关键字:
TCP/IP,UDP,三阶段握手,SYN扫描,FIN扫描,秘密扫描,间接扫描,诱骗扫描,指纹,协作扫描。
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正文:
端口扫描技术
前言
第一部分,我们讲述TCP连接的建立过程(通常称作三阶段握手),然后讨论与扫描程序有关的一些实现细节。
然后,简单介绍一下经典的扫描器(全连接)以及所谓的SYN(半连接)扫描器。
第三部分主要讨论间接扫描和秘密扫描,还有隐藏攻击源的技术。
秘密扫描基于FIN段的使用。在大多数实现中,关闭的端口对一个FIN 段返回一个RST,但是打开的端口通常丢弃这个段,不作任何回答。间接扫描,就像它的名字,是用一个欺骗主机来帮助实施,这台主机通常不是自愿的。
第四部分介绍了一种与应用协议有关扫描。这些扫描器通常利用协议实现中的一些缺陷或者错误。认证扫描(ident scanning)也被成为代理扫描(proxy scanning)。
最后一部分,介绍了另外一些扫描技术。考虑了一些不是基于TCP端口和主要用来进行安全扫描的扫描工具(例如SATAN)。另外分析了使用扫描器的栈指纹。栈指纹通过检测主机TCP并将应答跟已知操作系统TCP/IP协议栈应答相比较,解决了识别操作系统的问题。
一:TCP/IP相关问题
连接端及标记
IP地址和端口被称作套接字,它代表一个TCP连接的一个连接端。为了获得TCP服务,必须在发送机的一个端口上和接收机的一个端口上建立连接。TCP连接用两个连接端来区别,也就是(连接端1,连接端2)。连接端互相发送数据包。
一个TCP数据包包括一个TCP头,后面是选项和数据。一个TCP头包含6个标志位。它们的意义分别为:
SYN: 标志位用来建立连接,让连接双方同步序列号。如果SYN=1而ACK=0,则表示该数据包为连接请求,如果SYN=1而ACK=1则表示接受连接。
FIN: 表示发送端已经没有数据要求传输了,希望释放连接。
RST: 用来复位一个连接。RST标志置位的数据包称为复位包。一般情况下,如果TCP收到的一个分段明显不是属于该主机上的任何一个连接,则向远端发送一个复位包。
URG: 为紧急数据标志。如果它为1,表示本数据包中包含紧急数据。此时紧急数据指针有效。
ACK: 为确认标志位。如果为1,表示包中的确认号时有效的。否则,包中的确认号无效。
PSH: 如果置位,接收端应尽快把数据传送给应用层。
TCP连接的建立
TCP是一个面向连接的可靠传输协议。面向连接表示两个应用端在利用TCP传送数据前必须先建立TCP连接。 TCP的可靠性通过校验和,定时器,数据序号和应答来提供。通过给每个发送的字节分配一个序号,接收端接收到数据后发送应答,TCP协议保证了数据的可靠传输。数据序号用来保证数据的顺序,剔除重复的数据。在一个TCP会话中,有两个数据流(每个连接端从另外一端接收数据,同时向对方发送数据),因此在建立连接时,必须要为每一个数据流分配ISN(初始序号)。为了了解实现过程,我们假设客户端C希望跟服务器端S建立连接,然后分析连接建立的过程(通常称作三阶段握手):
1: C --SYN XXà S
2: C ?-SYN YY/ACK XX+1------- S
3: C ----ACK YY+1--à S
1:C发送一个TCP包(SYN 请求)给S,其中标记SYN(同步序号)要打开。SYN请求指明了客户端希望连接的服务器端端口号和客户端的ISN(XX是一个例子)。
2:服务器端发回应答,包含自己的SYN信息ISN(YY)和对C的SYN应答,应答时返回下一个希望得到的字节序号(YY+1)。
3:C 对从S 来的SYN进行应答,数据发送开始。
一些实现细节
大部分TCP/IP实现遵循以下原则:
1:当一个SYN或者FIN数据包到达一个关闭的端口,TCP丢弃数据包同时发送一个RST数据包。
2:当一个RST数据包到达一个监听端口,RST被丢弃。
3:当一个RST数据包到达一个关闭的端口,RST被丢弃。
4:当一个包含ACK的数据包到达一个监听端口时,数据包被丢弃,同时发送一个RST数据包。
5:当一个SYN位关闭的数据包到达一个监听端口时,数据包被丢弃。
6:当一个SYN数据包到达一个监听端口时,正常的三阶段握手继续,回答一个SYN|ACK数据包。
7:当一个FIN数据包到达一个监听端口时,数据包被丢弃。"FIN行为"(关闭得端口返回RST,监听端口丢弃包),在URG和PSH标志位置位时同样要发生。所有的URG,PSH和FIN,或者没有任何标记的TCP数据包都会引起"FIN行为"。
二:全TCP连接和SYN扫描器
全TCP连接
全TCP连接是长期以来TCP端口扫描的基础。扫描主机尝试(使用三次握手)与目的机指定端口建立建立正规的连接。连接由系统调用connect()开始。对于每一个监听端口,connect()会获得成功,否则返回-1,表示端口不可访问。由于通常情况下,这不需要什么特权,所以几乎所有的用户(包括多用户环境下)都可以通过connect来实现这个技术。
这种扫描方法很容易检测出来(在日志文件中会有大量密集的连接和错误记录)。Courtney,Gabriel和TCP Wrapper监测程序通常用来进行监测。另外,TCP Wrapper可以对连接请求进行控制,所以它可以用来阻止来自不明主机的全连接扫描。
TCP SYN扫描
在这种技术中,扫描主机向目标主机的选择端口发送SYN数据段。如果应答是RST,那么说明端口是关闭的,按照设定就探听其它端口;如果应答中包含SYN和ACK,说明目标端口处于监听状态。由于所有的扫描主机都需要知道这个信息,传送一个RST给目标机从而停止建立连接。由于在SYN扫描时,全连接尚未建立,所以这种技术通常被称为半打开扫描。SYN扫描的优点在于即使日志中对扫描有所记录,但是尝试进行连接的记录也要比全扫描少得多。缺点是在大部分操作系统下,发送主机需要构造适用于这种扫描的IP包,通常情况下,构造SYN数据包需要超级用户或者授权用户访问专门的系统调用。
三:秘密扫描与间接扫描
秘密扫描技术
由于这种技术不包含标准的TCP三次握手协议的任何部分,所以无法被记录下来,从而必SYN扫描隐蔽得多。另外,FIN数据包能够通过只监测SYN包的包过滤器。
秘密扫描技术使用FIN数据包来探听端口。当一个FIN数据包到达一个关闭的端口,数据包会被丢掉,并且回返回一个RST数据包。否则,当一个FIN数据包到达一个打开的端口,数据包只是简单的丢掉(不返回RST)。
Xmas和Null扫描是秘密扫描的两个变种。Xmas扫描打开FIN,URG和PUSH标记,而Null扫描关闭所有标记。这些组合的目的是为了通过所谓的FIN标记监测器的过滤。
秘密扫描通常适用于UNIX目标主机,除过少量的应当丢弃数据包却发送reset信号的操作系统(包括CISCO,BSDI,HP/UX,MVS和IRIX)。在Windows95/NT环境下,该方法无效,因为不论目标端口是否打开,操作系统都发送RST。
跟SYN扫描类似,秘密扫描也需要自己构造IP 包。
间接扫描
间接扫描的思想是利用第三方的IP(欺骗主机)来隐藏真正扫描者的IP。由于扫描主机会对欺骗主机发送回应信息,所以必须监控欺骗主机的IP行为,从而获得原始扫描的结果。间接扫描的工作过程如下:
假定参与扫描过程的主机为扫描机,隐藏机,目标机。扫描机和目标记的角色非常明显。隐藏机是一个非常特殊的角色,在扫描机扫描目的机的时候,它不能发送任何数据包(除了与扫描有关的包)。
四:认证扫描和代理扫描
认证扫描
到目前为止,我们分析的扫描器在设计时都只有一个目的:判断一个主机中哪个端口上有进程在监听。然而,最近的几个新扫描器增加了其它的功能,能够获取监听端口的进程的特征和行为。
认证扫描是一个非常有趣的例子。利用认证协议,这种扫描器能够获取运行在某个端口上进程的用户名(userid)。认证扫描尝试与一个TCP端口建立连接,如果连接成功,扫描器发送认证请求到目的主机的113TCP端口。认证扫描同时也被成为反向认证扫描,因为即使最初的RFC建议了一种帮助服务器认证客户端的协议,然而在实际的实现中也考虑了反向应用(即客户端认证服务器)。
代理扫描
文件传输协议(FTP)支持一个非常有意思的选项:代理ftp连接。这个选项最初的目的(RFC959)是允许一个客户端同时跟两个FTP服务器建立连接,然后在服务器之间直接传输数据。然而,在大部分实现中,实际上能够使得FTP服务器发送文件到Internet的任何地方。许多攻击正是利用了这个缺陷。最近的许多扫描器利用这个弱点实现ftp代理扫描。
ftp端口扫描主要使用ftp代理服务器来扫描tcp端口。扫描步骤如下:
1:假定S是扫描机,T是扫描目标,F是一个ftp服务器,这个服务器支持代理选项,能够跟S和T建立连接。
2:S与F建立一个ftp会话,使用PORT命令声明一个选择的端口(称之为p-T)作为代理传输所需要的被动端口。
3:然后S使用一个LIST命令尝试启动一个到p-T的数据传输。
4:如果端口p-T确实在监听,传输就会成功(返回码150和226被发送回给S)。否则S回收到"425无法打开数据连接"的应答。
5:S持续使用PORT和LIST命令,直到T上所有的选择端口扫描完毕。
FTP代理扫描不但难以跟踪,而且当ftp服务器在_blank">防火墙后面的时候
五:其它扫描方法
Ping扫描
如果需要扫描一个主机上甚至整个子网上的成千上万个端口,首先判断一个主机是否开机就非常重要了。这就是Ping扫描器的目的。主要由两种方法用来实现Ping扫描。
1:真实扫描:例如发送ICMP请求包给目标IP地址,有相应的表示主机开机。
2:TCP Ping:例如发送特殊的TCP包给通