软交换网络中地址冲突

...v.软交换网络中接入层设备IP地址冲突现象分析

摘要：简要介绍IP网络中Pingtodeath攻击的根本现象；对软交换网络接入层设备进展描述，重点对软交换网络中接入层设备IP地址冲突现象和原因进展分析，同时对IP地址的分配提出建议。关键词：Ping

ARP协议

MAC

MGCP

H.2481引言随着软交换核心网络的稳定运行和AG等接入层设备的大规模部署，IP网络攻击的潜在风险将逐步显现出来。模拟IP网络中的攻击场景，对软交换网络中接入层设备IP地址冲突现象和原因进展分析，将有助于积累故障判断的经历，对IP地址分配提供合理建议。2Pingtodeath的攻击常见的IP网络攻击手段有：Ping、弱口令、暴力破解、溢出、嗅探等多种方法，其中：Ping是一种容易被掌握的攻击手段。“Ping〞是通过发送ICMP报文(类型8、代码0)探寻网络主机是否存在的工具。在操作系统不能很好处理大量Ping包的前提下，出现了PingtoDeath的攻击方式〔通过大量Ping包实现堵塞对方网络的目的〕。我们可以通过搭建测试环境，来了解“PingtoDeath〞的攻击场景。假设：〔1〕局域网中有9台PC主机〔分别命名A、B、C、D、E、F、G、H、I〕，每台主机的配置为：PIII-800M,集成网卡，操作系统为WIN98。〔2〕9台主机通过一台24口HUB实现星型组网，网络构造如图1所示：具体测试过程如下：〔1〕在主机A、B、C、D、E、F、G、H上执行MAND命令ping10.0.0.1–l65500–t.其中-l参数的为ping的数据包长度为65500字节，-t参数为一直ping.〔2〕在主机A、B、C、D、E、F、G、H的MAND窗口就分别能看到：

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10.0.0.1:

bytes=65500

time<10ms

TTL=128

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TTL=128

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10.0.0.1:

bytes=65500

time<10ms

TTL=128〔3〕接下来就会发现“time“这个参数的值在慢慢变大。几分钟之后，主机I会重新启动。随着对主机设备的操作系统和计算机硬件进展升级，已经能够很好地处理大量Ping包这种攻击方式。但是，仍然可以利用TCP/IP协议的其他特性或者网络拓扑构造的缺陷，通过发送特定数据包的方式扩大攻击力度，从而对网络系统造成不好的影响。对于目前广泛应用的软交换网络接入层设备而言，PingtoDeath的攻击已经不再是一种致命的威胁，“IP地址冲突〞成为了常见的故障原因。3软交换网络中接入层设备IP地址冲突分析3.1接入层设备协议分析在软交换网络中，媒体网关控制设备〔媒体网关控制器/软交换设备〕和相应的媒体处理设备〔网关/媒体效劳器等〕之间的通信协议如图2所示：MGCP〔媒体网关控制协议〕既是一种命令定义，又是一种信令定义。MGCP的命令和响应定义为IP包，这样MGCP可独立于底层承载系统。MGCP消息在UDP/IP上传递，传输层协议为UDP，网络层协议为IP。H.248协议定义的协议消息可以在UDP上传输，也可以在TCP上传输。如果协议消息采用文本方式编码，那么缺省端口号为2944；如果协议消息采用二进制方式编码，那么缺省端口号为2945。响应消息必须发送到相应的命令发起方使用的地址和端口。MGCP和H.248的协议栈构造如图3所示：3.2接入层设备的数据包封装解析过程1．数据封装过程当应用程序〔MGCP和H.248〕基于TCP传送数据时，数据将被送入协议栈中，然后逐个通过每一层直到被当作一串比特流送入网络中。TCP层传送给IP层的数据单元称作TCP报文段或简称为TCP段〔TCPsegment〕。IP层传送给底层〔数据链路层和物理层〕的数据单元称作IP数据报(IPdatagram)。在以太网中传输的比特流称作帧(Frame)。具体的数据封装过程如图4所示：2．数据解析过程当目的主机收到一个以太网数据帧(Frame)时，开场在协议栈中由底层向上逐步解析。每层协议盒都要去检查报文首部中的协议标识，以确定接收数据的上层协议。这个过程称作分用〔Demultiplexing〕，具体过程如图5所示：3.3IP地址冲突案例分析1．测试环境搭建为观察IP地址冲突的具表达象，可搭建如下测试环境：〔1〕AG直接连接至城域网SR，在SS中针对测试AG制作相关数据。城域网SR连接AG的端口划在VLAN100中，在VLAN100中配置接口地址作为AG的网关。网络连接情况如下列图所示：

〔2〕AG与SS通信时,SR会接收到一个数据帧，提取出该数据帧的目的MAC地址，同时依此为根据进展CAM表查询，并根据查询结果进展数据帧的转发。在进展数据转发的同时，SR还有一个学习的过程：—把数据帧的源MAC地址和原VLANID提取出来，并查询CAM表，观察CAM表中是否有针对该MAC地址的转发项；—如果CAM表没有相关数据，那么把该MAC地址、VLANID以及接收到该MAC地址的端口绑定起来，插入CAM表项；—当接收到一个发送到该MAC地址的数据帧时，就不需要向所有端口播送，而仅仅向这一个端口发送即可。〔3〕在测试环境中使用的SR设备，具有三层交换机的功能。三层交换机为了快速转发三层数据会引入一个高速缓冲区。这个三层高速转发缓冲区是通过ARP协议〔地址解释协议〕建立的，用来存放准确查询所需要的信息。三层快速转发表的建立过程如下：—在最初状态下，三层交换机只有一X用于路由的路由表〔该路由表是通过路由协议建立的〕，而准确匹配的三层转发表为空；—当三层交换机接收到一个需要进展三层转发的数据帧时，它将首先查询三层准确匹配缓冲区。在三层转发表为空的情况下，查询会失败；—接下来，三层交换机将通过最长匹配算法查询路由表，查询的结果有两中可能的情况：

a、数据报的目的地址跟VLAN接口不在同一个网段；

b、数据报的目的地址跟VLAN接口在同一个网段；

在第一种情况下，三层交换时机通过ARP解析来解析下一跳IP地址。获得下一跳的MAC地址后，三层交换机把接收的数据帧进展二层封装，然后发送给下一跳。在第二种情况下，三层交换机直接解析数据报的目的IP地址，获得目的IP地址对应的主机MAC地址后，直接把该数据帧发送给目的主机。不管在哪种情况下，交换机在进展ARP解析的时候，都会获得一个IP地址跟出口的对应关系，同时还通过ARP协议获得了下一跳的MAC地址。于是，三层交换时机把这些数据组合成一个三层准确匹配项，并插入到三层准确匹配缓冲区里面。这样当到达同一目的地的数据报到来后，三层交换时机使用准确匹配算法直接查询高速缓冲区，根据查询的结果进展转发。〔4〕通过上述分析可以知道，测试环境中的SR上存在三X表：一XCAM表，一X路由表，一X三层快速转发表。〔5〕当AG以SR的VLAN100接口地址作为网关向SS发起通信握手注册时，SR会首先查询CAM表，然后查询三层快速转发表，三层快速转发表查询失败后会查询路由表，最后更新三层快速转发表。〔6〕AG在SS上注册成功后，AG下挂的用户能正常通信。2．IP地址冲突现象分析〔1〕在AG注册成功的情况下，在测试环境中引入一个IAD设备。在SS中针对测试IAD制作相关数据。〔2〕城域网SR连接IAD的端口划在VLAN100中。将IAD的IP地址配置与AG的IP地址一样。网络连接情况如下列图所示：〔3〕IAD与SS通信时,其与SR交互信息过程与AG的信息交互过程一样。〔4〕在IAD设备向SS注册时，SR会更新CAM表和三层快速度转发表中相关内容，从而导致SS与AG的通信中断，而IAD在线工作。具体情况如下列图所示：

〔5〕SS检测到AG通信中断并向网管发出告警。〔6〕当AG下挂的一个用户试图建立一个新的呼叫时，SR内的CAM表和三层快速转发表又会再次更新(SR采用入向更新方式)。软交换SS与AG的注册信息将通过端口1转发，从而导致IAD与SS的通信中断，AG正常工作。3.4IP地址规划建议通过上述测试过程可以看出：对较交换网络接入层设备的IP地址进展合理规划非常重要。对IP地址进展规划时，应该注意以下几点：〔一〕参考网络组织构造和路由组织现状，满足IP地址聚合的要求，以降低IP选路的开销；〔二〕应充分合理利用地址资源，采用可