探测远程主机操作系统指纹

探测远程主机操作系统指纹
通信网络综合技术研究所06级3班    崔丹桐   学号：066802
操作系统探测技术主要有以下几种方式：
 获取标识信息  在很多探测工具中都使用了此项技术来获得某些服务的标识信息。它往往是通过对二进制文件的收集和分析来实现的。
 TCP分段（标准/非标准）响应分析  它是依靠不同操作系统对特定分段的不同反应来区分的。比较流行的工具有Savage的QueSO和Fyodor的NMAP,他们都使用了很多来自于这种技术的变种。
 ICMP响应分析  它是刚推出不久的一种技术。它通过发送UPD或ICMP的请求报文，然后分析各种ICMP应答。Ofir Arkin的X-Probe就是使用的这种技术，在通常情况下，X-Probe工作的比较好，但是在防火墙阻塞某些协议时，得到的结果就不那么尽如人意了。
 初始化序列号（ISN）分析  在TCP栈中不同的exploits随机产生，通过鉴别足够的测试结果来确定远程主机的操作系统。
 特殊的操作系统  拒绝服务同样可以用在操作系统指纹的探测上，而不仅仅是被黑客所使用。在一些非常特殊的情况下，拒绝服务能探测到准确的结果。
在本文中，着重以Nmap为例，介绍一下探测远程主机操作系统指纹的方法。
有许多技术可以用来定义网络栈指纹。基本上，你只要找出操作系统间的不同并写探测器查明它们。如果你合并足够这些，你可以非常细致的区分它们。下面介绍一些这种技术：
 FIN 探测器 -- 这里我们送一个FIN包（或任何其他包不带ACK 或SYN标记）给一个打开的端口并等待回应。正确的RFC793行为是不响应，但许多有问题的实现例如 MS Windows, BSDI, CISCO, HP/UX,MVS,和IRIX 发回一个RESET。许多现有工具利用这个技术。
 BOGUS 标记探测器 -- Queso 是一个用这种技术的扫描器。它是设置一个未定义的TCP "标记"（64或128）在SYN包的TCP头里。Linux机器到2.0.35之前在回应中保持这个标记。其他OS还没发现有这个错误。然而，一些操作系统象是复位连接当它们得到一个SYN+ BOGUS包的时候。这一行为对辨识它们有用。

 TCP ISN 取样 -- 这个主意是找出当响应一个连接请求时由TCP 实现所选择的初始化序列数式样。这可分为许多组例如传统的64K（许多老UNIX机器），随机增量（新版本的Solaris, IRIX, FreeBSD,Digital UNIX, Cray, 和许多其他的），真“随机”（Linux 2.0.*,OpenVMS,新的AIX,等）。Windows 机器（和一些其他的）用一个“时间相关”模型，每过一段时间ISN 就被加上一个小的固定数。不用说，这几乎和老的64K 行为一样容易攻破。当然最让人喜欢的技术是"常数"。机器总是使用确切同样的ISN 。而3Com的集线器（用0x803）和Apple LaserWriter打印机（用0xC7001 ）就是这样。你也可以通过例如计算其随机数的变化量，最大公约数，以及序列数的其他函数和数之间的差异再进一步分组。
 不分段位 -- 许多操作系统开始在送出的一些包中设置IP的"Don't Fragment"位。这带来多种性能上的好处（尽管它也可能是讨厌的 -- 这就是nmap的分段扫描对Solaris机器无效的原因）。无论如何，不是所有的OS都这样做而且另一些做的场合不同，所以通过注意这个位我们甚至能收集目标OS的更多信息。
 TCP 初始化窗口 -- 这只包括了检查返回包的窗口大小。较老的扫描器简单地用一个非零窗口在RST包中来表示“BSD 4.4 族”。新一些的如queso 和nmap则保持对窗口的精确跟踪因为它对于特定OS基本是常数。这个测试事实上给出许多信息，因为有些可以被唯一确定（例如，AIX 是所知唯一用0x3F25的）。在它们“完全重写”的NT5 TCP 栈中，Microsoft 用的是0x402E。有趣的是，这和OpenBSD 与FreeBSD 中所用的数字完全一样。
 ACK 值 -- 不同实现中一些情况下ACK域的值是不同的。例如，如果你送了一个FIN|PSH|URG 到一个关闭的TCP 端口。大多数实现会设置ACK 为你的初始序列数，而Windows 和一些傻打印机会送给你序列数加1 。若你送一个SYN|FIN|URG|PSH 到一个打开的端口，Windows 会非常古怪。一些时候它送回序列号，但也有可能送回序列号加1， 甚至还可能送回一个随机数。
 ICMP 错误信息终结 -- 一些操作系统跟从RFC 1812的建议限制各种错误信息的发送率。例如，Linux 内核（在net/ipv4/icmp.h）限制目的不可达消息的生成每4 秒钟80个，违反导致一个1/4 秒的处罚。测试的一种办法是发一串包到一些随机的高UDP 端口并计数收到的不可达消息。
 ICMP 消息引用 -- RFC 规定ICMP错误消息可以引用一部分引起错误的源消息。对一个端口不可达消息，几乎所有实现只送回IP请求头外加8 字节。然而，Solaris 送回的稍多，而Linux 更多。这使得nmap甚至在没有对方没有监听端口的情况下认出Linux 和Solaris 主机。
 ICMP 错误消息回应完整性 -- 机器会把原始消息的一部分和端口不可达错误一起送回。然而一些机器倾向于在初始化处理时用你的消息头作为“草稿纸”所以再得到时会有些许的改动。例如，AIX 和BSDI送回一个IP“全长”域在20字节处。一些 BSDI，FreeBSD，OpenBSD，ULTRIX，和VAXen 改变了你送的IP ID 。因为TTL 改变而改变了检查和，有些机器（AIX, FreeBSD, 等）送回错误的或0 检查和。总之，nmap作9 种测试在ICMP错误上以分辨出这类细微差别。
 服务类型 -- 对于ICMP端口不可达消息可察看送回包的服务类型(TOS)值。几乎所有实现在这个ICMP错误里用0 除了Linux 用0xc0。这不是标准的TOS 值，而是一个未使用优先域(AFAIK) 的一部分。尽管不知道为什么如此，但如果他们改成0 我们还能够分辨旧系统_而且_还能分辨出旧系统和新系统。
 TCP 选项 -- 这简直是泄漏信息的金矿。它的好处在于：
1) 这通常是可选的，所以并非所有实现都支持。
2) 若一个实现发出设置了选项的请求，目标通过设置它在回应中表示支持。
3) 可以在一个数据包中设置而一次测试所有选项。                       
Nmap发送这些选项的几乎所有可能的包：Window Scale=10; NOP; Max Segment Size = 265; Timestamp; End of Ops;当你得到回应，看看那个选项被送回也就是被支持。一些操作系统如最近的FreeBSD 机器支持上面所有的，而其他，如Linux 2.0.X支持的则很少。最近的Linux 2.1.x 内核支持上面所有的。另一方面，它们又有更易受攻击的TCP 序列生成方式。
即使几个操作系统支持同样的选项集，有时仍可以通过选项的值分辨出它们。例如，如果送一个小的MSS值给Linux机器，它会用那个MSS 生成一个回答给你。其他主机会给你不同的值。甚至即使你得到同样的支持选项集和同样得值，你仍可以通过选项提供的顺序和填充字进行辨识，例如Solaris返回'NNTNWME'表示；而Linux 2.2.122返回MENNTNW。同样的选项，同样的值，但不同顺序！
没见过其他OS检测工具利用TCP 选项，但它非常有用。
因同样原因有其他几个有用的选项我会探测，象那些支持T/TCP和选择性确认。

 开发年代 -- 甚至使用上面所有测试，nmap仍不能从TCP 栈区分Win95，WinNT，或Win98。但你可以简单的进行早期的WindowsDOS 攻击（Ping of Death, Winnuke, 等）而比当时的如Teardrop和Land多做一些。就是在每个攻击之后，ping它们看是否垮掉了。等到你最后crash 掉它们，你就能缩小的某一服务包或补丁。
 SYN洪水限度 -- 一些操作系统会停止新的连接尝试如果你送太多的伪造SYN 给它（伪造包避免你的内核复位连接）。许多操作系统只能处理8 个包。最近的Linux 内核（包括其他操作系统）允许不同的方式如SYN cookie来防止这成为严重问题。所以你可以试着从伪造地址发8 个包到目标打开的端口再尝试你还能否建立连接以发现一些信息。这没在nmap中实现因为有人不喜欢用SYN 洪水，甚至你解释这只是想知道它运行的操作系统也不能使他们平静。