DNS重綁定對(duì)路由器的影響及防護(hù)策略研究

辛宏明，王勇軍，趙芮元，郭雙飛

(國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410073)

1 概述

路由器是網(wǎng)絡(luò)攻擊者的理想目標(biāo)，因?yàn)槁酚善骺梢员挥糜诟`聽發(fā)送到或從企業(yè)接入點(diǎn)流出的流量。在攻擊者控制路由器后，能夠監(jiān)控、重定向、阻止或篡改廣泛的在線活動(dòng)。一旦路由器被攻擊，路由器防火墻保護(hù)的設(shè)備也成為攻擊目標(biāo)。即使是技術(shù)型用戶都很難發(fā)現(xiàn)路由器網(wǎng)絡(luò)攻擊，因?yàn)槁酚善饔脩艚涌诤苄。瑥母腥驹O(shè)備發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)攻擊者的流量通常很難被發(fā)現(xiàn)。

DNS重綁定通過一個(gè)域名與兩個(gè)ip地址對(duì)應(yīng)，以此迷惑瀏覽器，使瀏覽器誤認(rèn)為兩個(gè)ip屬于相同的區(qū)域源，進(jìn)而將受害主機(jī)作為代理，把目標(biāo)服務(wù)器的內(nèi)容傳送給攻擊者，效果如圖1所示。

由于利用內(nèi)網(wǎng)受害主機(jī)訪問目標(biāo)服務(wù)器，所以，內(nèi)網(wǎng)防火墻很難提供有效的防護(hù)。利用DNS重綁定的手段入侵路由器，攻擊者能夠在受害者毫不知情的情況下，登陸路由器配置界面，對(duì)路由器的配置進(jìn)行更改，甚至以此為支點(diǎn)，訪問內(nèi)網(wǎng)其他目標(biāo)。

圖1 DNS重綁定效果

圖2 相同區(qū)域源策略的實(shí)際應(yīng)用

2 相同區(qū)域源策略

為顯示W(wǎng)eb頁面，瀏覽器要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訪問請(qǐng)求，HTML進(jìn)行靜態(tài)網(wǎng)頁請(qǐng)求，Java腳本、Flash及CSS進(jìn)行動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁請(qǐng)求。為防止Web網(wǎng)站被惡意連接，限制有些網(wǎng)絡(luò)訪問請(qǐng)求，相同區(qū)域源策略根據(jù)區(qū)域源限制某些訪問，從而部分資源被隔離[1]。該策略規(guī)定從一個(gè)區(qū)域源下載的文件或程序不能與其他區(qū)域源的文件或程序進(jìn)行連接。

瀏覽器的相同區(qū)域源策略主要是基于統(tǒng)一資源定位符(URL)包括的幾個(gè)部分:

＜protocol＞://＜server-host＞:＜port-number＞/＜path＞

同源策略規(guī)定:

Origin={＜protocol＞，＜server-host＞，port-number＞}

因此，如果兩個(gè)對(duì)象的URL具有相同的協(xié)議、主機(jī)名、端口號(hào)，那么它們就屬于相同的區(qū)域源[2]。來自于一個(gè)區(qū)域源的對(duì)象可以訪問另外一個(gè)相同的區(qū)域源，如圖2所示。

盡管相同區(qū)域源策略對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器起到一定的保護(hù)作用，但是，設(shè)計(jì)的缺陷和其他不安全的服務(wù)使該策略的安全性受到很大的影響。比如，瀏覽器需要將域名轉(zhuǎn)化為IP地址，然后開放一個(gè)SOCKET到指定的IP。如果一個(gè)DNS請(qǐng)求返回兩個(gè)或多個(gè)IP，由于這些IP所對(duì)應(yīng)的域名相同，瀏覽器會(huì)認(rèn)為它們屬于相同的區(qū)域源，因此可以直接訪問這些IP。事實(shí)上，攻擊者可以控制DNS服務(wù)器，使其中的一個(gè)IP指向攻擊者，一個(gè)ip指向目標(biāo)服務(wù)器，進(jìn)而實(shí)施攻擊。DNS重綁定就是利用了相同區(qū)域源策略的這個(gè)漏洞[3]。

3 DNS重綁定的發(fā)展動(dòng)態(tài)

3.1 1996年P(guān)rinceton DNS重綁定

1996 Princeton計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室最早實(shí)現(xiàn)了DNS重綁定攻擊[4]。這個(gè)攻擊利用了java虛擬機(jī)的漏洞[5]，同時(shí)也第一次使用DNS服務(wù)器實(shí)現(xiàn)一個(gè)域名對(duì)應(yīng)多個(gè)IP地址的映射。攻擊過程如圖3所示。

圖3 Princeton DNS重綁定

攻擊者控制自己的WEB服務(wù)器和DNS服務(wù)器，并且將服務(wù)器域名attacker.com與兩個(gè)ip地址綁定，一個(gè)為攻擊者服務(wù)器ip，另一個(gè)為目標(biāo)服務(wù)器ip(該目標(biāo)服務(wù)器與受害者主機(jī)處于同一內(nèi)網(wǎng)中)。另外，攻擊者的web頁面包含了java惡意程序。

受害者瀏覽器向DNS服務(wù)器發(fā)出域名解析請(qǐng)求，獲得兩個(gè)ip地址，并首先訪問第一個(gè)ip地址，瀏覽器下載并運(yùn)行惡意代碼，該代碼請(qǐng)求瀏覽器開放一個(gè)socket到第二個(gè)ip地址，也就是目標(biāo)ip，由于該ip在DNS記錄中，所以，java虛擬機(jī)會(huì)允許這個(gè)連接。這樣，攻擊者可以繞開防火墻的保護(hù)，通過受害者主機(jī)訪問目標(biāo)服務(wù)器，獲取信息。

隨著java安全的升級(jí)，Princeton DNS重綁定攻擊很快退出了歷史舞臺(tái)。

3.2 2001年Low TTL DNS重綁定

Low TTL DNS重綁定攻擊給DNS記錄增加了TTL值。另外，該攻擊使用了 XmlHttpRequest對(duì)象[6]，該對(duì)象被用于與源服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。攻擊過程如圖4所示。

受害者瀏覽器向DNS服務(wù)器發(fā)出域名解析請(qǐng)求，返回的ip地址為攻擊者服務(wù)器的ip地址，但是該DNS記錄的TTL非常短，近似于零。

受害者訪問攻擊者的惡意網(wǎng)站，包含XmlHttpRequest對(duì)象的惡意程序下載并運(yùn)行。

當(dāng)DNS的TTL為零時(shí)，瀏覽器會(huì)進(jìn)行第二次DNS查詢，此時(shí)，DNS服務(wù)器返回的ip為目標(biāo)服務(wù)器的ip地址。

受害者的瀏覽器會(huì)將目標(biāo)服務(wù)器的ip當(dāng)做原來的服務(wù)器進(jìn)行登陸。登陸后，XmlHttpRequest在后臺(tái)將服務(wù)器的內(nèi)容發(fā)送給攻擊者，而受害者對(duì)此卻無從察覺。

兩次連接所對(duì)應(yīng)的域名相同，所以，瀏覽器會(huì)以為兩個(gè)ip屬于相同的區(qū)域源，而事實(shí)上并非如此。在Princeton攻擊中，攻擊者在外網(wǎng)利用受害者的瀏覽器攻擊內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器。此攻擊的不同之處在于使用了XmlHttpRequest，盡管XmlHttpRequest只能與源服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，但是通過重綁定攻擊，使目標(biāo)服務(wù)器被認(rèn)為是來自相同的區(qū)域源，使得XmlHttpRequest能夠在攻擊者服務(wù)器和目標(biāo)服務(wù)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。

圖4 Low TTL DNS重綁定

3.3 2006年Anti-DNS Pinning重綁定

DNS Pinning技術(shù)的誕生，在一段時(shí)間內(nèi)有效地阻止了DNS重綁定攻擊，直到2006年Anti-DNS Pinning重綁定攻擊[7]的出現(xiàn)。Anti-DNS Pinning重綁定攻擊主要利用了大部分瀏覽器沒有完全執(zhí)行DNS Pinning的漏洞，通過技術(shù)手段，迫使DNS Pinning失效，進(jìn)而進(jìn)行重綁定攻擊[8]。Anti-DNS Pinning重綁定攻擊主要利用JavaScript或 Adobe Flash Player[9]實(shí)現(xiàn)。以 JavaScript為例，其攻擊過程如圖5所示[10]。

受害者向DNS服務(wù)器發(fā)出域名解析請(qǐng)求，獲得的ip地址為攻擊者的ip地址。

受害者主機(jī)訪問攻擊者的惡意網(wǎng)站，下載含有XmlHttpRequest對(duì)象的惡意腳本。

惡意腳本向攻擊者服務(wù)器發(fā)出連接申請(qǐng)，服務(wù)器通過某種方式拒絕連，迫使DNS PINNING失效。

受害者瀏覽器再次進(jìn)行DNS查詢，返回的結(jié)果是目標(biāo)服務(wù)器的ip地址。

此時(shí)新的ip地址指向內(nèi)網(wǎng)的服務(wù)器，攻擊者的惡意程序訪問內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器并將結(jié)果發(fā)送給攻擊者。

攻擊的要點(diǎn)在于服務(wù)器拒絕javascript的連接請(qǐng)求，使DNS PINNING失效。拒絕連接的方法很多[11]，例如:關(guān)閉服務(wù)器;使用防火墻屏蔽受害者的ip地址;使用RST中斷TCP連接[9];攻擊者可以在html代碼中加入

＜img src=“http://attacker.com:81”＞訪問不存在的端口，使連接請(qǐng)求失敗再次進(jìn)行DNS查詢[11]。

圖5 Anti-DNS Pinning重綁定

4 DNS重綁定對(duì)路由器的影響

DNS重綁定對(duì)WEB服務(wù)器的影響主要體現(xiàn)在防火墻欺騙和ip地址劫持兩個(gè)方面。當(dāng)目標(biāo)服務(wù)器變成路由器的時(shí)候，DNS重綁定能夠在外網(wǎng)訪問內(nèi)網(wǎng)路由器的web配置頁面，并且對(duì)路由器的配置進(jìn)行更改，進(jìn)而達(dá)到控制路由器的目的。為證實(shí)DNS重綁定對(duì)路由器的具體影響，搭建以下實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行模擬分析。

4.1 實(shí)驗(yàn)拓?fù)?/h3>

實(shí)驗(yàn)所搭建的環(huán)境如圖6所示。圖中，左側(cè)為受害者網(wǎng)絡(luò)，右側(cè)為攻擊者網(wǎng)絡(luò)。Router3為目標(biāo)路由器。

正常情況下，路由器只允許內(nèi)網(wǎng)用戶通過路由器的內(nèi)網(wǎng)ip對(duì)其進(jìn)行訪問。如Victim Client可以在瀏覽器中輸入192.168.16.1訪問 router3。在路由器沒有開放wan服務(wù)的情況下，外網(wǎng)用戶不能訪問路由器;如果路由器開放wan服務(wù)，外網(wǎng)用戶也會(huì)因?yàn)椴磺宄酚善魍饩W(wǎng)ip或者受到路由器訪問限制而不能訪問路由器。但是，通過DNS重綁定，攻擊者可以在外網(wǎng)，通過內(nèi)網(wǎng)中的受害主機(jī)訪問路由器，并將數(shù)據(jù)傳遞給攻擊者。實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是攻擊者實(shí)現(xiàn)對(duì)router3的控制。

實(shí)驗(yàn)所需硬件條件:1臺(tái)cisco 2600系列路由器;2臺(tái)TP-link WR841N路由器;2臺(tái)Catalyst 1900系列交換機(jī);3臺(tái)聯(lián)想K49A筆記本電腦。

實(shí)驗(yàn)所需軟件條件:Victim Client運(yùn)行 windows 7操作系統(tǒng)，并安裝主流瀏覽器，如 IE10、firefox28.0、chrome33.0 等;DNS Server運(yùn)行 windows 2003;攻擊者 WEB Server運(yùn)行 ubuntu 11.10。

圖6 實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

4.2 過程模擬

實(shí)驗(yàn)使用的工具為Rebind[12]，該工具集成了2個(gè)WEB服務(wù)器和1個(gè)http代理服務(wù)器，通過Javascript惡意程序?qū)崿F(xiàn)DNS重綁定。實(shí)現(xiàn)過程如圖7所示。

Victim向DNS server發(fā)出域名解析請(qǐng)求，詢問attacker.com的ip地址;

DNS server返回給victim的ip地址為攻擊者服務(wù)器的地址 192.168.23.6;

Victim 瀏覽器訪問 192.168.23.6，返回的結(jié)果是一個(gè)新的域名wacme.attacker.com;

Victim再次向DNS server發(fā)出域名解析請(qǐng)求，返回兩個(gè)ip地址，第一個(gè)ip為攻擊者服務(wù)器ip，第二個(gè)ip為攻擊目標(biāo)router3的ip地址;

Victim首先訪問第一個(gè)ip，即攻擊者的web服務(wù)器 192.168.23.6，惡意 javascript程序自動(dòng)下載到victim主機(jī)中;惡意程序自動(dòng)連接攻擊者web服務(wù)器，此時(shí)web服務(wù)器已經(jīng)將端口關(guān)閉，導(dǎo)致連接失敗;Victim瀏覽器自動(dòng)連接第二個(gè)ip地址，即router3的ip，10.1.10.2;

惡意程序通過Xmlhttprequest對(duì)象將路由器的web配置界面?zhèn)魉徒o攻擊者的代理服務(wù)器。

攻擊過程中，victim訪問的域名是attacker.com，卻在毫不知情的情況下，被重新綁定到自己的路由器上，導(dǎo)致路由器的數(shù)據(jù)泄露。攻擊實(shí)現(xiàn)的技術(shù)要點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn):

(1)TCP RST。惡意javascript程序連接攻擊者web服務(wù)器的時(shí)候，攻擊者已經(jīng)將80端口關(guān)閉，導(dǎo)致連接失敗。此舉的目的是通過關(guān)閉端口的方式迫使 DNS Pinning失效，解除域名 wacme.attacker.com與 ip地址192.168.23.6的綁定關(guān)系，使得瀏覽者自動(dòng)連接第二個(gè)ip地址，即router3的ip地址。此時(shí)，wacme.attacker.com已經(jīng)綁定到10.1.10.2，victim瀏覽器通過attacker.com:81將數(shù)據(jù)傳送給攻擊者的代理服務(wù)器。

(2)Subnet priority。子網(wǎng)優(yōu)先策略的主要目的是通過最短路徑連接服務(wù)器，以此減少不必要的流量開銷。攻擊過程中，如果第二次DNS查詢返回的IP地址為192.168.23.6和路由器的內(nèi)網(wǎng)ip192.168.16.1，由于路由器和victim同處于一個(gè)子網(wǎng)中，那么victim的瀏覽器將直接連接到192.168.16.1，導(dǎo)致攻擊無法實(shí)現(xiàn)。因此，攻擊所使用的路由器ip地址為其外網(wǎng)ip。

(3)Xmlhttprequest。XmlHttpRequest該對(duì)象主要用于在不重新加載頁面的情況下更新網(wǎng)頁;在頁面已加載后從服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù);在頁面已加載后從服務(wù)器接收數(shù)據(jù);在后臺(tái)向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)。正是由于該對(duì)象的這些特性，重綁定攻擊中的數(shù)據(jù)傳輸通過該對(duì)象實(shí)現(xiàn)。

圖7 實(shí)現(xiàn)過程

4.3 結(jié)果分析

由于DNS Server和WEB Server處于router2的內(nèi)網(wǎng)中，所以，Victim Client不能直接通過域名192.168.23.5和192.168.23.6對(duì)其進(jìn)行訪問。因此，需要對(duì)Router2進(jìn)行端口映射的配置。53端口對(duì)應(yīng)DNS Server，負(fù)責(zé)提供DNS服務(wù)，80、81、664端口對(duì)應(yīng)攻擊者服務(wù)器，分別負(fù)責(zé)提供WEB服務(wù)、callback服務(wù)和http代理服務(wù)，如圖8所示。DNS Server配置如圖9所示。

圖8 路由器虛擬服務(wù)器配置

圖9 DNS Server配置

Victim Client訪問攻擊者服務(wù)器后，服務(wù)器能夠自動(dòng)獲取Victim Client的ip地址，如圖10所示。

通過在Rebind控制臺(tái)點(diǎn)擊顯示的ip地址，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)Router2的訪問，如圖11所示。

圖10 Rebind自動(dòng)獲取路由器ip

相比其他路由器入侵方式，DNS重綁定主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn):

(1)操作簡(jiǎn)單。攻擊者只需要發(fā)布惡意網(wǎng)站，并吸引受害者訪問網(wǎng)站即可發(fā)動(dòng)攻擊。

(2)隱蔽性強(qiáng)。由于通過內(nèi)網(wǎng)受害主機(jī)訪問路由器，所以，路由器日志中不會(huì)留下攻擊者的痕跡。

(3)危害性大。通過重綁定攻擊，攻擊者不僅可以訪問路由器，而且可以對(duì)路由器的配置進(jìn)行更改，以及進(jìn)行進(jìn)一步的攻擊。

當(dāng)然，并不是所有的路由器都能夠受到DNS重綁定攻擊，必須滿足以下3個(gè)條件:路由器的ip stack必須滿足week end system model;路由器必須開放wan服務(wù);路由器的防火墻必須是基于端口的，而不是基于ip地址。

5 路由器防護(hù)策略研究與實(shí)現(xiàn)

根據(jù)DNS重綁定的特點(diǎn)，基本的防護(hù)方法主要有:修改路由器登陸用戶名和密碼、升級(jí)最新的路由器固件以及關(guān)閉路由器wan服務(wù)等等。雖然這些方法都能夠比較有效的保護(hù)路由器遠(yuǎn)離DNS重綁定攻擊，但是，大部分用戶甚至是IT專業(yè)人員都沒有采取有效的措施。

Tripwire公司的一份調(diào)查報(bào)告指出，30%的IT專業(yè)人員和46%的員工從不更改其無線路由器上的默認(rèn)管理員密碼;55%的IT專業(yè)人員和85%的員工從不更改其無線路由器上的默認(rèn)IP地址;52%的IT專業(yè)人員和59%的員工沒有更新其路由器的固件到最新版本。由此可見，依靠用戶的主動(dòng)性解決問題是很困難的，必須開發(fā)自動(dòng)化的防護(hù)工具。

文中開發(fā)了Router Protector工具，該工具部署在linux環(huán)境下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)路由器的有效防護(hù)。工具包括3個(gè)模塊，即ip getter模塊、DNS monitor模塊和http blocker模塊。3個(gè)模塊的相互關(guān)系如圖12所示。Ip getter模塊首先獲取路由器外網(wǎng)ip地址，然后，將此ip傳送給DNS monitor模塊和http blocker模塊，這兩個(gè)模塊分別負(fù)責(zé)DNS流量監(jiān)控和http訪問阻攔。

圖12 Router Protector模塊關(guān)系圖

Ip getter由于重綁定攻擊使用的是路由器外網(wǎng)的ip地址，所以，獲取該ip地址是保護(hù)路由器的前提。本模塊通過java程序訪問網(wǎng)站www.ip138.com，從網(wǎng)頁中提取路由器的外網(wǎng)ip地址。部分程序代碼如下:

該段腳本通過響應(yīng)Bro系統(tǒng)實(shí)時(shí)產(chǎn)生的DNS協(xié)議“do－reply”事件對(duì)是否發(fā)生DNS重綁定攻擊進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)規(guī)則為:若在此次DNS回復(fù)的“reply”字段中發(fā)現(xiàn)路由器的外網(wǎng)地址“10.1.10.2”則觸發(fā)一條報(bào)警。另外，為便于調(diào)查取證，Bro腳本將報(bào)警信息命名為“DNS－Rebinding－Indicators”，并記錄此次 DNS會(huì)話的原地址(即受害主機(jī))及攻擊者網(wǎng)站域名。監(jiān)控結(jié)果如圖13所示。

http blocker該模塊的作用是限制瀏覽器對(duì)特定ip地址的訪問。工具中，主要限制瀏覽器訪問路由器外網(wǎng)ip地址，使得重綁定攻擊無法實(shí)現(xiàn)。由于用戶平時(shí)登陸路由器都是使用的路由器內(nèi)網(wǎng)ip，所以，工具不會(huì)對(duì)用戶正常使用路由器造成不便。該模塊的功能主要通過修改linux下iptables配置實(shí)現(xiàn)。為限制瀏覽器訪問路由器ip，需要增加以下規(guī)則:

圖13 Bro監(jiān)控結(jié)果

設(shè)置iptables規(guī)則后，使用Victim瀏覽器訪問路由器外網(wǎng)ip，結(jié)果如圖14所示。由于Victim無法訪問路由器，所以攻擊無法實(shí)施，路由器得到了有效的保護(hù)。

Router Protector主要具有以下3個(gè)特點(diǎn):

(1)自動(dòng)化程度高，不需要人工設(shè)置。工具能夠自動(dòng)獲取路由器外網(wǎng)ip，將此ip自動(dòng)輸入Bro和iptables規(guī)則，實(shí)現(xiàn)全時(shí)段監(jiān)控和防護(hù)。

(2)報(bào)警及時(shí)，誤報(bào)率低。通過規(guī)則設(shè)置，工具能夠精確捕獲符合規(guī)則的數(shù)據(jù)包。由于用戶很少在內(nèi)網(wǎng)通過路由器外網(wǎng)ip訪問路由器，所以，一般情況下不會(huì)出現(xiàn)漏報(bào)和誤報(bào)。

(3)處置及時(shí)，防護(hù)有效。限制瀏覽器訪問路由器外網(wǎng)ip是阻止攻擊的最直接最有效的方法。由于攻擊所需的時(shí)間非常短，如果等到DNS monitor模塊報(bào)警后，http blocker模塊再采取措施的話，很可能已經(jīng)造成了數(shù)據(jù)的泄露，所以，DNS monitor模塊和http blocker模塊必須同步進(jìn)行。

圖14 Victim瀏覽器訪問路由器結(jié)果

6 結(jié)束語

首先對(duì)瀏覽器的相同區(qū)域源策略和DNS重綁定行為的發(fā)展過程進(jìn)行研究。在此基礎(chǔ)上，利用工具rebind實(shí)現(xiàn)了基于javascript的DNS重綁定對(duì)路由器的入侵，并開發(fā)了路由器防護(hù)工具router protector。通過實(shí)驗(yàn)證明，該工具能夠有效阻止DNS重綁定攻擊，保護(hù)路由器。目前，該工具只能部署在linux環(huán)境中。由于windows系統(tǒng)沒有提供類似linux系統(tǒng)的iptables配置環(huán)境，所以，如何在windows系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的防護(hù)功能還有待于進(jìn)一步研究。

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