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漏洞扫描技术应用分析研究
来源:尚大教育-通信学院 作者:辉辉 时间;2013-01-03 点击数: 尚大软考交流群:376154208
随着信息技术在社会生活中的应用日益广泛,人们对信息安全的重要性有了更加深刻的认识。作为信息流通与传输的主要媒介,网络的安全问题无疑是信息安全中不可或缺的一环。而作为信息最初的发送方、中间的传递方、最终的接收方,主机的安全问题也占有非常重要的地位。在系统维护人员看来,只有足够安全的网络和主机,才能最大可能地保证信息安全。相应的,黑客(攻击者)也会尽可能地寻找网络和主机的漏洞,从而实施攻击来破坏信息安全。双方攻防的第一步,主要集中在对网络和主机的漏洞扫描上。

     1 引言

    随着信息技术在社会生活中的应用日益广泛,人们对信息安全的重要性有了更加深刻的认识。作为信息流通与传输的主要媒介,网络的安全问题无疑是信息安全中不可或缺的一环。而作为信息最初的发送方、中间的传递方、最终的接收方,主机的安全问题也占有非常重要的地位。在系统维护人员看来,只有足够安全的网络和主机,才能最大可能地保证信息安全。相应的,黑客(攻击者)也会尽可能地寻找网络和主机的漏洞,从而实施攻击来破坏信息安全。双方攻防的第一步,主要集中在对网络和主机的漏洞扫描上。

    网络扫描,是基于Internet的、探测远端网络或主机信息的一种技术,也是保证系统和网络安全必不可少的一种手段。主机扫描,是指对计算机主机或者其它网络设备进行安全性检测,以找出安全隐患和系统漏洞。总体而言,网络扫描和主机扫描都可归入漏洞扫描一类。漏洞扫描本质上是一把双刃剑:黑客利用它来寻找对网络或系统发起攻击的途径,而系统管理员则利用它来有效防范黑客入侵。通过漏洞扫描,扫描者能够发现远端网络或主机的配置信息、TCP/UDP端口的分配、提供的网络服务、服务器的具体信息等。

    2 漏洞扫描原理

    漏洞扫描可以划分为ping扫描、端口扫描、OS探测、脆弱点探测、防火墙扫描五种主要技术,每种技术实现的目标和运用的原理各不相同。按照TCP/IP协议簇的结构,ping扫描工作在互联网络层:端口扫描、防火墙探测工作在传输层;0S探测、脆弱点探测工作在互联网络层、传输层、应用层。ping扫描确定目标主机的IP地址,端口扫描探测目标主机所开放的端口,然后基于端口扫描的结果,进行OS探测和脆弱点扫描。

    2.1 Ping扫描
    ping扫描是指侦测主机IP地址的扫描。ping扫描的目的,就是确认目标主机的TCP/IP网络是否联通,即扫描的IP地址是否分配了主机。对没有任何预知信息的黑客而言,ping扫描是进行漏洞扫描及入侵的第一步;对已经了解网络整体IP划分的网络安全人员来讲,也可以借助ping扫描,对主机的IP分配有一个精确的定位。大体上,ping扫描是基于ICMP协议的。其主要思想,就是构造一个ICMP包,发送给目标主机,从得到的响应来进行判断。根据构造ICMP包的不同,分为ECH0扫描和non—ECHO扫描两种。

    2.1.1 ECH0扫描
    向目标IP地址发送一个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,就表示目标IP上存在主机,否则就说明没有主机。值得注意的是,如果目标网络上的防火墙配置为阻止ICMP ECH0流量,ECH0扫描不能真实反映目标IP上是否存在主机。

    此外,如果向广播地址发送ICMPECHO REQUEST,网络中的unix主机会响应该请求,而windows主机不会生成响应,这也可以用来进行OS探测。

    2.1.2 non-ECH0扫描
    向目的IP地址发送一个ICMP TIMESTAMP REQUEST(ICMP type l3),或ICMP ADDRESS MASK REQUEST (ICMP type l7)的包,根据是否收到响应,可以确定目的主机是否存在。当目标网络上的防火墙配置为阻止ICMP ECH0流量时,则可以用non.ECH0扫描来进行主机探测。

    2.2端口扫描

 

    端口扫描用来探测主机所开放的端口。端口扫描通常只做最简单的端口联通性测试,不做进一步的数据分析,因此比较适合进行大范围的扫描:对指定IP地址进行某个端口值段的扫描,或者指定端口值对某个IP地址段进行扫描。根据端口扫描使用的协议,分为TCP扫描和UDP扫描。

    2.2.1 TCP扫描

    主机间建立TCP连接分三步(也称三次握手):

    (1)请求端发送一个SYN包,指明打算连接的目的端口。

    (2)观察目的端返回的包:

    返回SYN/ACK包,说明目的端口处于侦听状态;

    返回RST/ACK包,说明目的端口没有侦听,连接重置。

    (3)若返回SYN/ACK包,则请求端向目的端口发送ACK包完成3次握手,TCP连接建立。

    根据TCP连接的建立步骤,TCP扫描主要包含两种方式:

    (1)TCP全连接和半连接扫描

    全连接扫描通过三次握手,与目的主机建立TCP连接,目的主机的log文件中将记录这次连接。而半连接扫描(也称TCP SYN扫描)并不完成TCP三次握手的全过程。扫描者发送SYN包开始三次握手,等待目的主机的响应。如果收到SYN/ACK包,则说明目标端口处于侦听状态,扫描者马上发送RST包,中止三次握手。因为半连接扫描并没有建立TCP连接,目的主机的log文件中可能不会记录此扫描。

    (2)TCP隐蔽扫描

    根据TCP协议,处于关闭状态的端口,在收到探测包时会响应RST包,而处于侦听状态的端口则忽略此探测包。根据探测包中各标志位设置的不同,TCP隐蔽扫描又分为SYN/ACK扫描、FIN扫描、XMAS(圣诞树)扫描和NULL扫描四种。

 

     SYN/ACK扫描和FIN扫描均绕过TCP三次握手过程的第一步,直接给目的端口发送SYN/ACK包或者FIN包。因为TCP是基于连接的协议,目标主机认为发送方在第一步中应该发送的SYN包没有送出,从而定义这次连接过程错误,会发送一个RST包以重置连接。而这正是扫描者需要的结果—只要有响应,就说明目标系统存在,且目标端口处于关闭状态。

    XMAS扫描和NULL扫描:这两类扫描正好相反,XMAS扫描设置TCP包中所有标志位(URG、ACK、RST、PSH、SYN、FIN),而NULL扫描则关闭TCP包中的所有标志位。

    2.2.2 UDP端口扫描

    UDP协议是数据包协议,为了要发现正在服务的UDP端口,通常的扫描方式是构造一个内容为空的UDP数据包送往目的端口。若目的端口上有服务正在等待,则目的端口返回错误的消息;若目的端口处于关闭状态,则目的主机返回ICMP端口不可达消息。因为UDP端口扫描软件要计算传输中丢包的数量,所以UDP端口扫描的速度很慢。

    2.3 0S探测

    OS探测有双重目的:一是探测目标主机的0S信息,二是探测提供服务的计算机程序的信息。比如OS探测的结果是:OS是Windows XP sp3,服务器平台是IIS 4.0。

    2.3.1二进制信息探测

    通过登录目标主机,从主机返回的banner中得知OS类型、版本等,这是最简单的0S探测技术。

    图1 二进制信息

    从图l可以看出,在telnet连上FTP服务器后,服务器返回的banner已经提供了server的信息,在执行ftp的syst命令后可得到更具体的信息。

    2.3.2 HTTP响应分析

    在和目标主机建立HTTP连接后,可以分析服务器的响应包得出OS类型。比如响应包中可能包含如下信息:

    图2 响应包分析

从图2中对响应包中的数据分析,可以得到server的信息。

 

    2.3.3栈指纹分析

    网络上的主机都会通过TCP/IP或类似的协议栈来互通互联。由于0S开发商不唯一,系统架构多样,甚至是软件版本的差异,都导致了协议栈具体实现上的不同。对错误包的响应,默认值等都可以作为区分0S的依据。

    (1)主动栈指纹探测

    主动栈指纹探测是主动向主机发起连接,并分析收到的响应,从而确定OS类型的技术。

    1)FIN探测。跳过TCP三次握手的顺序,给目标主机发送一个FIN包。RFC793规定,正确的处理是没有响应,但有些OS,如MS Windows,CISC0,HP/UX等会响应一个RST包。

    2)Bogus标志探测。某些OS会设置SYN包中TCP头的未定义位(一般为64或128),而某些0S在收到设置了这些Bogus位的SYN包后,会重置连接。

    3)统计ICMP ERROR报文。

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