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ARP攻击防御
第1章 ARP攻击防御功能介绍
近来，许多校园网络都出现了ARP攻击现象。
严重者甚至造成大面积网络不能正常访问外网，学校深受其害。
H3C公司根据ARP攻击的特点，提出了“全面防御，模块定制”的ARP攻击防御理念，并给出了两种解决方案。
（1） DHCP监控模式下的ARP攻击防御解决方案
这种方式适合动态分配IP地址的网络场景，需要接入交换机支持DHCP Snooping功能。
通过全网部署，可以有效的防御 “仿冒网关”、“欺骗网关”、“欺骗终端用户”、“ARP中间人攻击”、“ARP泛洪攻击”等校园网中常见的ARP攻击方式；且不需要终端用户安装额外的客户端软件，简化了网络配置。
（2） 认证方式下的ARP攻击防御解决方案
这种方式适合网络中动态分配IP地址和静态分配IP地址共存的网络场景，且只能防御“仿冒网关”的ARP攻击方式。
它不需要在接入交换机上进行特殊的防攻击配置，只需要客户端通过认证协议（802.1x）登录网络，认证服务器（如CAMS服务器）会识别客户端，并下发网关的IP/MAC对应关系给客户端，来防御“仿冒网关”攻击。
1.1 ARP攻击简介
按照ARP协议的设计，一个主机即使收到的ARP应答并非自身请求得到的，也会将其IP地址和MAC地址的对应关系添加到自身的ARP映射表中。
这样可以减少网络上过多的ARP数据通信，但也为“ARP欺骗”创造了条件。
校园网中，常见的ARP攻击有如下几中形式。
（1） 仿冒网关
攻击者伪造ARP报文，发送源IP地址为网关IP地址，源MAC地址为伪造的MAC地址的ARP报文给被攻击的主机，使这些主机更新自身ARP表中网关IP地址与MAC地址的对应关系。
这样一来，主机访问网关的流量，被重定向到一个错误的MAC地址，导致该用户无法正常访问外网。
图1-1 “仿冒网关”攻击示意图
（1） 欺骗网关
攻击者伪造ARP报文，发送源IP地址为同网段内某一合法用户的IP地址，源MAC地址为伪造的MAC地址的ARP报文给网关；使网关更新自身ARP表中原合法用户的IP地址与MAC地址的对应关系。
这样一来，网关发给该用户的所有数据全部重定向到一个错误的MAC地址，导致该用户无法正常访问外网。
图1-1 “欺骗网关”攻击示意图
（2） 欺骗终端用户
攻击者伪造ARP报文，发送源IP地址为同网段内某一合法用户的IP地址，源MAC地址为伪造的MAC地址的ARP报文给同网段内另一台合法主机；使后者更新自身ARP表中原合法用户的IP地址与MAC地址的对应关系。
这样一来，网段内的其他主机发给该用户的所有数据都被重定向到错误的MAC地址，同网段内的用户无法正常互访。
图1-1 “欺骗终端用户”攻击示意图
（3） “中间人”攻击
ARP “中间人”攻击，又称为ARP双向欺骗。
如图1-4所示，Host A和Host C通过Switch进行通信。
此时，如果有恶意攻击者（Host B）想探听Host A和Host C之间的通信，它可以分别给这两台主机发送伪造的ARP应答报文，使Host A和Host C用MAC_B更新自身ARP映射表中与对方IP地址相应的表项。
此后，Host A 和Host C之间看似“直接”的通信，实际上都是通过黑客所在的主机间接进行的，即Host B担当了“中间人”的角色，可以对信息进行了窃取和篡改。
这种攻击方式就称作“中间人（Man-In-The-Middle）攻击”。
图1-1 ARP“中间人”攻击示意图
（4） ARP报文泛洪攻击
恶意用户利用工具构造大量ARP报文发往交换机的某一端口，导致CPU负担过重，造成其他功能无法正常运行甚至设备瘫痪。
1.1 ARP攻击防御
H3C公司根据ARP攻击的特点，给出了DHCP监控模式下的ARP攻击防御解决方案和认证模式下的ARP攻击防御解决方案。
前者通过接入交换机上开启DHCP Snooping功能、配置IP静态绑定表项、ARP入侵检测功能和ARP报文限速功能，可以防御常见的ARP攻击；后者不需要在接入交换机上进行防攻击配置，而需要通过CAMS服务器下发网关的IP/MAC对应关系给客户端，防御“仿冒网关”攻击。
详见表1-1。
表1-1 常见网络攻击和防范对照表
攻击方式
防御方法
动态获取IP地址的用户进行“仿冒网关”、“欺骗网关”、“欺骗终端用户”、“ARP中间人攻击”
配置DHCP Snooping、ARP入侵检测功能
手工配置IP地址的用户进行“仿冒网关”、“欺骗网关”、“欺骗终端用户”、“ARP中间人攻击”
配置IP静态绑定表项、ARP入侵检测功能
ARP泛洪攻击
配置ARP报文限速功能
动态和手工配置IP地址的用户进行“仿冒网关”攻击
配置认证模式的ARP攻击防御解决方案（CAMS下发网关配置功能）
1.1.1 DHCP Snooping功能
DHCP Snooping是运行在二层接入设备上的一种DHCP安全特性。
（1） 通过监听DHCP报文，记录DHCP客户端IP地址与MAC地址的对应关系；
（2） 通过设置DHCP Snooping信任端口，保证客户端从合法的服务器获取IP地址。
●∙信任端口正常转发接收到的DHCP报文，从而保证了DHCP客户端能够从DHCP服务器获取IP地址。
●∙不信任端口接收到DHCP服务器响应的DHCP-ACK和DHCP-OFFER报文后，丢弃该报文，从而防止了DHCP客户端获得错误的IP地址。
& 说明：
目前H3C低端以太网交换机上开启DHCP Snooping功能后，所有端口默认被配置为DHCP Snooping非信任端口。
为了使DHCP客户端能从合法的DHCP服务器获取IP地址，必须将与合法DHCP服务器相连的端口设置为信任端口，设置的信任端口和与DHCP客户端相连的端口必须在同一个VLAN内。
1.1.2 IP静态绑定功能
DHCP Snooping表只记录了通过DHCP方式动态获取IP地址的客户端信息，如果用户手工配置了固定IP地址，其IP地址、MAC地址等信息将不会被DHCP Snooping表记录。
因此，交换机支持手工配置IP静态绑定表的表项，实现用户的IP地址、MAC地址及接入交换机连接该用户的端口之间的绑定关系。
这样，该固定用户的报文就不会被ARP入侵检测功能过滤。
1.1.1 ARP入侵检测功能
H3C低端以太网交换机支持将收到的ARP（请求与回应）报文重定向到CPU，结合DHCP Snooping安全特性来判断ARP报文的合法性并进行处理，具体如下。
●∙当ARP报文中的源IP地址及源MAC地址的绑定关系与DHCP Snooping表项或者手工配置的IP静态绑定表项匹配，且ARP报文的入端口及其所属VLAN与DHCP Snooping表项或者手工配置的IP静态绑定表项一致，则为合法ARP报文，进行转发处理。
●∙当ARP报文中的源IP地址及源MAC地址的绑定关系与DHCP Snooping表项或者手工配置的IP静态绑定表项不匹配，或ARP报文的入端口，入端口所属VLAN与DHCP Snooping表项或者手工配置的IP静态绑定表项不一致，则为非法ARP报文，直接丢弃。
& 说明：
●∙DHCP Snooping表只记录了通过DHCP方式动态获取IP地址的客户端信息。
如果固定IP地址的用户需要访问网络，必须在交换机上手工配置IP静态绑定表的表项，即：
用户的IP地址、MAC地址及连接该用户的端口之间的绑定关系。
●∙实际组网中，为了解决上行端口接收的ARP请求和应答报文能够通过ARP入侵检测问题，交换机支持通过配置ARP信任端口，灵活控制ARP报文检测功能。
对于来自信任端口的所有ARP报文不进行检测，对其它端口的ARP报文通过查看DHCP Snooping表或手工配置的IP静态绑定表进行检测。
1.1.2 ARP报文限速功能
H3C低端以太网交换机支持端口ARP报文限速功能，使受到攻击的端口暂时关闭，来避免此类攻击对CPU的冲击。
开启某个端口的ARP报文限速功能后，交换机对每秒内该端口接收的ARP报文数量进行统计，如果每秒收到的ARP报文数量超过设定值，则认为该端口处于超速状态（即受到ARP报文攻击）。
此时，交换机将关闭该端口，使其不再接收任何报文，从而避免大量ARP报文攻击设备。
同时，设备支持配置端口状态自动恢复功能，对于配置了ARP限速功能的端口，在其因超速而被交换机关闭后，经过一段时间可以自动恢复为开启状态。
1.1.3 CAMS下发网关配置功能
CAMS（Comprehensive Access Management Server，综合访问管理服务器）作为网络中的业务管理核心，可以与以太网交换机等网络产品共同组网，完成用户的认证、授权、计费和权限管理。
如图1-5所示。
图1-1 CAMS组网示意图
认证模式的ARP攻击防御解决方案，不需要在接入交换机上进行特殊的防攻击配置，只需要客户端通过802.1x认证登录网络，并在CAMS上进行用户网关的设置，CAMS会通过接入交换机，下发网关的IP/MAC对应关系给客户端，来防御“仿冒网关”攻击。
1.1 ARP攻击防御配置指南
表1-1 ARP攻击防御配置
任务
操作
命令
说明
-
进入系统视图
system-view
-
配置DHCP Snooping功能记录DHCP客户端的IP/MAC对应关系
进入以太网端口视图
interface interface-type interface-number
-
设置指定端口为DHCP Snooping信任端口
dhcp-snooping trust
必选
缺省情况下，交换机的端口均为不信任端口
退出至系统视图
quit
-
开启交换机DHCP Snooping功能
dhcp-snooping
必选
缺省情况下，以太网交换机的DHCP Snooping功能处于禁止状态
配置指定端口的IP静态绑定表项
进入以太网端口视图
interface interface-type interface-number
-
配置IP静态绑定表项
ip source static binding ip-address ip-address [ mac-address mac-address ]
可选
缺省情况下，没有配置IP静态绑定表项
退出至系统视图
quit
-
配置ARP入侵检测功能，防御常见的ARP攻击
进入以太网端口视图
interface interface-type interface-number
-
配置ARP信任端口
arp detection trust
可选
缺省情况下，端口为ARP非信任端口
退出至系统视图
quit
-
进入VLAN视图
vlan vlan-id
-
开启ARP入侵检测功能
arp detection enable
必选
缺省情况下，指定VLAN内所有端口的ARP入侵检测功能处于关闭状态
退出至系统视图
quit
-
配置ARP限速功能
开启ARP报文限速功能
arp rate-limit enable
必选
缺省情况下，端口的ARP报文限速功能处于关闭状态
配置允许通过端口的ARP报文的最大速率
arp rate-limit rate
可选
缺省情况下，端口能通过的ARP报文的最大速率为15pps
退出至系统视图
quit
-
开启因ARP报文超速而被关闭的端口的状态自动恢复功能
arp protective-down recover enable
可选
缺省情况下，交换机的端口状态自动恢复功能处于关闭状态
配置因ARP报文超速而被关闭的端口的端口状态自动恢复时间
arp protective-down recover interval interval
可选
缺省情况下，开启端口状态自动恢复功能后，交换机的端口状态自动恢复时间为300秒
& 说明：
有关各款交换机支持的ARP攻击防御功能的详细介绍和配置命令，请参见各产品的操作、命令手册。
1.2 支持ARP攻击防御功能的产品列表
表1-1 支持ARP攻击防御功能的产品列表
功能
产品型号
DHCP Snooping
ARP入侵检测
IP静态绑定
ARP报文限速
S5600（Release1602）
●
●
●
●
S5100-EI（Release2200）
●
●
●
●
S5100-SI（Release2200）
●
●
●
●
S3600-EI（Release1602）
●
●
●
●
S3600-SI（Release1602）
●
●
●
●
S3100-EI（Release2104）
●
●
●
●
S3100-52P（Release1602）
●
●
●
●
E352/E328（Release1602）
●
●
●
●
E152（Release1602）
●
●
●
●
E126A（Release2104）
●
●
●
●
& 说明：
有关各款交换机支持的防ARP攻击功能的详细介绍，请参见各产品的操作手册。
第2章 ARP攻击防御配置举例
2.1 DHCP监控模式下的ARP攻击防御配置举例
2.1.1 组网需求
某校园网内大部分用户通过接入设备连接网关和DHCP服务器，动态获取IP地址。
管理员通过在接入交换机上全面部署ARP攻击防御相关特性，形成保护屏障，过滤掉攻击报文。
详细网络应用需求分析如下。
●∙校园网用户分布在两个区域Host area1和Host area2，分别属于VLAN10和VLAN20，通过接入交换机Switch A和Switch B连接到网关Gateway，最终连接外网和DHCP。
●∙Host area1所在子网内拥有一台TFTP服务器，其IP地址为192.168.0.10/24，MAC地址为000d-85c7-4e00。
●∙为防止仿冒网关、欺骗网关等ARP攻击形式，开启Switch A上VLAN10内、Switch B上VLAN20内ARP入侵检测功能，设置Switch A和Switch B的端口Ethernet1/0/1为ARP信任端口。
●∙为防止ARP泛洪攻击，在Switch A和Switch B所有直接连接客户端的端口上开启ARP报文限速功能。
同时，开启因ARP报文超速而被关闭的端口的状态自动恢复功能，并设置恢复时间间隔100秒。
2.1.2 组网图
图2-1 DHCP监控模式下的ARP攻击防御组网示意图
2.1.3 配置思路
●∙在接入交换机Switch A和Switch B上开启DHCP snooping功能，并配置与DHCP服务器相连的端口为DHCP snooping信任端口。
●∙在接入交换机Switch A上为固定IP地址的TFTP服务器配置对应的IP静态绑定表项。
●∙在接入交换机Switch A和Switch B对应VLAN上开启ARP入侵检测功能，并配置其上行口为ARP信任端口。
●∙在接入交换机Switch A和Switch B直接连接客户端的端口上配置ARP报文限速功能，同时全局开启因ARP报文超速而被关闭的端口的状态自动恢复功能。
2.1.4 配置步骤
1. 使用的版本
本举例中使用的接入交换机Switch A和Switch B为E126A系列以太网交换机。
2. 配置客户端动态获取IP地址。
图1-1 配置客户端自动获取IP地址示意图
3. 配置Switch A
# 创建VLAN10，并将端口Ethernet1/0/1到Ethernet1/0/4加入VLAN10中。
system-view
[SwitchA] vlan 10
[SwitchA-vlan10] port Ethernet 1/0/1 to Ethernet 1/0/4
[SwitchA-vlan10] quit
# 配置Switch A的上行口为DHCP snooping信任端口。
[SwitchA] interface ethernet1/0/1
[SwitchA-Ethernet1/0/1] dhcp-snooping trust
[SwitchA-Ethernet1/0/1] quit
# 开启DHCP snooping。
[SwitchA] dhcp-snooping
# 在Switch A的端口Ethernet1/0/4上配置IP静态绑定表项。
[SwitchA] interface Ethernet1/0/4
[SwitchA-Ethernet1/0/4] ip source static binding ip-address 192.168.0.10 mac-address 000d-85c7-4e00
[SwitchA-Ethernet1/0/4] quit
# 配置Switch A的上行口为ARP信任端口。
[SwitchA] interface ethernet1/0/1
[SwitchA-Ethernet1/0/1] arp detection trust
[SwitchA-Ethernet1/0/1] quit
# 开启VLAN 10内所有端口的ARP入侵检测功能。
[SwitchA] vlan 10
[SwitchA-vlan10] arp detection enable
[SwitchA-vlan10] quit
# 开启Switch A的端口Ethernet1/0/2、Ethernet1/0/3上的ARP报文限速功能。
[SwitchA] interface Ethernet1/0/2
[SwitchA-Ethernet1/0/2] arp rate-limit enable
[SwitchA-Ethernet1/0/2] arp rate-limit 20
[SwitchA-Ethernet1/0/2] quit
[SwitchA] interface Ethernet1/0/3
[SwitchA-Ethernet1/0/3] arp rate-limit enable
[SwitchA-Ethernet1/0/3] arp rate-limit 20
[SwitchA-Ethernet1/0/3] quit
# 配置端口状态自动恢复功能，恢复时间间隔为100秒。
[SwitchA] arp protective-down recover enable
[SwitchA] arp protective-down recover interval 100
# 配置网关的缺省路由。
[SwitchA] ip route-static 0.0.0.0 0 192.168.0.1
4. 配置Switch B
# 创建VLAN20，并将相应端口加入VLAN20中。
system-view
[SwitchB] vlan 20
[SwitchB-vlan20] port Ethernet 1/0/1 to Ethernet 1/0/4
[SwitchB-vlan20] quit
# 配置Switch B的上行口为DHCP snooping信任端口。
[SwitchB] interface ethernet1/0/1
[SwitchB-Ethernet1/0/1] dhcp-snooping trust
[SwitchB-Ethernet1/0/1] quit
# 开启DHCP snooping。
[SwitchB] dhcp-snooping
# 配置Switch B的上行口为ARP信任端口。
[SwitchB] interface ethernet1/0/1
[SwitchB-Ethernet1/0/1] arp detection trust
[SwitchB-Ethernet1/0/1] quit
# 开启VLAN 20内所有端口的ARP入侵检测功能。
[SwitchB] vlan 20
[SwitchB-vlan20] arp detection enable
[SwitchB-vlan20] quit
# 开启Switch A的端口Ethernet1/0/2、Ethernet1/0/3、Ethernet1/0/4上的ARP报文限速功能。
[SwitchB] interface Ethernet1/0/2
[SwitchB-Ethernet1/0/2] arp rate-limit enable
[SwitchB-Ethernet1/0/2] arp rate-limit 20
[SwitchB-Ethernet1/0/2] quit
[SwitchB] interface Ethernet1/0/3
[SwitchB-Ethernet1/0/3] arp rate-limit enable
[SwitchB-Ethernet1/0/3] arp rate-limit 20
[SwitchB-Ethernet1/0/3] quit
[SwitchB] interface Ethernet1/0/4
[SwitchB-Ethernet1/0/4] arp rate-limit enable
[SwitchB-Ethernet1/0/4] arp rate-limit 20
[SwitchB-Ethernet1/0/4] quit
# 配置端口状态自动恢复功能，恢复时间间隔为100秒。
[SwitchB] arp protective-down recover enable
[SwitchB] arp protective-down recover interval 100
# 配置网关的缺省路由。
[SwitchB] ip route-static 0.0.0.0 0 192.168.1.1
5. 配置Gateway
system-view
# 创建VLAN 10和VLAN 20，并添加相应端口。
[Gateway] vlan 10
[Gateway–vlan10] port Ethernet 1/0/1
[Gateway–vlan10] quit
[Gateway] vlan 20
[Gateway–vlan20] port Ethernet 1/0/2
[Gateway–vlan20] quit
# 配置Vlan-interface10的IP地址为192.168.0.1/24。
[Gateway] interface vlan 10
[Gateway-Vlan-interface10] ip address 192.168.0.1 24
[Gateway-Vlan-interface10] quit
# 配置Vlan-interface20的IP地址为192.168.1.1/24。
[Gateway] interface vlan 20
[Gateway-Vlan-interface20] ip address 192.168.1.1 24
[Gateway-Vlan-interface20] quit
6. 配置DHCP服务器
由于作为DHCP服务器的设备不同，所需进行的配置也不同，故此处从略。
具体配置请参考DHCP服务器操作手册。
1.1.1 注意事项
●∙配置ARP入侵检测功能之前，需要先在交换机上开启DHCP Snooping功能，并设置DHCP Snooping信任端口，
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