网络攻防——端口扫描

1. 作业题目

本次实验主要对主机扫描和端口扫描原理的理解。使用python（scapy库）编写端口扫描程序，对目标IP（报含IP地址段）进行扫描，完成以下功能：

1）使用icmp协议探测主机是否开启；

2）对本机（关闭防火墙）的开放端口和非开放端口完成半连接、ACK、FIN、Null、Xmas、windows扫描，并与nmap扫描结果进行比较。

3）对远程（有防火墙）主机的开放端口和非开放端口完成半连接、ACK、FIN、Null、Xmas、windows扫描，并与2）进行比较，分析结果。

4）回答问题：样例程序中"conf.L3socket=L3RawSocket"的作用是什么？

1. 实验步骤及结果

   1. 探测主机是否开启

      将IP地址设置为本地回环地址：127.0.0.1，端口号设置为8901，IPY是IPy库中将字符串转为IP地址格式的处理函数，使用for循环处理可以实现"群ping"

      

      第一行代码定义了一个数据报，目标IP地址是前面设置的地址，所用的协议是ICMP协议，数据报的内容是自定义的"leo-port-lab"，最后将三层数据报通过"/"符号连接。

      第二行代码使用sr1()函数将数据报发送出去，超时限制为1秒，即超过一秒认为数据报没有成果=功发送出去；verbose参数用于控制详细输出的级别，为了不输出无关字符串，设置为False

      

      判断是否有返回的数据报来确定主机是否打开

   2. 对本机端口进行扫描

      Nmap对本机端口的扫描结果

      

      发现8900端口开放

      

      1. 半连接扫描：服务器和客户端建立TCP连接会发生三次握手，客户端先发送一个SYN数据报给服务器，如果端口开放，服务器会会返回一个标志位是SYN和ACK的数据报给客户端，如果端口没有开放，则会返回一个标志位是RST和ACK的数据报，为了不留下连接日志，客户端此时不需要返回ACK来建立连接。

         

         使用上面的函数定义要发送的数据报并发送，将所用协议设置为TCP，标志位设置成S，即SYN位为1，函数返回值是返回的数据报，赋值给ans字典变量，将ans中的键值位TCP的值取出，对其flag的值进行判断，也可以使用十六进制数来表示，如RA可以表示为0x14，具体可见TCP数据报规范

         

         对结果进行分析，如果标志位是SA，即SYN+ACK，说明端口开放，如果标志位是RA，即RST+ACK，说明端口关闭

         开放端口扫描结果

         

         非开放端口扫描结果

         

      2. ACK扫描：ACK扫描不能判断端口是否开放！客户端发送一个带有 ACK 标志和数据报，如果服务器返回一个带有 RST 标志的数据包，说明端口没有被过滤，不存在防火墙；如果目标服务器没有任何回应或者返回ICMP错误类型3且代码为1，2，3，9，10或13的数据报，说明端口被过滤且存在防火墙

         开放端口扫描结果

         

         非开放端口扫描结果

         

      3. FIN扫描：客户端发送FIN数据报，如果服务器没有返回数据报回应，说明端口开放，如果服务器返回一个 RST 数据报，说明目标端关闭的。

         

         将所用协议设置为TCP，标志位设置成F，即FIN位为1

         

         对结果进行分析，如果标志位是RA，即RST+ACK，说明端口关闭，如果ans==None，即没有返回数据报，说明端口开放

         开放端口扫描结果

         

         非开放端口扫描结果

         

      4. Null扫描：客户端发送没有标志位的数据报，如果服务器没有返回数据报回应，说明端口开放，如果服务器返回一个 RST 数据报，说明目标端关闭的。

         

         将所用协议设置为TCP，标志位为空，即每个比特位都是0

         

         对结果进行分析，如果标志位是RA，即RST+ACK，说明端口关闭，如果ans==None，即没有返回数据报，说明端口开放

         开放端口扫描结果

         

         非开放端口扫描结果

         

      5. Xmas扫描：客户端发送标志位为 PSH,FIN,URG的数据报，在正常情况下，三个标志位不能被同时设置，如果服务器没有返回数据报回应，说明端口开放，如果服务器返回一个 RST 数据报，说明目标端关闭的。

         

         将所用协议设置为TCP，标志位为FPU，即PSH、FIN、URG对应比特位的值是1

         

         对结果进行分析，如果标志位是RA，即RST+ACK，说明端口关闭，如果ans==None，即没有返回数据报，说明端口开放

         开放端口扫描结果

         

         非开放端口扫描结果

         

      6. Windows扫描：客户端发送一个标志位是ACK的数据报，如果返回的RST数据报没有被过滤，检查RST数据报中窗口的值，如果窗口大小的值是个非零值，说明服务器在准备建立连接传输数据，端口开放，窗口大小等于0，说明端口关闭。

         

         将所用协议设置为TCP，标志位为A，即发送ACK报文

         

         对结果进行分析，如果返回的数据报中的窗口值等于0，说明端口关闭，如果返回的数据报中的窗口值大于0，说明端口开放

         开放端口扫描结果

         

         非开放端口扫描结果

         

   3. 对远程主机进行扫描
      1. 半连接扫描：

         开放端口扫描结果

         

         非开放端口扫描结果

         

      2. ACK扫描

         开放端口扫描结果

         

         

         非开放端口扫描结果

         

         

      3. FIN扫描

         开放端口扫描结果

         

         非开放端口扫描结果

         

      4. Null扫描

         开放端口扫描结果

         

         非开放端口扫描结果

      5. Xmas扫描

         开放端口扫描结果

         

         非开放端口扫描结果

         

      6. Windows扫描

         开放端口扫描结果

         

         非开放端口扫描结果

         

   4. "conf.L3socket=L3RawSocket"的作用

      设置后可以使用原始套接字进行网络通信，这里指定的是使用第三层（L3）套接字类型，在IP层构造数据包（类推发送ARP数据包则第二层）

   5. 结果分析

      一个端口扫描的结果有三种：开放、关闭、被过滤，被过滤的结果不能够判断端口到底有没有开放，但可以判断出目标主机有防火墙拦截，所以被过滤这种结果并不是没有意义的。端口扫描的意义是区分这三种情况。半开放连接扫描可以根据返回数据报的类型判断是开放还是关闭，通过是否返回数据报判断扫描信息是否被过滤；但FIN，Null，Xmas扫描则不同，其本质是一个开放的端口收到没有设置SYN,ACK或RST标志位的异常数据报时，不会做出反应，而如果这个端口是关闭的，他会返回一个标志位是RST的数据报，这是由TCP协议本身决定的，但这三种方法有局限性，体现在：1）不同操作系统在对待这类事件做出的反应不同 2）如果发送出去的数据报丢失，如被防火墙拦截，会被误判成端口开放的情况。ACK扫描不能决定一个端口是否开放 ，只能判断目标是否有防火墙，所以在实际中可以先使用ACK扫描检查防火墙的状态。

      在与有防火墙存在相比较时，由于防火墙类型为状态防火墙，区别于会将某些端口和IP全部拦截的无状态防火墙不同，状态防火墙会根据数据报的类型和TCP握手的阶段进行过滤，即使是同一端口，数据报类型的不同也会导致拦截情况的不同。比如状态防火墙不会过滤ACK包，但会过滤SYN包，因为SYN会建立连接，而防火墙不允许未经授权的陌生IP和服务器建立连接，对待ACK，无论是否关闭都返回RST，对待其他数据报请求，防火墙都会拦截，发出扫描的主机始终没有收到回复数据报，对端口的扫描结果不准确。