[网络协议]Scapy实现基于ARP/ICMP/TCP/UDP的活跃设备扫描技术，以及TCP全/半端口扫描

目录

基于ARP的活跃设备发现

基于ICMP的活跃设备发现

基于TCP扫描的活跃设备发现

基于UDP扫描的活跃设备发现

Scapy实现端口扫描

基于TCP全开端口扫描

基于TCP半开端口扫描

基于ARP的活跃设备发现技术

ARP：地址解析协议，ARP（Address Resolution Protocol）

根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议，环境所在的设备如果只知道目的设备的IP地址却不知道其MAC地址的时候，可以通过这种协议，使用以太 广播包给网络上的每一台设备发送ARP数据包，获取其中符合条件的MAC地址，以保证通信的顺利进行

ARP的工作过程

假设主机A和B在同一个网段，主机A只知道主机B的IP地址，却不知道主机B的MAC地址的时候，这时候主机A首先会查看自己的ARP表，如果ARP表中含有主机B的IP相对应的MAC地址，只需要按照这个地址发送出去即可。如果主机A在ARP表中找不到对应的MAC地址，这时需要使用以太广播包给网络上的每一台设备发送ARP请求包，首先我们构造一个ARP请求，然后使用wireshark抓取这个数据包进行分析，如下：

from scapy.all import *
from scapy.layers.l2 import ARP, Ether

ans, unans = srp(Ether(dst="ff:ff:ff:ff:ff:ff") / ARP(pdst="192.168.200.134"), timeout=1)

以下，我们发送的数据包大小为42个字节

Destination：括号内的内容如果为(ff:ff:ff:ff:ff:ff)则是广播地址，当前数据包会被广播到当前网段的所有设备上

以下为请求信息

Hardware type: Ethernet (1)硬件的类型，硬件类型值为1， 表示是以太网地址

Protocol type: IPv4 (0x0800)协议的类型

Hardware size: 6硬件地址的长度

Protocol size: 4协议的长度

Opcode: request (1)：操作码，1表示是一个arp的请求数据包

最后就是发送方的MAC地址和IP地址以及接收方IP地址，接收方MAC地址为00:00:00_00:00:00

当网络上的其他设备在接收到这个ARP请求后，会将自己的IP地址与ARP请求数据包中头部的目标设备IP地址进行比较，如果不匹配，则丢弃这个数据包。如果匹配成功，通过ARP请求数据包内源IP地址和源MAC地址，给发送方回复一个应答数据包，该数据包格式如下（注意：如果想要有应答数据包，那么这个IP地址需要真实存活）：

Opcode:reply表示这是一个操作码为2的应答数据包，然后把自己的硬件地址填入，根据请求包的源IP和MAC打包发送回去

当收到这个ARP请求数据包或应答数据包时，双方就会把结果存在各自的ARP缓存表中，如下：

以后再需要和双方进行通讯，只需查询这个ARP表即可。所以，如果双方处于同一局域网时，利用ARP扫描是一个比较好的选择，不但快，而且准确且没有任何安全机制会阻止这种扫描方式

ARP实现活跃设备的扫描

首先查看一下scapy库中ARP类需要的参数，ls()查看该函数需要的具体参数

hwsrc和hwdst分别是源IP地址和源MAC地址，这两个参数不用设置，在发送的时候会自动填写进去，不过pdst需要设备为目的地址，由于是发送的广播数据包，我们需要在Ether层进行设置

from scapy.all import *
from scapy.layers.l2 import ARP, Ether

ganyu = '192.168.200.134'
pkt = Ether(dst="ff:ff:ff:ff:ff:ff") / ARP(pdst=ganyu)
ans, unans = srp(pkt, timeout=1)
for s, r in ans:
    print('success')
    print(r.sprintf('%Ether.src% - %ARP.psrc%'))

dst="ff:ff:ff:ff:ff:ff"即为广播数据包发送到各个网络设备上，ans中的s和r分别表示发出的ARP请求数据包和收到的应答数据包

基于ICMP的活跃设备发现技术

ICMP：Internet控制报文协议（Internet Control Message Protocol）

在日常生活中，我们经常会使用某个命令去检测本地设备与目标设备之间的连通性，比如我们所在的设备地址为192.168.1.1，目的地址为192.168.1.2，通常使用ping这个命令去判断目标是否存活，而ping的过程就是向特定的目的主机发送ICMP请求报文的过程

ICMP提供了多种报文，可以分成差错报文和查询报文，后者由一个请求数据包和查询数据包构成，与ARP扫描一样，如果发送请求数据包后接收到应答数据包，则可以判断目标主机为存活状态

同一网段/不同网段内内的ping操作

假设主机A和B在同一个网段，需要通过ping判断主机B是否存活，首先会判断主机B是否在同一网段内，若IP层协议通过主机B的IP地址和自己的子网掩码，发现跟自己属于同一网络，那么主机A会查询本地的MAC地址表，如果没有发现主机B的地址，发送ARP请求广播请求得到回应主机B的MAC地址，接下来就是进行ICMP通讯了，过程就是先利用ARP获取到主机B的地址，然后再利用MAC地址发送ICMP报文。当进行跨网段ping时，可以理解为：两个同网段的过程，通过路由器连接起来

我们通过scapy库中的ICMP函数来实现扫描，使用ls()查看函数使用时具体需要的参数，其实ICMP()内大多数参数都不需要设置，直接调用该类即可，type为8代表请求，默认为8，如果为0则表示应答

from scapy.all import *
from scapy.layers.inet import ICMP, IP

ganyu = '192.168.200.134'
pkt = IP(dst=ganyu) / ICMP()
ans, unans = sr(pkt, timeout=1)
for s, r in ans:
    print(r.sprintf('%IP.src% is alive'))

这种扫描方式相比ARP只能在特定的局域网环境下扫描来说，应用范围就会宽阔很多，无论是在互联网还是以太网都可以使用这种扫描技术，不过缺点也很明显，大部分网络设备会对ICMP进行屏蔽，所以常常会发现有一个真实存活的网络设备，但是没有扫描出来

基于TCP扫描的活跃设备发现技术

TCP：传输控制协议（Transmission Control Protocol）

一种面向连接的、可靠的、基于字节流的位于传输层通信协议，特点是使用3次握手协议建立连接，当客户端发送SYN数据包后，就等待服务器回应SYN+ACK数据包，并最终对服务器发送ACK数据包进行确认，至此通讯双方建立连接

TCP3次握手协议过程：

• 第一次握手：客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认

• 第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的syn（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态

• 第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手

• 完成三次握手，客户端与服务器传输数据

在TCP处于的传输层出现了端口的概念，可以理解为是设备与外界通讯交流的出口，可以分为物理端口和虚拟端口，通过虚拟端口如80,端口、3306端口、6379端口分别被不同的服务所占用来进行通讯，这些服务都是通过IP+端口号来区分的

如果我们想检测目标主机是否存活，可以从端口入手，当检测到一台设备的摸个端口有回应时（SYN+ACK数据包），可以判断该主机为存活状态，当然端口即使是关闭的，也会返回一个RST（连接重置）数据包，如下

1. 当源地址对目的地址发送一个SYN数据包后，如果目的地址80端口关闭了，所以会返回一个RST（连接重置）数据包；

2. 当源地址对目的地址发送一个SYN数据包后，如果目的地址80端口开启了，会返回一个SYN-ACK数据包；

3. 当源地址对目的地址发送一个SYN数据包后，如果目的地址不存在，没有任何数据包返回；

我们通过scapy库中的TCP函数来实现扫描，使用ls()查看函数使用时具体需要的参数，这里的大多数参数都不需要设置，需要考虑的是sport、dport和flags。其中sport是源端口，dport是目标端口，flags是标志位，可能的值包括SYN（建立连接）、FIN（关闭连接）、ACK（响应）、PSH（有DATA数据传输）和RST（连接重置）

from scapy.all import *
from scapy.layers.inet import ICMP, IP, TCP

ls(TCP())

构造一个发往192.168.3.206的3306端口的SYN数据包

from scapy.all import *
from scapy.layers.inet import ICMP, IP, TCP

ganyu = '192.168.3.206'
ganyuport = 3306
pkt = IP(dst=ganyu) / TCP(dport=ganyuport, flags='S')
ans, unans = sr(pkt, timeout=1)
for s, r in ans: print(r.sprintf('%IP.src% is alive'))
for s in unans: print('you ip is not alive')

基于UDP扫描的活跃设备发现技术

UDP：用户数据报协议（User Datagram Protocol）

与TCP不同的是，UDP没有三次握手协议，当我们像目的地址发送UDP数据包后，目标不会返回任何UDP数据包，如果主机处于存活状态时，目标端口是关闭的，就会返回一个ICMP数据包，这个数据包的内容为"unreachable"（不可达）

from scapy.layers.inet import IP, UDP
from scapy.sendrecv import sr1

ganyu = '192.168.3.206'
ganyuport = 3306
packet = IP(dst=ganyu)/UDP(dport=ganyuport)
ans = sr1(packet, timeout=1.0)
if ans:
    if int(ans[IP].proto) == 1:
        print(ganyu + ' ' + 'is alive')
    else:
        print(ganyu + ' ' + 'is alive')
else:
    print(ganyu + ' ' + 'is alive')

Scapy实现端口扫描

如果把服务器比作房子，那么端口就是通往不同房间的大门，如果需要去了解对方服务器，那么这栋房子里都有什么样子的门，门里面有什么，是我们首要需要去了解的

基于TCP全开端口扫描技术

如果目标端口开放，那么在收到设备的端口发出的SYN数据包后，就会返回一个SYN+ACK的数据包，表示接收这次连接请求，如果目标端口是关闭的，则收到SYN包后会返回一个RST数据包

假设我们向目标主机发送一个数据包，flags参数设置为S，代表这是一个SYN数据包

pkt = IP(dst = dstip)/TCP(sport=sport,dport=dport,flags='S')

然后通过sr1将这个数据包发送出去

ans = sr1(pkt,timeout=1)?

如果ans返回为空，表示我们没有收到来自目标端口的回应，直接判断端口关闭，如果接收到了回应，首先会判断这个数据包的类型是SYYN+ACK还是RET的，可以使用haslayer()来判断，比如判断某个数据包使用的是TCP协议吗，就可以使用haslayer(TCP)，可以使用getlayer(TCP)来读取其中某个字段的内容，如下

ans.getlayer(TCP).flags == 'SA'? # SA代表SYN+ACK?

通过ans.getlayer(TCP).flags结果，对端口是否存活进行判断.SA代表SYYN+ACK,A代表ACK，R代表RST

from scapy.layers.inet import *
from scapy.sendrecv import *

ganyu = '192.168.2.46'
ganyuport = 3306
ganyusport = RandShort()  # 由于在和目标端口建立连接的时候，自己也需要使用一个源端口，RandShort用于随机产生一个端口号
pkt = IP(dst=ganyu) / TCP(sport=ganyusport, dport=ganyuport, flags='S')
ans = sr1(pkt, timeout=1)  # 指定等待应答数据包的时间，不使用的话可能需要要等待很久
if str(type(ans)) == "<class 'NoneType'>":
    print('%s' % ganyu, ':%s is closed' % ganyuport)
elif ans.haslayer(TCP):
    if ans.getlayer(TCP).flags == 'SA':  # SYN+ACK
        seq1 = ans.ack
        ack1 = ans.seq + 1
        pkt_rst = IP(dst=ganyu) / TCP(sport=ganyusport, dport=ganyuport, seq=seq1, ack=ack1, flags='A')  # ACK
        send(pkt_rst)
        print('%s' % ganyu, ':%s is open' % ganyuport)
    elif ans.getlayer(TCP).flags == 'R':  # RST
        print('%s' % ganyu, ':%s is closed' % ganyuport)

基于TCP半开端口扫描技术

之所以被称为半开是由于如果对方端口开放的话，那么收到设备端口发出的SYN数据包后，会返回一个SYN+ACK数据包，表示愿意接收这次连接请求，然后设备不在回应一个ACK数据包，而是发送一个RST数据包中断这次连接

from scapy.layers.inet import *
from scapy.sendrecv import *

ganyu = '192.168.2.46'
ganyuport = 3306
ganyusport = RandShort()  # 由于在和目标端口建立连接的时候，自己也需要使用一个源端口，RandShort用于随机产生一个端口号
pkt = IP(dst=ganyu) / TCP(sport=ganyusport, dport=ganyuport, flags='S')
ans = sr1(pkt, timeout=1)
if str(type(ans)) == "<class 'NoneType'>":print('%s' % ganyu, ':%s is closed' % ganyuport)
elif ans.haslayer(TCP):
    if ans.getlayer(TCP).flags == 'SA':print('%s' % ganyu, ':%s is open' % ganyuport)
    elif ans.getlayer(TCP).flags == 'R':print('%s' % ganyu, ':%s is closed' % ganyuport)