常见IP碎片攻击详解

常见IP碎片攻击详解







原创：Sinbad（辛巴达）











本文简单介绍了IP分片原理，并结合Snort抓包结果详细分析常见IP碎片

攻击的原理和特征，最后对阻止IP碎片攻击给出一些建议。希望对加深理解IP协议和一

些DoS攻击手段有所帮助。









1.为什么存在IP碎片

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链路层具有最大传输单元MTU这个特性，它限制了数据帧的最大长度，不

同的网络类型都有一个上限值。以太网的MTU是1500，你可以用netstat-i命令查看

这个值。如果IP层有数据包要传，而且数据包的长度超过了MTU，那么IP层就要对数据

包进行分片（fragmentation）操作，使每一片的长度都小于或等于MTU。我们假设要传

输一个UDP数据包，以太网的MTU为1500字节，一般IP首部为20字节，UDP首部为8字节，

数据的净荷（payload）部分预留是1500-20-8=1472字节。如果数据部分大于1472字

节，就会出现分片现象。







IP首部包含了分片和重组所需的信息：









+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

|Identification|R|DF|MF|FragmentOffset

|







+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+







|<-------------16-------------->|<--3-->|<---------13---------->|







Identification：发送端发送的IP数据包标识字段都是一个唯一值，该值

在分片时被复制到每个片中。

R：保留未用。

DF：Don‘tFragment，“不分片”位，如果将这一比特置1，IP层将不对

数据报进行分片。

MF：MoreFragment，“更多的片”，除了最后一片外，其他每个组成数

据报的片都要把该比特置1。

FragmentOffset：该片偏移原始数据包开始处的位置。偏移的字节数是

该值乘以8。







另外，当数据报被分片后，每个片的总长度值要改为该片的长度值。







每一IP分片都各自路由，到达目的主机后在IP层重组，请放心，首部中的

数据能够正确完成分片的重组。你不禁要问，既然分片可以被重组，那么所谓的碎片攻

击是如何产生的呢？









2.IP碎片攻击

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IP首部有两个字节表示整个IP数据包的长度，所以IP数据包最长只能为

0xFFFF，就是65535字节。如果有意发送总长度超过65535的IP碎片，一些老的系统内核

在处理的时候就会出现问题，导致崩溃或者拒绝服务。另外，如果分片之间偏移量经过

精心构造，一些系统就无法处理，导致死机。所以说，漏洞的起因是出在重组算法上。

下面我们逐个分析一些著名的碎片攻击程序，来了解如何人为制造IP碎片来攻击系统。









3.pingo‘death

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pingo‘death是利用ICMP协议的一种碎片攻击。攻击者发送一个长度超

过65535的EchoRequest数据包，目标主机在重组分片的时候会造成事先分配的65535字

节缓冲区溢出，系统通常会崩溃或挂起。ping不就是发送ICMPEchoRequest数据包的

吗？让我们尝试攻击一下吧！不管IP和ICMP首部长度了，数据长度反正是多多益善，就

65535吧，发送一个包：







#ping-c1-s65535192.168.0.1

Error:packetsize65535istoolarge.Maximumis65507







不走运，看来Linux自带的ping不允许我们做坏事。:(







65507是它计算好的：65535-20-8=65507。Win2K下的ping更抠门，数据只

允许65500大小。所以你必须找另外的程序来发包，但是目前新版本的操作系统已经搞

定这个缺陷了，所以你还是继续往下阅读本文吧。







顺便提一下，记得99年有“爱国主义黑客”（“红客”的前辈）发动全国

网民在某一时刻开始ping某美国站点，试图ping死远程服务器。这其实是一种ping

flood攻击，用大量的EchoRequest包减慢主机的响应速度和阻塞目标网络，原理和

pingo‘death是不一样的，这点要分清楚。









4.jolt2

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jolt2.c是在一个死循环中不停的发送一个ICMP/UDP的IP碎片，可以使

Windows系统的机器死锁。我测试了没打SP的Windows2000，CPU利用率会立即上升到

100%，鼠标无法移动。







我们用Snort分别抓取采用ICMP和UDP协议发送的数据包。







发送的ICMP包：

01/07-15:33:26.974096192.168.0.9->192.168.0.1

ICMPTTL:255TOS:0x0ID:1109IpLen:20DgmLen:29

FragOffset:0x1FFEFragSize:0x9

080000000000000000.........







发送的UDP包：

01/10-14:21:00.298282192.168.0.9->192.168.0.1

UDPTTL:255TOS:0x0ID:1109IpLen:20DgmLen:29

FragOffset:0x1FFEFragSize:0x9

04D304D20009000061........a







从上面的结果可以看出：

分片标志位MF=0，说明是最后一个分片。

偏移量为0x1FFE，计算重组后的长度为(0x1FFE8)+29=65549>

65535，溢出。

IP包的ID为1109，可以作为IDS检测的一个特征。

ICMP包：

类型为8、代码为0，是EchoRequest；

校验和为0x0000，程序没有计算校验，所以确切的说这个ICMP包是非法

的。

UDP包：

目的端口由用户在命令参数中指定；

源端口是目的端口和1235进行OR的结果；

校验和为0x0000，和ICMP的一样，没有计算，非法的UDP。

净荷部分只有一个字符‘a‘。







jolt2.c应该可以伪造源IP地址，但是源程序中并没有把用户试图伪装的

IP地址赋值给src_addr，不知道作者是不是故意的。







jolt2的影响相当大，通过不停的发送这个偏移量很大的数据包，不仅死

锁未打补丁的Windows系统，同时也大大增加了网络流量。曾经有人利用jolt2模拟网络

流量，测试IDS在高负载流量下的攻击检测效率，就是利用这个特性。









5.teardrop

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teardrop也比较简单，默认发送两个UDP数据包，就能使某些Linux内核崩

溃。Snort抓取的结果如下：







第一个：

01/08-11:42:21.985853192.168.0.9->192.168.0.1

UDPTTL:64TOS:0x0ID:242IpLen:20DgmLen:56MF

FragOffset:0x0FragSize:0x24

A0A886C7002400000000000000000000

.....$..........

00000000000000000000000000000000

................

00000000....







MF=1，偏移量=0，分片IP包的第一个。

结构图：









|<-------20-------->|<------8------>|<---------------28---------------->|







+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

|IP|UDP|Data

|







+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+









第二个：

01/08-11:42:21.985853192.168.0.9->192.168.0.1

UDPTTL:64TOS:0x0ID:242IpLen:20DgmLen:24

FragOffset:0x3FragSize:0x4

A0A886C7....







MF=0，偏移量=0x3，偏移字节数为0x38=24，最后一个分片。

结构图：







|<-------20-------->|<--4-->|

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

|IP|Data|

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+







如果修改源代码，第二片IP包的偏移量也可以为0x4，偏移字节数就是

0x48=32。







下面的结构图表示了接收端重组分片的过程，分别对应于偏移字节数为24

和32两种情况：









|<-------20-------->|<------8------>|<---------------28---------------->|







+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

|IP|UDP|Data

|







+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

|

|+-+-+-+-+

|<-------------24------------->|Data|

|+-+-+-+-+

|<--4-->|







|

|

+-+-+-+-+

|<-------------------

32------------------>|Data|

|

+-+-+-+-+







|<--4-->|







可以看出，第二片IP包的偏移量小于第一片结束的位移，而且算上第二片

IP包的Data，也未超过第一片的尾部，这就是重叠现象（overlap）。老的Linux内核

（1.x-2.0.x）在处理这种重叠分片的时候存在问题，WinNT/95在接收到10至50个

teardrop分片时也会崩溃。你可以阅读teardrop.c的源代码来了解如何构造并发送这种

数据包。









6.如何阻止IP碎片攻击

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Windows系统请打上最新的ServicePack，目前的Linux内核已经不受影

响。

如果可能，在网络边界上禁止碎片包通过，或者用iptables限制每秒通

过碎片包的数目。

如果防火墙有重组碎片的功能，请确保自身的算法没有问题，否则被

DoS就会影响整个网络。

Win2K系统中，自定义IP安全策略，设置“碎片检查”。