发信人: lano()
整理人: (2000-02-10 14:25:43), 站内信件
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By Fyodor [email protected] (www.insecure.org)
backend [email protected] (http://www.isbase.com/)
摘要
本文主要讨论如何通过探测远程主机的TCP/IP堆栈来收集宝贵的主机系统。
首先讲述几种没有包括
堆栈探测技术的“传统”的主机操作系统扫描方法。接着是现在较为常见的堆栈
特征扫描工具的基本原
理。然后讨论一些能使远程主机“在不知不觉间”泄露其信息的技术。最后主要
是nmap扫描工具的一些
实现细节。
动机
我想谁都已经非常清楚知道远程主机操作系统有多么重要，因此这里只是作
一简单叙述。首先最有
用的一点在于绝大多数安全漏洞都是针对特定操作系统的。例如你在作端口扫描
时发现端口53打开了，
而且其守护服务器是有安全漏洞的BIND版本，这时你只要找到相应的漏洞攻击程
序就可轻而易举地使守
护进程崩溃。依靠优秀的TCP/IP特征探测器，你可以很快知道主机是运行'Solar
is 2.5.1'还是
'Linux 2.0.35'，然后使用相应的漏洞程序和shellcode代码。
这个工具也可能被不正当地使用。有些人喜欢一次对多台机器（例如50000台
）进行操作系统和端口
扫描，例如如果Sun comsat守护服务器的一个安全漏洞被公布了，他们就会特意
地去寻找‘Solaris 2.6'
操作系统和'UDP/512'端口，然后不厌其烦地去攻击这些机器。我们通常将这种人
称为"SCRIPT KIDDIE"
（注：就象是只会抄袭别人的小孩）。这种人并没有什么技术，也不能说明他能
够发现漏洞或修补漏洞。
而对于那些即使自己发现了漏洞，但却只会通过攻击他人网页来企图证明自己如
何出色而系统管理员如何
愚蠢的人，人们更会嗤之以鼻。
我们称之为“社交工程(social engineering)”也是另一种可能的不正当用
途。例如当骇客扫描到目
标公司网络时nmap报告发现了一台'Datavoice TxPORT PRISM 3000 T1 CSU/DSU
6.22/2.06‘，他就会以
“Datavoice技术支持”的身份给这间公司打电话：“我们正准备公布一个安全漏
洞，但我们希望在此之
前为我们的客户安装补丁程序。这个补丁程序我刚刚给您寄出去。……”某些天
真的管理员会真的以为只
有真正来自Datavoice公司的技术工程师才知道那么多关于他们的CSU/DSU设备的
资料，从而……
另一个可能的用途是评价你准备有合作的公司。当在选择一个新的ISP时，扫
描一下该网络看看在使
用设备。如果是一大堆的低档路由器和用Windows机器提供PPP服务，那即使是"￥
99/年"的价格你也会觉
得不值。：）
传统技术
利用堆栈特征探测操作系统是一种独特的方法。我想它会满足大多数的要求
，虽然目前也还流行有其
它方法。不过下面这种方法可能仍然是迄今为止最有效的：
playground~> telnet hpux.u-aizu.ac.jp
Trying 163.143.103.12...
Connected to hpux.u-aizu.ac.jp.
Escape character is '^]'.
HP-UX hpux B.10.01 A 9000/715 (ttyp2)
login:
如此公开地宣布本机运行的是什么系统根本就是一种商业炒作！现在的大多
数系统都还带有这种banner，
而管理员们也没有意识到应该去掉它们。虽然是存在许多探测主机操作系统的方
法，但这绝对不能成为为
公开主机操作系统这种愚蠢行为辩护的理由。
随着这个问题的严重性被广泛意识到，越来越多的人已经开始将banner去掉
，许多系统的banner也不
再泄露重要的信息，这种通过查找banner获得操作系统类型和版本的方法会遇到
许多困难，变得不那么可
行了。但是，至少目前版本的昂贵商业扫描器（如ISS）仍然只使用这种古老的方
法来试图获取主机操作系
统类型和版本。相比之下，下载nmap和queso会节约你大量的金钱。：）
即使关闭了banner，许多应用程序却仍然乐于向访问者提供这类信息。例如
，当登录到某台FTP服务器时：
payfonez> telnet ftp.netscape.com 21
Trying 207.200.74.26...
Connected to ftp.netscape.com.
Escape character is '^]'.
220 ftp29 FTP server (UNIX(r) System V Release 4.0) ready.
SYST
215 UNIX Type: L8 Version: SUNOS
首先，它在缺省的banner里告诉你系统的信息。然后当输入'SYST'命令时，
它会更乐意地向你提供更多的信息。
如果支持匿名FTP，我们可以下载/bin/ls或其它二进制文件来（至少）确定
主机的硬件平台。
其它许多应用程序也能提供类似信息。例如WEB服务器：
playground> echo 'GET / HTTP/1.0\n' | nc hotbot.com 80 | egrep '^Serve
r:'
Server: Microsoft-IIS/4.0
playground>
嗯。。。现在我们知道这台机器运行的是什么破操作系统了。：）
其它“传统”的技术还包括DNS主机记录（INFO）、社交工程（social engi
neering）和SNMP等。这里就不再多说了。
几个操作系统特征探测程序
Nmap不是第一个使用TCP/IP堆栈特征探测操作系统类型的程序。Johan编写的
IRC欺骗器sirc从第三版
（或更早）就已经包含了很基本的特征探测技术。这个程序使用了一些简单的TC
P标记位测试来区分
"Linux"、"4.4BSD"、"Win95"或"Unknown"操作系统主机。
另一个类似的程序是checkos，由Shok编写并于1998年1月在"Confidence Re
mains High Issue #7"上发表。它采用了
与sirc完全相同的技术，甚至某些代码也完全一致。其实checkos在公开发表前就
已在私底下流传了很久，因此我不知道
是哪个程序抄袭了另一个程序。在传播过程中，checkos增加了telnet banner检
查功能（虽然这是一项很老的技术）。
据Shok说，checkos从来就没打算公开，因此他并没有考虑过版权问题。
Su1d也写了一个操作系统检测程序。程序名为SS，版本3.11能够检测12种不
同操作系统类型。我这个程序使用了
nmap的某些网络代码。
然后是queso。这个很新的程序比起以前的其它程序有了很大的飞跃。它不但
增加了不少新的测试，还是第一个
（我所知道的）将操作系统特征与代码分离的程序。其它扫描程序的代码与下面
相似：
/* from ss */
if ((flagsfour & TH_RST) && (flagsfour & TH_ACK) && (winfour == 0) &&
(flagsthree & TH_ACK))
reportos(argv[2],argv[3],"Livingston Portmaster ComOS");
而queso将这些操作系统特征都单独存放到一个配置文件中，这样只需将新的
操作系统特征添加到配置文件中即可，
从而极大地增强了程序的可扩展性。
Queso由Apostols.org的Savage编写。
以上谈到的所有程序都存在一个问题，那就是仍然局限于依靠为数不多的测
试和响应来确定系统类型。我们不但希望
仅仅知道“这台机器运行的是OpenBSD、FreeBSD或者NetBSD。”，还想知道如具
体版本和其它更多的信息。例如，
'Solaris 2.6'比'Solaris'包含有更多的信息。为了能达到这种更高的探测要求
，在nmap中使用了更多的操作系统特征技
术。下面就让我们一起讨论吧。
特征探测方法
目前有许多的网络堆栈特征探测技术。最简单的就是寻找各种操作系统间的
不同并写出探测程序。当使用了足够的不
同特征时，操作系统的探测精度就有了很大保证。例如nmap能够可靠地区分出So
laris 2.4、Solaris 2.5-2.5.1和
Solaris 2.6，也能区分2.0.30、2.0.31-34或2.0.35版本的Linux内核。以下是一
些这方面的技术：
FIN探测 -- 通过发送一个FIN数据包（或任何未设置ACK或SYN标记位的数据包）
到一个打开的端口，并等待回应。RFC793定义的标准行为是“不”
响
应，但诸如MS Windows、BSDi、CISCO、HP/UX、MVS和IRIX等操作系
统会回应一个RESET包。大多数的探测器都使用了这项技术。
BOGUS（伪造）标记位探测 -- 据我所知，Queso是第一个使用这种更聪明技术的
探测器。它原理是在一个SYN数据包TCP头中设置未定义的TCP“标记
”
（64或128）。低于2.0.35版本的Linux内核会在回应包中保持这个
标记，而其它操作系统好象都没有这个问题。不过，有些操作系统
当接收到一个SYN+BOGUS数据包时会复位连接。所以这种方法能够比
较有效地识别出操作系统。
TCP ISN 取样 -- 其原理是通过在操作系统对连接请求的回应中寻找TCP连接初
始化序列号的特征。目前可以区分的类别有传统的64K（旧UNIX系统
使用）、随机增加（新版本的Solaris、IRIX、FreeBSD、Digital
UNIX、Cray和其它许多系统使用）、真正“随机”（Linux 2.0.*及
更
高版本、OpenVMS和新版本的AIX等操作系统使用）等。Windows平台
（还有其它一些平台）使用“基于时间”方式产生的ISN会随着时间
的
变化而有着相对固定的增长。不必说，最容易受到攻击的当然是老
式的64K方式。而最受我们喜爱的当然是“固定”ISN！确实有些机
器
总是使用相同的ISN，如某些3Com集线器（使用0x83）和Apple
LaserWriter打印机（使用0xC7001）。
根据计算ISN的变化、最大公约数和其它一些有迹可循的规律，还可
以将这些类别分得更细、更准确。
“无碎片”标记位 -- 许多操作系统逐渐开始在它们发送的数据包中设置IP“不
分
片（无碎片）”位。这对于提高传输性能有好处（虽然有时它很讨
厌
-- 这也是为什么nmap不对Solaris系统进行碎片探测的原因）。但
并不是所有操作系统都有这个设置，或许并不并总是使用这个设置
，
因此通过留意这个标记位的设置可以收集到关于目标主机操作系统
的更多有用信息。
TCP 初始化“窗口” -- 就是检查返回数据包的“窗口”大小。以前的探测器仅
仅通
过RST数据包的非零“窗口”值来标识为“起源于BSD 4.4”。而象
queso
和nmap这些新的探测器会记录确切的窗口值，因为该窗口随操作系
统类型有较为稳定的数值。这种探测能够提供许多有用的信息，因
为某些系统总是使用比较特殊的窗口值（例如，据我所知AIX是唯一
使用0x3F25窗口值的操作系统）。而在声称“完全重写”的NT5的T
CP
堆栈中，Microsoft使用的窗口值总是0x402E。更有趣的是，这个数
值同时也被OpenBSD和FreeBSD使用。
ACK值 -- 也许你认为ACK值总是很标准的，但事实上操作系统在ACK域值的实
现也有所不同。例如，假设向一个关闭的TCP端口发送一个FIN|PSH
|
URG包，许多操作系统会将ACK值设置为ISN值，但Windows和某些愚
蠢的打印机会设置为seq+1。如果向打开的端口发送SYN|FIN|URG|
PSH包，Windows的返回值就会非常不确定。有时是seq序列号值，有
时是S++，而有时回送的是一个似乎很随机性的数值。我们很怀疑为
什么MS总是能写出这种莫名其妙的代码。
ICMP错误信息查询 -- 有些（聪明的）操作系统根据RFC 1812的建议对某些类型
的错误信息发送频率作了限制。例如，Linux内核（在net/ipv4/
icmp.h）限制发送“目标不可到达”信息次数为每4秒80次，如果超
过
这个限制则会再减少1/4秒。一种测试方法是向高端随机UDP端口发
送成批的数据包，并计算接收到的“目标不可到达”数据包的数量
。
在nmap中只有UDP端口扫描使用了这个技术。这种探测操作系统方法
需要稍微长的时间，因为需要发送大量的数据包并等待它们的返回
。
这种数据包处理方式也会对网络性能造成某种程度的影响。
ICMP信息引用 -- RFC定义了一些ICMP错误信息格式。如对于一个端口不可到达
信息，几乎所有操作系统都只回送IP请求头+8字节长度的包，但
Solaris返回的包会稍微长一点，Linux则返回更长的包。这样即使
操作系统没有任何监听任何端口，nmap仍然有可能确定Linux和
Solaris操作系统的主机。
ICMP错误信息回显完整性 -- 我们在前面已谈到，机器必须根据接收到的数据
包返回“端口不可到达”（如果确实是这样）数据包。有些操作系
统
会在初始化处理过程中弄乱了请求头，这样当你接收到这种数据包
时会出现不正常。例如，AIX和BSDI返回的IP包中的“总长度”域会
被设置为20字节（太长了）。某些BSDI、FreeBSD、OpenBSD、
ULTRIX和VAX操作系统甚至会修改请求头中的IP ID值。另外，由于
TTL值的改变导致校验和需要修改时，某些系统（如AIX、FreeBSD
等）返回数据包的检验和会不正确或为0。有时这种情况也出现在
UDP包检验和。总的说来，nmap使用了九种不同的ICMP错误信息探
测技术来区分不同的操作系统。
服务类型（TOS） -- 对于ICMP的“端口不可到达”信息，经过对返回包的服务类
型（TOS）值的检查，几乎所有的操作系统使用的是ICMP错误类型
0，而Linux使用的值是0xC0。
片段（碎片）处理 -- 不同操作系统在处理IP片段重叠时采用了不同的方式。
有些用新的内容覆盖旧的内容，而又有些是以旧的内容为优先。有
很多探测方法能确定这些包是被如何重组的，从而能帮助确定操作
系统类型。
TCP选项 -- 这是收集信息的最有效方法之一。其原因是：
1）它们通常真的是“可选的”，因此并不是所有的操作系统都使用
它们。
2）向目标主机发送带有可选项标记的数据包时，如果操作系统支
持这些选项，会在返回包中也设置这些标记。
3）可以一次在数据包中设置多个可选项，从而增加了探测的准确
度。
Nmap在几乎每一个探测数据包中都设置了如下选项：
Window Scale=10; NOP; Max Segment Size = 265; Timestamp; End of Op
s;
当接收到返回包时，检查返回了哪些选项，它们就是目标操作系统
支持的选项。有些操作系统（如较新版本的FreeBSD）支持以上所
有选项，而有些（如Linux 2.0.x）则几乎都不支持。Linux 2.1.x
内核支持以上所有选项。
如果有几个操作系统支持相同的选项，可以通过选项的值来进行区
分。例如，如果向Linux机器发送一个很小的MSS值，它一般会将此
MSS值返回，而其它系统则会返回不同数值。
如果支持相同的选项，返回值也相同，又怎么办呢？仍然可以通过
返回选项的顺序进行区分。如Solaris系统返回‘NNTNWME’，代表
：
而如果是Linux 2.1.122系统，相同的选项，相同的返回值，但顺
序却有所不同：MENNTNW。
目前还没有其它操作系统探测工具利用TCP选项，但它确实非常有效
！
另外还有其它一些选项也可用于进行探测，如T/TCP支持等。
译者注：还有至少两种颇具攻击性的探测方法。由于它们能导致拒绝服务攻
击，而这也是在nmap中没有实现
这些方法的主要原因。
NMAP探测细节和结果
上面我们讨论了操作系统类型探测的多种技术（除了某些攻击性方法外）。
这些技术都在nmap扫描器中实现。
Nmap扫描器收集了众多操作系统端口打开和关闭时的特征，支持目前流行的Linu
x、*BSD
和Solaris 2.5.1/2.6多种操作系统。
目前版本的nmap扫描器从一个文件中读取操作系统特征模板。下面是一个实
例：
FingerPrint IRIX 6.2 - 6.4 # Thanks to Lamont Granquist
TSeq(Class=i800)
T1(DF=N%W=C000|EF2A%ACK=S++%Flags=AS%Ops=MNWNNT)
T2(Resp=Y%DF=N%W=0%ACK=S%Flags=AR%Ops=)
T3(Resp=Y%DF=N%W=C000|EF2A%ACK=O%Flags=A%Ops=NNT)
T4(DF=N%W=0%ACK=O%Flags=R%Ops=)
T5(DF=N%W=0%ACK=S++%Flags=AR%Ops=)
T6(DF=N%W=0%ACK=O%Flags=R%Ops=)
T7(DF=N%W=0%ACK=S%Flags=AR%Ops=)
PU(DF=N%TOS=0%IPLEN=38%RIPTL=148%RID=E%RIPCK=E%UCK=E%ULEN=134%DAT=E)
让我们来看一下每一行的含义：
> FingerPrint IRIX 6.2 - 6.3 # Thanks to Lamont Granquist
它说明这是一个IRIX 6.2 - 6.3操作系统特征，注释指出该特征由Lamont G
ranquist提供。
> TSeq(Class=i800)
它说明ISN特征是"i800 class"，即每一个新序列号比上一个序列号大800的
整数倍。
> T1(DF=N%W=C000|EF2A%ACK=S++%Flags=AS%Ops=MNWNNT)
T1代表test1。这个测试是向打开的端口发送带有多个TCP选项的SYN数据包。
DF=N说明返回包的
"Don't fragment"位必须没有设置。W=C000|EF2A说明返回包的窗口值必须为0xC
000或0xEF2A。ACK=S++说明返
回包的ACK值必须为初始化序列号加1。Flags=AS说明返回包的ACK和SYN标记位必
须被设置。Ops=MNWNNT说明返
回包的TCP选项及其顺序必须为：
> T2(Resp=Y%DF=N%W=0%ACK=S%Flags=AR%Ops=)
Test 2（第二个测试）向打开端口发送带有相同TCP选项的NULL（空）数据包
。Resp=Y说明必须接收到返
回包。Ops= 说明返回包中的所有TCP选项必须都没有被设置。‘%Ops=’匹配任意
TCP选项。
> T3(Resp=Y%DF=N%W=400%ACK=S++%Flags=AS%Ops=M)
Test 3（第三个测试）向打开端口发送带有TCP选项的SYN|FIN|URG|PSH数据
包。
> T4(DF=N%W=0%ACK=O%Flags=R%Ops=)
这是向打开端口发送ACK数据包。注意这里没有Resp=字符串。说明返回包不
是必须的（例如数据包被丢
弃或有防火墙）。
> T5(DF=N%W=0%ACK=S++%Flags=AR%Ops=)
> T6(DF=N%W=0%ACK=O%Flags=R%Ops=)
> T7(DF=N%W=0%ACK=S%Flags=AR%Ops=)
以上测试是针对关闭端口的SYN、ACK和FIN|PSH|URG数据包测试，并设置了相
同的TCP选项。
> PU(DF=N%TOS=0%IPLEN=38%RIPTL=148%RID=E%RIPCK=E%UCK=E%ULEN=134%DAT=E)
这个是对“端口不可到达”信息的测试。DF=N前面已经介绍过了。TOS=0说明
IP服务类型域应为0。接
着的两个是IP包头总长度和返回IP包总长度（16进制值）。RID=E说明期望返回包
RID值与发送的UDP包的
值相同。RIPCK=E说明校验和应该正常（如果不正常则RIPCK=F）。UCK说明UDP包
校验和也应该正常。
ULEN=134是UDP包长度为0x134。DAT=E说明正确返回UDP数据，这个是大多数情况
下的缺省设置。
一些较为著名站点的扫描结果
注：这些都是以前的扫描结果，仅供参考。不保证它现在仍然有效或准确。
# "Hacker" sites or (in a couple cases) sites that think they are
www.l0pht.com => OpenBSD 2.2 - 2.4
www.insecure.org => Linux 2.0.31-34
www.rhino9.ml.org => Windows 95/NT # No comment :)
www.technotronic.com => Linux 2.0.31-34
www.nmrc.org => FreeBSD 2.2.6 - 3.0
www.cultdeadcow.com => OpenBSD 2.2 - 2.4
www.kevinmitnick.com => Linux 2.0.31-34 # Free Kevin!
www.2600.com => FreeBSD 2.2.6 - 3.0 Beta
www.antionline.com => FreeBSD 2.2.6 - 3.0 Beta
www.rootshell.com => Linux 2.0.35 # Changed to OpenBSD after
# they got owned.
# Security vendors, consultants, etc.
www.repsec.com => Linux 2.0.35
www.iss.net => Linux 2.0.31-34
www.checkpoint.com => Solaris 2.5 - 2.51
www.infowar.com => Win95/NT
# Vendor loyalty to their OS
www.li.org => Linux 2.0.35 # Linux International
www.redhat.com => Linux 2.0.31-34 # I wonder what distribution :
)
www.debian.org => Linux 2.0.35
www.linux.org => Linux 2.1.122 - 2.1.126
www.sgi.com => IRIX 6.2 - 6.4
www.netbsd.org => NetBSD 1.3X
www.openbsd.org => Solaris 2.6 # Ahem :)
www.freebsd.org => FreeBSD 2.2.6-3.0 Beta
# Ivy league
www.harvard.edu => Solaris 2.6
www.yale.edu => Solaris 2.5 - 2.51
www.caltech.edu => SunOS 4.1.2-4.1.4 # Hello! This is the 90's :
)
www.stanford.edu => Solaris 2.6
www.mit.edu => Solaris 2.5 - 2.51 # Coincidence that so many
good
# schools seem to like Sun?
# Perhaps it is the 40%
# .edu discount :)
www.berkeley.edu => UNIX OSF1 V 4.0,4.0B,4.0D
www.oxford.edu => Linux 2.0.33-34 # Rock on!
# Lamer sites
www.aol.com => IRIX 6.2 - 6.4 # No wonder they are so insecu
re :)
www.happyhacker.org => OpenBSD 2.2-2.4 # Sick of being owned, Carolyn
?
# Even the most secure OS is
# useless in the hands of an
# incompetent admin.
# Misc
www.lwn.net => Linux 2.0.31-34 # This Linux news site rocks!
www.slashdot.org => Linux 2.1.122 - 2.1.126
www.whitehouse.gov => IRIX 5.3
sunsite.unc.edu => Solaris 2.6
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※ 来源:．月光软件站 http://www.moon-soft.com．[FROM: 202.106.14.215]
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