互联网的巨大威胁 ICMP洪水攻击浅析

　　几年前的某天晚上9时，两个“大虾”进入一个聊天室，提议里面的50多个网民“去响应号召，做爱国的事”，以下是原话摘录：
　　大虾甲：今晚10点，大家一起去ping白宫！
　　大虾乙：嗯嗯！ping死白宫！
　　网民：怎么做？
　　大虾甲：你怎么这么笨？开MS-DOS窗口，输入 ping xxx.xxx.xxx.xxx -l 65500 -t就可以了！
　　网民：这样有什么用？
　　大虾甲：只要这样做，白宫网站就进不去了。
　　网民：哦~~原来如此~~~这样做是什么原理？高手可以解释一下吗？
　　大虾甲：这个嘛……还是让他来说吧！
　　大虾乙：这个……这个……咳，总之别问这么多，照着做就是了，上头说过好像是什么DOS攻击吧，这样做，白宫网站的服务器就会垮掉。
　　大虾甲：总之到时候你们一起这样做就可以了！10点准时开始，我们先去准备了！
　　网民：不懂……
　　不懂归不懂，当晚10点，爱国的网民们一起用上面“高手”给出的命令开始了雄伟的“爱国反击战”——一场无聊的闹剧！

　　他们这样做是什么原理？那样的“攻击”有效吗？要解释这些，就要从ICMP协议说起。

　　一、什么是ICMP协议？

　　ICMP全称Internet Control Message Protocol（网际控制信息协议）。提起ICMP，一些人可能会感到陌生，实际上，ICMP与我们息息相关。在网络体系结构的各层次中，都需要控制，而不同的层次有不同的分工和控制内容，IP层的控制功能是最复杂的，主要负责差错控制、拥塞控制等，任何控制都是建立在信息的基础之上的，在基于IP数据报的网络体系中，网关必须自己处理数据报的传输工作，而IP协议自身没有内在机制来获取差错信息并处理。为了处理这些错误，TCP/IP设计了ICMP协议，当某个网关发现传输错误时，立即向信源主机发送ICMP报文，报告出错信息，让信源主机采取相应处理措施，它是一种差错和控制报文协议，不仅用于传输差错报文，还传输控制报文。

　　二、ICMP报文格式

　　ICMP报文包含在IP数据报中，属于IP的一个用户，IP头部就在ICMP报文的前面，所以一个ICMP报文包括IP头部、ICMP头部和ICMP报文（见图表，ICMP报文的结构和几种常见的ICMP报文格式），IP头部的Protocol值为1就说明这是一个ICMP报文，ICMP头部中的类型（Type）域用于说明ICMP报文的作用及格式，此外还有一个代码（Code）域用于详细说明某种ICMP报文的类型，所有数据都在ICMP头部后面。RFC定义了13种ICMP报文格式，具体如下：

　　类型代码 类型描述

　　0 响应应答（ECHO-REPLY）
　　3 不可到达
　　4 源抑制
　　5 重定向
　　8 响应请求（ECHO-REQUEST）
　　11 超时
　　12 参数失灵
　　13 时间戳请求
　　14 时间戳应答
　　15 信息请求（*已作废）
　　16 信息应答（*已作废）
　　17 地址掩码请求
　　18 地址掩码应答

　　其中代码为15、16的信息报文已经作废。

　　下面是几种常见的ICMP报文：

　　1.响应请求

　　我们日常使用最多的ping，就是响应请求（Type=8）和应答（Type=0），一台主机向一个节点发送一个Type=8的ICMP报文，如果途中没有异常（例如被路由器丢弃、目标不回应ICMP或传输失败），则目标返回Type=0的ICMP报文，说明这台主机存在，更详细的tracert通过计算ICMP报文通过的节点来确定主机与目标之间的网络距离。

　　2.目标不可到达、源抑制和超时报文

　　这三种报文的格式是一样的，目标不可到达报文（Type=3）在路由器或主机不能传递数据报时使用，例如我们要连接对方一个不存在的系统端口（端口号小于1024）时，将返回Type=3、Code=3的ICMP报文，它要告诉我们：“嘿，别连接了，我不在家的！”，常见的不可到达类型还有网络不可到达（Code=0）、主机不可到达（Code=1）、协议不可到达（Code=2）等。源抑制则充当一个控制流量的角色，它通知主机减少数据报流量，由于ICMP没有恢复传输的报文，所以只要停止该报文，主机就会逐渐恢复传输速率。最后，无连接方式网络的问题就是数据报会丢失，或者长时间在网络游荡而找不到目标，或者拥塞导致主机在规定时间内无法重组数据报分段，这时就要触发ICMP超时报文的产生。超时报文的代码域有两种取值：Code=0表示传输超时，Code=1表示重组分段超时。

　　3.时间戳

　　时间戳请求报文（Type=13）和时间戳应答报文（Type=14）用于测试两台主机之间数据报来回一次的传输时间。传输时，主机填充原始时间戳，接收方收到请求后填充接收时间戳后以Type=14的报文格式返回，发送方计算这个时间差。一些系统不响应这种报文。

　　三、回到正题：这样的攻击有效吗？

　　在前面讲过了，ping使用的是ECHO应答，不知道大家注意过没有，ping的返回很慢，用NetXRAY抓包仅为1--5包/秒，这是为什么呢？事实上，ICMP本身并不慢（由于ICMP是SOCK_RAW产生的原始报文，速度比SOCK_STREAM的SYN和SOCK_DGRAM的UDP要快几乎10倍！），这样的速度是ping程序故意延迟的（为什么？M$可不想每个人都能用ping来干坏事），同样，我测试过一些号称“ping洪水”的程序，发现它们的效率和ping.exe没什么两样，经过Dependency Walker查看程序调用的函数发现，他们用的是icmp.dll提供的IcmpSendEcho这个API，这个函数是计算ECHO时间的，速度当然慢！而那两个“高手”号召的ping攻击实际上就是为了实现ICMP洪水攻击，但是他们用的方法……想想洪水的速度和山涧小溪的速度相差多少吧！就用ping.exe和IcmpSendEcho这种小溪慢慢流淌的速度能做什么？还不是让人家看笑话！这种攻击根本就是浪费自己的时间！（如今还经常有人问ping -l 65500 -t的攻击威力如何……哎，悲哀啊悲哀……）

　　四、什么是ICMP洪水？

　　1.ICMP洪水的成因

　　ping.exe和IcmpSendEcho速度慢的另一个原因是它们必须等待目标主机返回REPLY信息，这个过程需要花费大量时间，而Flood——洪水，顾名思义，是速度极快的，当一个程序发送数据包的速度达到了每秒1000个以上，它的性质就成了洪水产生器，洪水数据是从洪水产生器里出来的，但这样还不够，没有足够的带宽，再猛的洪水也只能像公路塞车那样慢慢移动，成了鸡肋。要做真正的洪水，就需要有一条足够宽的高速公路才可以。极慢的发送速度 56Kbps小猫等于什么？等于一个未关紧的水龙头，根本没用。

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