Илья Медведовский - Атака на Internet

Рис. 4.17. Формат IP-пакета версии IPv4

Обратим внимание на поля Fragment Offset (Смещение фрагмента) и Flags (Индикаторы фрагментации) в IP-заголовке (RFC 791). Поле Flags показывает, фрагментирован пакет или нет. В поле Fragment Offset содержится значение смещения фрагмента относительно начала дейтаграммы, измеряемое восьмерками байт. Именно на эту особенность и не обратил внимания д-р Коэн (F. B. Cohen) в своей статье «Packet Fragmentation Attacks» («Атаки посредством фрагментации пакетов») [20]: единицав таком поле означает смещение на 8 байт от начала дейтаграммы.

Каков же механизм предполагаемого воздействия? Как известно, одной из основных функций всех межсетевых экранов (МЭ) является фильтрация проходящего через них сетевого трафика. При фильтрации на сетевом уровне ограничивается возможность доступа к определенным службам защищаемых хостов. Тип службы, на которую направляется пакет, определяется параметром «порт назначения» в заголовке пакета TCP или UDP (рис. 4.18), поэтому МЭ анализирует этот параметр, проверяя его соответствие установленным правилам фильтрации. Если пакет отвечает заданным условиям, то он пропускается дальше, в противном случае – отфильтровывается.

В статье «Packet Fragmentation Attacks», опубликованной в конференции All.net, доктор Коэн предложил следующий сценарий предполагаемой атаки, заключающейся в прохождении фрагментированного пакета через Firewall без фильтрации. Взломщик разбивает пакет на два фрагмента, из них первый содержит фиктивный TCP– или UDP-заголовок с номером порта назначения, который не фильтруется межсетевым экраном (например, 25-й порт – почтовый SMTP-сервер), а второй имеет такое смещение (равное 1) в поле Fragment Offset, что перекрывает первый пакети записывает в поле «порт назначения» истинное значение порта той службы, к которой доступ через МЭ запрещен.

В этом случае правила фильтрации пропустят такой IP-пакет, так как сборкой фрагментированных пакетов занимается не МЭ, а операционная система получателя, не проверяя, как правило, накладываются ли части пакета друг на друга. Собранный пакет сетевая ОС передает соответствующей службе, основываясь на данных в поле «порт назначения».

На первый взгляд атака состоялась: фрагментированный пакет, направленный одной службе, прошел через МЭ и после сборки был передан другой службе, доступ на которую был запрещен правилами фильтрации. Однако д-р Коэн не учел одного важного факта: значение в поле смещения согласно спецификации указывается в восьмерках байт, и даже если установить это значение равным единице и предположить, что сетевая ОС не проверяет наложения фрагментов, то такое наложение произойдет только после первых восьми байт TCP– или UDP-заголовка, в которых, как видно из рис. 4.19, и содержатся поля портов назначения.

Рис. 4.19. Формат UDP-пакета

Через некоторое время д-р Коэн, видимо, обнаружил описанную выше ошибку и исправил сценарий: единица в поле Fragment Offset была заменена им на ноль. Проанализируем, насколько это изменение сделает возможным осуществление такой атаки.

Действительно, в этом случае кракер может заполнить нужным ему образом поле Flags (об этом поле в сценарии атаки д-р Коэн даже не упоминает) во втором пакете, а ведь сетевая ОС должна принимать решениео начале сборки фрагментов именно на основании значения из этого поля. Но анализ исходных текстов ядра операционных систем Linux и FreeBSD показал, что IP-пакет будет воспринят этими ОС как фрагмент только тогда, когда значение в поле Fragment Offset не равно 0. Тем не менее, так как в алгоритме сборки фрагментов, описанном в RFC 791, не требуется обязательной проверки значения этого поля, возможно, что некоторые сетевые ОС ее не производят, и, следовательно, атака может иметь успех.

Превышение максимально возможного размера IP-пакета, или Ping Death

В максимальный размер IP-пакета (65 535 байт) включаются длина IP-заголовка и длина поля данных в IP-пакете. Так как минимальный размер IP-заголовка – 20 байт (максимальный – 60), то соответственно размер данных, передаваемых в одном IP-пакете, не может превышать 65 535 – 20 = 65 515 байт. А что будет, если превысить это число?

Тестировать свои программы на предельных критических значениях – стандартный для любого программиста ход. Подобные тесты позволяют выявить такие неприятные ошибки, как всевозможные переполнения (буфера, стека, переменной и т. д.).

Но вернемся к IP. В принципе ничто не мешает атакующему сформировать набор фрагментов, которые после сборки превысят максимально возможный размер IP-пакета. Собственно в этой фразе и сформулирована основная идея данной атаки.

Итак, 18 декабря 1996 года на информационном сервере CERT появились сообщения о том, что большинство сетевых операционных систем, поддерживающих протоколы TCP/IP, обладают следующей уязвимостью: при передаче на них IP-пакета длиной, превышающей максимально допустимое значение, в этих ОС переполняется буфер или переменная, в результате система «зависает» или перезагружается, то есть налицо отказв обслуживании. Был приведен и список потенциально опасных платформ:

• Berkeley Software Design, Inc. (BSDI);

• Computer Associates, Intl. (products for NCR);

• Cray Research;

• Digital Equipment Corporation;

• FreeBSD, Inc.;

• Hewlett-Packard Company;

• IBM Corporation;

• Linux Systems;

• NEC Corporation;

• Open Software Foundation (OSF);

• The Santa Cruz Operation, Inc. (SCO);

• Sun Microsystems, Inc.

Мы с удивлением прочитали этот перечень операционных систем на различных платформах, а потом принялись за эксперименты. Наше глубочайшее изумление вызвал тот факт, что элементарную ошибку переполнения буфера в модуле IP ядра ОС за почти 20 лет активного функционирования протокола IP разработчики сегодняшних систем до сих пор не замечали. Поэтому мы позволили себе не поверить столь уважаемой организации, как CERT. Но прежде чем начать эксперименты, было решено посмотреть по указанной в CERT ссылке (http://www.sophist.demon.co.uk/ping) на WWW-сервер, где экспертами проводились подобные исследования на различных ОС. На WWW-сервере предлагалось реализовать такое воздействие следующим образом: необходимо выполнить на рабочей станции с ОС Windows 95 или Windows NT следующую команду: ping -l 65527 victim.destination.IP.address (по этой команде атака и получила свое название – Ping Death).