Как бороться со сменой IP адресов клиентами локальной сети?

Вступление

Подобная проблема как правило возникает в локальной сети с платным доступом к интернет, где трафик считается по IP адресам.

Все приведенные ниже способы так или иначе используют аппаратный адрес сетевой карты MAC - Media Access Control. Во время работы машины в локальной сети в ее памяти хранятся пары MAC<->IP, которые обновляются динамически. Если в памяти нет записи для какого-то IP адреса, то посылается широковещательный запрос и машина имеющая этот IP отвечает.

Способ 1 (наиболее примитивный)

На все IP адреса MAC прописывается статически с помощью команды arp(8). На не никем занятые адреса прописывается MAC 0:0:0:0:0:0. Это можно делать приблизительно таким скриптом:

#!/bin/sh

mynet="192.168.0.";
n=1

while ( [ n -lt 255 ]; ); do
arp -S $mynet$n 0:0:0:0:0:0
n=$(expr $n \+ 1);
done

arp -f /etc/ethers

Здесь соответственно в переменной mynet задается защищаемая подсеть, в файле /etc/ethers лежат "правильные" пары IP<->MAC.

Однако все современные сетевые карты позволяют легко перепрограммировать MAC адрес. Во всяком случае под FreeBSD, Linux и тп это делается очень легко. Под различными Windows это возможно не всегда, в зависимости от драйвера сетевухи. Поэтому ничего не стоит прописать себе MAC 0:0:0:0:0:0 и спокойно работать с несуществующего IP. Значит данный способ защитит от всяких "умников", которые знают как мастдае меняется IP адрес. А от смены MAC это не спасет.

Способ 2

Можно сделать так что бы arp lookup вообще не работал, и записи в таблицу можно было вносить исключительно с помощью arp(8). Тогда не придется присваивать нули всем пустым адресам. Делается это так:

Добавляем флаг -arp на интерфейс:

ifconfig fxp0 -arp

и в файле /etc/rc.conf:

ifconfig_fxp0="inet 192.168.1.1 netmask 255.255.255.0 -arp"

Создаем файл, в котором прописываем соответствия ip и MAC-адресов (например, /etc/ether.local) такого вида:

192.168.1.2 00:80:23:5F:65:8C
192.168.2.3 00:5C:67:9A:55:5B
. . .

Очищаем arp-кэш и загружаем статическую таблицу:

arp -ad
arp -f /etc/ether.local

и добавляем последнюю команду в /etc/rc.local

Теперь на этом интерфейсе arp не работает вообще. То есть не только не принимаются обновления в arp-кэш, но и не отсылаются ответы на запросы arp who-has. А это значит, что и на клиентских машинах необходима статическая запись соответствия ip и MAC-адресов маршрутизатора. На Windows-машинах это делается записью вида:

arp -s 192.168.1.1 00-79-36-FC-09-0F

В старых версиях FreeBSD поддержки флага -arp для интерфейсов не было. Ниже приведен патч к ядру FreeBSD который это делает(возможно подобные патчи существуют и для других ОС).

--- if_ether.c.stdThu Sep 10 18:22:48 1998
+++ if_ether.cFri Sep 11 16:53:22 1998
@@ -482,6 +482,7 @@
itaddr = myaddr;
goto reply;
}
+/*VV*/if (!(ac->ac_if.if_flags & IFF_NOARP)) {
la = arplookup(isaddr.s_addr, itaddr.s_addr == myaddr.s_addr, 0);
if (la && (rt = la->la_rt) && (sdl = SDL(rt->rt_gateway))) {
if (sdl->sdl_alen &&
@@ -501,6 +502,7 @@
la->la_hold = 0;
}
}
+/*VV*/}
reply:
if (op != ARPOP_REQUEST) {
m_freem(m);

В этом patch'е блокируется только обновление arp-кэша, ответы на запросы не блокируются, поэтому статические записи на клиентских машинах не требуются. В версиях FreeBSD старше чем 4.9-RELEASE патч не требуется, такая функциональность есть out of box. Просто нужно сконфигурировать интерфейс с флагом staticarp.

Однако если какой-то пользователь выключит свой компьютер, то "хакер" может включить свой и установить его MAC. К сожалению против этого дешевыми способами защититься нельзя.

Способ 3 (дорогой и надежный)

Port Security. Необходимо приобрести свитч, который позволяет сделать привязку MAC к конкретному физическому порту в свитче. А на роутере в свою очередь делается статическая привзяка IP к MAC, как описано в способе 1. Обмануть такую защиту практически невозможно. Однако стоят такие свитчи немало.Один из недостатков данного способа - клиенты будут удивляться, почему не работает интернет после смены сетевой карты.

Способ 4 (В последнее время все более и более популярный)

Туннелирование. Для туннелирования в ethernet существует протокол PPPoE. Пример настройки можно посмотреть здесь Cетевая часть->PPP. Альтернативные протоколы туннелирования PPTP и L2TP требует предварительной выдачи клиенту какого-то IP адреса, поверх которого уже будет ходить реальный.

Способ 5 (авторизация по паролю)

При корректной реализации (криптованные пересылки) способ почти такой же непробиваемый, как и "умный" коммутатор. На машинке с firewall'ом ставится сервер и база login:password, у юзеров - соответствующий клиент. Перед началом работы юзер запускает эту софтинку, сообщает серверу свои login/password, сервер прописывает в firewall'е разрешающее правило. Юзер работает. Клиентская софтинка у юзера регулярно извещает сервер "Я тут, я жив!". Когда юзер делает logoff или вырубает машину (сервер не получает keep-alive от клиента) - правило в firewall'е сносится.

Способ 6 (идеальный и не достижимый)

802.1x. Протокол придуманный специально для авторизации в Ethernet. Основная идея состоит в том, что все защищенные порты на свитче находятся в "отключенном" состоянии, в котором они принимают только аутентификационные пакеты. По получении такого пакеты свитч проверяет его подлинность и включает порт. По окончании работы клиента порт снова "отключается". К сожалению свитч поддерживающий этот протокол стоит ~ $350, и поддержка 802.1x операционными системами оставляет желать лучшего.

Заключение

Имеет также смысл взглянуть на следующий софт - arpwatch, который позволяет мониторить смену MAC адресов клиентами.

Ни static arp, ни port security не защищают от ситуации, когда пользователь по ошибке прописывает себе default gateway IP и его хост начинает отвечать на запросы ARP об этом IP от других клиентов в том же сегменте сети. В итоге сбоит весь сегмент. По отзывам админов, это настоящий бич домашних сетей, не использующих DHCP. Защититься от этого можно, только фиксируя на порту коммутатора и MAC, и IP. Подобная возможность постепенно появляется и в относительно недорогих устройствах, например, DLink DES-3526S.