где mcsec – время в микросекундах; (обычно минимальной единицей измерения машинного времени является микросекунда); циклически изменяется за одну секунду от 0 до 106 – 1;
msec – текущее время в миллисекундах; этот параметр циклически изменяется за секунду от 0 до 999;
sec – текущее время в секундах.
На малом промежутке времени (меньше одной секунды) для удобства аппроксимации можно утверждать, что
ISN = F (mсsec). (4)
Итак, мы будем считать, что значение ISN зависит только от времени в микросекундах. Данная функция в силу особенностей изменения своих аргументов в сетевых ОС обычно является или кусочнолинейной, или ступенчатой. Например, зависимость (1), описывающая закон получения ISN в ОС Linux, в случае приведения ее к виду (4) является кусочнолинейной, а функциональная зависимость (2), справедливая для Windows NT, – ступенчатой.
На данном этапе мы вплотную подошли к проблеме определения вида функциональной зависимости ISN от времени (mcsec) для конкретной сетевой ОС. Первый способ получения этой зависимости – анализ исходных текстов ядра операционной системы. Использование данного способа на практике обычно оказывается невозможным из-за отсутствия исходных текстов большинства ОС. Исключение составляют ОС Linux и FreeBSD, поставляемые с исходными текстами ядра.
В связи с этим предлагается другой метод получения закона изменения ISN во времени. Сетевая ОС рассматривается исследователем как «черный ящик», к которому применяется метод тестирования «запрос – ответ»: на исследуемую ОС передается серия обычных запросов на созданиеТСР-соединения и принимается соответствующее количество ответов с текущими значениями ISN операционной системы в каждый момент времени. При этом замеряются временные интервалы в микросекундах между запросом и ответом на него и время, прошедшее между запросами. В результате у исследователя будет следующая таблица дискретных отсчетов ISN и соответствующих им моментов времени в mcsec:
где ISNn – значение ISN, полученное за время tn от начала эксперимента (время начала эксперимента принимается за 0).
Аппроксимируя данную таблицу дискретных значений непрерывной функции одним из известных математических методов (например, методом наименьших квадратов), получим непрерывную функцию, приближенно описывающую изменение ISN на данном временном промежутке (от 0 до tn), при этом чем выше точность исходных данных, тем точнее приближение:
ISN(t) ≅ F(t). (5)
С помощью этой формулы мы можем, зная функцию изменения ISN от времени, экстраполировать следующее значение ISN по предыдущему. Теперь атакующий, получив в ответ на TCP-запрос текущее значение ISN для ОС в данный момент времени, способен математически предсказать следующее возможное значение ISN через некоторый промежуток времени.
Хотелось бы обратить внимание на следующий важный момент: чем ближе в сети находятся исследователь и тестируемая ОС, тем выше точность получения аппроксимирующей функции. В противном случае время, за которое запрос дойдет до системы и будет выработан ISN, может существенно отличаться от времени передачи ответа из-за задержек в канале связи; при этом погрешность исходных данных будет увеличиваться, а точность экстраполяции падать.
Заметим, что атакующему вовсе не обязательно проводить подобные исследования с интересующим его удаленным хостом. Достаточно узнать тип операционной системы на объекте атаки и получить в свое распоряжение подобную систему для определения формулы изменения ISN.
Применение описанной выше методики получения формулы ISN(t) на примере ОС Linux 1.2.8 и Windows NT 4.0 в случае нахождения в одном сегменте с данными ОС позволило определить это 32-битное значение (от 0 до 232 -1) по его предыдущему значению для ОС Windows NT с точностью до 10, а для ОС Linux 1.2.8 – с точностью примерно до 100. В табл. 4.1 приведены снятые в процессе эксперимента с ОС Linux 1.2.8 значения изменения ISN за соответствующие промежутки времени (а не абсолютные значения).
Таблица 4.1. Изменение значения ISN для ОС Linux 1.2.8График на рис. 4.14, построенный на основе данных из этой таблицы и справедливый для ОС Linux 1.2.8, наглядно показывает линейный характер изменения значения начального идентификатора TCP-соединения ISN на данном временном промежутке (на самом деле зависимость изменения ISN для ОС Linux 1.2.8 носит кусочнолинейный характер).
Рис. 4.14. Зависимость изменения ISN от времени для Linux 1.2.8
Как правило, определив вид функций для вычисления ISN в операционных системах на сервере и предполагаемом клиенте, атакующий начинает следить за ОС сервера, ожидая подключения предполагаемого клиента. В тот момент, когда подключение произошло, кракер может подсчитать возможный диапазон значений ISN, которыми обменялись при создании TCP-канала данные хосты. Так как атакующий может вычислить значения ISN только приближенно, то ему не избежать подбора. Однако без помощи описанного выше метода для перебора всех возможных значений ISSa и ISSb понадобилось бы послать 264 пакета, что нереально. В противном случае, например, если удалось вычислить значения ISN на операционных системах с точностью до 100, для подмены одного из абонентов TCP-соединения взломщику достаточно послать всего 10 000 пакетов. Вообще говоря, осуществить атаку, связанную с подменой TCP-абонентов, путем предсказания ISSa и ISSb без перехвата трафика практически невозможно (за исключением случая, когда оба абонента используют ОС Windows NT). Поэтому более реальным выглядит воздействие, связанное с подменой только одного из абонентов TCP-соединения и предсказанием одного значения ISSa. Рассмотрим ставшую уже классической подобную удаленную атаку на r-службу. Осуществление такого взлома связано с описанными выше особенностями идентификации TCP-пакетов.
Недостатки идентификации абонентов TCP-соединения
В ОС UNIX существует понятие доверенный хост. Доверенным по отношению к какому-либо хосту называется сетевой компьютер, доступ на который пользователю с данного хоста разрешен без его аутентификации и идентификации с помощью r-службы (r – сокращение от англ. «remote» – удаленный). Обычно в ОС UNIX существует файл rhosts, в котором находится список имен и IP-адресов доверенных хостов. Для получения удаленного доступа к ним пользователю необходимо применить программы, входящие в r-службу (например, rlogin, rsh и т. д.). При использовании r-программ с доверенного хоста для получения удаленного доступа не требуется проходить стандартную процедуру идентификации и аутентификации, заключающуюся в проверке логического имени и пароля пользователя. Единственной аутентифицирующей пользователя информацией для r-службы является IP-адрес хоста, с которого осуществляется удаленный r-доступ (см. в главе 8 раздел «Программно-аппаратные методы защиты от удаленных атак в сети Internet»). Отметим, что все программы из r-службы реализованы на базе протокола TCP. Одной из программ, входящих в r-службу, является rsh (remote shell), с помощью которой возможно осуществление данной атаки: эта программа позволяет отдавать команды shell удаленному хосту, причем, чтобы отдать команду, достаточно послать запрос, а ответ на него получать необязательно. При атаке на r-службу вся сложность для кракера заключается в том, что ему необходимо послать пакет от имени доверенного хоста, то есть в качестве адреса отправителя нужно указать IP-адрес такого хоста. Следовательно, ответный пакет будет отправлен именно на доверенный хост, а не на хост атакующего.
Схема удаленной атаки на rsh-сервер (рис. 4.15) была впервые описана небезызвестным Р. Т. Моррисом-старшим [13].
Рис. 4.15. Подмена одного из участников TCP-соединения при атаке на rsh-сервер
Пусть хост А доверяет хосту В. Хост X-Hacker – это станция атакующего.
Вначале атакующий X-Hacker открывает настоящее TCP-соединение с хостом В на любой TCP-порт (mail, echo и т. д.). В результате X-Hacker получает текущее на данный момент времени значение ISNb. Затем X-Hacker от имени хоста А посылает на хост В TCP-запрос на открытие соединения: SYN, ISSx.
Получив этот запрос, В анализирует IP-адрес отправителя и решает, что пакет пришел с хоста А. Следовательно, в ответ хост В посылает на А новое значение ISNb': SYN, ACK, ISNb', ACK(ISSx+1).
X-Hacker никогда не получит это сообщение от В, но, используя предыдущее значение ISNb и схему для получения ISNb', при помощи математического предсказания может послать пакет на В: ACK, ISSx+1, ACK(ISNb'+1).
Для того чтобы послать этот пакет, вероятно, потребуется перебрать некоторое количество возможных значений ACK(ISSb'+1). Подбирать ISSx+1 не нужно, так как этот параметр TCP-соединения был послан с хоста X-Hacker на объект В в первом пакете.
В случае осуществления данной атаки перед взломщиком возникает следующая проблема. Так как X-Hacker посылает первый пакет на В от имени A, то хост B ответит на A пакетом 2. Но поскольку хост A не посылал на хост B никакого запроса, то, получив такой ответ, перешлет на B пакет с битом RST – закрыть соединение. Кракера это, естественно, не устраивает, поэтому ему придется на некоторое время вывести из строя хост A (см. раздел «Нарушение работоспособности хоста в сети Internet при использовании направленного шторма ложных TCP-запросов на создание соединения либо при переполнении очереди запросов»).
