоста Интернета от имени клиента данного TCP-подключения, и данный пакет будет воспринят как верный!

Опасность такой подмены TCP-пакетов важна и потому, что высокоуровневые протоколы FTP и TELNET реализованы на базе протокола TCP, и идентификация клиентов FTP и TELNET-пакетов целиком основана на протоколе TCP.

К тому же, поскольку протоколы FTP и TELNET не проверяют IР-адреса отправителей сообщений, то после получения фальсифицированного пакета серверы FTP или TELNET отправят ответное сообщение по указанному в ложном пакете IP-адресу хакерского хоста. После этого хакерский хост начнет работу с сервером FTP или TELNET со своего IР-адреса, но с правами легально подключившегося пользователя, который, в свою очередь, потеряет связь с сервером из-за рассогласования счетчиков.

Таким образом, для осуществления описанной выше атаки необходимым и достаточным условием является знание двух текущих 32-битных параметров ISSa и ISSb, идентифицирующих TCP-соединение. Рассмотрим возможные способы их получения. В случае, когда хакерский хост подключен к атакуемому сетевому сегменту, задача получения значений ISSa и ISSb является тривиальной и решается путем анализа сетевого трафика. Следовательно, надо четко понимать, что протокол TCP позволяет в принципе защитить соединение только в случае невозможности перехвата атакующим сообщений, передаваемых по данному соединению, то есть только в случае, когда хакерский хост подключен к сетевому сегменту, отличному от сегмента абонента TCP-соединения.

Поэтому наибольший интерес для хакера представляют межсегментные атаки, когда атакующий и его цель находятся в разных сегментах сети. В этом случае задача получения значений ISSa и ISSb не является тривиальной. Для решения данной проблемы ныне придумано только два способа.

• Математическое предсказание начального значения параметров TCP-соединения экстраполяцией предыдущих значений ISSa и ISSb.

• Использование уязвимостей по идентификации абонентов TCP-соединения на rsh-серверах Unix.

Первая задача решается путем углубленных исследований реализации протокола TCP в различных операционных системах и ныне имеет чисто теоретическое значение. Вторая проблема решается с использованием уязвимостей системы Unix по идентификации доверенных хостов. (Доверенным по отношению к данному хосту А называется сетевой хост В, пользователь которого может подключиться к хосту А без аутентификации с помощью r-службы хоста А). Манипулируя параметрами TCP-пакетов, хакер может попытаться выдать себя за доверенный хост и перехватить TCP-соединение с атакуемым хостом.

Все это очень интересно, но практические результаты такого рода изысканий еще не видны. Поэтому всем желающим углубиться в эту тему советуем обратиться к книге [13], откуда, в основном, были взяты изложенные выше сведения.

Перехват сетевых данных представляет собой наиболее эффективный метод сетевого хакинга, позволяющий хакеру получить практически всю информацию, циркулирующую по сети. Наибольшее практическое развитие получили средства снифинга, т.е. прослушивания сетей; однако нельзя обойти вниманием и методы перехвата сетевых данных, выполняемые с помощью вмешательства в нормальное функционирование сети с целью перенаправления трафика на хакерский хост, в особенности методы перехвата TCP-соединений. Однако на практике последние упомянутые методы пока еще не получили достаточного развития и нуждаются в совершенствовании.

Антихакер должен знать, что единственным спасением от перехвата данных является их шифрование, т.е. криптографические методы защиты. Посылая по сети сообщение, следует заранее предполагать, что кабельная система сети абсолютно уязвима, и любой подключившийся к сети хакер сможет выловить из нее все передаваемые секретные сообщения. Имеются две технологии решения этой задачи - создание сети VPN и шифрование самих сообщений. Все эти задачи очень просто решить с помощью пакета программ PGP Desktop Security (ее описание можно найти, например, в [7]).