1 引言
網(wǎng)絡(luò)掃描，是基于Internet的、探測遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)信息的一種技術(shù)，也是保證系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全必不可少的一種手段。主機(jī)掃描，是指對計算機(jī)主機(jī)或者其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行安全性檢測，以找出安全隱患和系統(tǒng)漏洞?？傮w而言，網(wǎng)絡(luò)掃描和主機(jī)掃描都可歸入漏洞掃描一類。漏洞掃描本質(zhì)上是一把雙刃劍：黑客利用它來尋找對網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)發(fā)起攻擊的途徑，而系統(tǒng)管理員則利用它來有效防范黑客入侵。通過漏洞掃描，掃描者能夠發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)或主機(jī)的配置信息、 TCP/UDP端口的分配、提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、服務(wù)器的具體信息等。
2 漏洞掃描原理
漏洞掃描可以劃分為ping掃描、端口掃描、OS探測、脆弱點探測、防火墻掃描五種主要技術(shù)，每種技術(shù)實現(xiàn)的目標(biāo)和運用的原理各不相同。按照 TCP/IP協(xié)議簇的結(jié)構(gòu)，ping掃描工作在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層：端口掃描、防火墻探測工作在傳輸層;0S探測、脆弱點探測工作在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層。 ping掃描確定目標(biāo)主機(jī)的IP地址，端口掃描探測目標(biāo)主機(jī)所開放的端口，然后基于端口掃描的結(jié)果，進(jìn)行OS探測和脆弱點掃描。
2.1 Ping掃描
ping掃描是指偵測主機(jī)IP地址的掃描。ping掃描的目的，就是確認(rèn)目標(biāo)主機(jī)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)是否聯(lián)通，即掃描的IP地址是否分配了主機(jī)。對沒有任何預(yù)知信息的黑客而言，ping掃描是進(jìn)行漏洞掃描及入侵的第一步;對已經(jīng)了解網(wǎng)絡(luò)整體IP劃分的網(wǎng)絡(luò)安全人員來講，也可以借助ping掃描，對主機(jī)的IP分配有一個精確的定位。大體上，ping掃描是基于ICMP協(xié)議的。其主要思想，就是構(gòu)造一個ICMP包，發(fā)送給目標(biāo)主機(jī)，從得到的響應(yīng)來進(jìn)行判斷。根據(jù)構(gòu)造ICMP包的不同，分為ECH0掃描和non—ECHO掃描兩種。
2.1.1 ECH0掃描
向目標(biāo)IP地址發(fā)送一個ICMP ECHOREQUEST(ICMP type 8)的包，等待是否收至UICMP ECHO REPLY(ICMP type 0)。如果收到了ICMP ECHO REPLY，就表示目標(biāo)IP上存在主機(jī)，否則就說明沒有主機(jī)。值得注意的是，如果目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)上的防火墻配置為阻止ICMP ECH0流量，ECH0掃描不能真實反映目標(biāo)IP上是否存在主機(jī)。
此外，如果向廣播地址發(fā)送ICMPECHO REQUEST，網(wǎng)絡(luò)中的unix主機(jī)會響應(yīng)該請求，而windows主機(jī)不會生成響應(yīng)，這也可以用來進(jìn)行OS探測。
2.1.2 non-ECH0掃描
向目的IP地址發(fā)送一個ICMP TIMESTAMP REQUEST(ICMP type l3)，或ICMP ADDRESS MASK REQUEST (ICMP type l7)的包，根據(jù)是否收到響應(yīng)，可以確定目的主機(jī)是否存在。當(dāng)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)上的防火墻配置為阻止ICMP ECH0流量時，則可以用non.ECH0掃描來進(jìn)行主機(jī)探測。
2.2端口掃描
端口掃描用來探測主機(jī)所開放的端口。端口掃描通常只做最簡單的端口聯(lián)通性測試，不做進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析，因此比較適合進(jìn)行大范圍的掃描：對指定 IP地址進(jìn)行某個端口值段的掃描，或者指定端口值對某個IP地址段進(jìn)行掃描。根據(jù)端口掃描使用的協(xié)議，分為TCP掃描和UDP掃描。
2.2.1 TCP掃描
主機(jī)間建立TCP連接分三步(也稱三次握手)：
(1)請求端發(fā)送一個SYN包，指明打算連接的目的端口。
(2)觀察目的端返回的包：
返回SYN/ACK包，說明目的端口處于偵聽狀態(tài);
返回RST/ACK包，說明目的端口沒有偵聽，連接重置。
(3)若返回SYN/ACK包，則請求端向目的端口發(fā)送ACK包完成3次握手，TCP連接建立。
根據(jù)TCP連接的建立步驟，TCP掃描主要包含兩種方式：
(1)TCP全連接和半連接掃描
全連接掃描通過三次握手，與目的主機(jī)建立TCP連接，目的主機(jī)的log文件中將記錄這次連接。而半連接掃描(也稱TCP SYN掃描)并不完成TCP三次握手的全過程。掃描者發(fā)送SYN包開始三次握手，等待目的主機(jī)的響應(yīng)。如果收到SYN/ACK包，則說明目標(biāo)端口處于偵聽狀態(tài)，掃描者馬上發(fā)送RST包，中止三次握手。因為半連接掃描并沒有建立TCP連接，目的主機(jī)的log文件中可能不會記錄此掃描。
(2)TCP隱蔽掃描
根據(jù)TCP協(xié)議，處于關(guān)閉狀態(tài)的端口，在收到探測包時會響應(yīng)RST包，而處于偵聽狀態(tài)的端口則忽略此探測包。根據(jù)探測包中各標(biāo)志位設(shè)置的不同，TCP隱蔽掃描又分為SYN/ACK掃描、FIN掃描、XMAS(圣誕樹)掃描和NULL掃描四種。
SYN/ACK掃描和FIN掃描均繞過TCP三次握手過程的第一步，直接給目的端口發(fā)送SYN/ACK包或者FIN包。因為TCP是基于連接的協(xié)議，目標(biāo)主機(jī)認(rèn)為發(fā)送方在第一步中應(yīng)該發(fā)送的SYN包沒有送出，從而定義這次連接過程錯誤，會發(fā)送一個RST包以重置連接。而這正是掃描者需要的結(jié)果— 只要有響應(yīng)，就說明目標(biāo)系統(tǒng)存在，且目標(biāo)端口處于關(guān)閉狀態(tài)。
XMAS掃描和NULL掃描：這兩類掃描正好相反，XMAS掃描設(shè)置TCP包中所有標(biāo)志位(URG、ACK、RST、PSH、SYN、FIN)，而NULL掃描則關(guān)閉TCP包中的所有標(biāo)志位。
2.2.2 UDP端口掃描
UDP協(xié)議是數(shù)據(jù)包協(xié)議，為了要發(fā)現(xiàn)正在服務(wù)的UDP端口，通常的掃描方式是構(gòu)造一個內(nèi)容為空的UDP數(shù)據(jù)包送往目的端口。若目的端口上有服務(wù)正在等待，則目的端口返回錯誤的消息;若目的端口處于關(guān)閉狀態(tài)，則目的主機(jī)返回ICMP端口不可達(dá)消息。因為UDP端口掃描軟件要計算傳輸中丟包的數(shù)量，所以UDP端口掃描的速度很慢。
2.3 0S探測
OS探測有雙重目的：一是探測目標(biāo)主機(jī)的0S信息，二是探測提供服務(wù)的計算機(jī)程序的信息。比如OS探測的結(jié)果是：OS是Windows XP sp3，服務(wù)器平臺是IIS 4.0。
2.3.1二進(jìn)制信息探測
通過登錄目標(biāo)主機(jī)，從主機(jī)返回的banner中得知OS類型、版本等，這是最簡單的0S探測技術(shù)。
圖1 二進(jìn)制信息
從圖l可以看出，在telnet連上FTP服務(wù)器后，服務(wù)器返回的banner已經(jīng)提供了server的信息，在執(zhí)行ftp的syst命令后可得到更具體的信息。
2.3.2 HTTP響應(yīng)分析
在和目標(biāo)主機(jī)建立HTTP連接后，可以分析服務(wù)器的響應(yīng)包得出OS類型。比如響應(yīng)包中可能包含如下信息：
圖2 響應(yīng)包分析
從圖2中對響應(yīng)包中的數(shù)據(jù)分析，可以得到server的信息。
2.3.3棧指紋分析
網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)都會通過TCP/IP或類似的協(xié)議棧來互通互聯(lián)。由于0S開發(fā)商不唯一，系統(tǒng)架構(gòu)多樣，甚至是軟件版本的差異，都導(dǎo)致了協(xié)議棧具體實現(xiàn)上的不同。對錯誤包的響應(yīng)，默認(rèn)值等都可以作為區(qū)分0S的依據(jù)。
(1)主動棧指紋探測
主動棧指紋探測是主動向主機(jī)發(fā)起連接，并分析收到的響應(yīng)，從而確定OS類型的技術(shù)。
1)FIN探測。跳過TCP三次握手的順序，給目標(biāo)主機(jī)發(fā)送一個FIN包。RFC793規(guī)定，正確的處理是沒有響應(yīng)，但有些OS，如MS Windows，CISC0，HP/UX等會響應(yīng)一個RST包。
2)Bogus標(biāo)志探測。某些OS會設(shè)置SYN包中TCP頭的未定義位(一般為64或128)，而某些0S在收到設(shè)置了這些Bogus位的SYN包后，會重置連接。
3)統(tǒng)計ICMP ERROR報文。RFCl812中規(guī)定了ICMP ERROR消息的發(fā)送速度。Linux設(shè)定了目標(biāo)不可達(dá)消息上限為80個/4秒。0S探測時可以向隨機(jī)的高端UDP端口大量發(fā)包，然后統(tǒng)計收到的目標(biāo)不可達(dá)消息。用此技術(shù)進(jìn)行OS探測時時間會長一些，因為要大量發(fā)包，并且還要等待響應(yīng)，同時也可能出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中丟包的情況。
4)ICMPERROR報文引用。RFC文件中規(guī)定，ICMP ERROR消息要引用導(dǎo)致該消息的ICMP消息的部分內(nèi)容。例如對于端口不可達(dá)消息，某些OS返回收到的IP頭及后續(xù)的8個字節(jié)，Solaris返回的 ERROR消息中則引用內(nèi)容更多一些，而Linux比Solaris還要多。
(2)被動棧指紋探測
被動棧指紋探測是在網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)聽，分析系統(tǒng)流量，用默認(rèn)值來猜測0S類型的技術(shù)。
1)TCP初始化窗口尺寸。通過分析響應(yīng)中的初始窗口大小來猜測OS的技術(shù)比較可靠，因為很多0S的初始窗口尺寸不同。比如AIX設(shè)置的初始窗口尺寸是0x3F25，而Windows NT5、OpenBSD、FreeBSD設(shè)置的值是0x402E。
2)Don’t Fragment位。為了增進(jìn)性能，某些0S在發(fā)送的包中設(shè)置了DF位，可以從DF位的設(shè)置情況中做大概的判斷。
3)TCPISN采樣。建立TCP連接時，SYN/ACK中初始序列號ISN的生成存在規(guī)律，比如固定不變、隨機(jī)增加 (Solaris，F(xiàn)reeBSD等)，真正的隨機(jī)(Linux 2.0.*)，而Windows使用的是時間相關(guān)模型，ISN在每個不同時間段都有固定的增量。
2.4脆弱點掃描
從對黑客攻擊行為的分析和脆弱點的分類，絕大多數(shù)掃描都是針對特定操作系統(tǒng)中特定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來進(jìn)行，即針對主機(jī)上的特定端口。脆弱點掃描使用的技術(shù)主要有基于脆弱點數(shù)據(jù)庫和基于插件兩種。
2.4.1基于脆弱點數(shù)據(jù)庫的掃描
首先構(gòu)造掃描的環(huán)境模型，對系統(tǒng)中可能存在的脆弱點、過往黑客攻擊案例和系統(tǒng)管理員的安全配置進(jìn)行建模與分析。其次基于分析的結(jié)果，生成一套標(biāo)準(zhǔn)的脆弱點數(shù)據(jù)庫及匹配模式。最后由程序基于脆弱點數(shù)據(jù)庫及匹配模式自動進(jìn)行掃描工作。脆弱點掃描的準(zhǔn)確性取決于脆弱點數(shù)據(jù)庫的完整性及有效性。
2.4.2基于插件的掃描
插件是由腳本語言編寫的子程序模塊，掃描程序可以通過調(diào)用插件來執(zhí)行掃描。添加新的功能插件可以使掃描程序增加新的功能，或者增加可掃描脆弱點的類型與數(shù)量。也可以升級插件來更新脆弱點的特征信息，從而得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果。插件技術(shù)使脆弱點掃描軟件的升級維護(hù)變得相對簡單，而專用腳本語言的使用也簡化了編寫新插件的編程工作，使弱點掃描軟件具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。
2.5防火墻規(guī)則探測
采用類似于traceroute的IP數(shù)據(jù)包分析法，檢測能否給位于過濾設(shè)備后的主機(jī)發(fā)送一個特定的包，目的是便于漏洞掃描后的入侵或下次掃描的順利進(jìn)行。通過這種掃描，可以探測防火墻上打開或允許通過的端口，并且探測防火墻規(guī)則中是否允許帶控制信息的包通過，更進(jìn)一步，可以探測到位于數(shù)據(jù)包過濾設(shè)備后的路由器。
3 常見漏洞掃描程序
通常在制定漏洞掃描策略時，掃描者會考慮程序的操作系統(tǒng)、所應(yīng)用的技術(shù)、易用性、準(zhǔn)確性等因素。其中，程序的可用性是最重要的，也是最基本的，但是可控性和準(zhǔn)確性同樣不容忽視。
3.1 Unix/Linux平臺
3.1.1 hping
hping支持TCP、UDP、ICMP、RAW-IP多種協(xié)議。特點在于能進(jìn)行ping掃描、端口掃描、0S探測、防火墻探測等多種掃描，并能自定義發(fā)送的ICMP/UDP/TCP包到目標(biāo)地址并且顯示響應(yīng)信息。
3.1.2 icmpush&icmpquery
icmpush&icmpquery的特點在于完全應(yīng)用了ICMP協(xié)議，可以定制ICMP包的結(jié)構(gòu)以及種類。掃描者可以用這套工具把目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的各個子網(wǎng)全部查找出來，從而可以撇開廣播地址而集中掃描某幾個特定的子網(wǎng)。
3.1.3 Xprobe 2
是專業(yè)的端口掃描、OS探測程序。特點在于自身的0S特征數(shù)據(jù)庫詳細(xì)，進(jìn)行OS探測的可靠性較好。
3.1.4 THC-Anap
OS探測程序。特點在于掃描速度快，掃描結(jié)果可靠。
3.1.5 Whisker
針對CGI的脆弱點探測程序。應(yīng)用了多線程、多文件掃描技術(shù)，脆弱點數(shù)據(jù)庫更新頻繁，對掃描結(jié)果自行復(fù)核，從而掃描結(jié)果可靠性好。
3.1.6 Nessus
脆弱點探測程序。應(yīng)用了主動掃描、高速掃描技術(shù)，可設(shè)置掃描過程。特點在于支持DMZ區(qū)以及多物理分區(qū)網(wǎng)絡(luò)的大范圍掃描。
3.1.7 Firewalk
防火墻探測程序。使用類似traceroute的技術(shù)來分析IP包的響應(yīng)，從而測定防火墻的訪問控制列表和繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。
3.2 Windows平臺
3.2.1 Pinger
是一個圖形化的ping掃描工具。特點在于可以指定要ping的IP地址，以圖形的形式顯示掃描結(jié)果，并保存至文本文件。
3.2.2 Fport
是端口掃描程序。特點在于可以把掃描出的端口與使用該端口的程序相匹配，掃描速度快，匹配程度較好。
3.2.3 SuperScan
可以進(jìn)行ping掃描、端口掃描、0S探測，并且白帶一個木馬端口列表，可以檢測目標(biāo)計算機(jī)是否有木馬。
3.2.4 GFILANguard
脆弱點探測程序。特點在于集成了網(wǎng)絡(luò)審計、補丁管理功能，可以自動生成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D、自動補丁管理。
上述漏洞掃描程序及特點如表1所示。
4 結(jié)論
一般而言，綜合地應(yīng)用多種掃描方法或掃描程序可以得到比較滿意的結(jié)果。但是漏洞掃描從其技術(shù)原理上分析，有不可忽視的副作用。比如對大范圍的 IP地址或者端口進(jìn)行某種掃描，反復(fù)高速的發(fā)出特定的連接請求，所造成的結(jié)果就是目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)及主機(jī)上存在大量的連接請求數(shù)據(jù)包，可以造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，主機(jī)無法正常使用，這正是DoS攻擊的方法及表現(xiàn)。因此若要防范漏洞掃描以及可能的DoS攻擊，要做到以下三點：
1.在防火墻及過濾設(shè)備上采用嚴(yán)格的過濾規(guī)則，禁止掃描的數(shù)據(jù)包進(jìn)入系統(tǒng)。
2.主機(jī)系統(tǒng)除了必要的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)外，禁止其它的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。
3.對于只對內(nèi)開放的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，更改其提供服務(wù)的端口。
此外，網(wǎng)絡(luò)掃描時發(fā)送的數(shù)據(jù)或多或少都會含有掃描者自身相關(guān)信息，從而也可以抓取掃描時的數(shù)據(jù)包，對掃描者進(jìn)行反向追蹤，這也是一個值得研究的方向。
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