局域网交换机安全

作者：（美国）维恩克（Eric vyncke） （美国）培根（Christopher paggen） 译者：孙余强 孙剑

维恩克（Eric Vymcke），获得比利时列日大学计算机科学工程系硕士学位后在该校任助理研究员。随后进入比利时网络研究院，出任研发部门的领导。之后加盟西门子出任多个安全项目（包括-个代理防火墙项目）的项目经理。自1997年起，他被Cisco公司委以杰出咨询工程师一职，担当公司欧洲地区的安全技术顾问。20年来，Eric从事的专业领域一直在从第二层到应用层的网络安全方面。Eric还是几所比利时大学安全研讨班的客座教授，经常参加各种安全活动.（如Cisco Live的Networkers、RSA大会）并发言。

培根（Christopher Paggen），于1996年加入Cisco，一直从事以局域网交换和安全方面为主的工作。之后，转而负责公司当前和未来高端防火墙的产品需求定义。Christopher持有几项美国专利，其中一项与动态ARP检测（Dynamic ARP Inspection，DAI）有关。除CCIE证书（CCIE#2659）外，Christopher还曾获得HEMES大学（比利时）计算机科学学士学位，并继续在I.IMS大学（比利时）学习了两年经济学。

第1部分 安全隐患和缓解技术

第1章 安全导论 3

1.1 安全三要素（Security Triad） 3

1.1.1 保密性（Confidentiality） 4

1.1.2 完整性（Integrity） 5

1.1.3 可用性（Availability） 5

1.1.4 逆向安全三要素（Reverse Security Triad） 5

1.2 风险管理（Risk Management） 6

1.2.1 风险分析 6

1.2.2 风险控制 7

1.3 访问控制和身份管理 7

1.4 密码学（Cryptography） 9

1.4.1 对称加密系统 10

1.4.2 非对称加密系统 12

1.4.3 针对加密系统的攻击 15

1.5 总结 16

1.6 参考资料 17

第2章 挫败学习型网桥的转发进程 19

2.1 基础回顾：以太网交换101 19

2.1.1 以太网帧格式 19

2.1.2 学习型网桥 21

2.1.3 过量泛洪（Excessive Flooding）的后果 22

2.2 利用桥接表的MAC地址泛洪攻击 23

2.2.1 强制产生一个过量泛洪的条件 23

2.2.2 macof工具简介 26

2.3 MAC欺骗（MAC Spoofing）攻击：MAC泛洪的变异 30

2.4 预防MAC地址泛洪及欺骗攻击 32

2.4.1 探测MAC Activity 32

2.4.2 port security（端口安全） 32

2.4.3 未知单播泛洪的保护 35

2.5 总结 36

2.6 参考资料 37

第3章 攻击生成树协议 39

3.1 生成树协议入门 39

3.1.1 STP的类型 41

3.1.2 STP操作的更多细节 42

3.2 开始攻击游戏 48

3.2.1 攻击1：接管根网桥 50

3.2.2 攻击2：利用配置BPDU泛洪的DoS 55

3.2.3 攻击3：利用配置BPDU泛洪的DoS 58

3.2.4 攻击4：模拟一台双宿主（Dual-Homed）交换机 58

3.3 总结 59

3.4 参考资料 59

第4章 VLAN安全吗 61

4.1 IEEE 802.1Q概览 61

4.1.1 帧的归类（Classification） 62

4.1.2 “入乡随俗”（go native） 63

4.1.3 802.1Q标记栈（802.1Q Tag Stack）攻击 65

4.2 理解Cisco动态Trunk协议（Dynamic Trunking Protocol） 69

4.2.1 手动发起一个DTP攻击 70

4.2.2 DTP攻击的反制措施 73

4.3 理解Cisco VTP 74

4.4 总结 75

4.5 参考资料 75

第5章 利用DHCP缺陷的攻击 77

5.1 DHCP概览 77

5.2 攻击DHCP 80

5.2.1 耗尽DHCP的范围：针对DHCP的DoS攻击 81

5.2.2 利用DHCP无赖服务器劫持流量 83

5.3 DHCP（范围）耗尽攻击的对策 84

5.3.1 Port Security（端口安全） 85

5.3.2 介绍DHCP snooping 87

5.4 针对IP/MAC欺骗攻击的DHCP snooping 91

5.5 总结 94

5.6 参考资料 95

第6章 利用IPv4 ARP的攻击 97

6.1 ARP基础回顾 97

6.1.1 正常的ARP行为 97

6.1.2 免费ARP 99

6.2 ARP的风险分析 100

6.3 ARP欺骗（ARP spoofing）攻击 100

6.3.1 ARP欺骗攻击诸要素 100

6.3.2 发起一次ARP欺骗攻击 102

6.4 缓解ARP欺骗攻击 103

6.4.1 动态ARP检测 104

6.4.2 保护主机 107

6.4.3 入侵检测 107

6.5 缓解其他的ARP缺陷（vulnerability） 108

6.6 总结 109

6.7 参考资料 109

第7章 利用IPv6邻居发现和路由器通告协议的攻击 111

7.1 IPv6简介 111

7.1.1 IPv6的动机 111

7.1.2 IPv6改变了什么 112

7.1.3 邻居发现 116

7.1.4 路由器通告的无状态配置 117

7.2 ND和无状态配置的风险分析 119

7.3 缓解ND和RA攻击 120

7.3.1 针对主机 120

7.3.2 针对交换机 120

7.4 安全的ND 120

7.5 总结 122

7.6 参考资料 123

第8章 以太网上的供电呢 125

8.1 PoE简介 125

8.1.1 PoE的工作原理 126

8.1.2 检测机制 126

8.1.3 供电机制 128

8.2 PoE的风险分析 129

8.3 缓解攻击 130

8.3.1 防御偷电行为 130

8.3.2 防御改变功率攻击 131

8.3.3 防御关闭攻击 131

8.3.4 防御烧毁攻击 131

8.4 总结 132

8.5 参考资料 132

第9章 HSRP适应力强吗 135

9.1 HSRP的工作原理 135

9.2 攻击HSRP 138

9.2.1 DoS攻击 139

9.2.2 中间人攻击 140

9.2.3 信息泄露 140

9.3 缓解HSRP攻击 140

9.3.1 使用强认证 141

9.3.2 依靠网络基础设施 143

9.4 总结 144

9.5 参考资料 144

第10章 能打败VRRP吗 147

10.1 探索VRRP 147

10.2 VRRP的风险分析 150

10.3 缓解VRRP攻击 151

10.3.1 使用强认证 151

10.3.2 依靠网络基础设施 152

10.4 总结 152

10.5 参考资料 152

第11章 Cisco辅助协议与信息泄露 155

11.1 Cisco发现协议 155

11.1.1 深入研究CDP 155

11.1.2 CDP的风险分析 157

11.1.3 缓解CDP的风险 159

11.2 IEEE链路层发现协议 159

11.3 VLAN Trunking协议 160

11.3.1 VTP风险分析 161

11.3.2 VTP风险分析 162

11.4 链路聚合协议 163

11.4.1 风险分析 165

11.4.2 风险缓解 166

11.5 总结 166

11.6 参考资料 167

第2部分 交换机如何抵抗拒绝服务攻击

第12章 拒绝服务攻击简介 171

12.1 DoS攻击和DDoS攻击的区别 171

12.2 发起DDoS攻击 172

12.2.1 僵尸行动（Zombie） 172

12.2.2 Botnet（僵尸群） 173

12.3 DoS和DDoS攻击 174

12.3.1 攻击基础设施 174

12.3.2 遏制针对服务的攻击 175

12.4 利用DoS和DDoS攻击LAN交换机 175

12.4.1 交换机的内部结构 175

12.4.2 三种平面 176

12.4.3 攻击交换机 177

12.5 总结 180

12.6 参考资料 181

第13章 控制平面的监管 183

第14章 屏蔽控制平面协议 209

第15章 利用交换机发现数据平面拒绝服务攻击（DoS） 223

第3部分 用交换机来增强网络安全

第16章 线速访问控制列表 243

第17章 基于身份的网络服务与802.1X 255

第4部分 网络安全的下一步

第18章 IEEE 802.1AE

附录

《局域网交换机安全》是迄今为止国内引进的第一本专门介绍第二层交换环境安全技术的图书。作者在书中通过一个个鲜活的第二层攻击场景，以及针对这些攻击的化解之策，来强调第二层安全的重要性。这些针对第二层协议的攻击场景，囊括了读者所知的任何一种第二层协议(STP、VRRP/HSRP、LACP/PagP、ARP等)。书中给出了针对上述攻击的各种反制措施。

除了攻击与对抗攻击之外，作者还高屋建瓴般地展望了未来以及正在流行的第二层安全体系结构及技术，这包括线速的ACL、IEEE802.1AE、CiscoINBS以及结合IPSec与L2TPv3的安全伪线。读完《局域网交换机安全》之后，读者将会加深对网络整体安全性的理解：网络安全并不能只靠防火墙、入侵检测系统甚至是内容过滤设备。如果没有上述这些设备，在网络的第二层利用交换机同样可以实施网络安全。

《局域网交换机安全》适合从事计算机网络设计、管理和运维工作的工程技术人员阅读，可以帮助网络(安全)工程师、网络管理员快速、高效地掌握各种第二层网络安全技术。《局域网交换机安全》同样可以作为高校计算机和通信专业本科生或研究生学习网络安全的参考资料。