使用Sniffer軟件透視TCP/IP協(xié)議的安全

摘要：TCP/IP協(xié)議是當(dāng)前計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)和Internet普遍使用的組網(wǎng)協(xié)議，該文結(jié)合TCP/IP的一個(gè)通信實(shí)例，使用Sniffer軟件，截取并分析其通信數(shù)據(jù)，得出TCP/IP協(xié)議缺乏相應(yīng)的安全機(jī)制的結(jié)論，并在此基礎(chǔ)上，討論了基于TCP/IP協(xié)議的有關(guān)安全的常用做法。

關(guān)鍵詞：TCP/IP；通信協(xié)議；信息安全；Sniffer

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）29-6842-04

Abstract： TCP/IP is the protocol that commonly used to build the Ethernet or Internet. Based on an instance of TCP/IP communication， the thesis uses the sniffer software to capture and analyze the data of TCP/IP communications and draws the conclusion that TCP/IP protocol has no measures to ensure the security of the communications. At last the thesis introduces some ways to ensure the security of TCP/IP communications.

Key words： TCP/IP； communication protocol； security of information； sniffer

1 基于TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)安全問題

TCP/IP協(xié)議是當(dāng)前Internet（廣域網(wǎng)）和以太網(wǎng)（局域網(wǎng)）普遍使用的基本的通信協(xié)議簇，TCP/IP協(xié)議不是一個(gè)協(xié)議，而是由一系列協(xié)議（包括TCP和IP協(xié)議）組成的協(xié)議簇，正是因?yàn)橛辛薚CP/IP協(xié)議，Internet才得以迅速發(fā)展成為世界上最大的、開放的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。

在使用Windows操作系統(tǒng)的主機(jī)中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為主機(jī)中的網(wǎng)卡綁定TCP/IP協(xié)議，簡(jiǎn)單配置一下該協(xié)議，主機(jī)就可以使用該網(wǎng)卡與其它主機(jī)進(jìn)行通信了。

TCP/IP協(xié)議是美國(guó)國(guó)防部（DoD）基于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，在尋求把分散的計(jì)算機(jī)互聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)的過程，隨著第一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)ARPA網(wǎng)的出現(xiàn)而出現(xiàn)的。由于TCP/IP協(xié)議最初只是在一個(gè)小范圍內(nèi)應(yīng)用，缺少安全性方面的考慮，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及，TCP/IP逐漸成為一種開放的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，其安全性缺陷也逐漸顯現(xiàn)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1） TCP/IP協(xié)議使用明文傳輸數(shù)據(jù)，不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理。如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被截獲，就會(huì)有泄密的風(fēng)險(xiǎn)。

2） TCP/IP協(xié)議沒有認(rèn)證機(jī)制。發(fā)送者無法確認(rèn)接受方是不是合法的接收者，同樣，接收者也無法確認(rèn)數(shù)據(jù)的發(fā)送方是不是合法的發(fā)送者。

3） TCP/IP協(xié)議沒有數(shù)據(jù)完整性檢測(cè)機(jī)制。即使要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中被第三方篡改過，接收者也無從知曉。

2 Sniffer軟件的數(shù)據(jù)捕獲與解碼

Sniffer是一款可以對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生的不同的數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行跟蹤、分析從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)行為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、管理的軟件。Sniffer提供了豐富的圖形工具，可以非常直觀地呈現(xiàn)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的連接情況。

Sniffer軟件還可以對(duì)發(fā)生在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行捕獲，并進(jìn)而在網(wǎng)絡(luò)模型的數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層等各層進(jìn)行解碼分析，從而找出數(shù)據(jù)傳送的規(guī)律或問題。從這一點(diǎn)上看，Sniffer就像是一個(gè)外科醫(yī)生，它可以深入到網(wǎng)絡(luò)通信的內(nèi)部，獲取網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)。

當(dāng)前所廣泛使用的以太網(wǎng)（局域網(wǎng)）或者是Internet（廣域網(wǎng)）都是使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行工作的，TCP/IP協(xié)議是明文傳輸?shù)模瑳]有采取加密措施，這種明文傳輸?shù)臄?shù)據(jù)一旦被攔截、捕獲，就會(huì)發(fā)生信息泄露，給正常的數(shù)據(jù)通信造成威脅。該文就是利用Sniffer軟件可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行捕獲這一功能，獲取網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)通信的一些樣本，再對(duì)這些樣本進(jìn)行分析，從而更加清楚地看出TCP/IP協(xié)議缺乏安全機(jī)制這一特點(diǎn)。

3 TCP/IP數(shù)據(jù)通信實(shí)例的Sniffer分析

在使用TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中，可以進(jìn)行多種類型的數(shù)據(jù)通信服務(wù)，其中Telnet是一種應(yīng)用較廣泛的服務(wù)，它是一個(gè)通過創(chuàng)建虛擬終端提供連接到遠(yuǎn)程主機(jī)從而可以實(shí)現(xiàn)終端仿真的TCP/IP應(yīng)用。Telnet遠(yuǎn)程登錄服務(wù)通常需要通過用戶名和口令進(jìn)行認(rèn)證，其實(shí)現(xiàn)過程一般分為以下幾個(gè)步驟：

1） 本地與遠(yuǎn)程主機(jī)建立連接。該過程實(shí)際上是建立一個(gè)TCP連接，用戶必須知道遠(yuǎn)程主機(jī)的IP地址或域名。

2） 將本地終端上輸入的用戶名和口令及以后輸入的任何命令或字符以NVT（Net Virtual Terminal）格式傳送到遠(yuǎn)程主機(jī)。該過程實(shí)際上是從本地主機(jī)向遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送一個(gè)IP數(shù)據(jù)包。

3） 將遠(yuǎn)程主機(jī)輸出的NVT格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為本地所接受的格式送回本地終端，包括輸入命令回顯和命令執(zhí)行結(jié)果。

4） 最后，本地終端撤消與遠(yuǎn)程主機(jī)之間的連接。

本文就以Telnet服務(wù)為實(shí)例，使用SnifferPro 4.70，抓取其通信過程中的數(shù)據(jù)，獲取其用以建立TCP連接的用戶和密碼以及在連接建立完成后所發(fā)送的通信數(shù)據(jù)。

首先，確定好用以進(jìn)行Telnet遠(yuǎn)程連接的主機(jī)其Telnet服務(wù)已經(jīng)開啟。在本實(shí)例中，遠(yuǎn)程主機(jī)IP地址為192.168.0.106，本地主機(jī)IP地址為192.168.0.100，在捕獲數(shù)據(jù)前，可以先進(jìn)行Telnet遠(yuǎn)程登錄測(cè)試，以確保實(shí)驗(yàn)可以正常進(jìn)行。endprint

在確定遠(yuǎn)程主機(jī)可以正常Telnet登錄后，打開Sniffer Pro軟件，點(diǎn)擊工具欄上的開始捕獲按鈕，Sniffer就開始對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)通信進(jìn)行捕獲數(shù)據(jù)了。此時(shí)，打開本地主機(jī)的命令提示符窗口，在命令提示符下輸入telnet 192.168.0.106，回車后輸入遠(yuǎn)程登錄的用戶名和administrator，密碼345678，就可以Telnet到遠(yuǎn)程主機(jī)。

Telnet登錄成功后，就可以操作遠(yuǎn)程主機(jī)了，比如，要查看遠(yuǎn)程主機(jī)當(dāng)前的文件目錄，可以在命令提示符下輸入dir命令，該命令返回遠(yuǎn)程主機(jī)當(dāng)前目錄的文件列表。

從以上捕獲結(jié)果可以看出，使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的Telnet服務(wù)，從初始TCP連接的建立到用戶認(rèn)證，以及通過用戶認(rèn)證后在遠(yuǎn)程主機(jī)上所執(zhí)行的命令，都可以被Sniffer捕獲并分析出來。這種數(shù)據(jù)通信過程如果被截獲，用戶名和密碼就會(huì)被第三方所掌握，遠(yuǎn)程主機(jī)上的資料也會(huì)泄露，由此會(huì)帶來很大的安全問題。

4 基于TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)通信安全

通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)通信的Sniffer捕獲并解碼，可以清楚地看出，TCP/IP協(xié)議并沒有提供數(shù)據(jù)通信的安全機(jī)制，從這一點(diǎn)上說，TCP/IP協(xié)議是存在安全缺陷的。但這并不能否認(rèn)TCP/IP在網(wǎng)絡(luò)通信中的作用，正是有了TCP/IP協(xié)議，才有了今天Internet的蓬勃發(fā)展，其在網(wǎng)絡(luò)通信中基礎(chǔ)性作用和地位至今無法憾動(dòng)，更沒有哪一種協(xié)議能夠取代TCP/IP協(xié)議。

人們要做的是在TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，增加安全性的措施，對(duì)TCP/IP加以彌補(bǔ)和完善。從TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型上看，可以從應(yīng)用層、傳輸層或者網(wǎng)際層入手，增加安全性的措施和機(jī)制，提高TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的通信安全。

從應(yīng)用層來看，可以對(duì)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)加密，這樣加密后的數(shù)據(jù)，即使被第三方所捕獲，也無從獲知其內(nèi)容，避免數(shù)據(jù)泄露。在應(yīng)用層上還可以對(duì)要傳數(shù)據(jù)進(jìn)行哈希運(yùn)算，以防止要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被篡改。

SSL（Secure Sockets Layer安全套接層），及其繼任者傳輸層安全（Transport Layer Security，TLS）是為網(wǎng)絡(luò)通信提供安全及數(shù)據(jù)完整性的一種安全協(xié)議。TLS與SSL在傳輸層對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行加密。SSL協(xié)議位于TCP/IP協(xié)議與各種應(yīng)用層協(xié)議之間，為數(shù)據(jù)通訊提供安全支持。

參考文獻(xiàn)：

[1] Tanen baum A.S，潘愛民譯.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第4版[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[2] 張保江.組網(wǎng)技術(shù)與配置[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.endprint

在確定遠(yuǎn)程主機(jī)可以正常Telnet登錄后，打開Sniffer Pro軟件，點(diǎn)擊工具欄上的開始捕獲按鈕，Sniffer就開始對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)通信進(jìn)行捕獲數(shù)據(jù)了。此時(shí)，打開本地主機(jī)的命令提示符窗口，在命令提示符下輸入telnet 192.168.0.106，回車后輸入遠(yuǎn)程登錄的用戶名和administrator，密碼345678，就可以Telnet到遠(yuǎn)程主機(jī)。

Telnet登錄成功后，就可以操作遠(yuǎn)程主機(jī)了，比如，要查看遠(yuǎn)程主機(jī)當(dāng)前的文件目錄，可以在命令提示符下輸入dir命令，該命令返回遠(yuǎn)程主機(jī)當(dāng)前目錄的文件列表。

從以上捕獲結(jié)果可以看出，使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的Telnet服務(wù)，從初始TCP連接的建立到用戶認(rèn)證，以及通過用戶認(rèn)證后在遠(yuǎn)程主機(jī)上所執(zhí)行的命令，都可以被Sniffer捕獲并分析出來。這種數(shù)據(jù)通信過程如果被截獲，用戶名和密碼就會(huì)被第三方所掌握，遠(yuǎn)程主機(jī)上的資料也會(huì)泄露，由此會(huì)帶來很大的安全問題。

4 基于TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)通信安全

通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)通信的Sniffer捕獲并解碼，可以清楚地看出，TCP/IP協(xié)議并沒有提供數(shù)據(jù)通信的安全機(jī)制，從這一點(diǎn)上說，TCP/IP協(xié)議是存在安全缺陷的。但這并不能否認(rèn)TCP/IP在網(wǎng)絡(luò)通信中的作用，正是有了TCP/IP協(xié)議，才有了今天Internet的蓬勃發(fā)展，其在網(wǎng)絡(luò)通信中基礎(chǔ)性作用和地位至今無法憾動(dòng)，更沒有哪一種協(xié)議能夠取代TCP/IP協(xié)議。

人們要做的是在TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，增加安全性的措施，對(duì)TCP/IP加以彌補(bǔ)和完善。從TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型上看，可以從應(yīng)用層、傳輸層或者網(wǎng)際層入手，增加安全性的措施和機(jī)制，提高TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的通信安全。

從應(yīng)用層來看，可以對(duì)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)加密，這樣加密后的數(shù)據(jù)，即使被第三方所捕獲，也無從獲知其內(nèi)容，避免數(shù)據(jù)泄露。在應(yīng)用層上還可以對(duì)要傳數(shù)據(jù)進(jìn)行哈希運(yùn)算，以防止要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被篡改。

SSL（Secure Sockets Layer安全套接層），及其繼任者傳輸層安全（Transport Layer Security，TLS）是為網(wǎng)絡(luò)通信提供安全及數(shù)據(jù)完整性的一種安全協(xié)議。TLS與SSL在傳輸層對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行加密。SSL協(xié)議位于TCP/IP協(xié)議與各種應(yīng)用層協(xié)議之間，為數(shù)據(jù)通訊提供安全支持。

參考文獻(xiàn)：

[1] Tanen baum A.S，潘愛民譯.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第4版[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[2] 張保江.組網(wǎng)技術(shù)與配置[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.endprint

在確定遠(yuǎn)程主機(jī)可以正常Telnet登錄后，打開Sniffer Pro軟件，點(diǎn)擊工具欄上的開始捕獲按鈕，Sniffer就開始對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)通信進(jìn)行捕獲數(shù)據(jù)了。此時(shí)，打開本地主機(jī)的命令提示符窗口，在命令提示符下輸入telnet 192.168.0.106，回車后輸入遠(yuǎn)程登錄的用戶名和administrator，密碼345678，就可以Telnet到遠(yuǎn)程主機(jī)。

Telnet登錄成功后，就可以操作遠(yuǎn)程主機(jī)了，比如，要查看遠(yuǎn)程主機(jī)當(dāng)前的文件目錄，可以在命令提示符下輸入dir命令，該命令返回遠(yuǎn)程主機(jī)當(dāng)前目錄的文件列表。

從以上捕獲結(jié)果可以看出，使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的Telnet服務(wù)，從初始TCP連接的建立到用戶認(rèn)證，以及通過用戶認(rèn)證后在遠(yuǎn)程主機(jī)上所執(zhí)行的命令，都可以被Sniffer捕獲并分析出來。這種數(shù)據(jù)通信過程如果被截獲，用戶名和密碼就會(huì)被第三方所掌握，遠(yuǎn)程主機(jī)上的資料也會(huì)泄露，由此會(huì)帶來很大的安全問題。

4 基于TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)通信安全

通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)通信的Sniffer捕獲并解碼，可以清楚地看出，TCP/IP協(xié)議并沒有提供數(shù)據(jù)通信的安全機(jī)制，從這一點(diǎn)上說，TCP/IP協(xié)議是存在安全缺陷的。但這并不能否認(rèn)TCP/IP在網(wǎng)絡(luò)通信中的作用，正是有了TCP/IP協(xié)議，才有了今天Internet的蓬勃發(fā)展，其在網(wǎng)絡(luò)通信中基礎(chǔ)性作用和地位至今無法憾動(dòng)，更沒有哪一種協(xié)議能夠取代TCP/IP協(xié)議。

人們要做的是在TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，增加安全性的措施，對(duì)TCP/IP加以彌補(bǔ)和完善。從TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型上看，可以從應(yīng)用層、傳輸層或者網(wǎng)際層入手，增加安全性的措施和機(jī)制，提高TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的通信安全。

從應(yīng)用層來看，可以對(duì)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)加密，這樣加密后的數(shù)據(jù)，即使被第三方所捕獲，也無從獲知其內(nèi)容，避免數(shù)據(jù)泄露。在應(yīng)用層上還可以對(duì)要傳數(shù)據(jù)進(jìn)行哈希運(yùn)算，以防止要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被篡改。

SSL（Secure Sockets Layer安全套接層），及其繼任者傳輸層安全（Transport Layer Security，TLS）是為網(wǎng)絡(luò)通信提供安全及數(shù)據(jù)完整性的一種安全協(xié)議。TLS與SSL在傳輸層對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行加密。SSL協(xié)議位于TCP/IP協(xié)議與各種應(yīng)用層協(xié)議之間，為數(shù)據(jù)通訊提供安全支持。

參考文獻(xiàn)：

[1] Tanen baum A.S，潘愛民譯.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第4版[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[2] 張保江.組網(wǎng)技術(shù)與配置[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.endprint