校園網(wǎng)安全掃描技術(shù)

　　隨著“校校通”工程的實(shí)施，現(xiàn)在有許多學(xué)校搭建了校園網(wǎng)。校園網(wǎng)在給學(xué)校的教學(xué)和管理帶來各種便利的同時(shí)，也顯現(xiàn)了一個(gè)十分嚴(yán)峻的問題：網(wǎng)絡(luò)安全。網(wǎng)絡(luò)中存在的各種安全隱患和漏洞成為黑客攻擊的切入點(diǎn)，所以事先采用安全掃描技術(shù)查找這些安全隱患和漏洞，之后將其堵上才是解決網(wǎng)絡(luò)安全問題的根本措施。本文對校園網(wǎng)中常見的安全掃描技術(shù)進(jìn)行簡要分析。
　　
　　一、安全掃描技術(shù)簡介
　　
　　安全掃描技術(shù)，也稱為網(wǎng)絡(luò)安全分析，是一種基于Internet遠(yuǎn)程檢測目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)或本地主機(jī)安全脆弱點(diǎn)的技術(shù)。通過安全掃描，系統(tǒng)管理員能夠發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的存活主機(jī)、服務(wù)器上開放的TCP、UDP端口和服務(wù)、各種弱口令的用戶等信息。安全掃描技術(shù)主要有端口掃描、認(rèn)證掃描、代理掃描等。
　　
　　二、端口掃描
　　
　　端口掃描技術(shù)是一項(xiàng)自動探測本地和遠(yuǎn)程系統(tǒng)端口開放狀況的策略及方法。通過端口掃描能夠獲得目標(biāo)主機(jī)上開放的TCP、UDP端口或提供的服務(wù)，能通過一些連接測試得到監(jiān)聽端口返回的banner（旗標(biāo)）信息，這些信息對于判斷端口上開放的服務(wù)類型、對應(yīng)的軟件版本甚至操作系統(tǒng)類型都有重要作用。
　　端口是傳輸層標(biāo)識服務(wù)的手段，在傳輸層有兩個(gè)重要的協(xié)議：傳輸控制協(xié)議TCP和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP。在端口掃描技術(shù)中，大多數(shù)掃描技術(shù)采用TCP數(shù)據(jù)包作為探測手段。根據(jù)發(fā)送端發(fā)送的報(bào)文類型，端口掃描技術(shù)可以分為TCP connect掃描（全連接掃描）、TCP SYN掃描（半連接掃描）和秘密掃描。
　　
　　1．TCP connect掃描
　　TCP connect掃描在進(jìn)行端口掃描時(shí)，本地主機(jī)嘗試與遠(yuǎn)程主機(jī)的端口建立一次正常的TCP連接。如果連接成功則表明目標(biāo)端口開放，否則表明目標(biāo)端口關(guān)閉。建立一個(gè)TCP連接，需要經(jīng)過本地主機(jī)和遠(yuǎn)端主機(jī)之間的“三次握手”，圖1表示連接成功，圖2表示連接失敗。
　?。?）由Client端發(fā)送請求建立連接的、SYN類型（SYN=1，下同）的TCP報(bào)文。
　　（2）Server端返回SYN/ACK報(bào)文，表明端口開放；返回RST/ACK，表明端口關(guān)閉。
　　（3）Client端返回ACK報(bào)文，表明連接已建立；返回RST報(bào)文，表明關(guān)閉這個(gè)連接。
　　
　　　　圖1 TCP連接建立成功　　　　　　　　　　圖2 TCP連接建立未成功
　　
　　從上面可以看出，在建立TCP連接的“三次握手”過程中，客戶端發(fā)送SYN類型報(bào)文后，根據(jù)服務(wù)器端返回的報(bào)文類型就可以判斷對方的端口狀態(tài)。該掃描方法的優(yōu)點(diǎn)是普通用戶就有建立TCP連接的權(quán)限，就能夠執(zhí)行該掃描過程，并不需要具備Root用戶的權(quán)限。
　　
　　2．TCP SYN掃描
　　在雙方利用TCP連接進(jìn)行通信的“三次握手”中，客戶端根據(jù)服務(wù)器方返回的報(bào)文類型即可判斷出服務(wù)器方的端口狀態(tài)，不需要再向?qū)Ψ桨l(fā)送報(bào)文，即沒有完成整個(gè)TCP連接的“三次握手”過程，并且不會在對方的系統(tǒng)上留下記錄，這種掃描稱為TCP SYN掃描，或稱為半連接掃描。
　　
　　3．秘密掃描
　　在進(jìn)行端口掃描時(shí)，TCP連接掃描很容易會被對方的路由器、防火墻或者是入侵檢測系統(tǒng)檢測到，為了避免掃描完成后被別人追蹤，于是產(chǎn)生了秘密掃描技術(shù)。
　　秘密掃描技術(shù)能夠躲避對方IDS、防火墻、包過濾器和日志的記錄，從而獲取目標(biāo)主機(jī)的端口信息。在秘密掃描中，因?yàn)椴话琓CP的“三次握手”協(xié)議的任何部分，所以對方?jīng)]有辦法記錄掃描的過程，但是這種掃描的可靠性會降低?，F(xiàn)有的秘密掃描方式有TCP FIN掃描、TCP ACK掃描、NULL掃描、XMAS掃描和SYN/ACK掃描等。
　?。?）TCP FIN掃描很多系統(tǒng)能夠過濾掉SYN數(shù)據(jù)報(bào)文，但是允許中斷連接的FIN數(shù)據(jù)報(bào)文通過，而且不記錄這樣的報(bào)文。利用TCP FIN掃描，如果目標(biāo)主機(jī)的端口開放，則目標(biāo)主機(jī)會認(rèn)為對方請求關(guān)閉TCP連接，只是簡單丟棄FIN數(shù)據(jù)報(bào)文。如果目標(biāo)主機(jī)存在而端口沒有打開，則會認(rèn)為關(guān)閉的是一個(gè)不存在的連接，判斷這是一個(gè)錯(cuò)誤，并且會返回一個(gè)RST數(shù)據(jù)報(bào)文，如圖3、圖4所示。這樣，根據(jù)是否有返回報(bào)文就可以判斷對方的端口狀態(tài)。
　　
　　　　圖3 對方端口開放時(shí)發(fā)FIN包　　　　　　　圖4 對方端口未開放時(shí)發(fā)FIN包
　　
　?。?）TCP ACK掃描掃描主機(jī)向目標(biāo)主機(jī)發(fā)送確認(rèn)應(yīng)答數(shù)據(jù)包ACK時(shí)，正常情況下目標(biāo)主機(jī)會返回?cái)嚅_連接的數(shù)據(jù)包RST，這時(shí)掃描主機(jī)有兩種方式根據(jù)RST數(shù)據(jù)包來判斷目標(biāo)主機(jī)的端口開放情況。第一種，如果返回的RTS數(shù)據(jù)包的TTL值小于或等于64，則端口開放，否則端口關(guān)閉。第二種，如果返回的RTS數(shù)據(jù)包的WINDOW值非零，則端口開放，否則端口關(guān)閉。
　?。?）NULL掃描掃描主機(jī)將TCP數(shù)據(jù)包中的控制位ACK（確認(rèn)）、FIN（結(jié)束連接）、RST（重新設(shè)定連接）、SYN（連接同步化）、URG（緊急）、PSH（接收端收到數(shù)據(jù)后交由上一層處理）標(biāo)志位置空后，將數(shù)據(jù)包發(fā)送給目標(biāo)主機(jī)。如果目標(biāo)主機(jī)的端口開放，則其不返回任何信息；如果目標(biāo)主機(jī)返回RST類型的數(shù)據(jù)包，則表示端口關(guān)閉。
　?。?）XMAS掃描其掃描原理和NULL掃描類似，但它是將TCP數(shù)據(jù)包中的ACK、FIN、RST、SYN、URG、PSH標(biāo)志位置1后發(fā)送給目標(biāo)主機(jī)。如果目標(biāo)主機(jī)端口開放，則其不返回任何信息；如果目標(biāo)端口關(guān)閉，則目標(biāo)主機(jī)將返回RST信息。
　?。?）SYN/ACK掃描在正常的TCP連接過程中，數(shù)據(jù)包的發(fā)送順序是SYN→SYN/ACK→ACK，但在采用SYN/ACK掃描時(shí)，掃描主機(jī)首先發(fā)送SYN/ACK數(shù)據(jù)包，這時(shí)目標(biāo)主機(jī)會判斷為一個(gè)錯(cuò)誤的連接。如果目標(biāo)端口開放，目標(biāo)主機(jī)將返回RST信息；如果目標(biāo)端口關(guān)閉，目標(biāo)主機(jī)將丟棄數(shù)據(jù)包，不返回任何信息。
　?。?）UDP ICMP端口不可達(dá)掃描 掃描主機(jī)發(fā)送UDP數(shù)據(jù)包給目標(biāo)主機(jī)的UDP端口，等待目標(biāo)端口不可達(dá)的ICMP信息。如果超時(shí)也沒有接到端口不可達(dá)的ICMP信息，則表明目標(biāo)端口處于打開的狀態(tài)；如果ICMP信息及時(shí)接收到，則表明目標(biāo)端口處于關(guān)閉狀態(tài)。這種方式只能掃描UDP端口，并且這種方式的可靠性不高。因?yàn)閁DP協(xié)議本身就是不可靠的協(xié)議，UDP數(shù)據(jù)包可能在途中丟失。另外，如果目標(biāo)主機(jī)打開防火墻，防火墻可能攔截UDP數(shù)據(jù)包或者禁止ICMP數(shù)據(jù)包通過，這樣操作者收不到ICMP數(shù)據(jù)包，會誤判對方的端口開放，而實(shí)際情況并非如此。
　　
　　三、認(rèn)證掃描和代理掃描
　　
　　1．認(rèn)證掃描（TCP Ident掃描）是基于Ident協(xié)議（RFC1413）的，利用Ident協(xié)議可以獲得運(yùn)行在某個(gè)端口上的進(jìn)程的用戶名。
　　認(rèn)證掃描中用到一個(gè)Ident服務(wù)，Ident服務(wù)是網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)器驗(yàn)證客戶方身份的，它在客戶端的TCP113端口上監(jiān)聽服務(wù)器方。該網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器方首先向客戶方的113端口反方向建立連接，再進(jìn)行通信。認(rèn)證掃描的優(yōu)點(diǎn)是掃描迅速，不需要Root用戶的權(quán)限，并且能夠返回必要的服務(wù)信息，但是這種掃描容易被目標(biāo)主機(jī)監(jiān)測到。
　　2．代理掃描是一種基于FTP協(xié)議的掃描技術(shù)，文件傳輸協(xié)議（FTP）支持代理FTP連接。這個(gè)選項(xiàng)允許一個(gè)客戶端同時(shí)跟兩個(gè)FTP服務(wù)器建立連接，再在服務(wù)器之間直接傳輸數(shù)據(jù)。然而，在多數(shù)情況下，希望能夠使得FTP服務(wù)器發(fā)送文件到Internet的任何地方，許多攻擊正是利用了這個(gè)缺陷。FTP代理掃描主要使用FTP代理服務(wù)器來掃描TCP端口。掃描步驟如下：
　?。?）假定S是掃描機(jī)，T是掃描目標(biāo)，F(xiàn)是一個(gè)FTP服務(wù)器，這個(gè)服務(wù)器支持代理選項(xiàng)，能夠跟S和T建立連接。
　?。?）S與F建立一個(gè)FTP會話，使用PORT命令聲明一個(gè)選擇的端口（稱之為P－T）作為代理傳輸所需要的被動端口。
　?。?）S使用一個(gè)LIST命令，嘗試啟動一個(gè)到P－T的數(shù)據(jù)傳輸。
　?。?）如果端口P－T在監(jiān)聽，傳輸就會成功（返回碼150和226被發(fā)送回給S），否則S會收到“425無法打開數(shù)據(jù)連接”的應(yīng)答。
　?。?）S持續(xù)使用PORT和LIST命令，直到T上所有的選擇端口掃描完畢。
　　FTP代理掃描不但難以跟蹤，而且當(dāng)FTP服務(wù)器在防火墻后面時(shí)，還可以穿透防火墻。它的主要缺點(diǎn)是速度太慢。
　　從以上可以看出，正確采用各種掃描技術(shù)就可以分析出目標(biāo)主機(jī)的存活狀態(tài)、運(yùn)行的進(jìn)程和操作系統(tǒng)類型等信息。安全掃描技術(shù)種類較多，除上述外還有操作系統(tǒng)掃描，ping掃描等。由于篇幅有限，這里不再贅述。在實(shí)際應(yīng)用中，由于防火墻等的存在，應(yīng)該綜合采用各種技術(shù)，這樣才能確保掃描結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]石志國等.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全教程.清華大學(xué)出版社，2004年4月第一版.
　　[2]