Описание рассматриваемых хакерских атак

2.2 Описание рассматриваемых хакерских атак

2.2.1 Подмена одного из субъектов TCP-соединения в сети Internet.

Протокол TCP (Transmission Control Protocol) является одним из базовых протоколов транспортного уровня сети Internet. Этот протокол позволяет исправлять ошибки, которые могут возникнуть в процессе передачи пакетов, и является протоколом с установлением логического соединения - виртуального канала. 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 разрывается. При этом протокол TCP является единственным базовым протоколом из семейства TCP/IP, имеющим дополнительную систему идентификации сообщений и соединения. Именно поэтому протоколы прикладного уровня FTP и TELNET, предоставляющие пользователям удаленный доступ на хосты Internet, реализованы на базе протокола TCP.

Для идентификации TCР-пакета в TCP-заголовке существуют два 32-разрядных идентификатора, которые также играют роль счетчика пакетов. Их названия - Sequence Number и Acknowledgment Number. Также нас будет интересовать поле, называемое Control Bits.

Это поле размером 6 бит может содержать следующие командные биты (слева направо):

URG: Urgent Pointer field significant ACK: Acknowledgment field significant PSH: Push Function RST: Reset the connection SYN: Synchronize sequence numbers FIN: No more data from sender

Далее рассмотрим схему создания TCP-соединения (рис. 1).

 

Рис. 1. Схема создания TCP-соединения

Предположим, что хосту А необходимо создать TCP-соединение с хостом В. Тогда А посылает на В следующее сообщение:

1. A - > B: SYN, ISSa

Это означает, что в передаваемом A сообщении установлен бит SYN (synchronize sequence number), а в поле Sequence Number установлено начальное 32-битное значение ISSa (Initial Sequence Number).

В отвечает:

2. B - > A: SYN, ACK, ISSb, ACK(ISSa+1)

В ответ на полученный от А запрос В отвечает сообщением, в котором установлен бит SYN и установлен бит ACK; в поле Sequence Number хостом В устанавливается свое начальное значение счетчика - ISSb; поле Acknowledgment Number содержит значение ISSa, полученное в первом пакете от хоста А и увеличенное на единицу.

А, завершая рукопожатие (handshake), посылает:

3. A - > B: ACK, ISSa+1, ACK(ISSb+1)

В этом пакете установлен бит ACK; поле Sequence Number содержит ISSa + 1; поле Acknowledgment Num-ber содержит значение ISSb + 1. Посылкой этого пакета на хост В заканчивается трехступенчатый handshake, и TCP-соединение между хостами А и В считается установленным.

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

4. A - > B: ACK, ISSa+1, ACK(ISSb+1); DATA

Из рассмотренной выше схемы создания TCP-соединения видно, что единственными идентификаторами TCP-абонентов и TCP-соединения являются два 32-бит-ных параметра Sequence Number и Acknowledgment Number. Следовательно, для формирования ложного TCP-пакета атакующему необходимо знать текущие идентификаторы для данного соединения - ISSa и ISSb. Проблема возможной подмены TCP-сообщения становится еще более важной, так как анализ протоколов FTP и TELNET, реализованных на базе протокола TCP, показал, что проблема идентификации FTP- и TELNET-пакетов целиком возлагается данными протоколами на транспортный уровень, то есть на TCP. Это означает, что атакующему достаточно, подобрав соответствующие текущие значения идентификаторов TCP-пакета для данного TCP-соединения (например, данное соединение может представлять собой FTP- или TELNET-подключение), послать пакет с любого хоста в сети Internet от имени одного из участников данного соединения (например, от имени клиента), и данный пакет будет воспринят как верный! К тому же, так как FTP и TELNET не проверяют IP-адреса отправителей, от которых им приходят сообщения, то в ответ на полученный ложный пакет, FTP- или TELNET-сервер отправит ответ на указанный в ложном пакете настоящий IP-адрес атакующего, то есть атакующий начнет работу с FTP- или TELNET-сервером со своего IP-адреса, но с правами легально подключившегося пользователя, который, в свою очередь, потеряет связь с сервером из-за рассогласования счет- чиков.

Итак, 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 том случае, когда атакующий находится в одном сегменте с целью атаки или через его сегмент проходит трафик предполагаемого объекта атаки, то 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 в случае нахождения атакующего в других сегментах относительно абонентов TCP-соединения.

Поэтому наибольший интерес для нас 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. Далее предлагается следующее решение данной проблемы.

Рис. 2. Подмена одного из участников TCP-соединения

 

Рис.2.1. X-Hacker посылает на Хост A серию TCP-запросов на создание соединения, заполняя тем самым очередь запросов, с целью вывести из строя на некоторое время Хост A.

 

Рис2.2. X-Hacker от имени Хоста A посылает запрос на создание TCP-соединения на Хост B.

Рис.2.3 Хост B отвечает хосту A на предыдущий запрос.

 

Рис.2.4 Хост X-Hacker никогда не получит значения ISNb' от хоста B, но, используя математическое предсказание ISN, посылает на B от имени A пакет с ISNb'. При этом Хост A не может послать пакет с битом RST.

2.2.2 Нарушение работоспособности хоста в сети Internet при использовании направленного "шторма" ложных TCP-запросов на создание соединения, либо при переполнении очереди запросов

Из рассмотренной в предыдущем пункте схемы создания TCP-соединения следует, что на каждый полученный TCP-запрос на создание соединения операционная система должна сгенерировать начальное значение идентификатора ISN и отослать его в ответ на запросивший хост. При этом, так как в сети Internet (стандарта IPv4) не предусмотрен контроль за IP-адресом отправителя сообщения, то невозможно отследить истинный маршрут, пройденный IP-пакетом, и, следовательно, у конечных абонентов сети нет возможности ограничить число возможных запросов, принимаемых в единицу времени от одного хоста. Поэтому возможно осуществление типовой удалённой атаки "Отказ в обслуживании", которая будет заключаться в передаче на атакуемый хост как можно большего числа ложных TCP-запросов на создание соединения от имени любого хоста в сети (рис. 3). При этом атакуемая сетевая ОС в зависимости от вычислительной мощности компьютера либо - в худшем случае - практически зависает, либо - в лучшем случае - перестает реагировать на легальные запросы на подключение (отказ в обслуживании). Это происходит из-за того, что для всей массы полученных ложных запросов система должна, во-первых, сохранить в памяти полученную в каждом запросе информацию и, во-вторых, выработать и отослать ответ на каждый запрос. Таким образом, все ресурсы системы "съедаются" ложными запросами: переполняется очередь запросов и система занимается только их обработкой. Эффективность данной удаленной атаки тем выше, чем больше пропускная способность канала между атакующим и целью атаки, и тем меньше, чем больше вычислительная мощь атакуемого компьютера (число и быстродействие процессоров, объем ОЗУ и т. д.).

 

Рис.3 Нарушение работоспособности хоста в Internet, использующее направленный шторм ложных TCP-запросов на создание соединения

Другая разновидность атаки "Отказ в обслуживании" состоит в передаче на атакуемый хост нескольких десятков (сотен) запросов на подключение к серверу, что может привести к временному (до 10 минут) переполнению очереди запросов на сервере. Это происходит из-за того, что некоторые сетевые ОС устроены так, чтобы обрабатывать только первые несколько запросов на подключение, а остальные - игнорировать. То есть при получении N запросов на подключение, ОС сервера ставит их в очередь и генерирует соответственно N ответов. Далее, в течение определенного промежутка времени, (тайм-аут 10 минут) сервер будет дожидаться от предполагаемого клиента сообщения, завершающего handshake и подтверждающего создание виртуального канала с сервером. Если атакующий пришлет на сервер количество запросов на подключение, равное максимальному числу одновременно обрабатываемых запросов на сервере, то в течение тайм-аута остальные запросы на подключение будут игнорироваться и к серверу будет невозможно подключиться.

В заключение необходимо отметить, что в существующем стандарте сети Internet IPv4 нет приемлемых способов надежно обезопасить свои системы от этой удаленной атаки. К счастью, атакующий в результате осуществления описанной атаки не сможет получить несанкционированный доступ к вашей информации. Он сможет лишь "съесть" вычислительные ресурсы вашей системы и нарушить ее связь с внешним миром. Остается надеяться, что нарушение работоспособности вашего хоста просто никому не нужно.

Для противодействия подобным атакам необходимо должным образом изменить конфигурацию систем и политику безопасности. Статистика показывает, что 90% узлов, подключенных к Internet, восприимчивы к таким атакам.