如何分析理解端口扫描行为
端口扫描，通常是指利用TCP、UDP等方式，去检测操作系统类型及开放的服务，为进一步的攻击做好准备。通常蠕虫病毒、网络攻击等常见的影响网络安全的行为，都是从扫描开始的。所以，深入了解各种网络扫描的工作原理及其表现特征，对网络管理者具有重要的实战意义。
NMAP作为常见的网络扫描工具，内置了多种扫描方式。每种方式的工作原理不同，其数据包和通讯特征也不尽相同。我们将通过网络分析软件，对常见扫描方式进行分析和图形化的展现，以方便大家对这些扫描方式有一个深入的理解。
12.1 分析过程
12.1.1 TCP SYN扫描
TCP SYN扫描，是最受攻击者欢迎的扫描类型之一。其扫描速度快（每秒可以扫描数以千计的端口），兼容性好（只要对端支持TCP协议栈即可），且不易被发现。
TCP SYN扫描，通常又叫“半开放”扫描。因为它不必打开一个完整的TCP连接，只发送一个SYN包，就能做到打开连接的效果，然后等待对端的反应。如果对端返回SYN/ACK报文，则表示该端口处于监听状态，此时，扫描端则必须再返回一个RST报文来关闭此连接；返回RST报文表示该端口没有开放。
TCP SYN扫描在科来网络分析中的视图表现：小包多（<128字节），如下图所示。
图 12-1
在TCP Flag统计中，TCP同步位发送和TCP复位接收较多，如下图所示。
图 12-2
可能会触发TCP端口扫描诊断，如下图所示。
图 12-3
以固定端口与被扫描IP尝试连接，且会话大多具有相同的特征，如下图所示。
图 12-4
会话数据包总计为2个或3个。3个包表示端口开放，2个包表示端口未开放，如下图所示。
图 12-5
图 12-6
12.1.2 TCP connect扫描
TCP connect（）扫描，是一种常见的扫描方式。它通过操作系统与目标机器建立连接，而不是直接发送原始数据包。这与浏览器、P2P客户端以及大多数网络应用程序一样，建立连接由高层系统调用。执行这种扫描的最大好处是无需root权限，但会在系统日志里留下记录。所以当在日志系统里，看到同一系统的大量连接尝试，就应该知道系统被扫描了。
TCP connect（）扫描在科来网络分析系统中的视图表现：小包多（<128字节），如下图所示。
图 12-7
在TCP Flag统计中TCP同步位发送和TCP复位接收较多，同时会有少量的同步接受和复位包发送，如下图所示。
图 12-8
以连续端口与被扫描IP尝试连接，且会话大多具有相同的特征，如下图所示。
图 12-9
会话数据包总计为2-6个不等，需查看数据信息确认端口状态，如下图所示。
图 12-10
12.1.3 UDP扫描
UDP扫描，通常与ICMP相结合进行。在给目标主机发送没有携带任何数据的UDP数据包时，如果返回信息为“ICMP端口不可达”（类型为3，代码为3）的提示，则表示目标端口是关闭的，但主机是存活的；如果某服务响应一个UDP报文，则表明该端口是开放的。
当然，UDP扫描也存在瓶颈，那就是速度。很多主机默认限制发送“ICMP端口不可达”信息，或者限制发包的频率。如Linux2.4.20内核，就只允许一秒钟发送一条目标不可达信息。这样，扫描65535个端口，需要18小时的时间。这是不可接受的，所以加速UDP扫描的方法，通常是并发扫描或先扫描主要端口。
UDP扫描在科来网络分析中的视图表现：出现大量UDP会话，如下图所示。
图 12-11
大量的UDP小包，且不携带任何数据，如下图所示。
图 12-12
触发大量ICMP端口不可达诊断，如下图所示。
图 12-13
会话数据包总计为1-2个，通常情况1个表示端口关闭，2个或以上表示端口开放，如下图所示。
图 12-14
12.1.4 NULL扫描
根据RFC 793，主机发送一个没有任何标志位的TCP包，如果目标主机的对应端口是关闭的话，则会返回一个RST数据包，如果没有响应则表示该端口是开放的。
NULL扫描，可以躲过无状态防火墙和报文过滤路由器，且比SYN扫描要隐秘。值得注意的是，并不是所有系统都遵循RFC 793。一些系统不管端口是开放还是关闭，都响应RST数据包。如Cisco设备、BSDI等。
根据RFC793，类似的扫描还有FIN扫描、FIN+PSH+URG扫描。
NULL扫描在科来网络分析中的视图表现：网络中存在大量小包，大量的TCP复位数据包，如下图所示。
图 12-15
大量没有任何标志位的数据包，如下图所示。
图 12-16
12.1.5 ACK扫描
ACK扫描发送一个只设置ACK标志位的数据包，目标主机端口无论是关闭还是开放状态，都会返回RST数据包。但ACK扫描不能确定目标主机的端口状态，可以确定对方主机是否存活，可以发现防火墙规则来确定防火墙的状态。
ACK扫描在科来网络分析中的视图表现：网络中存在大量小包，大量的TCP复位数据包，如下图所示。
图 12-17
大量ACK标志位置1的数据包，如下图所示。
图 12-18
12.1.6 窗口扫描
在某些系统上，开放端口用正数表示窗口大小，而关闭的窗口大小则为0。窗口扫描，就是通过检查返回RST报文的窗口字段，来判断端口是否开放。
窗口扫描依赖于少数的系统实现细节，不支持它的系统通常会返回“所有端口都关闭”信息；甚至有些系统会给出相反的行为（比如：扫描显示1000端口开放，3个端口关闭，那么这3个端口反而是开放的）。
窗口扫描在科来网络分析中的视图表现：网络中存在大量小包，大量的TCP复位统计，如下图所示。
图 12-19
图 12-20
网络中存在大量特征相同的协议统计，如下图所示。
图 12-21
12.1.7 IP扫描
IP协议扫描，用来确定目标主机支持的IP协议，如TCP、UDP、ICMP等。它不对任何TCP或UDP端口发送报文，而是对IP协议号发送对应的数据包。
IP协议扫描发送IP报文，报文不包含任何数据，甚至不包含协议的正确报文头（TCP、UDP、ICMP例外）。IP协议扫描需要关注“ICMP协议不可达”信息，收到目标主机的任何协议响应，即表示该协议是开放的。
窗口扫描在科来网络分析中的视图表现：网络中存在大量小包，如下图所示。
图 12-22
网络中存在大量特征相同的IP数据包，且不携带任何数据，如下图所示。
图 12-23
12.1.8 FIN\ACK扫描
FIN/ACK扫描也被称作Maimon扫描，根据发现者Uriel Maimon命名。其实Maimon扫描与NULL、FIN扫描的原理一样，根据RFC 793，无论端口是关闭还是开放，目标主机都会对FIN+ACK探测数据包，响应RST报文（但许多基于BSD的系统，会丢弃FIN+ACK探测数据包）。
FIN\ACK扫描在科来网络分析中的视图表现：网络中存在大量小包，大量的TCP复位统计，如下图所示。
图 12-24
图 12-25
网络中存在大量特征相同的协议统计，如下图所示。
图 12-26
大量同步位（ACK）和终止位（FIN）的数据包，如下图所示。
图 12-27
12.1.9 定制扫描
一些高级用户，不会遵循现成的扫描类型和规则，而是根据实际情况，任意指定TCP的相关标志位和扫描类型，从而避免IDS等设备的检测。
FIN/ACK扫描在科来网络分析中的视图表现：
利用概要、协议、TCP/UDP会话、解码视图进行综合分析。
12.2 分析结论
1、端口扫描的大致特征
- 小包多，大小基本在64-128字节之间；
- SYN置1，RST置1的数据包较多；
- 大量的TCP或UDP会话，且具有相同的会话特征；
- 采用连续端口或固定端口，尝试与目标主机连接；
- 诊断提示中会出现TCP复位，ICMP端口不达，甚至端口扫描提示。
2、了解端口扫描原理有哪些好处
- 快速定位蠕虫病毒；
- 快速确定攻击行为及类型；
- 快速厘清正常通讯与异常通讯；
- 快速发现网络中的异常行为。
12.3 价值
端口扫描有很多种，只要我们掌握其原理，无论使用的哪种扫描技术，我们都可以通过网络分析进行快速定位，找出攻击源。