Google DNS劫持背后的技术分析

0×00 背景

最近世界真是越来越不太平了，尤其是对于大部分普通人而言。昨天又传来噩耗，根据网络监测公司BGPMon，Google的公开DNS服务器 IP
8.8.8.8被劫持到了委内瑞拉和巴西超过22分钟。

Google DNS
服务器平均每天处理超过1500亿个查询，在被劫持的22分钟里起码几百万个查询包括金融系统，政府和个大商业网站的DNS查询流量都被劫持走了。

根据砖家们的推测，这次劫持可能是黑客利用了Border Gateway Protocol(BGP)
协议中一个众所周知的漏洞来实现的，BGP协议为ISP级的路由协议，一般用来协调大型ISP之间的路由走向。这次劫持可以让黑客把网上的部分流量劫持从
而经过他们所控制的路由。

这已经不是Google DNS服务器被第一次劫持了，在2010年也Google DNS的流量也曾经被劫持到了罗马尼亚和奥地利境内。

BGP劫持攻击是一种大规模的中间人攻击，并且较难发现，因为数据包的最终目的地并没有变，只是绕了下路而已。

0×01 BGP劫持详解

本部分来源于Tony Kapela 和 Alex Pilosov在2008年 Defcon会议上的演讲。

什么是BGP

首先互联网整体上来说是一个分布式的网络，并没有整个网络的中心。但是整个互联网实际上是由成百上千个不同的ISP的子网络组成的。

这些子网络互相连接，通过BGP协议告诉对方自己子网络里都包括哪些IP地址段，自己的AS编号（AS Number）以及一些其他的信息。

这里又要扯到互联网的IP地址分配方式。互联网的IP地址分配是中心化的，ICANN这个机构把IP地址大段分给Regional Internet
Registries（RIR），区域互联网注册管理机构。RIR再把IP地址段细分后分给ISP们。

大部分情况下，AS Number和分给该AS什么IP段是没有任何关系的。

下面问题来了，BGP协议里虽然有一些简单的安全认证的部分，但是对于两个已经成功建立BGP连接的AS来说，基本会无条件的相信对方AS所传来的信息，包括对方声称所拥有的IP地址范围。

对于ISP分配给大公司客户的地址段，ISP往往会对BGP做一些有限的过滤。但是对于大型ISP来说，因为对方所拥有的IP地址段可能过于分散，
所以一般是按最大范围设置BGP prefix 地址过滤。比如假设ISP A拥有地址段20.1.0.0/16和20.200.0.0/16，那么ISP
B可能会设置过滤对方传来的20.0.0.0/8以外的路由。

当然这种情况比较极端，一般ISP分配到的IP地址段都是连续的，但是基本也都有可操作的空间，可以把数百到几万个不属于自己的IP合法加到自己的BGP信息里。

多数ISP甚至都没有把自己本身的IP段过滤掉，也就是说如果其他AS声称拥有该ISP自己的IP段，这个ISP的BGP路由也会相信。

为了解决这个问题，有人发明了一个叫Internet Routing Registry (IRR)的东西，相当于一个开放式的数据库，像DNS
根服务器一样采用分布式镜像服务器放在世界各地。

ISP可以向IRR注册自己的IP地址段和路由策略，其他ISP就可以查询IRR从而对自己的BGP路由器做过滤。这样做的确防止了一些由于无意而导致的路由劫持。

但是IRR这个东西本身也是不靠谱的。IRR里存了大约10万条记录，如果全部加载进路由器的话是个不小的负担。另外IRR基本没人管，任何人可以可以往里面注册任何路由记录。

所以在大部分ISP都无条件相信IRR的时代，IRR也带来了不少的麻烦。

最简单的方式就是通过Whois找到目标IP段的
管理员邮箱，如果该邮箱或者邮箱所在的域名已经过期，那么就自己注册一个，然后就可以随便通过邮件向IRR修改记录了。

或者直接通过BGP路由向ISP发送，反正大家都不care……

实际案例

现在我们来看一个Youtube被劫持的案例:

youtube有5个网段，其中一个是

208.65.152.0/22

因为觉得Youtube不和谐，于是巴基斯坦政府决定封锁Youtube。

巴基斯坦电信在路由器上加了条static route把

208.65.153.0/24

弄到了null0接口（GFW之黑洞路由大法）

巴电信的工程师手抖把static route
redistribute到BGP了(Cisco路由器上同步不同协议路由表的方法)，也就是说把该路由器上的静态路由表添加到BGP的路由表了，静态路由同步到其他路由表里的优先值最高。

BGP把这条路由向其他AS的路由器同步了，最先中枪的是香港的电讯盈科（PCCW），然后接着被逐渐同步到了全世界。

这时互联网的大部分用户想上Youtube的时候数据包都跑到巴基斯坦了，结果当然是打不开了（因为进来就被弄到null0了）。

Youtube发现后重新用BGP声明了对该IP段和其他IP段的所有权，成功刷新了部分ISP路由器的路由表。

两小时后PCCW断开了和巴基斯坦电信路由器的BGP连接。3-5分钟后，一切恢复正常，除了苦逼的巴基斯坦用户们。

这意味着只要控制了任何一个ISP的任何一个BGP路由，都将具备影响全世界互联网的能力。

BGP劫持很难被发现，如果不是因为巴基斯坦电信把youtube的IP段转发到了null0接口，数据包就只会在巴基斯坦网络里绕一圈然后再到达Youtube。

如果攻击者的路由器具备篡改TTL的功能，那么即使通过traceroute也很难发现数据包被劫持，唯一的方法就是像前面所说的BGPmon那样检测全世界范围内的AS路由表和BGP信息。

BGP劫持理论

当我们控制了ISP的BGP路由后，像平常一样发送路由信息。通过修改AS Path等BGP信息，让其他AS认为你到目标网络的距离最短。

为了让回来的数据包也经过你的路由器，你需要记录trace route到目标网络的时候都会经过哪些AS。

使用AS-PATH prepend list包括这些AS Number

设置static route到traceroute出现的第一个ASN

详解：

目标IP段

10.10.220.0/22

在AS 200中
ASN 200向相邻的AS 20和30发送BGP通告。
此时为正常的状态。

攻击者控制了AS 100的BGP路由。

AS 100的路由表和BGP表显示到达

10.10.200.0/22

需要经过 AS 10.

于是我们把AS10，20和200加入我们的AS PATH prepend list

通过route-map把目标IP段加入BGP路由表

10.10.220.0/24 is announced with a route-map:  
route-map hijacked permit 10  
match ip address prefix-list jacked  
set as-path prepend 10 20 200

然后在AS100的路由器中加入static route，把流向目标IP段的数据包指向AS10

ip route 10.10.220.0 255.255.255.0 4.3.2.1

完成后可以看出，AS30 40 50 60的数据包如果想要到AS 200去，都会先经过AS 100.

到了这里我们已经可以分析出，BGP劫持的本质再次回到安全的本质既是信任这一点，因为BGP直接无条件信任对方AS发来的路由信息，并且缺乏有效的认证和过滤手段，导致BGP劫持屡次得手。

来源：http://drops.wooyun.org/papers/1207