規(guī)避風險 強化數(shù)據(jù)鏈路層安全

河南 劉建臣

數(shù)據(jù)鏈路層存在的安全風險

二層交換機工作原理很簡單，其實是存在一定的安全隱患的。例如非法用戶可以使用單播泛洪，偽造MAC地址等手法進行攻擊。

利用Port Security 技術(shù)可有效阻止以上攻擊。通過限制交換機特定端口可以學習到的MAC 地址數(shù)量，將觸發(fā)Shutdown、Restrict、Protect等行為，讓MAC 地址泛洪攻擊失效。當交換機指定端口學習到的MAC 地址數(shù)量超標時，默認執(zhí)行Shutdown 動作模式該接口處于errordisable 狀態(tài)并報警。如果指定了第二種方式，則丟棄不合規(guī)的數(shù)據(jù)包并報警。如果指定了第三種方式，則直接丟棄違規(guī)的數(shù)據(jù)包而不報警。

對于同一個MAC 地址來說，在交換機的中的同一個VLAN 中的兩個不同接口不能同時將其學習到，這可以防止偽造MAC 地址攻擊。

注意，在默認情況下所有接口的Port Security 的功能是禁用的。每個接口最大的MAC 地址容量為1 個。對于交換機的地址學習方式來說，包括自動學習（默認）、手工指派和Stick（粘帖）。對于手動指派來說，可以為指定的端口綁定某個MAC 地址，如果其他主機連接上來，則視為違規(guī)。對于網(wǎng)絡(luò)打印機、網(wǎng)絡(luò)攝像頭等特殊設(shè)備來說，因其MAC 地址不易查看，所以可采用Sticky 方式獲得，即讓指定端口學習到的第一個MAC 地址以粘帖的方式進行綁定。

啟用端口安全，提高數(shù)據(jù)鏈路層安全性

例如，當?shù)卿浀浇粨Q機上后，執(zhí)行“sh port-securoty interface ethernet 0/0”命令，在返回信息中的“Port Security”欄中如果“Disable”字樣，說明該端口的Port Security 功能沒有開啟。執(zhí)行“config t”，“int ethernet 0/0”，“switch port-security”，來針對該端口開啟Port Security 功能。注意，如果是動態(tài)協(xié)商成Trunk 的接口是不能開啟Port Security 功能的，只能是Access 接口才可以?？梢詧?zhí)行“switchport mode access”、“swithport access vlan x”命令，將其修改為Access 模式即可。

執(zhí)行“switchport portsecurity maximum x”命令，可以將該端口最大可以學習的端口數(shù)量設(shè)置為“X”，“X”為具體的數(shù)量值。執(zhí)行“switchport port-security violation protect”或 者執(zhí) 行“switchport portsecurity violation restrict”命令，為其設(shè)置對應(yīng)的動作模式。執(zhí)行“switchport port-security mac-address x.x.x.x”命令，為其手動綁定指定的MAC地址。執(zhí)行“switchport port-security mac-address sticky”命令，允許自動粘貼首個傳入的MAC 地址。至于可以綁定多少個地址，以上面設(shè)置的許可數(shù)值為準。執(zhí)行“exit”，“sh run int ethernet 0/0”命令，可以查看該端口下的配置信息。在返回信息中如果會出現(xiàn)“Ethernet 0/0 is down,line protocol is down(error-disabled)”之類的內(nèi)容，說明在該端口出現(xiàn)了違規(guī)問題。

當然，引起errordisable 狀態(tài)的原因有很多，在全局配置模式下執(zhí)行“errdisable recovery cause?”命令，會顯示所有可能的原因，包括bpduguard，dtp-flap，link-flap，storm-control 等等，這里顯然是因為“securityviolation”引發(fā)的。對于處于error-disable 狀態(tài)的端口，恢復的方法包括自動和手動模式，對于前者來說，可以執(zhí)行“errdisable recovery cause securityviolation”命令，開啟自動恢復功能，注意需要在該命令中指明違規(guī)的原因。執(zhí)行“errdisable recovery interval x”命令，設(shè)置恢復的時間，單位為秒，范圍從30 到86400。執(zhí)行“sh errdisable recovery”命令，顯示允許自動恢復的項目。例如將恢復時間設(shè)置為30 秒，當達到時間點后，該端口會自動恢復。但是如果黑客的攻擊持續(xù)不斷，該端口會不斷的處于關(guān)閉和恢復狀態(tài)，這無疑會白白的消耗資源。因此，使用手動恢復可以有效避免該問題。

其實現(xiàn)方法很簡單，執(zhí)行：

即可恢復該端口活力。

使用Root Guard 保護根橋安全

當多臺交換機連接成一個環(huán)路時，會使用特定的法則算出一個接口被Block 阻塞。方法是首先選擇根橋，其上的所有端口都處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，之后在每個非根橋上選擇一個根端口，使其處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，并在每一個網(wǎng)段選擇一個指定端口，將其設(shè)置為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，之后剩下的端口都處于Block 狀態(tài)。

不管處于什么情況，只要交換機組成環(huán)路，都會使用STP 技術(shù)為其Block 一個接口。

從環(huán)路的結(jié)構(gòu)上分許，對于根橋來說，其上的所有端口都處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，如果有人非法在其上連接了一個交換機，如果其優(yōu)先級最低，就將根橋的角色搶奪過來，造成原來網(wǎng)絡(luò)的Block 端口發(fā)生變化，該交換機上所有端口會自動處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。

因為根橋可以匯聚流量，所有一旦讓其得手，只要黑客在該交換機上連接一臺主機，開啟專用的嗅探抓包軟件，就可以捕獲該根橋上的所有數(shù)據(jù)。這樣，網(wǎng)絡(luò)中的所有流量就會徹底暴露在黑客面前。

為了避免上述攻擊方式，就需要采取Root Guard 技術(shù)，避免讓根橋隨意發(fā)生變化。其原理是當確定某臺交換機處于根橋角色時，則其他接入的交換機禁止搶奪根橋角色。

例如在交換機管理命令行中執(zhí)行“interface fa 0/1”，“spanning-tree guard root”命令，就可以針對fa 0/1 接口Root Guard功能。

此外，采用BPDU Guard方法，也可以實現(xiàn)同樣的防護功能。

我們知道，BPDU 是交換機用來選擇根橋以及計算哪些端口會被Block 的數(shù)據(jù)包，對于有些端口（例如一些Access 端口等）來說，是沒有必要收到BPDU 包的。對于這些Access 端口來說，需要配置BPDU 功能功能。對于BPDU 的過濾，包括BPDU Guard 和BPDU Filtering。

對于前者來說，其安全級別最高，一旦被在端口下啟動了BPDU Guard 功能，只要其收到BPDU 包，會自動將其設(shè)置為errdisable 狀態(tài)，并發(fā)出警告信息。

例如，執(zhí)行“interface fa 0/1”，“spanning-tree bpduguard enable”命令，可以在指定端口上啟用BPDU Guard 功能。

如果執(zhí)行：

可以在全局啟動BPDU Guard 功能。如果端口的errdisable 狀態(tài)是因為BPDU Guard 安全違規(guī)引起的，則經(jīng)過30 秒自動恢復。

對于后者來說，當其端口發(fā)送和接收到BPDU 包后，可以自動將其丟棄。執(zhí)行正常的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)操作，對BPDU包不予理睬。

執(zhí)行：

可以在指定端口開啟BPDU Filtering 功能。

防御VLAN 跳躍攻擊

對于VALN 跳躍攻擊，同樣不能掉以輕心。對于VALN跳躍攻擊來說，有效的防御方法需要從設(shè)計角度來考慮。

例如，在全局配置模式下執(zhí)行：

創(chuàng)建VLAN 198 和VLAN 199，并將其Shutdown。執(zhí)行“int range f0/15-20”命令，進入f0/15-20 端口范圍中，假設(shè)這些端口未被使用。執(zhí)行“switchport access vlan 199”命令，將其劃入VLAN 199。執(zhí)行“switchport trunk encapsulation dot1q”命令，將其封裝為Trunk 接口，執(zhí)行“switchport mode trunk”、“switch nonegotiate”命令，設(shè)置Trunk 非協(xié)商功能，禁止其發(fā)送協(xié)商信息。執(zhí)行“switchport trunk native vlan198”命令，將VLAN 198設(shè)置為Native VLAN。

這樣，VLAN 998 和VLAN 999 為手工關(guān)閉的VLAN，并將沒有使用到的接口放置到其中。

如果想使用某個未用接口（例如f 0/15），可以執(zhí)行“int f 0/15”，“switchport access vlan 50”命令，將其放置到VLAN 50 中，這里的VLAN 50 為正常的可以使用的VALN。

這樣，就可以正常使用該端口了。不用的話，可以執(zhí) 行“switchport access vlan 199”命令，將其移動到關(guān)閉掉的VALN 中。

這樣的話，這些未使用的端口就處于安全狀態(tài)了。將Trunk 協(xié)議設(shè)置為ON 模式，禁止其自動協(xié)商，并禁止其定期發(fā)送相關(guān)消息。將Trunk 上的Native VLAN 設(shè)置為一個不使用的VLAN，在Tunk 鏈路上配置所需要承載的具體的VLAN，并且為Native VLAN打上tag 標記。假設(shè)F0/19，f0/21 為Trunk接口，執(zhí)行“int range f/19,f0/21”命令，對其進行配置。執(zhí)行“switchport trunk allowed vlan 10,20,30”命令，只允許其傳遞VLAN10，20，30 的流量，這些VAN 是正?？梢哉Ｊ褂玫?。

執(zhí)行“valn dot1q tag native”命令，對Native VLAN 也打上tag 標記，即將Native VLAN 排除在外并禁止使用。