CN112165537B - 一种用于ping回复的虚拟IP的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于ping回复的虚拟IP的方法，涉及网络安全领域。本发明提供了一种用于ping回复的虚拟IP的方法，利用netmap接管网卡，预设虚拟IP地址段，利用netmap接收所有数据包，并利用netmap抓取ARP和ICMP请求数据包，解析netmap抓取的ARP和ICMP请求数据包，如果目的IP地址属于虚拟IP地址段，则封装ARP和ICMP应答数据包，并由netmap发送给发送ARP和ICMP请求数据包的客户端，从而通过预设虚拟IP地址段，对所有针对该虚拟IP地址段的IP地址的ping操作都进行应答，避免虚拟机进行真实IP地址配置的繁琐操作，降低了对虚拟机配置的要求。

Description

一种用于ping回复的虚拟IP的方法
技术领域
本发明涉及计算机网络领域，尤其涉及一种用于ping回复的虚拟IP的方法。
背景技术
PING(Packet Internet Groper)，因特网包探索器，用于测试网络连接量的程序。PING是工作在TCP/IP网络体系结构中应用层的一个服务命令，主要是向特定的目的主机发送ICMP(Internet Control Message Protocol因特网报文控制协议)Echo请求报文，测试目的站是否可达及了解其有关状态。
PING的实现原理为：在同网段中，如果主机A想PING同网段的主机B，则主机A发送一个ARP广播，经由交换机发送给主机B，主机B返回一个应答ARP数据包给主机A，主机A再发送一个ICMP给主机B，主机B收到后，回复一个ICMP应答包给主机A，完成PING通的操作。在不同网段中，如果主机A想PING不同网段的主机C，则需要网关来转发，主机A会发送一个ARP广播，得到网关的MAC地址，再封装ICMP报文给网关路由器，路由器收到ICMP报文，会发送一个ARP广播，得到主机C的MAC地址，然后向主机C转发ICMP报文，主机C收到ICMP报文，会给主机A回复一个ICMP应答包，完成PING通的操作。
在工作中，我们可能有这种需求，在对任意一个IP地址进行PING操作时，都希望能够PING通，但是根据现有PING操作的原理，对于一个不存在的IP地址或者是该IP地址的网络不可达时，是无法PING通的。那么如何实现对任意IP地址回复ping通的消息呢？就PING的实现原理而言，如果需要PING的IP数量不多，可以使用虚拟机配置真实IP地址来实现，但是，如果需要PING的IP数量成千上万，则使用虚拟机来配置的方案来实现则对虚拟机的配置要求很高，而且操作繁琐。
在中国专利文献CN104378449A中，公开了一种虚拟IP的实现方法，该方法包括如下步骤：步骤S1：计算机根据自身IP从数据库中获取到与自身IP绑定的网卡ID和网卡描述信息，从数据库中获取虚拟IP和虚拟IP子网掩码；步骤S2：调用设备驱动程序禁用所述网卡ID对应的网卡；步骤S3：根据数据库中的预设标志位判断是否已设置虚拟IP，是则执行步骤S4，否则执行步骤S5；步骤S4：调用设备驱动程序删除所述网卡ID对应的网卡的注册表中与所述网卡描述信息对应的虚拟IP和虚拟IP子网掩码，然后执行步骤S5；步骤S5：调用设备驱动程序在所述网卡ID对应的网卡上绑定从数据库中获取的虚拟IP和虚拟IP子网掩码，并更新数据库中的预设标志位；步骤S6：调用设备驱动程序启用所述网卡ID对应的网卡。该方法根据自身IP从数据库中取出虚拟IP，绑定到网卡上。但该方法中虚拟IP与网卡的绑定需要一个个设置，操作繁琐。
现有技术至少存在以下不足：
1.现有技术使用虚拟机配置真实IP地址来实现对该IP地址的ping操作的回复，当需要PING的IP数量很大时，对虚拟机的配置要求很高，而且操作繁琐。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种用于ping回复的虚拟IP的方法，该方法利用netmap接管网卡，预设虚拟IP地址段，利用netmap接收所有数据包，并利用netmap抓取ARP请求数据包和ICMP请求数据包，解析netmap抓取的ARP请求数据包和ICMP请求数据包，如果目的IP地址属于虚拟IP地址段，则封装ARP应答数据包和ICMP应答数据包，并由netmap发送给发送ARP请求数据包和ICMP请求数据包的客户端，从而通过预设虚拟IP地址段，对所有针对该虚拟IP地址段的IP地址的ping操作都进行应答，避免虚拟机进行真实IP地址配置的繁琐操作，降低了对虚拟机配置的要求。
netmap是一个高性能收发原始数据包的框架，由Luigi Rizzo等人开发完成，其包含了内核模块以及用户态库函数。其目标是，不修改现有操作系统软件以及不需要特殊硬件支持，实现用户态和网卡之间数据包的高性能传递。netmap达到高性能取决于以下几点：
1.利用mmap，将网卡驱动的ring内存空间映射到用户空间，这样用户态可以直接访问到原始的数据包，避免了内核和用户态的两次拷贝；
2.利用预先分配的固定大小的缓存来保存数据包，这样减少了内核原有的动态分配；
3.批量处理数据包，这样就减少了系统调用。
正常情况下，网卡通过循环队列(NIC环)来管理数据包的传输，每个网卡至少维护一对NIC环，分别用来管理接收和发送。网络协议栈可以访问NIC环，实现数据包的发送和接收。当网卡运行在netmap模式下时，NIC环会与主机协议栈断开，netmap会拷贝一份NIC环(称为netmap环)，网卡直接将数据包存入这些netmap环中的缓存，应用程序可以通过调用netmap API访问netmap环中的内容，从而可以实现数据包的接收和发送。
本发明提供了一种用于ping回复的虚拟IP的方法，应用于一台装有netmap的Linux虚拟机，包括如下步骤：
编写代码，调用netmap API的程序运行，由netmap接管所述Linux虚拟机的物理网卡；
预设虚拟IP地址段；
通过netmap API中的方法接收所有数据包；
netmap从接收的数据包中抓取ARP请求数据包和ICMP请求数据包；
解析netmap抓取到的APR请求数据包或ICMP请求数据包，获取源IP地址；
如果目的IP地址属于预设的虚拟IP地址段，则回复ARP应答数据包或回复ICMP应答数据包给发送APR请求数据包或ICMP请求数据包的客户端。
优选地，在回复ARP应答数据包或回复ICMP应答数据包之前，根据APR请求数据包或ICMP请求数据包格式封装ARP应答数据包或ICMP应答数据包。
优选地，封装的ARP应答数据包或ICMP应答数据包由netmap根据获取的源IP地址，回复给发送APR请求数据包或ICMP请求数据包的客户端。
优选地，所述netmap接管所述Linux虚拟机的物理网卡，通过如下操作实现：
调用nm_open()函数，设置所述Linux虚拟机的物理网卡为netmap模式；
调用poll()函数监听事件。
优选地，netmap抓取ARP请求数据包和ICMP请求数据包的操作，具体包括如下过程：
当调用的poll()函数监听到有事件到达，且到达的事件为接收事件时，
判断接收数据包的类型，
如果是ARP数据包，则解析ARP数据包；
如果是IP数据包，则判断该IP数据包的TOS字段的保留位是否为0x00，
如果TOS字段的保留位为0x00，则为ICMP数据包，解析ICMP数据包。
优选地，预设的所述虚拟IP地址段可以为一个或多个不属于同一IP地址段的虚拟IP地址段，或为一个或多个属于同一IP地址段的虚拟IP地址段。
优选地，所述预设虚拟IP地址段可以根据需要进行修改。
优选地，当接收到的数据包不是ARP请求数据包或ICMP请求数据包时，则不作处理。
优选地，如果抓取到的APR请求数据包或ICMP请求数据包目的地址不属于预设的虚拟IP地址段，则不作处理。
优选地，通过netmap API中的方法接收所有数据包，具体包括netmap使用netmap_poll接收数据包，包括如下步骤：
查询数据队列，如果为空，则开始接收数据包；
调用ixgbe_netmap_rxsync函数接收数据包得到内核态数据包；
由linux_netmap_mmap将内核态数据包映射为用户态数据包；
将用户态数据包存储到运行时申请的内存池中。
与现有技术相对比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明利用netmap接管网卡，抓取ARP请求数据包和ICMP请求数据包，如果目的IP地址属于预设的虚拟IP地址段，则封装ARP应答数据包和ICMP应答数据包，并发送给请求客户端，实现了通过预设虚拟IP地址段，对预设虚拟IP地址段的ping回复进行应答的效果。
(2)本发明通过预设虚拟IP地址段，实现虚拟IP用于ping回复，避免了虚拟机进行虚拟IP配置的繁琐操作。
(3)本发明预设的虚拟IP地址段可以修改，可扩展性强。
(4)本发明通过预设虚拟IP地址段，对于并不存在的IP地址，也可以使ping请求者收到ping回复，在部署蜜罐时，实现诱导攻击者对蜜罐的攻击的效果，拖延攻击时间，利用攻击者信息的收集。
附图说明
图1是现有技术中Linux虚拟机配置虚拟IP进行ping回复时数据包处理示意图；
图2是本发明方法中预设虚拟IP地址段进行ping回复时数据包处理示意图；
图3是本发明用于ping回复的虚拟IP的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图1-3，对本发明的具体实施方式作详细的说明。
本发明提供了一种用于ping回复的虚拟IP的方法，应用于一台装有netmap的Linux虚拟机，包括如下步骤：
编写代码，调用netmap API的程序运行，由netmap接管所述Linux虚拟机的物理网卡；将所述Linux虚拟机的物理网卡运行在netmap模式下，断开网卡与网络协议栈之间的访问；接管网卡之后，接收和发送都是由netmap拷贝的NIC环进行管理，但是实际上进行发送操作的还是Linux虚拟机的物理网卡；
预设虚拟IP地址段；
通过netmap API中的方法接收所有数据包；
netmap从接收的数据包中抓取ARP请求数据包和ICMP请求数据包；
解析netmap抓取到的APR请求数据包或ICMP请求数据包，获取源IP地址；
如果目的IP地址属于预设的虚拟IP地址段，则回复ARP应答数据包或回复ICMP应答数据包给发送APR请求数据包或ICMP请求数据包的客户端。
作为优选实施方式，在回复ARP应答数据包或回复ICMP应答数据包之前，根据APR请求数据包或ICMP请求数据包格式封装ARP应答数据包或ICMP应答数据包。
作为优选实施方式，封装的ARP应答数据包或ICMP应答数据包由netmap根据获取的源IP地址，回复给发送APR请求数据包或ICMP请求数据包的客户端。
作为优选实施方式，所述netmap接管所述Linux虚拟机的物理网卡，通过如下操作实现：
调用nm_open()函数，设置所述Linux虚拟机的物理网卡为netmap模式；
调用poll()函数监听事件。
作为优选实施方式，netmap抓取ARP请求数据包和ICMP请求数据包的操作，具体包括如下过程：
当调用的poll()函数监听到有事件到达，且到达的事件为接收事件时，
判断接收数据包的类型，
如果是ARP数据包，则解析ARP数据包；
如果是IP数据包，则判断该IP数据包的TOS字段的保留位是否为0x00，
如果TOS字段的保留位为0x00，则为ICMP数据包，解析ICMP数据包。
作为优选实施方式，预设的所述虚拟IP地址段可以为一个或多个不属于同一IP地址段的虚拟IP地址段，或为一个或多个属于同一IP地址段的虚拟IP地址段。
作为优选实施方式，所述预设虚拟IP地址段可以根据需要进行修改。
作为优选实施方式，当接收到的数据包不是ARP请求数据包或ICMP请求数据包时，则不作处理。
作为优选实施方式，如果抓取到的APR请求数据包或ICMP请求数据包目的地址不属于预设的虚拟IP地址段，则不作处理。
作为优选实施方式，通过netmap API中的方法接收所有数据包，具体包括netmap使用netmap_poll接收数据包，包括如下步骤：
查询数据队列，如果为空，则开始接收数据包；
调用ixgbe_netmap_rxsync函数接收数据包得到内核态数据包；
由linux_netmap_mmap将内核态数据包映射为用户态数据包；
将用户态数据包存储到运行时申请的内存池中。
实施例1
根据本发明的一个具体实施方案，以只想实现对192.165.0.0/24段内的所有IP地址都有ping回复为例，预设虚拟IP地址段为192.165.0.0/24这一IP段，对这一指定IP段的ARP请求和ICMP请求回复ARP和ICMP应答包，下面以客户端对192.165.0.5/24进行ping操作，客户端源IP地址为192.165.1.10为例，对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种用于ping回复的虚拟IP的方法，应用于一台装有netmap的Linux虚拟机，包括如下步骤：
编写代码，调用netmap API的程序运行，由netmap接管所述Linux虚拟机的物理网卡；将所述Linux虚拟机的物理网卡运行在netmap模式下，断开网卡与网络协议栈之间的访问；接管网卡之后，接收和发送都是由netmap拷贝的NIC环进行管理，但是实际上进行发送操作的还是Linux虚拟机的物理网卡；
所述netmap接管所述Linux虚拟机的物理网卡，通过如下操作实现：
调用nm_open()函数，设置所述Linux虚拟机的物理网卡为netmap模式；
调用poll()函数监听事件。
预设虚拟IP地址段；预设的所述虚拟IP地址段可以为一个或多个不属于同一IP地址段的虚拟IP地址段，或为一个或多个属于同一IP地址段的虚拟IP地址段；本实施例中，预设虚拟IP地址段为192.165.0.0/24这一IP段；
所述预设虚拟IP地址段可以根据需要进行修改，这样可以根据需要，方便地实现对任一IP地址段的ping回复。
通过netmap API中的方法接收所有数据包；
通过netmap API中的方法接收所有数据包，具体包括netmap使用netmap_poll接收数
据包，包括如下步骤：
查询数据队列，如果为空，则开始接收数据包；
调用ixgbe_netmap_rxsync函数接收数据包得到内核态数据包；
由linux_netmap_mmap将内核态数据包映射为用户态数据包；
将用户态数据包存储到运行时申请的内存池中。
当接收到的数据包不是ARP请求数据包或ICMP请求数据包时，则不作处理。
netmap从接收的数据包中抓取ARP请求数据包和ICMP请求数据包；
具体包括如下过程：
当调用的poll()函数监听到有事件到达，且到达的事件为接收事件时，
判断接收数据包的类型，
如果是ARP数据包，则解析ARP数据包；
如果是IP数据包，则判断该IP数据包的TOS字段的保留位是否为0x00，
如果TOS字段的保留位为0x00，则为ICMP数据包，解析ICMP数据包。
本实施例中，客户端对192.165.0.5/24进行ping操作，所以netmap可以抓取到APR请求数据包或ICMP请求数据包；
解析netmap抓取到的APR请求数据包或ICMP请求数据包，获取源IP地址；获取到的客户端源IP地址为192.165.1.10。
如果抓取到的APR请求数据包或ICMP请求数据包目的地址不属于预设的虚拟IP地址段，则不作处理；
如果目的IP地址属于预设的虚拟IP地址段，则回复ARP应答数据包或回复ICMP应答数据包给发送APR请求数据包或ICMP请求数据包的客户端；
在回复ARP应答数据包或回复ICMP应答数据包之前，根据APR请求数据包或ICMP请求数据包格式封装ARP应答数据包或ICMP应答数据包；
封装的ARP应答数据包或ICMP应答数据包由netmap根据获取的源IP地址，回复给发送APR请求数据包或ICMP请求数据包的客户端。
客户端源IP地址为192.165.1.10，所以在封装的ARP应答数据包或ICMP应答数据包中，目的地址填写为192.165.1.10，对客户端的ping操作回复ARP应答数据包或ICMP应答数据包。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于ping回复的虚拟IP的方法，应用于一台装有netmap的Linux虚拟机，所述Linux虚拟机部署为蜜罐，用于对预设虚拟IP地址段的ping回复进行应答，其特征在于，包括如下步骤：
编写代码，调用netmap API的程序运行，由netmap接管所述Linux虚拟机的物理网卡；
所述netmap接管所述Linux虚拟机的物理网卡，通过如下操作实现：
调用nm_open()函数，设置所述Linux虚拟机的物理网卡为netmap模式；
调用poll()函数监听事件；
预设虚拟IP地址段；预设的所述虚拟IP地址段可以为一个或多个不属于同一IP地址段的虚拟IP地址段，或为一个或多个属于同一IP地址段的虚拟IP地址段；预设的所述虚拟IP地址段可以根据需要修改为任一IP地址段，所述任一IP地址段包括并不存在的IP地址；
通过netmap API中的方法接收所有数据包；
netmap从接收的数据包中抓取ARP请求数据包和ICMP请求数据包；
当接收到的数据包不是ARP请求数据包或ICMP请求数据包时，则不作处理；
解析netmap抓取到的APR请求数据包或ICMP请求数据包，获取源IP地址；
如果目的IP地址属于预设的虚拟IP地址段，则根据APR请求数据包或ICMP请求数据包格式，封装ARP应答数据包或ICMP应答数据包，由netmap根据获取的源IP地址回复ARP应答数据包或回复ICMP应答数据包给发送APR请求数据包或ICMP请求数据包的客户端；
如果抓取到的APR请求数据包或ICMP请求数据包目的地址不属于预设的虚拟IP地址段，则不作处理。
2.根据权利要求1所述的用于ping回复的虚拟IP的方法，其特征在于，netmap抓取ARP请求数据包和ICMP请求数据包的操作，具体包括如下过程：
当调用的poll()函数监听到有事件到达，且到达的事件为接收事件时，判断接收数据包的类型，
如果是ARP数据包，则解析ARP数据包；
如果是IP数据包，则判断该IP数据包的TOS字段的保留位是否为0x00，
如果TOS字段的保留位为0x00，则为ICMP数据包，解析ICMP数据包。
3.根据权利要求1所述的用于ping回复的虚拟IP的方法，其特征在于，通过netmap API中的方法接收所有数据包，具体包括netmap使用netmap_poll接收数据包，包括如下步骤：
查询数据队列，如果为空，则开始接收数据包；
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