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什么是DHCP Snooping?

DHCP Snooping是DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议)的一种安全特性,用于保证DHCP客户端从合法的DHCP服务器获取IP地址,并记录DHCP客户端IP地址与MAC地址等参数的对应关系。DHCP Snooping可以抵御网络中针对DHCP的各种攻击,为用户提供更安全的网络环境和更稳定的网络服务。

为什么需要DHCP Snooping?

目前DHCP协议(RFC2131)在应用的过程中遇到很多安全方面的问题,网络中存在一些针对DHCP的攻击,如DHCP Server仿冒者攻击、DHCP Server的拒绝服务攻击、仿冒DHCP报文攻击等。为了保证网络通信业务的安全性,引入DHCP Snooping技术。在DHCP Client和DHCP Server之间建立一道防火墙,以抵御网络中针对DHCP的各种攻击。

DHCP Snooping应用场景有哪些?

防止DHCP Server仿冒者攻击导致用户获取到错误的IP地址和网络参数

攻击原理

由于DHCP Server和DHCP Client之间没有认证机制,所以如果在网络上随意添加一台DHCP服务器,它就可以为客户端分配IP地址以及其他网络参数。如果该DHCP服务器为用户分配错误的IP地址和其他网络参数,将会对网络造成非常大的危害。

如下图所示,DHCP Discover报文是以广播形式发送,无论是合法的DHCP Server,还是非法的DHCP Server都可以接收到DHCP Client发送的DHCP Discover报文。

DHCP Client发送DHCP Discover报文示意图
DHCP Client发送DHCP Discover报文示意图

如果此时DHCP Server仿冒者回应给DHCP Client仿冒信息,如错误的网关地址、错误的DNS(Domain Name System)服务器、错误的IP等信息,如图2所示。DHCP Client将无法获取正确的IP地址和相关信息,导致合法客户无法正常访问网络或信息安全受到严重威胁。

图1-3 DHCP Server仿冒者攻击示意图

解决方法

为了防止DHCP Server仿冒者攻击,可配置设备接口的“信任(Trusted)/非信任(Untrusted)”工作模式。

将与合法DHCP服务器直接或间接连接的接口设置为信任接口,其他接口设置为非信任接口。此后,从“非信任(Untrusted)”接口上收到的DHCP回应报文将被直接丢弃,这样可以有效防止DHCP Server仿冒者的攻击。如下图所示。

图1-4 Trusted/Untrusted工作模式示意图

防止非DHCP用户攻击导致合法用户无法正常使用网络

攻击原理

在DHCP网络中,静态获取IP地址的用户(非DHCP用户)对网络可能存在多种攻击,譬如仿冒DHCP Server、构造虚假DHCP Request报文等。这将为合法DHCP用户正常使用网络带来了一定的安全隐患。

解决方法

为了有效的防止非DHCP用户攻击,可开启设备根据DHCP Snooping绑定表生成接口的静态MAC表项功能。

之后,设备将根据接口下所有的DHCP用户对应的DHCP Snooping绑定表项自动执行命令生成这些用户的静态MAC表项,并同时关闭接口学习动态MAC表项的能力。此时,只有源MAC与静态MAC表项匹配的报文才能够通过该接口,否则报文会被丢弃。因此对于该接口下的非DHCP用户,只有管理员手动配置了此类用户的静态MAC表项其报文才能通过,否则报文将被丢弃。

动态MAC表项是设备自动学习并生成的,静态MAC表项则是根据命令配置而成的。MAC表项中包含用户的MAC、所属VLAN、连接的接口号等信息,设备可根据MAC表项对报文进行二层转发。

防止DHCP报文泛洪攻击导致设备无法正常工作

攻击原理

在DHCP网络环境中,若攻击者短时间内向设备发送大量的DHCP报文,将会对设备的性能造成巨大的冲击以致可能会导致设备无法正常工作。

解决方法

为了有效的防止DHCP报文泛洪攻击,在使能设备的DHCP Snooping功能时,可同时使能设备对DHCP报文上送DHCP报文处理单元的速率进行检测的功能。此后,设备将会检测DHCP报文的上送速率,并仅允许在规定速率内的报文上送至DHCP报文处理单元,而超过规定速率的报文将会被丢弃。

防止仿冒DHCP报文攻击导致合法用户无法获得IP地址或异常下线

攻击原理

已获取到IP地址的合法用户通过向服务器发送DHCP Request或DHCP Release报文用以续租或释放IP地址。如果攻击者冒充合法用户不断向DHCP Server发送DHCP Request报文来续租IP地址,会导致这些到期的IP地址无法正常回收,以致一些合法用户不能获得IP地址;而若攻击者仿冒合法用户的DHCP Release报文发往DHCP Server,将会导致用户异常下线。

解决方法

为了有效的防止仿冒DHCP报文攻击,可利用DHCP Snooping绑定表的功能。设备通过将DHCP Request续租报文和DHCP Release报文与绑定表进行匹配操作能够有效的判别报文是否合法(主要是检查报文中的VLAN、IP、MAC、接口信息是否匹配动态绑定表),若匹配成功则转发该报文,匹配不成功则丢弃。

防止DHCP Server服务拒绝攻击导致部分用户无法上线

攻击原理

如下图所示,若设备接口if1下存在大量攻击者恶意申请IP地址,会导致DHCP Server中IP地址快速耗尽而不能为其他合法用户提供IP地址分配服务。

另一方面,DHCP Server通常仅根据DHCP Request报文中的CHADDR(Client Hardware Address)字段来确认客户端的MAC地址。如果某一攻击者通过不断改变CHADDR字段向DHCP Server申请IP地址,同样将会导致DHCP Server上的地址池被耗尽,从而无法为其他正常用户提供IP地址。

图1-5 DHCP Server服务拒绝攻击示意

解决方法

为了抑制大量DHCP用户恶意申请IP地址,在使能设备的DHCP Snooping功能后,可配置设备或接口允许接入的最大DHCP用户数,当接入的用户数达到该值时,则不再允许任何用户通过此设备或接口成功申请到IP地址。 而对通过改变DHCP Request报文中的CHADDR字段方式的攻击,可使能设备检测DHCP Request报文帧头MAC与DHCP数据区中CHADDR字段是否一致功能,此后设备将检查上送的DHCP Request报文中的帧头MAC地址是否与CHADDR值相等,相等则转发,否则丢弃。

通过LDRA功能感知用户位置信息

LDRA称为轻量级DHCPv6中继代理,该中继代理能够记录用户位置信息并将其发送到DHCPv6 Server,从而使得DHCPv6 Server能够获取到用户详细的物理位置信息,以实现对用户客户端部署诸如地址分配、计费、接入控制等策略。

如图1所示,用户通过DHCPv6方式获取IPv6地址。在管理员部署该网络时需要限制接口interface1下的用户对网络资源的访问以提高网络的安全性。

LDRA应用组网图
LDRA应用组网图

在传统的DHCPv6动态分配IPv6地址过程中,DHCPv6 Server无法获取到用户详细的物理位置信息,以致不能为interface1接口下的用户部署地址分配、接入控制等策略。

为解决上述问题,管理员在使能Switch的DHCP Snooping功能之后,可使能其LDRA功能。这样,Switch既能够获取用户详细的位置信息并将其发送到DHCPv6 Server。DHCPv6 Server即可根据用户的详细位置信息为其部署地址分配策略或其他安全策略

LDRA功能仅是记录了DHCPv6用户的详细位置信息并通过RELAY-FORW报文将该信息发送给DHCPv6 Server,对不同的用户部署诸如地址分配、计费、接入控制等策略,由DHCPv6 Server实现。

DHCP Snooping是如何工作的?

DHCP Snooping分为DHCPv4 Snooping和DHCPv6 Snooping,两者实现原理相似,以下以DHCPv4 Snooping为例进行描述。使能了DHCP Snooping的设备将用户(DHCP客户端)的DHCP请求报文通过信任接口发送给合法的DHCP服务器。之后设备根据DHCP服务器回应的DHCP ACK报文信息生成DHCP Snooping绑定表。后续设备再从使能了DHCP Snooping的接口接收用户发来的DHCP报文时,会进行匹配检查,能够有效防范非法用户的攻击。

DHCP Snooping信任功能

DHCP Snooping的信任功能,能够保证客户端从合法的服务器获取IP(Internet Protocol)地址。

如下图所示,网络中如果存在私自架设的DHCP Server仿冒者,则可能导致DHCP客户端获取错误的IP地址和网络配置参数,无法正常通信。DHCP Snooping信任功能可以控制DHCP服务器应答报文的来源,以防止网络中可能存在的DHCP Server仿冒者为DHCP客户端分配IP地址及其他配置信息。

DHCP Snooping信任功能将接口分为信任接口和非信任接口:

  • 信任接口正常接收DHCP服务器响应的DHCP ACK、DHCP NAK和DHCP Offer报文。
  • 非信任接口在接收到DHCP服务器响应的DHCP ACK、DHCP NAK和DHCP Offer报文后,丢弃该报文。

在二层网络接入设备使能DHCP Snooping场景中,一般将与合法DHCP服务器直接或间接连接的接口设置为信任接口(如下图中的if1接口),其他接口设置为非信任接口(如下图中的if2接口),使DHCP客户端的DHCP请求报文仅能从信任接口转发出去,从而保证DHCP客户端只能从合法的DHCP服务器获取IP地址,私自架设的DHCP Server仿冒者无法为DHCP客户端分配IP地址。

图1-7 DHCP Snooping信任功能示意图

DHCP Snooping绑定表

如下图所示的DHCP场景中,连接在二层接入设备上的PC配置为自动获取IP地址。PC作为DHCP客户端通过广播形式发送DHCP请求报文,使能了DHCP Snooping功能的二层接入设备将其通过信任接口转发给DHCP服务器。最后DHCP服务器将含有IP地址信息的DHCP ACK报文通过单播的方式发送给PC。在这个过程中,二层接入设备收到DHCP ACK报文后,会从该报文中提取关键信息(包括PC的MAC地址以及获取到的IP地址、地址租期),并获取与PC连接的使能了DHCP Snooping功能的接口信息(包括接口编号及该接口所属的VLAN),根据这些信息生成DHCP Snooping绑定表。以PC1为例,图中二层接入设备会从DHCP ACK报文提取到IP地址信息为192.168.1.253,MAC地址信息为MACA。再获取与PC连接的接口信息为if3,根据这些信息生成一条DHCP Snooping绑定表项。

图1-8 DHCP Snooping绑定表功能示意图

DHCP Snooping绑定表根据DHCP租期进行老化或根据用户释放IP地址时发出的DHCP Release报文自动删除对应表项。

由于DHCP Snooping绑定表记录了DHCP客户端IP地址与MAC地址等参数的对应关系,故通过对报文与DHCP Snooping绑定表进行匹配检查,能够有效防范非法用户的攻击。

为了保证设备在生成DHCP Snooping绑定表时能够获取到用户MAC等参数,DHCP Snooping功能需应用于二层网络中的接入设备或第一个DHCP Relay上。

在DHCP中继使能DHCP Snooping场景中,DHCP Relay设备不需要设置信任接口。因为DHCP Relay收到DHCP请求报文后进行源目的IP、MAC转换处理,然后以单播形式发送给指定的合法DHCP服务器,所以DHCP Relay收到的DHCP ACK报文都是合法的,生成的DHCP Snooping绑定表也是正确的。

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  • 作者: 李吉媛
  • 最近更新: 2021-10-09
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