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网络安全虚假源地址网络攻击分析案例

字号: 2013-05-04 18:00 我要评论(0)

  一、故障描述

  问题描述

  某政府用户求助,其网络正在遭遇不明问题。由于该用户承担重要的业务系统运营,因此,该问题对其业务稳定性有较大影响,需要尽快定位问题原因并做出相应对策。

  从业务操作层面来讲,无论是内部用户还是外部用户,在访问其Web或其他服务器时,感受较慢;从技术层面做简单的Ping测试,出现如下现象:

虚假源地址网络攻击分析案例

虚假源地址网络攻击分析案例

  从上面的内网Ping测试结果来看,访问目标确实存在间歇性丢包现象。从丢包结果明显看到,这与常见的网络拥塞等情况下的丢包状况不太一样。

  以上信息证明,该网络的确存在问题,需要进一步分析原因。

  网络与应用结构描述

  在进行分析前,通过与技术负责人简单的交流,得知其网络大致结构如下:

虚假源地址网络攻击分析案例

  上面的拓扑结构简明描述了用户的网络和应用部署结构,需要说明的几点有:

  IPS没有过多的策略定制;

  FW对所有流量均透明;

  流控设备仅对内部用户启用NAT,外网用户访问DMZ或DMZ流向外网数据均未做NAT;

  用户拥有103.16.80.0/129的公网IP地址,除了路由器和流控设备使用了2个外,其他的都用在DMZ区域。

  内网用户访问方式描述

  由于本次故障分析是在内网进行,所以有必要说明一下内网用户在访问DMZ区域的数据变化及流经过程。

  如下图所示:

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  假如用户A要访问OA服务器E,其访问途径为上图红色标记的1-4。其中,流控设备作为A的NAT设备,同时,A的数据会从流控B发送到C,然后再返回B到交换机D到E。

  用户A在内网的访问IP地址变化如下:

  发送数据包:A IP——>B:103.16.80.131——>E:103.16.80.189;

  返回数据包:E:103.16.80.189——>B:103.16.80.131——> A IP;

  其中用户A的IP为私有IP地址(内网用户均使用私有IP)。

  二、分析方案及思路

  基本分析思路

  无论是外网还是内网对DMZ区域的主机Ping操作都呈现相同现象,而内网用户区域相互Ping测试则不存在问题,所以,建议先在DMZ区域交换机D上设置端口镜像并采集和分析。

  如果在D设备上流量可以分析到相关问题原因或有所新的发现,则根据发现再进一步部署分析策略。

  分析设备部署

  如下图,将科来网络分析系统接入到交换机D的流量镜像端口。由于未知丢包原因或目标(几乎所有DMZ主机都丢包),建议不设置任何过滤器,即捕获所有数据包。

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  分析档案与方案选择

  在使用科来网络分析系统前,选择正确的分析档案和分析方案,这对分析效率及数据处理性能方面都有极大的优化作用。这一步不可忽视。

  根据用户的实际网络情况,以及对应问题特性,在进行数据捕获时,采用如下网络档案和分析方案,且不进行任何过滤器设置。

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  三、分析过程

  分析过程包括数据捕获后的总体分析,异常发现和分析。此部分对DMZ区域交换机D上捕获的数据进行分析。

  总体分析

  数据包基本信息

  如下图,采集时间约55.5秒的数据包,包含25,003个数据包,未设置任何过滤器。

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  统计信息

  从下图的统计信息可以查看到,流量分布基本正常;数据包大小分布中,64-127字节的数据包数约为1024-1518字节数据包个数的3倍,这说明网络中小包数据过多。

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  从会话及应用信息的统计中看到,在55.5秒时间内,DNS查询和响应次数分别超过1400个,从数量来说较偏大。

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  故障信息统计

  采用分析系统默认诊断定义,提示共有6658个诊断,分布在应用层到物理层不等,其中最多的是传输层的数据包重传和重复确认,超过了6000个,这说明网络质量情况不佳。

  另外,系统提示存在ARP请求风暴,通过分析,确认所有的ARP请求数据包均为正常数据包,且频率不高,不会对网络内主机造成影响或欺骗。

  问题分析

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  问题分析部分,主要针对发现的异常现象进行分析和验证。

  异常发现

  在进行内部用户访问方式描述时曾提到,网关103.16.80.129的MAC地址为00:13:7F:71:DD:91,这个MAC只有当数据流经路由器时才会使用到。见下图:

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  然而,在进行诊断分析时发现,DMZ内部服务器发送给应在DMZ区域内的IP的流量,竟发送到了00:13:7F:71:DD:91,甚至对有些不存在的103.16.80.0段地址的流量也发送到了这个MAC。这与分析前了解到的情况并不一样。

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  上图高亮部分证明了上面提到的MAC问题。

  另外,高亮部分只是从诊断发生地址中随机选择的一个地址的2个事件,该事件说明,103.16.80.130(DNS服务器)发向103.16.80.107的流量被发送到00:13:7F:71:DD:91。

  同理分析得到,上图红色矩形框选的地址都存在这种问题。

  数据包分析

  对事件深入分析,双击上图高亮事件,查看相关数据解码信息。通过下图分析到,103.16.80.107向DNS服务器103.16.80.130发送域名解析请求,后者对前者响应,内容为“查询错误”。

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  且不管DNS应答错误原因,单从源IP MAC来看,说明其来源于广域网。而经过确认,某些属于DMZ区域的IP也同样存在这种问题,其作为源IP地址从广域网来连接内部DNS服务器,且DNS服务器全部做了应答。

  DNS访问行为分析

  上面的分析发现,存在疑问的IP地址基本都向内部DNS发起域名解析请求,这里对DNS服务器的访问情况进行分析。

  如下图,5.5秒时间,共有与DNS服务器同段的224个IP向DNS服务器发起解析请求,而这些IP地址都是从广域网发送过来。

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  四、分析总结

  分析结论

  从上面的分析看到,客户遇到的网络问题其实是正在遭遇虚假源地址攻击,大量的假冒地址对内部DNS发起大量的请求。

  然而,这并不能解释客户网络慢,Ping包丢失的原因,即这种网络攻击为什么会造成故障存在?

  这里对可能的问题原因进行说明。

  假设用户A正在对DMZ服务器103.16.80.189进行Ping操作,这时,虚假地址103.16.80.189经过Router和FW访问DNS 103.16.80.130,同时DNS服务器对该虚假地址做出响应。造成的影响为,防火墙会在其接口地址列表中记录:103.16.80.189地址是从源MAC地址为00:13:7F:71:DD:91的接口转发过来。这时,发往103.16.80.189的ICMP数据包被转发到了路由器,接着转发到广域网,结果石沉大海。如下图所示:

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  当Ping包无法到达目的地时(会返回来错误的ICMP协议报文),路由器更新新的路由信息后,则再发往路由器的Ping包会被重定向到正确位置,防火墙更新新的端口地址列表信息,Ping操作成功。

  问题验证

  为了进一步验证分析结果,以及确认问题是由虚假源IP访问内部DNS带来的网络攻击。在IPS和FW之间串接一个Hub,从以下位置捕获数据进行分析。

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  通过分析捕获到的数据,发现实际结果与分析得到的答案一致,如下图,内网用户对DMZ区域主机的Ping被发送到了Router。

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  五、解决方法

  分析到问题的原因后,解决方法则变的较为简单。

  在IPS上设置策略,禁止DMZ区域的IP作为源IP访问DNS服务器的流量通过IPS,问题解决。

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