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。