IP伪造思路（网络技术）

模式 1:X-forward-For

这是最具认知性的IP 伪造方法，早年的 CTF 话题也经常涉及。不过，现在知道的人太多了，CTF 也懒得提这样的话题。X-Forwarded-For 诞生的原因比较简单粗暴。对于一个非常简单的网络模型，一个网络请求通常只有两方，即请求方和被请求方，如下所示。在这种网络模型下，Web 服务器可以获得用户的真实 IP 地址，即使它可能获得路由器的地址。

User --> Web Server

但是在网站的规模上，它的网络模型不会这么简单，它可能看起来是这样的:

User --> CDN --> Web Server

在这种场景下，CDN 仍然可以获取用户的真实 IP 地址，但是 Web 服务器无法直接获取。为了解决这个问题，有人提出了 X-Forwarded-For，作为 HTTP 头传递给后端 Web 服务器，其格式如下:

X-Forwarded-For: <client>, <proxy1>, <proxy2>

假设用户的真实 IP 地址是 1.0.0.1，CDN 节点的 IP 地址是 2.0.0.2，CDN 会在 HTTP 请求报头中附加以下报头，告知 Web 服务器用户的真实 IP 地址。Web 服务器根据这个头解析用户的 IP。

X-Forwarded-For: 1.0.0.1, 2.0.0.2

你可以直接把 1.0.0.1 改成任何 IP 地址，然后直接把请求发送到 Web 服务器？是的，这是一个非常简单的 X-Forwarded-For IP 伪造攻击。这类问题的解决方法一般是检查 4 层协议的源 IP，确定是否是可信 IP，比如 CDN 的 IP。如果可信，它将尝试解析 x-forwarded-for 标头。

模式 2:代理协议

X-Forwarded-For 只支持HTTP 协议，那么 TCP 或者其他四层协议呢？这时，代理协议就应运而生了。2010 年首次提出，首次应用于 HAProxy。由于代理协议解决了实际应用中的痛点，越来越多的开源软件(如 NGINX)和 CDN 厂商(如 Cloudflare 和 Cloudfront)已经支持代理协议。

目前代理协议有两个版本，分别是 v1 和 v2。

代理协议 v1 协议非常简单易懂。因为这篇文章只是一个介绍，所以我不会写太多的技术细节，尽量用最简单的文字让读者了解它是如何工作的。假设网络模型如下:

User --> Load Balancer --> TCP Server

V1 的原理也很简单。当用户与负载均衡器(可能是 TCP 或 UDP)建立四层链路时，负载均衡器就知道了用户的真实 IP。与 TCP 服务器建立四层链接后，负载均衡器不会直接发送用户的请求，而是提前发送一个代理协议 V1 的报头。这个标题看起来像这样

PROXY TCP4 1.0.0.1 2.0.0.2 1001 2002\r\n

其中包括:

当 V1 报头被发送到 TCP 服务器时，负载平衡器将开始透明地传输 TCP 请求。但是 TCP Server 需要做一些调整，解析头部后，会启动业务逻辑。幸运的是，许多服务器，包括 NGINX，已经支持解析 V1 报头，所以只需改变配置。

同样，代理协议也存在 IP 伪造的问题。攻击者可以直接构造一个 V1 头并发送给 TCP 服务器，这样会造成 TCP 源 IP 地址伪造的问题。

代理协议的 V2 版本实际上是 V1 版本的升级优化。V1 版本是一个纯文本协议，它最大的缺点是报头占用了太多的字节，比如上例中的 38 字节。但是，表头是给机器看的，不是给人看的。有那么好读有用吗？因此，V2 实际上将 V1 升级为二进制版本。它的结构相对不太直观。以 IPv4 版本为例，其格式如下:

在 IPv4 版本中，V2 报头只占 28 个字节，比 v1 版本少了 10 个字节左右(这里注意“大约”，V1 版本更长)。

代理协议 V2 本质上只是改变了报头的编码方式，仍然存在 IP 地址伪造的问题。

模式 3: TOA (TCP 选项地址)

与前两个协议相比，TOA 的受欢迎程度并没有那么高。TOA 的原理是使用 TCP 协议中一个未使用的字段。在讲述原理之前，先回顾一下 TCP 报头的格式:

可以看到，TCP 报头中有一个名为 Options 的段。TOA 正在使用此选项。负载均衡器收到用户请求后，会将用户的 IP 信息插入 Options，其格式如下:

struct toa_data { __u8 opcode; __u8 opsize; __u16 port; __u32 ip;};

TOA 最大的好处是没有改变协议，不会有兼容性问题。比如 TCP 服务器不支持 TOA 协议，仍然可以正常工作，但是无法获取真实的用户 IP 信息。

TOA 或代理协议，它们的本质是负载均衡器主动向 TCP 服务器传输用户 IP 信息。所以 TOA 协议也存在 IP 伪造的问题。在与 TCP 服务器建立连接的阶段，可以在选项中插入伪造的 IP 地址。

结语：

在现实世界中，伪造源 IP 的技术肯定更多，而这种 IP 伪造问题的根源也是类似的，即后端服务无条件信任他人传输的 IP 信息。解决方法说起来也简单，就是判断最后一个 IP 是否可信，如果不在可信列表中，就停止解析这些 IP 信息。详情请阅读 Gin 框架的代码。

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