Илья Медведовский - Атака на Internet

Предсказание начального значения идентификатора TCP-соединения

Рассмотрим математическое предсказание начального значения идентификатора TCP-соединения экстраполяцией его предыдущих значений.

Первый вопрос, который возникает в данном случае: как сетевая операционная система формирует начальное значение ISSa или так называемый ISN– Initial Sequence Number (Начальный номер последовательности)? Очевидно, что наилучшим с точки зрения безопасности решением будет генерация значения ISN по случайному закону с использованием программного (а лучше аппаратного) генератора псевдослучайных чиселс достаточно большим периодом, тогда каждое новое значение ISN не будет зависеть от его предыдущего, и, следовательно, у атакующего не будет даже теоретической возможности нахождения функционального закона получения ISN.

ISN = mcsec + 1 000 000 sec, (1)

где mcsec – время в микросекундах;

В ОС Windows NT 4.0 значение ISN увеличивается на 10 примерно каждую миллисекунду, то есть для Windows NT справедлива следующая формула:

ISN ≈ 10 msec, (2) где msec – текущее время в миллисекундах.

Однако больше всего нас удивила защищенная по классу B1 операционная система CX/LAN/SX, установленная на многопроцессорной мини-ЭВМ – полнофункциональном межсетевом экране CyberGuard. Эта наиболее защищенная из всех, что встречалась авторам, сетевая ОС также имеет простой времязависимый алгоритм генерации начального значения идентификатора TCP-соединения. Как говорится, комментарии излишни. Мало того, что в единственном базовом «защищенном» протоколе Internet – протоколе TCP – применяется простейший способ идентификации соединения, который не может гарантировать надежную защиту от подмены одного из абонентов при нахождении атакующего в том же сегменте, так еще сами разработчики сетевых ОС разрушают и без того хрупкую безопасность этого протокола, используя простые времязависимые алгоритмы генерации ISN. Итак, в том случае если в сетевой операционной системе используется времязависимый алгоритм генерации начального значения идентификатора TCP-соединения, то взломщик получает принципиальную возможность определить с той или иной степенью точности вид функции, описывающей закон получения ISN. Исходя из практических исследований сетевых ОС, а также из общих теоретических соображений, можно предложить следующий обобщенный вид функции, описывающий времязависимый закон получения ISN, который постоянно увеличивается каждую секунду:

ISN = F (mсsec, msec, sec), (3)

где mcsec – время в микросекундах; (обычно минимальной единицей измерения машинного времени является микросекунда); циклически изменяется за одну секунду от 0 до 106 – 1;

msec – текущее время в миллисекундах; этот параметр циклически изменяется за секунду от 0 до 999;

На малом промежутке времени (меньше одной секунды) для удобства аппроксимации можно утверждать, что

ISN = F (mсsec). (4)

Итак, мы будем считать, что значение ISN зависит только от времени в микросекундах. Данная функция в силу особенностей изменения своих аргументов в сетевых ОС обычно является или кусочнолинейной, или ступенчатой. Например, зависимость (1), описывающая закон получения ISN в ОС Linux, в случае приведения ее к виду (4) является кусочнолинейной, а функциональная зависимость (2), справедливая для Windows NT, – ступенчатой.

На данном этапе мы вплотную подошли к проблеме определения вида функциональной зависимости ISN от времени (mcsec) для конкретной сетевой ОС. Первый способ получения этой зависимости – анализ исходных текстов ядра операционной системы. Использование данного способа на практике обычно оказывается невозможным из-за отсутствия исходных текстов большинства ОС. Исключение составляют ОС Linux и FreeBSD, поставляемые с исходными текстами ядра.