下面,我们来看一下各种典型的空间模型以及对它们的评价。
(图11)
从空间特性可以看出,某些区域的值互相重叠,某些地方的空间形状很明显,呈针状型,这种PRNG设计得不好,重叠特性很强,攻击者可以从左图分析推断可能性比较大的重叠区域去搜索,这样可以大大减少搜索的难度。
(图12)
这种PRNG参杂了一些可以预测的随机种子,导致空间模型呈现很明显的片状。攻击者可以根据前面的一些ISN来推测后面的ISN。
(图13)
这种PRNG产生的随机数序列之间的差值非常小,但是,它的分布特性非常好。所以,虽然,它并没有扩展到整个空间,但是,它比上面几种模型要好的多。攻击者攻击的成功率要少得多。
(图14)
这个PRNG是以计算机时钟为随机源的。它的ISN值都分布在三个很明显的面上。三个面都在模型的中间有一个汇聚点。这样的PRNG设计的非常差,所以,我们在设计PRNG的时候,不能只是以时钟作为随机源。
各种操作系统的TCP ISN生成器的安全性比较
Windows 95 和Windwos 98 SE
(图15)
Windows 95 的序列号产生算法非常的弱,但很难明白为什么Windows 98的算法更弱。我们看到R1为0,也就是说,A的空间特性太明显,以致M集只需要一个点就可以算出seq[t]。我们看到,Windows 98的R2小于Windows 95的R2,换言之,Windows 98的seq[t]的搜索代价更少。
Windows NT4 SP3,Windows SP6a和Windows 2000
(图16)
Windows NT4 SP3在ISN的PNRG算法也是非常弱的,成功率接近100%。Windows 2000和Windows NT4 SP6a的TCP 序列号有着相同的可猜测性。危险程度属于中到高的范围。虽然,我们在图上看不到很明显的3D结构化特征,但是,12%和15%对攻击者来说,已经是一个很满意的结果。
FreeBSD 4.2,OpenBSD 2.8和OpenBSD-current
(图17)
OpenBSD-current的PRNG 输出为31-bit,也就是说,△seq[t]的值域范围可以是231 ?1,意味着,y,z值域也很大,这对使我们很难确定M集,经过我们的处理后,可以看到一个云状物(见上图),它的R1半径很大,而且分布均匀,不呈现任何的空间结构化特性,很难对它进行分析。
Linux 2.2
(图18)
Linux 2.2的TCP/IP序列号的可分析性也是很少,比起OpenBSD-current,它的PRNG的输出宽度只有24bit,但是,对抵御攻击已经足够了。Linux是按照RFC 1948规范的。它的HASH函数从实现来说,应该是没有什么的漏洞,而且,它应该是引入了外部随机源。
Solaris
Solaris的内核参数tcp_strong_iss有三个值,当tcp_strong_iss=0时,猜中序列号的成功率是100%;当tcp_strong_iss=1时,Solaris 7和Solaris 8一样,都能产生一些特性相对较好的序列号。
(图19)
tcp_strong_iss=2时,依据Sun Microsystem的说法,系统的产生的ISN值非常可靠,不可预测。通过观察采样值的低位值的变化,可以相信它的PRNG的设计采用了RFC 1948规范,正如Solaris的白皮书所提到的。
(图20)
但是,我们观察到,Solaris7(tcp_strong_iss=2)虽然使用了RFC 1948,但是,仍然相当的弱,究其原因,是因为Solaris没有使用外部随机源,而且也没有在一段时间之后重算。由一些Solaris系统动态分配IP地址的主机群要特别小心,因为Solaris在启动之后,一直都不会变(这一点与Linux不同),于是,攻击者在合法拥有某个IP地址的时候,他可以在TCP会话期间对序列号进行大量的采样,然后,当这个IP地址又动态地分配给其他人的时候,他就可以进行攻击(在Clinet-Server结构的网络系统中要尤为注意,因为,许多应用都是分配固定的端口进行通讯)