通过端口测试验证网络安全策略

　基于网络安全需求，项目中的主机间可能会有不同的网络安全策略，这当然是好的，但很多时候，在解决网络安全问题的时候，同时引入了新的问题，如k8s集群必须在主机间开放udp端口，否则集群不能正常的运行，不仅需要开放真实主机间的udp网络，还要开放虚拟网络间的udp网络，可以通过nmap来进行快速的验证：

namap是什么：

　　nmap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。

一、安装nmap

yum install nmap -y

安装的命令还很很简单的，依赖也比较少，如果是离线环境下，可以使用yumdownloader命令来下载安装包，移到离线主机上进行安装。

二、查看主机开放的端口

[ansible@3 ~]$ sudo netstat -tlunp
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name    
tcp        0      0 0.0.0.0:111             0.0.0.0:*               LISTEN      1/systemd           
tcp        0      0 0.0.0.0:22              0.0.0.0:*               LISTEN      1260/sshd           
tcp6       0      0 :::111                  :::*                    LISTEN      1/systemd           
tcp6       0      0 :::22                   :::*                    LISTEN      1260/sshd           
udp        0      0 0.0.0.0:61924           0.0.0.0:*                           1148/dhclient       
udp        0      0 0.0.0.0:68              0.0.0.0:*                           1148/dhclient       
udp        0      0 127.0.0.1:323           0.0.0.0:*                           714/chronyd         
udp6       0      0 :::36716                :::*                                1148/dhclient       
udp6       0      0 ::1:323                 :::*                                714/chronyd    

可以使用netstat命令来查看主机上开放的端口，无论是udp，还是tcp都是支持的

三、验证

[root@1 ~]# nmap 10.0.7.135 -sU -p 61926Starting Nmap 6.40 ( http://nmap.org ) at 2020-08-14 14:12 CST
Nmap scan report for 10.0.7.135
Host is up (0.00073s latency).
PORT      STATE  SERVICE
61926/udp closed unknownNmap done: 1 IP address (1 host up) scanned in 16.97 seconds

如图所示的命令，是测试udp的，重要的结果信息是STATE下的closed，表明端口是关闭的，当然，如果返回值是open，也不一定代表端口开放，可能是主机间的策略是完全过滤，这样，发出的udp包都没有回复，也会认为是open的，这样的open是没有价值的，不过，也验证了网络间的确存在网络安全策略，其余的端口状态及其代表的信息如下：

open：端口是开放的。 
closed：端口是关闭的。 
filtered：端口被防火墙IDS/IPS屏蔽，无法确定其状态。 
unfiltered：端口没有被屏蔽，但是否开放需要进一步确定。 
open|filtered：端口是开放的或被屏蔽。 
closed|filtered ：端口是关闭的或被屏蔽。

四、nmap命令的其他参数

目标说明：

1） CIDR风格地址，附加一个/<numbit>在一个IP或主机名后面，则扫描与该IP具有<numbit>相同比特的所有IP地址或主机，支持的numbit值为1-32

2） 可以对IP的各个段使用范围列表来指定扫描对象，即0-255.0-255.0-255.0-255；或使用逗号隔开，即192.168.1.1,3,5

3） IPv6地址只能用规范的IPv6地址或主机名指定，上面两种方式对IPv6都不支持

4） 接受多个主机说明，不必是相同类型

5） -iL <inputfilename>： 从列表中输入

6） -iR <hostnum>： 随机选择目标，hostnum表示目标数目，0意味着永无休止的扫描

7） --exclude <host1 [, host2] [, host3] …> 排除主机/网络

8） --excludefile <excludefile> 排除文件中的列表

主机发现

发送探测包到目标追究，若收到回复，则说明目标主机是开启的。Nmap支持十多种不同的主机探测方式；默认发送四种

a) ICMP echo request

b) a TCP SYN packet to port 443

c) a TCP ACK packet to port 80

d) an ICMP timestamp request

参数形式

l -sL：List Scan 列表扫描，仅将指定的目标IP列举出来，不进行主机发现

l -sP：Ping Scan 只利用ping扫描进行主机发现，不进行端口扫描

n 默认情况下发送ICMP回声请求和一个TCP报文到80端口，非特权用户发送一个SYN报文到80端口

n 可以和除-P0之外的任何发现探测类型-P*选项结合使用以达到更高的灵活性

l -Pn/-P0：将所有指定的主机视作开启的，跳过主机发现的过程

l -PS [portlist]：TCP SYN Ping，发送一个设置了SYN标志位的空TCP报文

n 默认端口为80（可设置），也可指定端口

n 目标主机端口关闭，回复RST，端口开放，则回复SYN/ACK，但都表明目标主机在线

n UNIX机器上，只有特权用户才能发送和接收原始的TCP报文，因此非特权用户进行系统调用connect()，也发送一个SYN报文来尝试建立连接

l -PA [portlist]：TCP ACK ping，发送一个设置了ACK标志位的TCP报文

n 默认端口为80（可设置），也可指定端口

n 目标主机在线，回复RST，不在线则超时

n UNIX机器上，只有特权用户才能发送和接收原始的TCP报文，因此非特权用户进行系统调用connect()，也发送一个SYN报文来尝试建立连接

l -PU [portlist]： UDP Ping，发送一个空的UDP报文到指定的端口，

n 默认短裤为31338（可设置）

n 优势是可以穿越只过滤TCP的防火墙或过滤器

n 若端口关闭，则回复ICMP端口无法到达，说明主机在线；其他类型的ICMP错误如主机/网络无法到达或者TTL超时则表示主机不在线；没有回应也被这样解释，但不一定正确（因为大多数开放该端口的服务会忽略该UDP报文）

l -PE; -PP; -PM：ICMP Ping Types，发送ICMP Type 8 （回声请求）报文，期待从运行的主机得到一个type 0 （回声相应）报文

l -PR：ARP Ping

l -n：不用域名解析，加快扫描速度

l -R：为所有目标IP地址作反向域名解析

l --system-dns：使用系统域名解析器，一般不使用该选项，因为比较慢

端口扫描

1） Nmap将端口分成六个状态

a) open（开放的）： 该端口正在接收TCP连接或者UDP报文

b) closed（关闭的）： 关闭的端口接收nmap的探测报文并做出响应

c) filtered（被过滤的）： 探测报文被包过滤阻止无法到达端口，nmap无法确定端口的开放情况

d) unfiltered（未被过滤的）：端口可访问，但nmap仍无法确定端口的开放情况

e) open|filtered（开放或者被过滤的）：无法确定端口是开放的还是被过滤的

f) closed|filtered（关闭或者被过滤的）：无法确定端口是关闭的还是被过滤的

2） Nmap产生结果是基于目标机器的响应报文的，而这些主机可能是不可信任的，会产生迷惑或者误导nmap的报文，更普遍的是非RFC兼容的主机以不正确的方式响应nmap探测，FIN/NULL和Xmas扫描特容易遇到这些问题

3） Nmap支持十几种扫描技术，默认情况下执行一个SYN扫描（没有权限或者扫描IPv6不可用时TCP Connect()）；一般一次只用一种方法，除了UDP扫描(-sU)可能和任何一种TCP扫描结合使用；一般格式是-s<C>，除了deprecatedFTP bounce扫描-b

a) –sS：TCP SYN扫描，半开放扫描，扫描速度快，不易被注意到（不完成TCP连接）；且能明确区分open|closed|filtered

i. Open SYN/ACK

ii. Closed RST复位

iii. Filtered 数次重发没响应，或者收到ICMP不可达

b) –sT：TCPConnect()，建立连接，容易被记录；对原始报文控制少，效率低

c) –sU：激活UDP扫描，对UDP服务进行扫描，如DNS/SNMP/DHCP等，可以和TCP扫描结合使用；但是效率低下，开放的和被过滤的端口很少响应，加速UDP扫描的方法包括并发扫描更多的主机，先只对主要端口进行快速扫描，从防火墙后面扫描，使用--host-timeout跳过慢速的主机

d) –sN; -sF; -sX：TCP Null,Fin, Xmas扫描，从RFC挖掘的微妙方法来区分开放关闭端口；除了探测报文的标志位不同，三种扫描在行为上一致

i. 优势：能躲过一些无状态防火墙和报文过滤路由器，比SYN还要隐秘

ii. 劣势：现代的IDS产品可以发现，并非所有的系统严格遵循RFC 793

e) –sA：TCP ACK扫描，只设置ACK标志位，区分被过滤与未被过滤的

f) –sW：TCP窗口扫描，依赖于互联网上少数系统的实现细节，因此可信度不高；根据窗口大小来判断端口是开放的（正数）还是关闭的（0）

g) –sM：TCP Maimon扫描，探测报文是FIN/ACK，端口开放或关闭，都对这样的报文响应RST报文，但如果端口开放，许多基于BSD的系统只是丢弃该探测报文

h) –scanflags：通过指定任意的TCP标志位来设计扫描，可以是数字标记值，也可以使用字符名如URG/ACK/PSH/RST/SYN/FIN

i) –sI <zombie host[:probeport]>：Idlescan，利用zombie主机上已知IP分段ID序列生成算法来窥探目标上开放端口的信息，极端隐蔽，可以指定端口号，否则默认80

j) –sO：IP协议扫描，可以确定目标机支持哪些IP协议（TCP, ICMP, IGMP）

k) –b <ftp relay host>：FTP弹跳扫描

4） 端口说明和扫描顺序：默认情况下，对1-1024以及nmap-services文件中列出的更高的端口在扫描

a) –p <port ranges>：只扫描指定的端口，单个端口和用连字符表示的端口范围都可以；当既扫描TCP端口又扫描UDP端口时，您可以通过在端口号前加上T: 或者U:指定协议。协议限定符一直有效您直到指定另一个。例如，参数 -p U:53，111，137，T:21-25，80，139，8080 将扫描UDP 端口53，111，和137，同时扫描列出的TCP端口。注意，要既扫描 UDP又扫描TCP，您必须指定 -sU ，以及至少一个TCP扫描类型(如 -sS，-sF，或者 -sT)

b) –p <name>：扫描指定的端口名称，如nmap–p smtp,http 10.10.1.44

c) –p U:[UDP ports],T:[TCP ports]：对指定的端口进行指定协议的扫描

d) –F：快速扫描（仅扫描100个最常用的端口），nmap-services文件指定想要扫描的端口；可以用—datadir选项指定自己的小小nmap-services文件

e) –top-ports <number>：扫描前number个端口

f) –r：不要按随机顺序扫描端口，默认情况下按随机（常用的端口前移）

服务与版本探测

1） nmap-services是一个包含大约2200个著名的服务的数据库，Nmap通过查询该数据库可以报告那些端口可能对应于什么服务器，但不一定正确

2） 在用某种扫描方法发现TCP/UDP端口后，版本探测会询问这些端口，确定到底什么服务正在运行；nmap-service-probes数据库包含查询不同服务的探测报文和解析识别响应的匹配表达式；当Nmap从某个服务收到响应，但不能在数据库中找到匹配时，就打印出一个fingerprint和一个URL给您提交

3） 用下列选项打开和控制版本探测

a) –sV：打开版本探测

b) –allports：不为版本探测排除任何端口，默认情况下跳过9100端口

c) –version-intensity<intensity>：设置版本扫描强度，范围为0-9，默认是7，强度越高，时间越长，服务越可能被正确识别

d) –version-light：是—version-intensity2的别名

e) –version-all：是—version-intensity9的别名

f) –version-trace：跟踪版本扫描活动，打印出详细的关于正在进行的扫描的调试信息

g) –sR：RPC扫描，对所有被发现开放的TCP/UDP端口执行SunRPC程序NULL命令，来试图 确定它们是否RPC端口，如果是， 是什么程序和版本号

操作系统探测

1） 用TCP/IP协议栈fingerprinting进行远程操作系统探测，Nmap发送一系列TCP和UDP报文到远程主机，检查响应中的每一个比特。 在进行一打测试如TCPISN采样，TCP选项支持和排序，IPID采样，和初始窗口大小检查之后， Nmap把结果和数据库nmap-os-fingerprints中超过 1500个已知的操作系统的fingerprints进行比较，如果有匹配，就打印出操作系统的详细信息。每个fingerprint包括一个自由格式的关于OS的描述文本，和一个分类信息，它提供供应商名称(如Sun)，下面的操作系统(如Solaris)，OS版本(如10)，和设备类型(通用设备，路由器，switch，游戏控制台等)

2） Nmap猜不出操作系统，则会提供一个URL让知道操作系统的用户来提交，从而扩大Nmap的操作系统知识库

3） 采用下列选项启用和控制操作系统检测

a) –O：启用操作系统检测；-A可以同时启用操作系统检测和版本检测

b) –osscan-limit：针对指定的目标进行操作系统检测

c) –osscan-guess|--fuzzy：当Nmap无法确定所检测的操作系统时，会尽可能地提供最相近的匹配

时间和性能

1） Nmap开发的最高优先级是性能，但很多因素会增加扫描时间如特定的扫描选项，防火墙配置以及版本扫描灯

2） 优化时间参数

a) –min-hostgroup <size>;--max-hostgroup <size>：调整并行扫描组的大小，用于保持组的大小在一个指定的范围之内；Nmap具有并行扫描多主机端口或版本的能力，Nmap将多个目标IP地址空间分成组，然后在同一时间对一个组进行扫描。通常，大的组更有效。缺点是只有当整个组扫描结束后才会提供主机的扫描结果

b) –min-parallelism<milliseconds>; --max-parallelism <millseconds>：调整探测报文的并行度，用于控制主机组的探测报文数量；默认状态下， Nmap基于网络性能计算一个理想的并行度，这个值经常改变

c) --min-rtt-timeout <milliseconds> --max-rtt-timeout<milliseconds> --initial-rtt-timeout <milliseconds>：调整探测报文超时；Nmap基于上一个探测报文的响应时间来计算超时值，如果网络延迟比较显著和不定，这个超时值会增加几秒。初始值的比较保守(高)，而当Nmap扫描无响应的主机时，这个保守值会保持一段时间

d) –host-timeout<milliseconds>：放弃低速目标主机；通常使用1800000 来保证Nmap不会在单个主机上使用超过半小时的时间

e) --scan-delay <milliseconds>; --max-scan-delay<milliseconds>：调整探测报文的时间间隔

f) –T<Paranoid|Sneaky|Polite|Normal|Aggressive|Insane>：设置时间模板，分别与数字0-5对应；前两种模式用于IDS躲避，Polite模式降低了扫描 速度以使用更少的带宽和目标主机资源。默认模式为Normal，因此-T3 实际上是未做任何优化。Aggressive模式假设用户具有合适及可靠的网络从而加速扫描。Insane模式假设用户具有特别快的网络或者愿意为获得速度而牺牲准确性

防火墙/IDS躲避和哄骗

1） 相关的选项

a) –f（报文分段）; --mtu（使用指定的MTU）：将TCP头分段在几个包中，使得包过滤器、 IDS以及其它工具的检测更加困难

b) –D <decoy1 [, decoy2] [, ME]…>：使用诱饵隐蔽扫描；使用逗号分隔每个诱饵主机，也可用自己的真实IP作为诱饵，这时可使用 ME选项说明。如果在第6个位置或更后的位置使用ME选项，一些常用端口扫描检测器(如Solar Designer's excellent scanlogd)就不会报告 这个真实IP。如果不使用ME选项，Nmap 将真实IP放在一个随机的位置

c) –S <IP_Address>：源地址哄骗，说明所需发送包的接口IP地址

d) –e <interface>：使用指定的接口

e) –source-port<portnumber>; -g <portnumber>：源端口哄骗；很多产品本身会有这类 不安全的隐患，甚至是微软的产品。Windows 2000和Windows XP中包含的IPsec过滤器也包含了一些隐含规则，允许所有来自88端口(Kerberos)的TCP和UDP数据流。另一个常见的例子是Zone Alarm个人防火墙到2.1.25版本仍然允许源端口53(DNS)或 67(DHCP)的UDP包进入。

f) –data-length <number>：发送报文时附加随机数据

g) –ttl <value>：设置IPtime-to-live域

h) –randomize-hosts：对目标主机的顺序随机排列

i) –spoof-mac <mac address,prefix, or vendor name>：MAC地址哄骗；要求Nmap在发送原以太网帧时使用指定的MAC地址，这个选项隐含了 --send-eth选项，以保证Nmap真正发送以太网包。MAC地址有几种格式。如果简单地使用字符串“0”，Nmap选择一个完全随机的MAC地址。如果给定的字符品是一个16进制偶数(使用:分隔)，Nmap将使用这个MAC地址。如果是小于12的16进制数字，Nmap会随机填充剩下的6个字节。如果参数不是0或16进制字符串，Nmap将通过nmap-mac-prefixes查找厂商的名称(大小写区分)，如果找到匹配，Nmap将使用厂商的OUI(3字节前缀)，然后随机填充剩余的3个节字。正确的--spoof-mac参数有， Apple， 0，01:02:03:04:05:06， deadbeefcafe，0020F2，和Cisco.

j) –badsum：发送错误的校验和

输出

1） 提供了方便直接查看的交互式方式和方便软件处理的XML格式；另外还提供了选项来控制输出的细节以及调试信息

2） 五种不同的输出格式，默认interactiveoutput，其他的还有

a) normal output：显示较少的运行时间信息和告警信息

b) XML输出：可转换成HTML，方便程序处理

c) grepable格式：在一行中包含目标主机最多的信息

d) sCRiPt KiDDi3 0utPut 格式：用于考虑自己的用户

多种格式能同时使用，但一种格式只能使用一次

3） 与其它Nmap参数不同，日志文件选项的空格(如-oX)和文件名或连字符是必需的。如果省略了标记，例如-oG-或 -oXscan.xml，Nmap的向后兼容特点将建立 标准格式的输出文件，相应的文件名为G-和 Xscan.xml

4） 相关的选项

a) –oN <filespec>：标准输出

b) –oX <filespec>：XML输出写入指定的文件

c) –oS <filespec>：脚本小子输出，类似于交互工具输出

d) –oG <filespec>：Grep输出

e) –oA <basename>：输出至所有格式

f) –v：提高输出信息的详细度

g) –d [level]：提高或设置调试级别，9最高

h) –packet-trace：跟踪发送和接收的报文

i) –iflist：输出检测到的接口列表和系统路由

j) –append-output：表示在输出文件中添加，而不是覆盖原文件

k) –resume <filename>：继续中断的扫描，

l) –stylesheet <path or URL>：设置XSL样式表，转换XML输出；Web浏览器中打开Nmap的XML输出时，将会在文件系统中寻找nmap.xsl文件，并使用它输出结果

m) –no-stylesheet：忽略XML生命的XSL样式表

其他选项

1） -6：开启IPv6扫描

2） -A：激烈扫描模式选项，这个选项启用额外的高级和高强度选项，目前还未确定代表的内容。目前，这个选项启用了操作系统检测(-O) 和版本扫描(-sV)，以后会增加更多的功能

3） --datadir <directoryname>：说明用户Nmap数据文件位置

Nmap在运行时从文件中获得特殊的数据，这些文件有 nmap-service-probes， nmap-services， nmap-protocols， nmap-rpc， nmap-mac-prefixes和 nmap-os-fingerprints。Nmap首先 在--datadir选项说明的目录中查找这些文件。 未找到的文件，将在BMAPDIR环境变量说明的目录中查找。 接下来是用于真正和有效UID的~/.nmap 或Nmap可执行代码的位置(仅Win32)；然后是是编译位置， 如/usr/local/share/nmap 或/usr/share/nmap。 Nmap查找的最后一个位置是当前目录

4） --send-eth：使用原以太网帧发送

5） --send-ip：在原IP层发送

6） --privileged：假定用户具有全部权限

7） --interactive：在交互模式下启动

8） -V; --version：打印版本信息

9） -h; --help：打印一个短的帮助屏幕

运行时的交互

1） v/V：增加/减少细节

2） d/D：提高/降低调试级别

3） p/P：打开/关闭报文跟踪

NSE脚本引擎(NmapScripting Engine)

1） 允许用户自己编写脚本来执行自动化的操作或者扩展Nmap的功能；使用Lua脚本语言

2） 创建方法

a) description 字段：描述脚本功能的字符串，使用双层方括号表示

b) comment 字段：以--开头的行，描述脚本输出格式

c) author 字段：描述脚本作者

d) license 字段：描述脚本使用许可证，通常配置为Nmap 相同的license

e) categories 字段：描述脚本所属的类别，以对脚本的调用进行管理。描述脚本执行的规则，也就是确定触发脚本执行的条件。在 Nmap 中有四种类型的规则，prerule 用于在Nmap 没有执行扫描之前触发脚本执行，这类脚本并不需用到任何Nmap 扫描的结果；hostrule 用在Nmap 执行完毕主机发现后触发的脚本，根据主机发现的结果来触发该类脚本；portrule 用于Nmap 执行端口扫描或版本侦测时触发的脚本，例如检测到某个端口时触发某个脚本执行以完成更详细的侦查。postrule 用于Nmap 执行完毕所有的扫描后，通常用于扫描结果的数据提取和整理。在上述实例中，只有一个portrule，说明该脚本在执行端口扫描后，若检测到TCP 13 号端口开放，那么触发该脚本的执行。

f) action 字段：脚本执行的具体内容。当脚本通过 rule 字段的检查被触发执行时，就会调用action 字段定义的函数。

3） 用法

a) –sC：使用默认类别的脚本进行扫描

b) –script=<Lua scripts>：使用某个或某类脚本进行扫描，支持通配符描述

c) –script-args=<n1=v1, [n2=v2,…]>：为脚本提供默认参数

d) –script-args-file=filename：使用文件夹为脚本提供参数

e) –script-trace：显示脚本执行过程中发送与接收的数据

f) –script-updatedb：更新脚本数据库

g) –script-help=<Luascripts>：显示脚本的帮助信息

后话

1） Namp的图形化用户界面程序：Zenmap

2） Nmap扫描的挑战

a) 选取要扫描的IP：网络上有大量的IP地址，需要targeted scans而不是giant scan

b) 防火墙：防火墙内部网络与外部网络的不同，绕过防火墙有一定难度

c) 效率和准确性

3） TCP主机发现，十个最常用的端口：80/http，25/smtp，22/ssh，443/https，21/ftp，113/auth，23/telnet，53/domain，554/rtsp，3389/ms-term-server

4） TCP端口扫描，十个最常用的端口：80/http，23/telnet，22/ssh，443/https，3389/ms-term-serv，445/microsoft-ds，139/netbios-ssn，21/ftp，135/msrpc，25/smtp

5） UDP端口扫描，十个最常用的端口：137/netbios-ns，161/snmp，1434/ms-sql-m，123/ntp，138/netbios-dgm，445/microfost-ds，135/msrpc，67/dhcps，139/netbios-ssn，53/domain

6） 阻止nmap扫描的几种过滤机制，从而nmap扫不到tcp端口和操作系统的版本号，但80端口仍然可以提供好的http服务

a) iptables –F

b) iptables -AINPUT -p tcp –tcp-flags ALL FIN,URG,PSH -j Drop

c) iptables -AINPUT -p tcp –tcp-flags SYN,RST SYN,RST -j Drop

d) iptables -A INPUT-p tcp –tcp-flags SYN,FIN SYN,FIN -j Drop

e) iptables -AINPUT -p tcp –tcp-flags SyN SYN –dport 80 -j Drop

针对其他的扫描如UDP扫描，也应该可以设置相应的过滤机制