Nmap的介绍、安装并进行网络扫描

2023-11-05

Nmap概述

Nmap(Network Mapper(网络映射器))是一个网络连接端扫描软件，用来扫描网上电脑开放的网络连接端。确定哪些服务运行在哪些连接端，并且推断计算机运行哪个操作系统（这是亦称 fingerprinting）。它是网络管理员必用的软件之一，以及用以评估网络系统安全。

正如大多数被用于网络安全的工具，nmap 也是不少黑客及骇客（又称脚本小子）爱用的工具。系统管理员可以利用nmap来探测工作环境中未经批准使用的服务器，但是黑客会利用nmap来搜集目标电脑的网络设定，从而计划攻击的方法。

Nmap包含四项基本功能：主机发现（Host Discovery）端口扫描（Port Scanning）版本侦测（Version Detection）操作系统侦测（Operating System Detection）而这四项功能之间，又存在大致的依赖关系（通常情况下的顺序关系，但特殊应用另外考虑），首先需要进行主机发现，随后确定端口状况，然后确定端口上运行具体应用程序与版本信息，然后可以进行操作系统的侦测。而在四项基本功能的基础上，Nmap提供防火墙与IDS（IntrusionDetection System,入侵检测系统）的规避技巧，可以综合应用到四个基本功能的各个阶段；另外Nmap提供强大的NSE（Nmap Scripting Language）脚本引擎功能，脚本可以对基本功能进行补充和扩展。

通常，一个简单的使用ICMP协议的ping操作可以满足一般需求；也可以深入探测UDP或者TCP端口，直至主机所使用的操作系统；还可以将所有探测结果记录到各种格式的日志中，供进一步分析操作。

Nmap安装

首先访问Nmap官网，获得windows对应版本的安装包。

根据提示,一直安装即可

软件主界面

可以看出其内置了很多扫描类型，支持查看多种扫描结果，UI界面比较直观

此外，还可以在linux终端内安装，更加灵活。

Nmap使用

查看linux下nmap的帮助信息。(执行命令nmpa -h)

Nmap 7.80 ( https://nmap.org )

Usage: nmap [Scan Type(s)] [Options] {target specification}

可见nmap指令的一般格式是：nmap \[扫描类型(可叠加)\] \[选项\] \[目标\]

其中目标可以有如下格式：

TARGET SPECIFICATION:
Can pass hostnames, IP addresses, networks, etc.
Ex: scanme.nmap.org, microsoft.com/24, 192.168.0.1; 10.0.0-255.1-254
-iL <inputfilename>: Input from list of hosts/networks
-iR <num hosts>: Choose random targets
--exclude <host1[,host2][,host3],...>: Exclude hosts/networks
--excludefile <exclude_file>: Exclude list from file

其他可以指定的参数(部分)有:

HOST DISCOVERY: 目标勘测的手段
SCAN TECHNIQUES: 指定扫描的技术
PORT SPECIFICATION AND SCAN ORDER: 指定端口和扫描顺序
SERVICE/VERSION DETECTION: 服务/版本勘测
OS DETECTION: 操作系统勘测

参考windows上有UI的nmap版本内置的扫描类型：

  Intense scan                  nmap -T4 -A -v www.baidu.com

  Intense scan plus UDP         nmap -sS -sU -T4 -A -v www.baidu.com

  Intense scan, all TCP ports   nmap -p 1-65535 -T4 -A -v www.baidu.com

  Intense scan, no ping         nmap -T4 -A -v -Pn www.baidu.com

  Ping scan                     nmap -sn www.baidu.com

  Quick scan                    nmap -T4 -F www.baidu.com

  Quick scan plus               nmap -sV -T4 -O -F \--version-light www.baidu.com

  Quick traceroute              nmap -sn \--traceroute www.baidu.com

  Regular scan                  nmap www.baidu.com

  Slow comprehensive scan       nmap -sS -sU -T4 -A -v -PE -PP -PS80,443 -PA3389 -PU40125 -PY -g 53 \--script \"default or (discovery and safe)\" www.baidu.com

利用Nmap实施网络扫描

主机发现

原理

当网络不通时，我们需要ping一下主机，检查网关是否正常，这与主机发现原理一样。当测试目标是一个网络时，在线的主机才是我们的用主机发现的目标，nmap中提供了许多主机发现的方法，大多与TCP/IP协议簇中的协议有关。

1、跳过ping扫描阶段：

nmap进行其他扫描之前都会对目标进行一个ping扫描。如果目标对ping 扫描无反应将结束整个扫描过程。这种方法可以跳过那些没有响应的主机，从而节省大量时间，但如果目标在线只是采用某种手段屏蔽了ping 扫描，从而躲过我们的其他扫描操作，我们可以指定无论目标是否响应ping 扫描，毒药将整个扫描过程完整的参数呈现出来；如 nmap -PN 192.168.169.131。

2、仅使用ping协议进行主机发现：

有时需要对大量的主机扫描，nmap如果对一个目标主机采取各种手段进行扫描会花费大量时间。这时我们只对目标主机进行扫描。如 nmap -sP 192.168.169.131。

3、使用ARP协议进行主机发现：

当目标主机与我们处于同一网段时，使用ARP协议扫描是最佳选择。不仅速度快，扫描结果精准。因为没有任何的安全措施会阻止正常的arp请求。如 nmap -PR 192.168.169.131。

4、使用TCP协议进行主机发现：

TCP协议主要是三次握手构成，主动端发送syn报文，被动端回应syn+ack报文，然后主动端回应ack。利用此过程，nmap向目标发送syn报文，如果对方回应了syn+ack则说明在线。半开扫描，如nmap -sS 192.168.169.131。全开扫描，如nmap -sT 192.168.169.131。

5、使用UDP协议进行主机发现：

UDP相比较TCP简单，但扫描时并不比TCP协议方便，而且花费时间长，因此这种扫描不常用。如nmap -sU 192.168.169.131。

用法

通常主机发现并不单独使用，而只是作为端口扫描、版本侦测、OS侦测先行步骤。而在某些特殊应用（例如确定大型局域网内活动主机的数量），可能会单独专门适用主机发现功能来完成。

HOST DISCOVERY:
  -sL: List Scan - simply list targets to scan
  -sn: Ping Scan - disable port scan
  -Pn: Treat all hosts as online -- skip host discovery
  -PS/PA/PU/PY[portlist]: TCP SYN/ACK, UDP or SCTP discovery to given ports
  -PE/PP/PM: ICMP echo, timestamp, and netmask request discovery probes
  -PO[protocol list]: IP Protocol Ping
  -n/-R: Never do DNS resolution/Always resolve [default: sometimes]
  --dns-servers <serv1[,serv2],...>: Specify custom DNS servers
  --system-dns: Use OS's DNS resolver
  --traceroute: Trace hop path to each host

其中，比较常用的使用的是-sn，表示只单独进行主机发现过程；-Pn表示直接跳过主机发现而进行端口扫描等高级操作（如果已经确知目标主机已经开启，可用该选项）；-n，如果不想使用DNS或reverse DNS解析，那么可以使用该选项。

操作

命令：nmap -sn IP

端口扫描

原理

nmap向目标主机发送报文并根据返回报文从而认定端口的6种状态。（注意：这六种状态只是namp认为的端口状态，例如：有些主机或者防火墙会返回一些不可靠的报文从而妨碍nmap对端口开放问题的确认）。

Open（开放的）：端口处于开放状态，意味着目标机器上的应用程序正在该端口监听连接/报文；
Closed（关闭的）：端口处于关闭状态。这里我们值得注意的是关闭的端口也是可访问的，只是该端口没有应用程序在它上面监听，但是他们随时可能开放；
Filtered（过滤的）：由于包过滤阻止探测报文到达端口， Nmap 无法确定该端口是否开放。过滤可能来自专业的防火墙设备，路由器规则或者主机上的软件防火墙；
Unfiltered（未被过滤的）：意味着端口可访问，但 Nmap 不能确定它是开放还是关闭。这种状态和filtered的区别在于：unfiltered的端口能被nmap访问，但是nmap根据返回的报文无法确定端口的开放状态，而filtered的端口直接就没能够被nmap访问。端口被定义为Unfilterd只会发生在TCP ack扫描类型时当返回RST的报文。而端口被定义为filtered 状态的原因是是报文被防火墙设备，路由器规则，或者防火墙软件拦截，无法送达到端口，这通常表现为发送NMAP的主机收到ICMP报错报文，或者主机通过多次重复发送没有收到任何回应）。
Open|filtered状态：这种状态主要是nmap无法区别端口处于open状态还是filtered状态。这种状态只会出现在open端口对报文不做回应的扫描类型中，如：udp，ip protocol ，TCP null，fin，和xmas扫描类型。
Closed|filtered状态：这种状态主要出现在nmap无法区分端口处于closed还是filtered时。

用法

扫描方式选项

SCAN TECHNIQUES:
  -sS/sT/sA/sW/sM: TCP SYN/Connect()/ACK/Window/Maimon scans
  -sU: UDP Scan
  -sN/sF/sX: TCP Null, FIN, and Xmas scans
  --scanflags <flags>: Customize TCP scan flags
  -sI <zombie host[:probeport]>: Idle scan
  -sY/sZ: SCTP INIT/COOKIE-ECHO scans
  -sO: IP protocol scan
  -b <FTP relay host>: FTP bounce scan

端口参数与扫描顺序：

PORT SPECIFICATION AND SCAN ORDER:
  -p <port ranges>: Only scan specified ports
    Ex: -p22; -p1-65535; -p U:53,111,137,T:21-25,80,139,8080,S:9
  --exclude-ports <port ranges>: Exclude the specified ports from scanning
  -F: Fast mode - Scan fewer ports than the default scan
  -r: Scan ports consecutively - don't randomize
  --top-ports <number>: Scan <number> most common ports
  --port-ratio <ratio>: Scan ports more common than <ratio>

操作

命令：nmap --sS --sU --T4 --top-ports 300 www.baidu.com

参数：

-sS表示使用TCP SYN方式扫描TCP端口；

-sU表示扫描UDP端口；

-T4表示时间级别配置4级；

–top-ports 300表示扫描最有可能开放的300个端口（TCP和UDP分别有300个端口）。

从上图中，我们看到扫描结果，在扫描的300个端口中，有298个是关闭的；开放的分别是80和443端口。

版本侦测

原理

版本侦测主要分为以下几个步骤：

首先检查open与open|filtered状态的端口是否在排除端口列表内。如果在排除列表，将该端口剔除。
如果是TCP端口，尝试建立TCP连接。尝试等待片刻（通常6秒或更多，具体时间可以查询文件nmap-services-probes中Probe TCP NULL q||对应的totalwaitms）。通常在等待时间内，会接收到目标机发送的"WelcomeBanner"信息。nmap将接收到的Banner与nmap-services-probes中NULL probe中的签名进行对比。查找对应应用程序的名字与版本信息。
如果通过"Welcome Banner"无法确定应用程序版本，那么nmap再尝试发送其他的探测包（即从nmap-services-probes中挑选合适的probe），将probe得到回复包与数据库中的签名进行对比。如果反复探测都无法得出具体应用，那么打印出应用返回报文，让用户自行进一步判定。
如果是UDP端口，那么直接使用nmap-services-probes中探测包进行探测匹配。根据结果对比分析出UDP应用服务类型。
如果探测到应用程序是SSL，那么调用openSSL进一步的侦查运行在SSL之上的具体的应用类型。
如果探测到应用程序是SunRPC，那么调用brute-force RPC grinder进一步探测具体服务。

用法

SERVICE/VERSION DETECTION:
  -sV: Probe open ports to determine service/version info
  --version-intensity <level>: Set from 0 (light) to 9 (try all probes)
  --version-light: Limit to most likely probes (intensity 2)
  --version-all: Try every single probe (intensity 9)
  --version-trace: Show detailed version scan activity (for debugging)

操作

命令：nmap --sV www.baidu.com

从图中可知，本次一个扫描了1000个端口，其中有998个是关闭的。

对开开放的两个端口上的服务进行版本侦测的结如方框内显示。

OS侦测

原理

Nmap使用TCP/IP协议栈指纹来识别不同的操作系统和设备。在RFC规范中，有些地方对TCP/IP的实现并没有强制规定，由此不同的TCP/IP方案中可能都有自己的特定方式。Nmap主要是根据这些细节上的差异来判断操作系统的类型的。

具体实现方式如下：

Nmap内部包含了2600多已知系统的指纹特征（在文件nmap-os-db文件中）。将此指纹数据库作为进行指纹对比的样本库。
分别挑选一个open和closed的端口，向其发送经过精心设计的TCP/UDP/ICMP数据包，根据返回的数据包生成一份系统指纹。
将探测生成的指纹与nmap-os-db中指纹进行对比，查找匹配的系统。如果无法匹配，以概率形式列举出可能的系统。

用法

OS DETECTION:
-O: Enable OS detection
--osscan-limit: Limit OS detection to promising targets
--osscan-guess: Guess OS more aggressively

操作

命令：nmap --O 127.0.0.1

从上图中可看到，指定-O选项后先进行主机发现与端口扫描，根据扫描到端口来进行进一步的OS侦测。获取的结果信息有设备类型，操作系统类型，操作系统的CPE描述，操作系统细节，网络距离等。

最后综合上述命令，对www.baidu.com执行一次加强的快速扫描：

命令： nmap -sV -T4 -O -F --version-light www.cug.edu.cn

通过上述结果，可以看出：

本次侦测共用时5.38s。扫描了一个IP的100个端口，该主机在线。

扫描出5个运行中的服务，类型如上图。

暂时无法准确判断操作系统的类型，但是最有可能是FreeBSD和PC-BSD，对应的概率如上图所示。

参考文献

张星亮,张洪波.网络安全扫描工具的比较与分析[J].电脑知识与技术,2018,14(11):56-57.DOI:10.14004/j.cnki.ckt.2018.1200.
俞海.基于Nmap网络扫描的场景仿真实验[J].绍兴文理学院学报(自然科学),2017,37(01):28-31.DOI:10.16169/j.issn.1008-293x.k.2017.07.005.

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