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实验 4 网络协议信息隐藏 【实验目的】 1．掌握网络层信息隐藏的原理 2．理解在网络层两种主要协议上进行信息隐藏的基本方法 【实验内容】 1．利用IP/ICMP 协议进行信息隐藏 2．利用TCP 协议进行信息隐藏 3．基于应用层协议的信息隐藏（扩展） 【实验环境】 1．网络环境：100Mbps 交换式以太网，2 台主机，其中包括发送端(/24) 与接收端(/24) 2．操作系统：Windows 2003 或内核2.4.20 以上版本的Linux （如Kali Linux 2.0 ） 3．编程工具：Microsoft Visual C++ 6.0 以上，WinPcap 开发包（版本3.0 以上） 【原理简介】 1．基于网络层协议的信息隐藏 目前的网络协议使用的IPV4 版本，设计时候存在漏洞，首部存在冗余或可 选字段，网络设备对某些字段限制过于宽松，通过精心设计和构造，可以利用这 些字段进行信息隐藏以实现隐蔽通信。这种通信不增加额外带宽，很难被网络防 火墙和入侵检测系统检测到，容易逃避网络监控，实现信息隐藏的目的。 传统信息隐藏的载体是静态的多媒体数据，而网络隐蔽通道的载体是动态的 网络协议的首部，这种载体上的区别是两者最根本的区别；前者依赖于人的视觉 或听觉不敏感性，而后者是基于网络协议在语法或语义上的冗余；前者的隐匿性 主要对于人感官上的不可感知，而后者的隐匿性是对于网络监控设备而言的。多 媒体数据中存在大量的信息冗余，网络协议数据包中的冗余显然要少许多；多媒 体有着复杂的数据结构，任取其中的一个数据 （像素、视频帧等）进行数值改写， 几乎不会对它的感官效果产生影响，而网络协议的数据包中的各个首部字段都是 最简单的“01”比特串，对首部字段取值的改写不但彻底改变了数据包的类型， 而且有可能使得这个数据包由于畸形而被丢弃。 网络协议信息隐藏（以下简称协议隐写）是一种利用数据包作为掩护载体， 将秘密信息隐匿在网络协议的数据包之中的信息隐藏技术，它可以通过网络协议 数据包中的保留、可选、未定义等字段和数据包的顺序、数量、到达时间、特定 时间流量以及其它可被利用的特征，在网络中不同的主机之间建立隐蔽通信。 利用协议隐写进行隐蔽通信时，发送端在协议数据包中使用嵌入算法嵌入秘 密信息，得到携密数据包，可将隐蔽通信划分为6种模式，如图4.1所示。 图 4.1 隐蔽通信模式示意图 上图中的嵌入进程即为隐蔽通信的发送方，提取进程为接收方。根据网络通 信的实际情况，6种模式中其实只有模式A和模式C是可行的。由于模式 C 需要 重写操作系统的网络协议驱动，故此处采用了其中的模式 A ，即发送方自己产生 载体（即正常协议数据包），发送方和接收方分别是数据流的始点和终点，如图 4.2 所示。 图 4.2 网络隐蔽通道的基本工作模式 在上图中，发送端的嵌入进程将秘密信息嵌入数据包的首部，通过网络传输 后，接收方利用检测进程检测出携带秘密信息的数据包后提取出信息，根据用户 的需要可以保存成文件，也可立即显示，后文的接收程序图例将只演示后一种情 景。 最早被用来进行协议隐写的协议是 IP 协议，其首部如图 4.3 所示，图中灰 色阴影部分可直接用于隐藏信息。 0 8 16 24 31 4位首部长 4位版本 8位服务类型（TOS） 16位总长度（字节） 度 13位片偏移 8位生存时间（TTL） 8位协议 16位首部校验和 32位源IP地址 32位目的IP地址