淺析網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信中的隱蔽通道技術

劉正

摘要：本文介紹了隱蔽通道的定義，并對隱蔽通道的工作原理及類型進行的闡述，最后解釋了隱蔽通道實現(xiàn)的方法，以期能夠為更好的了解和利用這一技術提供有益借鑒。

關鍵詞：網(wǎng)絡；數(shù)據(jù)通信；隱蔽通道

中圖分類號：TN919 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）05-0045-01

1 隱蔽通道的定義

隱蔽通道這一概念最早是由Lampson于1973年提出來的，并將其定義為：并非專門設計或者原本并非是用作信息傳輸?shù)耐ㄐ判诺?。最開始的時候Lampson研究的重點是操作系統(tǒng)中程序的限制，他所給出的這一定位并未將隱蔽通道的本質(zhì)全面客觀的反映出來。隨后，Tsai與Gligor等人又提出了一個新的定義，該定義如下：給定一個強制安全策略模型M，與其在同一操作系統(tǒng)中的解釋I（M），I（M）內(nèi)的兩個主體I（Si）以及I（Sj）之間所有的潛在通道皆為隱蔽的，只有且僅有模型M內(nèi)的相應主體Si與Sj之間所有的通信于M內(nèi)皆為非法。在部署有強制訪問控制機制的安全操作系統(tǒng)、安全數(shù)據(jù)庫以及完全網(wǎng)絡中，隱蔽通道技術被廣泛應用。當前，關于隱蔽通道這一概念的定義，比較有代表性的定義如下：其是指一個把信息隱藏于公開通訊媒介之內(nèi)的通訊信道，在這一信道中，其對外公開的信息僅僅是作為秘密信息的載體而存在的，主要通過隱蔽通道傳輸那些秘密信息。

2 網(wǎng)絡隱蔽通道的分類與工作原理

2.1 網(wǎng)絡隱蔽通道分類

從網(wǎng)絡安全等級方面來看，網(wǎng)絡隱蔽通道可以分為多級安全網(wǎng)絡隱蔽通道與普通網(wǎng)絡隱蔽通道。前者指的是不同安全等級的主機分布在安全等級不同的安全域中，通常情況下入侵者會從高安全級別的主機竊取信息，然后傳至低安全級別的主機；后者指的是在普通網(wǎng)絡中不存在安全級別的劃分，信道兩端的主機被準許通信，需要在公開被允許的通信鏈路上構建隱蔽通道完成隱秘通信，該信道與我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫木W(wǎng)絡最為接近[1]。

根據(jù)傳統(tǒng)操作系統(tǒng)中隱蔽通道的劃分，其又可以被分為存儲隱蔽通道與時間隱蔽通道。前者主要是各類協(xié)議數(shù)據(jù)包內(nèi)加載信息，通常情況下，為了完成隱蔽傳輸，把信息附加于不經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)字段內(nèi)，主要包括未使用的IP頭字段、IP頭擴展與填充段、IP標識與碎片偏移等。后者則是通過運用網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)包的時間特性來表達信息，該類時間特性主要有數(shù)據(jù)包的發(fā)送時間、到達時間、時間間隔等。

2.2 網(wǎng)絡隱蔽通道工作原理

在網(wǎng)絡隱蔽通道中，主要包括兩個重要的因素，信息發(fā)送者與信息接受者，信息發(fā)送者把消息根據(jù)提前商定的某種編碼規(guī)則予以變換，把需要隱蔽傳輸?shù)男畔⑥D化為網(wǎng)絡對象的某種特性，以完成信息的隱藏，也即是信息的嵌入，進而利用公開信道把這些隱蔽信息傳至被保護網(wǎng)絡以外的接受者。網(wǎng)絡對象可以包括TCP/IP封包、應用層請求等內(nèi)容，對象的屬性則可以包括部分字段、包間隔時間、數(shù)據(jù)包序列等內(nèi)容。接受者通過公開信道獲得需要的信息，按照提前商定的解碼方式分析數(shù)據(jù)包，對隱藏的信息進行抽取，以完成隱秘通信這一過程。

3 隱蔽通道的實現(xiàn)方法

由于使用的編碼對象存在差異，隱蔽信息可以選擇不同的編碼方式，比較常用的方法包括以下幾種[2]：

（1）LSB位調(diào)制方式。在IP包頭內(nèi)的IPID抑或TOS字段內(nèi)的最低有效位，所有其他宿主協(xié)議的非關鍵傳輸位皆可用作隱蔽信息的編碼。該種編碼方式的主要缺點在于其二進制類型的字段調(diào)制會使得隱蔽通道帶寬是單位，在具體的實踐中效率太低。（2）直接構造方式。精心構造協(xié)議包頭內(nèi)不常用或能夠擴展的字段，必要的時候直接添加新字段，實現(xiàn)隱蔽信息的傳輸。比如，IPID在諸多系統(tǒng)中皆為隨機生成，因此用其構造隱蔽信息編碼是非常合適的，除此之外，還可以通過在HTTP包頭內(nèi)添加新字段的方式實現(xiàn)。（3）重新排序方式。例如發(fā)送者可以將HTTP頭包內(nèi)的Host與Connection這兩個字段的位置進行調(diào)整，根據(jù)提前商定的順序，Host在前時用數(shù)字1表示，在后時用數(shù)字0表示。（4）變換大小寫方式。由于HTTP協(xié)議關于大小寫并不十分敏感，因此可以對屬性名稱進行大小寫變換，將大寫用數(shù)字0來表示，將小寫用數(shù)字1來表示。（5）對象映射方式。該種方法直接把網(wǎng)絡包頭內(nèi)的屬性對象映射成二進制數(shù)位。比如將域名當作數(shù)位標識，發(fā)送者同攻擊者提前商定八個未曾使用的域名，發(fā)送者根據(jù)需要編碼的內(nèi)容發(fā)送請求查詢，比如要發(fā)送的信息是10010010，就對應查詢相應的域名，這些域名具有一定的特殊性，內(nèi)網(wǎng)本地DNS服務器必然不存在緩存，所以就會通過公網(wǎng)DNS服務器進行查詢，這就使得公網(wǎng)DNS服務器內(nèi)將這些域名的解析結果緩存起來。接受者向公網(wǎng)發(fā)送上述八個域名的查詢請求，如果某一域名存在解析結果，則其對應的位數(shù)是1，這樣就完成了信息的隱蔽傳輸。

4 結語

綜上所述，本文關于隱蔽通道技術的討論僅僅是基于網(wǎng)絡層、傳輸層以及應用層建構起來的隱蔽通信，在信息技術不斷發(fā)展的歷史背景下，將會誕生更加先進的隱蔽通道技術，這些新技術的誕生將會給網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信的發(fā)展創(chuàng)造更加良好的環(huán)境。

參考文獻

[1]王釗.網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信中的隱蔽通道技術[J].信息通信，2016（08）：228-229.

[2]王傳林，符易陽.網(wǎng)絡隱蔽通道及其識別技術研究[J].現(xiàn)代電子技術，2009（15）：41-44.endprint