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ARP欺骗防御研究

作　者: 陈晨
导　师: 韩宪忠
学　校: 河北农业大学
专　业: 计算机应用
关键词: 网络安全 TCP/IP协议 ARP协议 ARP欺骗
分类号: TP393.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 569次
引　用: 1次
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内容摘要

网络的迅速发展,在给人类生活带来方便的同时,也对网络安全提出了更高要求。网络协议安全是网络安全的重要环节,因此对网络协议的分析和利用越来越受到普遍关注。互联网的发展很大程度上归功于TCP/IP协议运行的高效性和开放性,然而TCP/IP协议在实现过程中忽略了对网络安全方面的考虑,致使其存在着较多安全隐患。ARP协议是TCP/IP协议中重要的一员,其功能主要是为局域网内网络设备提供IP地址向硬件地址的转化,其设计建立在局域网内网络设备之间相互信任的基础上,由此产生了许多ARP欺骗攻击方法。许多木马和病毒利用ARP协议这一设计上的漏洞在局域网内进行ARP欺骗攻击,给局域网的安全造成了严重威胁。为解决ARP欺骗给局域网带来的安全问题,目前已有许多学者在这方面做了有意义的探索与实践,尽管某些方案在实际项目的应用中已相对成熟,但在防御能力上仍存在着一定的局限性。本文针对ARP欺骗原理及其现有防御方式展开讨论与研究,以防御ARP欺骗攻击、提高网络安全性为目标,从理论基础、实验验证、系统设想与实现等几个方面对ARP欺骗防御展开研究,主要工作如下:首先,在对OSI参考模型、TCP/IP参考模型、以太网技术、IP地址和MAC地址等相关理论基础学习和研究的基础上,重点分析了ARP协议的运行机制,包括ARP缓存、ARP帧格式和报文格式、ARP请求和应答的运行过程、代理ARP、免费ARP及其运行过程等。其次,分析了ARP欺骗原理及各种欺骗手段,并与传统攻击方式进行了对比;为研究Windows操作系统环境下ARP协议实现的特性,制作了用于查看ARP缓存内容的ARPTable测试程序。利用该工具对大量实验结果分析,得到了Windows XP SP2操作系统中能产生ARP欺骗的最少正确字段,从中总结出4条Windows操作系统中的ARP协议实现特性。然后,以此为理论基础,根据Windows系统在更新ARP缓存中IP地址和MAC地址映射信息时不检验更新内容可靠性的缺陷,提出了一种主体基于服务器客户端模式的ARP欺骗防御模型,以达到在使用现有低端交换机相连的局域网中实现各主机防御ARP欺骗的目的。通过对相关软件知识的学习与研究,对该模型进行了设计与实现。该系统可用于学校、企业、网吧等局域网内,提高局域网的网络安全性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-12
  1.1 研究背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 论文组织结构  11-12
2 ARP 协议及相关理论基础  12-24
  2.1 ARP 协议的相关理论  12-17
    2.1.1 OSI 参考模型与TCP/IP 参考模型  12-14
    2.1.2 以太网技术  14-16
    2.1.3 IP 地址与MAC 地址  16-17
  2.2 ARP 协议概述  17-24
    2.2.1 ARP 缓存  17-19
    2.2.2 ARP 报文格式与帧格式  19
    2.2.3 ARP 协议举例  19-21
    2.2.4 ARP 代理  21
    2.2.5 免费ARP  21-24
3 ARP 欺骗分析与测试  24-39
  3.1 ARP 欺骗原理  24
  3.2 常见的ARP 欺骗  24-26
    3.2.1 中间人欺骗  24-25
    3.2.2 IP 地址冲突  25
    3.2.3 一般主机欺骗  25-26
  3.3 ARP 欺骗与传统攻击方式的区别  26
  3.4 ARP 测试程序—ARPTable  26-28
  3.5 Windows 环境下的ARP 欺骗测试与分析  28-38
    3.5.1 IP 地址冲突的ARP 请求和应答实验  29-30
    3.5.2 假冒网关欺骗的ARP 请求和应答实验  30-33
    3.5.3 ARP 请求过程实验  33-35
    3.5.4 ARP 应答过程实验  35-38
  3.6 实验结果  38-39
4 一种防御ARP 欺骗系统模型的设计  39-47
  4.1 现有防御ARP 欺骗方法分析  39
  4.2 系统的设计思想  39-40
  4.3 系统设计框架  40-41
    4.3.1 服务器端设计  40
    4.3.2 客户端设计  40-41
  4.4 系统采用的主要算法及流程图  41-46
    4.4.1 ARP 报文头信息检验  41-42
    4.4.2 ARP 报文过滤  42-45
    4.4.3 客户端报文过滤流程  45-46
  4.5 总结  46-47
5 防御系统的设计与实现  47-58
  5.1 ARPWeb 网站的设计与实现  47-53
    5.1.1 ARPWeb 网站整体结构设计  47-48
    5.1.2 数据库的设计  48-49
    5.1.3 数据访问层的设计与实现  49-50
    5.1.4 获取注册主机IP 地址和MAC 地址的设计与实现  50-51
    5.1.5 系统实现效果  51-53
  5.2 ARPServer 程序和ARPClient 程序的设计与实现  53-56
    5.2.1 ARPServer 程序设计  53-55
    5.2.2 ARPClient 程序设计  55-56
  5.3 系统信息获取程序的实现  56-58
6 总结与展望  58-60
  6.1 总结  58
  6.2 展望  58-60
参考文献  60-63
在读期间发表的学术论文  63-64
作者简介  64-65
致谢  65

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