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Libnids读书笔记

时间:2017-1-8 21:33:08  作者:棋牌资源网  来源:棋牌资源网  查看:6599  评论:0
内容摘要:一、当日工作(或学习)内容及进展情况(以条目式陈述,必要时配图说明)Libnids读书笔记:Libnids(Library Network Intusion Detection System)网络入侵检测开发包,基于libpcap和libnet开发,是仿照linux内核中的TCP...
一、当日工作(或学习)内容及进展情况(以条目式陈述,必要时配图说明)

Libnids读书笔记:

Libnids(Library Network Intusion Detection System)网络入侵检测开发包,基于libpcap和libnet开发,是仿照linux内核中的TCP/IP协议部分而实现的。

 

libnids主要功能包括捕获网络数据包、IP碎片重组、TCP数据流重组以及端口扫描攻击检测和异常数据包检测等。IP碎片重组是libnids的一个重要内容,是仿照linux内核中的IP重组而实现的,所以非常可靠。libnids提供了TCP数据流重组功能,这是libpcap所不具备的,利用TCP数据流重组,可以分析基于TCP协议的各种应用层协议。另外,LIBNIDS还提供了检测TCP端口扫描攻击的功能,检测异常数据包的功能,这是入侵检测系统(IDS)最基本的功能。

 

LIBNIDS的使用范围:

  1. 入侵检测系统
  2. 网络协议分析
  3. 网络嗅探(网络监视)

除此之外利用LIBSNIDS还可以重现网络内容,还原网络数据,如重现HTTP协议中传输的网页、POP3协议中传输的电子邮件等。

 

LIBNIDS数据结构

基本常量

1.报警类型

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下面是在LIBSNIDS中定义的警告描述常量

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2. LIBNIDS状态

在对TCP数据流进行重组时,必须考虑到TCP的连接状态,在LIBNIDS中为了方便开发而定义了LIBNIDS状态,共有如下6种:

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LIBNIDS描述的是连接的逻辑状态。真正的TCP连接状态有11种,它们对应于TCP协议的状态变迁图中的各个状态,定义如下:

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3.校验和

实现了关于是否计算校验和的功能

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tuple4

是LIBNIDS中最基本的一种数据结构

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half_stream

用来描述TCP连接中一端的所有信息,客户端或服务器端。

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tcp_stream

是一个TCP连接的所有信息

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nids_prm

描述了LIBNIDS的一些全局参数信息

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其中ip_filter函数指针,当IP数据包到达时,默认函数nids_ip_filter被调用,如果此函数返回非零值,此数据包就被处理;如果返回零,就被丢弃。nids_ip_filter函数定义如下:

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在LIBNIDS中用nids_prm数据结构定义了一个全部变量nids_params,其定义和初始值如下:

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在使用LIBNIDS开发程序时,可以首先对nids_params全局变量的值进行修改,这样对整个libnids就全部有效。

 

nids_chksum_ctl

描述的是计算检验和

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LIBNIDS函数

1.基本函数

int nids_init(void);

函数返回值:函数调用成功返回1,失败返回0

对LIBNIDS进行初始化,主要内容包括打开网络接口、打开文件、编译过滤规则、设置过滤规则、判断网络链路类型、进行必要的初始化工作。

 

void nids_run(void);

欲行LIBNIDS,进入循环捕获数据包状态。实际上是调用LIBPCAP函数pcap_loop()来循环捕获数据包。

 

int nids_getfd(void);

函数返回值:执行成功就返回文件描述符,失败就返回-1。

获得文件描述符号

 

int nids_dispatch(int cnt);

函数返回值:函数执行成功就返回个数、失败就返回负数

参数描述:参数cnt表示捕获的数据包的个数

功能是调用LIBPCAP中的捕获数据包函数pcap_dispatch();

 

int nids_next(void);

函数返回值:成功1,失败0

调用LIBPCAP中捕获数据包函数pcap_next();

 

void nids_register_chksum_ctl(struct nids_chksum_ctl *ptr, int nr)

参数描述:参数ptr表示nids_chksum_ctl列表,参数nr表示列表中的个数

决定是否计算检验和。是根据数据结构nids_chjsum_ctl中的action进行决定的,如果所要计算的对象不在列表中,则必须都要计算检验和。

 

 

2.IP碎片函数

void nids_register_ip_frag(void(*));

参数描述:参数应该是一个回调函数的名字

注册一个能够检测所有IP数据包的回调函数,包括IP碎片。例如可用如下方式调用:

nids_register_ip_frag(ip_frag_function);

这样就注册了一个回调函数ip_ftag_function的定义类型如下:

void ip_frag_function(struct ip *a_packet, int len);

其中a_packet表示接受的IP数据包,参数len表示接受的数据包的长度。

此回调函数中可以检测所有的IP数据包,包括IP碎片。

 

void nids_register_ip(void(*));

参数描述:参数应该是一个回调函数的名字。

注册一个回调函数,可以接受正常的IP数据包。可以使用如下方式调用:

nids_register_ip(ip_function);

注册一个回调函数ip_function,此回调函数的定义类型如下:

void ip_function(struct ip *a_packet);

其中a_packet表示的是所捕获的IP数据包。

 

 

3.TCP数据流重组函数

void nids_register_tcp(void(*));

参数是一个回调函数

注册一个TCP连接的回调函数。定义如下:

void tcp_callback(struct tcp_stream *ns,  void **param);

其中参数ns表示一个TCP连接的所有信息,它的类型是tcp_stream数据结构;参数param表示要传递的连接参数信息,可以指向一个TCP连接的私有数据。

此回调函数接受的TCP数据存放在half_stream的缓存中,应该马上取出来,一旦此回调函数返回,此数据缓存中存储的数据就不存在了。half_stream成员offset描述了呗丢地的数据字节数。如果不想马上取出来,而是等到存储一定数量的数据之后再取出来,那么可以使用函数nids_discard(struct tcp_stream *a_tcp, int num_bytes);来处理。这样回调函数返回时,LIBNIDS将丢弃缓存数据之前的num_bytes字节的数据。如果不调用nids_discard()函数,那么缓存数据的字节应该为count_new字节。一般情况下,缓存中的数据应该是count_offset字节。

 

void nids_killtcp(struct tcp_stream * a_tcp)

a_tcp表示一个TCP连接

终止TCP连接。实际上是调用LIBNET的函数进行构造数据包,然后发送出去。

 

void nids_discard(struct tcp_stream *a_tcp, int num)

a_tcp表示一个TCP连接,参数num表示个数

丢弃num字节TCP数据,用于存储更多的数据。

 

 

4. UDP注册函数

LIBNIDS也提供了对UDP协议的分析,其注册函数定义如下:

void nids_register_udp(void(*))

参数是一个回调函数

注册一个分析UDP协议的回调函数,定义如下:

void udp_callback(struct tuple4 *addr,  char  * buf,  int  len,  struct  ip *iph)

addr表示地址端口信息,包括UDP发送端的IP地址和端口,以及UDP接收端额IP地址和端口;buf表示UDP协议负载数据内容;len表示UDP负载数据的长度;iph表示一个IP数据包,包括IP首部、UDP首部以及UDP负载内容。

定以后,在此回调函数中就可以对UDP数据包进行分析了。

 

 

 

LIBNIDS的使用

1.显示TCP连接

见附件

次程序的功能是重组TCP数据流,显示它们的连接状态以及传输的详细数据。利用此程序可以分析使用LIBNIDS的开发流程。首先用函数nids_init()进行初始化,然后注册相应的回调函数,最后让调用函数nids_run()进入循环捕获数据包的状态。不同的回调函数实现不同的功能,主要的工作都是在回调函数中实现的。

编译:gcc –o show_tcp_connection tcp.c –lnids –lpcap –lnet

结果如下:

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2.显示UDP数据包

在LIBNIDS中,函数nids_register_udp()提供了捕获UDP协议的接口,在此函数中注册回调函数,然后在回调函数中对UDP协议进行分析。其回调函数类型如下:

void udp_callback(struct tuple4 *addr, char *buf, int len, struct ip *iph)

addr一对协议地址和端口;buf表示UDP协议的负载内容;len为buf长度;

代码见附件;

ping了一下suda网站,结果如下:

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3.HTTP协议分析

HTTP协议用来实现WEB服务器和WEB浏览器之间的通信,其设计简单而灵活,它是基于客户端、服务器模型的,使用HTTP可以传输任何类型的数据,它是一个无连接的协议,每次连接只限处理一个请求。HTTP

协议是一个无状态的协议,其系统运行效率高,服务器应答速度快,但如果后续处理需要用到前面的信息,则必须重传,这样可能导致每次连接传送的数据量增大。

HTTP协议的运行基本过程主要有四步:首先浏览器与服务器建立连接;其次浏览器向服务器发送请求信息;然后服务器对请求做出应答,并发送给浏览器;最后数据传送完毕,关闭浏览器和服务器之间的连接。

其中最重要的是浏览器发送请求消息给服务器。请求消息包括的内容非常广泛,其中一般有请求行、普通头、HTTP请求头、实体头和实体。所有请求消息都由1个请求行、0个或多个头部行和1个回车换行组成。其中头部行可以是普通头、HTTP请求头或实体头,头部行之后是回车换行,回车换行之后可能有一个实体,也可以没有实体。回车换行表示实体的开始。

HTTP请求头中包括请求方法,HTTP请求方法有GET,HEAD,POST,PUT,DELETE,TRACE,CONNECT。但是最常用的方法是GET,HEAD和POST。

浏览器向服务器发送一个请求,称为请求行,使用方式如下:

Method SP Request-URI SP HTTP-Version CRLF

其中Method表示请求方法。例如,GET表示请求指定的页面信息,并返回实体主体;HEAD表示只请求页面的首部;从客户机到服务器传送数据,在要求服务器和CGI做进一步处理时会用到POST方法,它主要用于HTML文本中FORM的内容,让CGI程序处理。Request-URI表示资源。HTTP-Version表示HTTP的版本。

请求头的内容有很多,在这里就不一一列举了。

浏览器发送给服务器请求信息后,服务器及时做出应答。服务器应答向浏览器返回的应答小异一般包括状态行、普通头、响应头、实体头和实体。

状态行的格式如下:

HTTP-Version SP Status-Code SP Reason-Phrase CRLF

其中Status-Code表示状态码,是3个数字码,分为五类,以1开头的表示信息响应类,以2开头的表示请求被成功处理,以3开头的表示请求被重定向,以4开头的表示客户的请求有错,以5开头的表示服务器不能满足要求。其详细描述也不一一列举了。

无论是客户端的请求信息还是服务器端的应答信息,都可能包括普通头、实体头和实体。其中普通头内容如下。见书。实体头内容也见书。

实体是传输的资源内容,是整个HTTP协议所要传输的真正内容。实体和头部用一个空行分隔开。

在理解了HTTP协议的格式和运行机理之后,可利用LIBNIDS的TCP数据流重组机制来分析HTTP协议的内容。要实现的目标是把HTTP协议中的所有信息都进行详细分析。其完整源代码见附件。

结果如下:

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4.FTP协议分析

待看

 

5.Telnet协议分析

待看

 

6.POP3协议分析

POP3(Post Office Protocol 3)是适用于客户-服务器结构的脱机模型的电子邮件协议。它规定了怎样将个人计算机连接到Internet邮件服务器和下载电子邮件的电子协议,允许用户从服务器上把邮件存储到本地主机上,同时删除保存在邮件服务器上的邮件。POP3服务器是遵循POP3协议的接收邮件服务器,用来接收电子邮件。

在POP3协议中有三种状态:认可状态、处理状态和更新状态。

当客户机和服务器建立联系时,一旦客户机提供了自己身份并成功确认,即由认可状态转入处理状态,在完成相应的操作后客户机发出QUIT命令,则进入更新状态,更新之后重返认可状态。大多数现有的POP3客户机与服务器执行采用ASCII明文发送用户名和口令,在认可状态等待用户连接的情况下,客户发出连接,并由命令user/pass对在网络上发送明文用户名和口令给服务器进行身份确认。一旦确认成功,便转入处理状态。

POP3命令你刚由1个命令和一些参数组成。所有命令以一个回车换行CRLF结束。命令和参数由可打印的ASCII字符组成,它们之间由空格隔开。命令一般是3到4个字母,每个参数却可达40个字符长。POP3响应是由1个状态码和1个可能有附加信息的命令组成。所有响应也是由回车换行CRL结束的。有两周年高状态码,状态码”+OK”表示成功,状态码“-ERR”表示失败。

对POP3命令进行详细介绍,请参考书。

代码见附件

 

7.SMTP和ESMTP协议分析

简单邮件传输协议(SMTP, Simple Mail Transfer Protocol)是一组用于由源地址到目的地址传送邮件的协议,用以控制新建的中转方式。SMTP协议用于TCP/IP协议族,它帮助每台计算机在发送或中转信件时找到下一个目的地。通过SMTP协议所指定的服务器,可以把E-mail寄到收信人的服务器上。SMTP服务器则是遵循SMTP协议的邮件发送服务商,用来发送或中转电子邮件。SMTP工作再两种情况下,一是电子邮件从客户机传输到服务器,二是从某一个服务器传输到另一个服务器。SMTP提供了一种邮件传输机制,当收件方和发件方都在一个网络上时,可以把邮件直接传给对方。当双方不在同一个网络上时,需要通过一个或几个中间服务器转发。SMTP首先由发件方提出申请,要求与接收方SMTP建立双向的通信渠道。收件方可以是最终收件人,也可以是中间转发的服务器。收件方服务器确认可以建立连接后,双方就可以开始通信。

SMTP协议的基本流程如下:首先,建立连接;其次,客户端发送命令,以标识发件人自己的身份,然后发送邮件命令,服务器端做出响应,表明是否准备接受;再次,客户端发送邮件,以标识该电子邮件的计划接收人,服务器端则表示是否愿意为收件人接收邮件,如果协商成功,则发送邮件;最后,结束此次发送,退出连接。

在SMTP协议中,最重要的内容是SMTP命令和响应状态,这是STMP运行的基础。SMTP命令都以回车换行作为结束标志,下面对它们做详细描述。(见书)

SMTP客户端向SMTP服务器发送命令之后,SMTP服务器就会返回一个应答码。应答码的每一个数字都有特定含义,第一个数字为2时表示命令成功,为5时表示失败,3时表示没有完成。详细描述应答码的含义(见书)

ESMTP待看。

用LIBNIDS分析SMTP的操作过程,代码见附件。

 

8.IP数据包的捕获和分析

LIBNIDS不仅可以捕获正常的IP数据包,也可以捕获异常的IP数据包和IP碎片。LIBNIDS提供了捕获IP碎片的接口,可对IP碎片进行重组。

代码见附件

 

9.检测攻击的一个例子

使用LIBNIDS可以检测网络攻击,它是入侵检测系统的开发包。在LIBNIDS中提供了一些基本的检测技术,如对网络扫描攻击的检测,以及对异常IP数据包、异常TCP数据包和异常UDP数据包的检测。

在LIBNIDS提供的所有功能的基础上还可以进行更深入的开发,以检测更多的入侵行为,它为进一步的开发提供了最基本的功能,其中最镇南关要的就是TCP数据流重组功能。在此基础上,可以检测更多的网络攻击行为,另外LIBNIDS已经为开发者提供了一些检测攻击的功能,如上述的端口扫描检测功能,数据包异常检测功能。

检测端口扫描攻击,主要功能来自LIBNIDS中提供的默认函数sys_log()

代码见附件

 

二、存在问题及分析(以条目式陈述,必要时配图说明)

       

三、明日工作计划(以条目式陈述)

将对下列例程序的源代码进行分析和改写,着重HTTP协议分析,SMTP和POP3协议分析

1.显示TCP连接

2.显示UDP数据报

3.HTTP协议分析

4.FTP协议分析

5.TELNET协议分析

6.POP3协议分析

7.SMTP和ESMTP协议分析

8.IP数据包的捕获和分析

9.检测攻击的一个例子

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