邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議 一顆潛伏在互聯(lián)網(wǎng)中的定時(shí)炸彈

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1、作為互聯(lián)網(wǎng)核心路由協(xié)議，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議采用了信任機(jī)制，所以攻擊者被容許對(duì)互聯(lián)網(wǎng)流量進(jìn)行攔截。這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)存在了很長(zhǎng)的時(shí)間了，并且一直沒(méi)有被修復(fù)。本文將解釋相關(guān)的原因，并指出新問(wèn)題出現(xiàn)的原因。 在今年的DefCon國(guó)際黑客大會(huì)上，安全研究員安東·卡佩拉山（5Nines數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)主管）和亞歷克斯·皮里蘇瓦（Pilosoft的首席執(zhí)行官）對(duì)經(jīng)過(guò)修改的新版本邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）進(jìn)行了說(shuō)明。 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的工作原理 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議運(yùn)行在互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商的路由器上，屬于一種“幕后”協(xié)議。我們都知道互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)龐大的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的路由就是建立聯(lián)系的橋梁，它可以讓路由器知道如何以及向哪

2、里傳輸互聯(lián)網(wǎng)流量。相鄰的路由器在邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議被稱(chēng)做鄰居。邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的鄰居之間采用的是活躍連接，以便進(jìn)行信息交換。一旦邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的路由表發(fā)生了變換，路由器會(huì)將變動(dòng)信息自動(dòng)發(fā)送給所有的鄰居。在邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議中，由于互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)非常彈性的網(wǎng)狀網(wǎng)，所以鄰居的概念是很大的一個(gè)部分。 由于互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，所以每條路線總是會(huì)有多種選擇。因此，對(duì)于路由器來(lái)說(shuō)，它們是怎么挑選鄰居的呢？第一，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的每個(gè)條目都包含了幾個(gè)參數(shù)，用來(lái)對(duì)不同性質(zhì)的路線進(jìn)行分析。下一步，一個(gè)算法將利用這些參數(shù)里選擇出最佳路線。其中的一些參數(shù)是weight、local preference、origin和AS_path（請(qǐng)

3、記住這一個(gè)）。這些并不是全部，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議會(huì)檢查更多的參數(shù)，但這個(gè)是最重要的，并且也是最根本的設(shè)計(jì)缺陷所在，導(dǎo)致竊聽(tīng)行為成為可能。 為了找到最佳路線，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議會(huì)對(duì)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的間隔進(jìn)行考慮。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)路由器正在尋找網(wǎng)絡(luò)地址10.10.10.25。從邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的路由表中，它可以找到進(jìn)入1o.xxx.xxx.xxx網(wǎng)絡(luò)的路線。不過(guò)，它還發(fā)現(xiàn)了另一條可以進(jìn)入10.10.xxx.xxx網(wǎng)絡(luò)的路線。因?yàn)檫M(jìn)入10.10.xxx.xxx網(wǎng)絡(luò)是一條比較好的路線，路由器將選擇它，將數(shù)據(jù)包發(fā)送到10.10.xxx.xxx網(wǎng)絡(luò)的路由器上。每個(gè)路由器都將重復(fù)上面的步驟，直至互聯(lián)網(wǎng)流量到達(dá)預(yù)定的目的地。 不用

4、說(shuō)，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議也可以變得非常復(fù)雜。在這個(gè)時(shí)間，最好的說(shuō)明方法是通過(guò)例子來(lái)演示。以如果我想去為例子來(lái)看： 一、我在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的地址欄中輸入，然后單擊確定。 二、在域名系統(tǒng)魔力的幫助下，我的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器知道了的網(wǎng)絡(luò)地址，并且發(fā)送了一個(gè)網(wǎng)頁(yè)查詢(xún)到我的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商的網(wǎng)關(guān)路由器上。 三、網(wǎng)關(guān)路由器然后檢查它的邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議路由表中的信息，選擇最佳路線。 四、通過(guò)邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議進(jìn)行的選擇，網(wǎng)關(guān)路由器按照最佳路線發(fā)送數(shù)據(jù)包到鄰居的路由器。在每個(gè)路由器中都要進(jìn)行這樣的選擇，直到數(shù)據(jù)包到達(dá)。 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的設(shè)計(jì)缺陷 現(xiàn)在我們對(duì)邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的工作模式有了清晰的了解，下面我就說(shuō)明一下為什么邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的

5、設(shè)計(jì)缺陷會(huì)導(dǎo)致攻擊者的重定向和竊聽(tīng)成為可能。基本上，由于邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議中的路由條目的鄰居的數(shù)量是非常多。因此，路由器只是假設(shè)邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的路由條目是正確的，并通過(guò)這條路徑傳輸數(shù)據(jù)包。 但攻擊者會(huì)肆無(wú)忌憚地利用這種信任，以便進(jìn)行邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的重定向攻擊。竊聽(tīng)者所有要做的僅僅是比邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議官方提供的鄰居細(xì)化的網(wǎng)絡(luò)地址（例如使用10.10.25.xxx之類(lèi)更接近真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)IP地址）。在偽裝的邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議數(shù)據(jù)包傳播后，攻擊者的網(wǎng)絡(luò)不用很長(zhǎng)的時(shí)間就可以得到傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流了。 的中斷事件 邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的重定向攻擊并不是什么新出現(xiàn)的事件，實(shí)際上你們中許多人也許還記得發(fā)在過(guò)去兩個(gè)月的時(shí)間里，的中斷事件。這

6、起事件就是由于在巴基斯坦的一家互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商偶然誤操作的一次邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議重定向造成的。 自治系統(tǒng)的路由器 如果已經(jīng)訪問(wèn)了RIPE的網(wǎng)站，你就可發(fā)現(xiàn)象AS17557之類(lèi)的路由器命名符。自治系統(tǒng)號(hào)碼（ASN）被分配到每個(gè)自治系統(tǒng)（AS）以便來(lái)進(jìn)行識(shí)別。簡(jiǎn)單的說(shuō)，每個(gè)自治系統(tǒng)是一個(gè)單獨(dú)實(shí)體，可以對(duì)路由信息控制進(jìn)行處理。該實(shí)體負(fù)責(zé)維護(hù)控制范圍內(nèi)所有采用邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的路由器提供的服務(wù)。 兩次重定向 當(dāng)邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議重定向發(fā)生的時(shí)間，即使不是惡意的，造成的后果也是非常明顯的。為了對(duì)這種行為的后果進(jìn)行解釋?zhuān)€以事件為例子，一旦巴基斯坦的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商對(duì)邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議路由所作的改動(dòng)開(kāi)始生效，的網(wǎng)站就無(wú)

7、法進(jìn)入，并且會(huì)影響到所有國(guó)家的訪問(wèn)。 卡佩拉山和皮里蘇瓦已經(jīng)找到一種方法，可以讓互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)對(duì)重定向攻擊進(jìn)行確認(rèn)。他們創(chuàng)造性地增加了第二次調(diào)整，這樣就可以防止中間人類(lèi)型（MitM）攻擊進(jìn)行的竊聽(tīng)。專(zhuān)家們知道，這是理論上是可行，但直到二○○八年的DefCon國(guó)際黑客大會(huì)之前，沒(méi)人能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的效果。 通過(guò)增加第二次重定向，卡佩拉山和皮里蘇瓦給我留下了深刻的印象，因?yàn)檫@不是一個(gè)很直觀的過(guò)程。為了證明這一點(diǎn)，我對(duì)確切發(fā)生的過(guò)程進(jìn)行一下概略的說(shuō)明。首先，攻擊者的路由器作為到達(dá)原始目的地網(wǎng)絡(luò)的最佳途徑是通過(guò)欺騙自身實(shí)現(xiàn)的。由于邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的工作原理，我們知道現(xiàn)在錯(cuò)誤的路由信息已經(jīng)傳播到攻擊者的路由器所

8、有邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的鄰居上。由于所有攻擊者的路由器的邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的鄰居都認(rèn)為它是最佳途徑，因此，攻擊者的路由器的所有傳輸都會(huì)通過(guò)（邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的鄰居）送回鄰居?，F(xiàn)在，問(wèn)題就出現(xiàn)了，不要著急，下面就是最酷的部分。 AS path prepending 卡佩拉山和皮里蘇瓦通過(guò)利用AS path prepending繞過(guò)了這個(gè)問(wèn)題。在前面，我們說(shuō)過(guò)路徑選擇采用了AS_path的屬性。在一次回旋操作中，將AS_path的屬性調(diào)整為自治系統(tǒng)的路由器拒絕來(lái)自攻擊者的路由器的欺騙性邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議條目。攻擊者將轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)流量到具體的邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議鄰居。這樣的話，在數(shù)據(jù)到達(dá)目的地之前，采用邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議路由進(jìn)程的互聯(lián)網(wǎng)

9、傳輸將保持正常。 這樣意味著什么？ 確認(rèn)通過(guò)邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議進(jìn)行的竊聽(tīng)是很困難的事情。路由追蹤可以用來(lái)分析，但很難確定是否存在異常行為。為了安全起見(jiàn)，我們必須考慮這是一個(gè)中間人類(lèi)型的攻擊并使用相同的優(yōu)化技術(shù)，也就是現(xiàn)在經(jīng)常說(shuō)的虛擬專(zhuān)用網(wǎng)。 幾種臨時(shí)的解決方案正在試圖消除設(shè)計(jì)中存在的缺陷。其中的一種解決方案是對(duì)邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的鄰居進(jìn)行驗(yàn)證，但它將耗費(fèi)大量資源，并且只要有一家互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商拒絕使用，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就將崩潰。另一種解決方案是使用簽名的證書(shū)，對(duì)邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的鄰居進(jìn)行驗(yàn)證，但這只適用于傳輸過(guò)程的第一步。 一種解決方案被稱(chēng)做安全邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（S-BGP）。下面是他們的網(wǎng)站上對(duì)其工作方式的介紹

10、： “采用安全邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境包含了三種安全機(jī)制：首先是采用了公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI）的網(wǎng)絡(luò)地址認(rèn)證機(jī)制，并且擁有自治系統(tǒng)（AS）號(hào)碼，一個(gè)自治系統(tǒng)的身份，并且采用邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的路由器的身份驗(yàn)證和授權(quán)系統(tǒng)類(lèi)似自治系統(tǒng)。 其次，一個(gè)新的、可選的傳遞路徑用的邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議屬性可以用來(lái)進(jìn)行數(shù)字簽名以便進(jìn)行邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的路由信息更新。這些證書(shū)的簽名包含了地址的前綴和路徑等信息以便進(jìn)行驗(yàn)證。 第三， 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議安全性系列（IPSec）可以為數(shù)據(jù)和部分序列的完整性提供保障，并且保證采用邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的路由器可以對(duì)來(lái)自其它部分的流量進(jìn)行驗(yàn)證?！? 安全邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議聽(tīng)起來(lái)非常強(qiáng)大，但問(wèn)題是現(xiàn)有的大多數(shù)路由器沒(méi)有足夠的內(nèi)存或處理能力來(lái)處理額外的工作量。 最后的思考 由于時(shí)代的變化，原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)者希望的信任機(jī)制變得不可靠，安全方面的漏洞凸顯出來(lái)。不論是卡明斯基的錯(cuò)誤還是邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議導(dǎo)致的竊聽(tīng)都是證明。我不能肯定未來(lái)會(huì)怎么變化，但將仍然保持樂(lè)觀態(tài)度。 除此之外，由于費(fèi)用和開(kāi)銷(xiāo)的問(wèn)題邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議導(dǎo)致的竊聽(tīng)是很難修復(fù)的。我敢肯定，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商是不會(huì)主動(dòng)加入這個(gè)潮流，除非用戶(hù)不斷地推動(dòng)。