The Art of Port Scanning par Fyodor

Préface

Cet article énumère plusieurs des techniques employées pour déterminer quels ports (ou toute similaire abstraction de protocole) d'un hôte sont en attente de connexion. Ces ports représentent des voies de transmissions potentielles. Tracer leur existence facilite l'échange d'information avec l'hôte et c'est ainsi assez utile pour n'importe qui, dont les hackers, souhaitant explorer l'environnement du réseau. En dépit de ce que vous avez entendu des médias, Internet ce n'est PAS tout ce qui a trait au port TCP 80. N'importe qui comptant uniquement sur le WWW pour rassembler des informations obtiendra les mêmes résultats que les mecs moyens d'AOL qui font la même chose. Ce article est également sensé servir d'introduction à une documentation auxiliaire d'un projet de code sur lequel j'ai travaillé. C'est un portscanner robuste et complet qui (je l'espère) devrait résoudre certains des problèmes que j'ai rencontrés en utilisant d'autres scanners et en faisant des scans sur d'énormes réseaux. Le programme, nmap, peut faire les choses suivantes:

- Vanilla TCP connect() scanning,
- TCP SYN (half open) scanning,
- TCP FIN (stealth) scanning,
- TCP ftp proxy (bounce attack) scanning,
- SYN/FIN scanning using IP fragments (bypasses packet filters),
- UDP recvfrom() scanning,
- UDP raw ICMP port unreachable scanning,
- ICMP scanning (ping-sweep), et
- Reverse-ident scanning.

les sources librement distribuables du code sont disponibles à http://nmap.org/
 

Introduction

Le scanning en tant que méthode pour découvrir des voies de communications exploitables date depuis longtemps. L'idée est de sonder autant de voies que possibles et de garder celles qui sont récéptives ou particulièrement utiles. Plusieurs champs de la publicité sont basés sur ce concept et forcer les gens à la voir en distribuant en bloc des mails est un parallèle presque parfait à ce dont nous discuterons. Envoyez un message seulement dans chaque mailbox et attendez les réponses pour tendre vos filets.

Le scanning est entré dans l'histoire déjà avec les systèmes téléphoniques. Nous avons là ce réseau global énorme de télécommunication, dont tous les hôtes sont accessiblee avec des codes sur notre téléphone. Des millions de numéros sont accessibles localement, pourtant nous allons seulement nous intéresser à 0.5% de ceux-ci, peut-être ceux avec un répondeur au bout du fil.

La solution logique pour trouver ces numéros qui nous intéressent est de tous les essayer. C'est comme ça que le "wardialing" a surgi. D'excellents programmes comme Toneloc ont été développés pour faciliter le test d'échanges complets et plus encore. L'idée de base st simple. Si vous composez un numéro et que votre modem vous sort un CONNECT, vous le gardez. Sinon l'ordinateur raccroche et compose inlassablement les prochains.

Bien que le wardialing soit encore utile, nous constatons maintenant que plusieurs ordinateurs avec lesquels nous voulons communiquer sont reliés par des réseaux plutôt comme Internet que comme les téléphones analogiques. Scanner ces machines implique la même technique de brute forcing. Nous envoyons une rafale de paquets pour différents protocoles et nous déduisons des réponses reçues (ou pas reçues) quels services sont en train d'écouter.
 

Technique

Avec le temps, un certain nombre de techniques ont été développées pour examiner les protocoles et les ports sur lesquels une machine cible écoute. Elles offrent toutes différents avantages et problèmes. Voici une énumération des plus connues:

- TCP connect() scanning: c'est le scanning TCP le plus courant. L'appel système connect() fourni par votre os est utilisé pour ouvrir une connexion sur tous les ports intéressants de la machine. Si le port est en train d'écoutet, connect() sera réussi, autrement le port n'est pas accessible. Un grand avantage de cette technique c'est que vous n'avez besoin d'auncun privilège spécial. N'importe quel utilisateur d'un ordinateur UNIX est libre d'utiliser cet appel. Un autre avantage est sa vitesse. Tandis que faire en série un appel connect() séparé pour chaque port cible prendrait beaucoup de temps avec une connexion lente, vous pouvez accélérer le scan en utilisant plusieurs sockets en parallèle. Utiliser un système I/O non-blocking vous permet de définir un bas time-out et d'observer toutes les sockets immédiatement. Le grand désavantage est que ce genre de scan est facilement détectable et filtrable. Les logs de l'hôtes cibles montreront une masse de connexions et de messages d'erreur pour les services qui ont capturées les connexions et les ont ensuite immédiatement fermées.

- TCP SYN scanning: Cette technique est souvent mentionnée comme scanning "demi-ouvert" parce que vous n'ouvrez pas une connexion TCP complète. Vous envoyez un paquet SYN comme si vous alliez ouvrir une vraie connexion et attendre une réponse. Un SYN|ACK indique que le port écoute. Un RST indique que le port n'écoute pas. Si vous recevez SYN|ACK, vous lui enverrez immédiatement un RST pour interrompre la connexion (en fait le kernel le fait pour nous). Le grand avantage de cette technique de scan est que moins de cibles la loggeront. Malheureusement il vous faut avoir les privilèges root pour construire ces paquets standarts SYN. Le scanning SYN se fait avec l'option -s de nmap.

- TCP FIN scanning: il arrive des fois que même le scanning SYN n'est pas assez clandestin. Certains firewall et filteur de paquets écoutes les SYNs sur des ports critiques et des programmes comme synlogger et Courtney sont disponible pour détecter ces scans. Les paquets FIN d'autre part peuvent être capables de passer tranquillement. Cette technique de scan a été décrite en détail par Ureil Maimon dans le Phrack 49, article 15. L'idée est que les ports fermés tentent de répondre à votre paquet FIN avec un RST propre. Les ports ouverts d'autre part tentent d'ignorer le paquet en question. Comme Alan Cox l'avait précisé c'est un comportement exigé de TCP/IP. Toutefois quelques systèmes (notamment les systèmes Mirco$oft) sont intouchables dans ce sens. Ils envoyent des RST indépendamment de l'état du port et ils ne sont ainsi pas vulnérables à ce type de scan. Cela marche bien sur la plupart des autres systèmes que j'ai essayés. En fait, cela est souvent utile afin de distinguer un système *NIX d'un NT, et on peut l'utiliser pour ça. Le scannning FIN se fait avec l'option -U (Uriel) de nmap.

- Fragmentation scanning: Ce n'est pas une méthode nouvelle et indépendante de scanning mais une variation d'autres techniques. Au lien de seulement envoyer le paquet espion, vous le diviser en plusieurs petits fragments IP. Vous fractionnez l'en-tête TCP sur plusieurs paquets pour rendre la chose plus difficile aux filtreurs de paquets et ainsi détecter ce que vous en êtes en train de faire. Fais attention avec cela! Certains programmes ont de la peine à manipuler d'aussi petits paquets. Mon sniffer préféré me fait un segmentation fault directement après la réception du premier fragment de 36-bytes. Ensuite un de 24 bytes arrive! Alors que cette méthode ne marche pas avec les filtreurs de paquets et les firewalls qui mettent en file d'attente tous les fragments IP (comme l'option Linux CONFIG_IP_ALWAYS_DEFRAG), beaucoup de réseaux n'ont pas les capacités de résoudre ce problème. Cette possibilité est assez unique dans un scanner (en tout cas je n'en ai vu aucun le faire). Merci à daemon9 de m'en avoir donné l'idée. L'option -f dit au scan SYN ou FIN spécifié d'utiliser de petits paquets fragmentés.

- TCP reverse ident scanning: Comme l'a remarqué Dave Goldsmith dans un envoi de 1996 à Bugtraq, le protocole ident (rfc 1413) permet de révéler le nom de l'utilisateur propriétaire de n'importe quel processus relié par TCP, même si ce processus n'as pas initié de connexion. Ainsi vous pouvez par exemple vous connecter au port http et ensuite utiliser identd pour savoir si le serveur est exécuté par root. Cela peut seulement être fait par une connexion complète au port cible (càd l'option -t). L'option -i de nmap demande à identd le propriétaire de chaque port écouté par listen().

- FTP bounce attack: Une possibilité intéressante du protocole ftp (RFC 959) est qu'il supporte des connexions ftp par "proxy". En d'autres mots, je devrais pouvoir me connecter de evil.com au serveur PI (protocol interpreter) ftp de target.com pour établir une connexion. Ensuite je serais capable de demander que le serveur PI lance un serveur DTP (data transfer process) actif pour envoyer un fichier N'IMPORTE Où sur le net! Vraisemblablement à un User DTP, bien que la RFC dit spécifiquement que demander à un serveur d'envoyer un fichier à un autre est permis. Bon cela a pu bien marcher en 1985 quand la RFC venait d'être écrite. Mais de nos jours il ne peut y avoir des gens qui hijackent des serveurs ftp et demandent que les données soient renvoyer vers n'importe quels points du net. Comme *Hobbit* l'avait écrit en 1995, ce défaut du protocole "peut être utilisé pour poster des mails et des news pratiquement non retraçables, attaquer des serveurs depuis différents endroits, remplire des diques durs, traverser des firewalls et généralement être ennuyant et difficile à retrouver en même temps". Ce que nous ferons pour cela (surprise surprise) c'est de scaner des ports TCP d'un serveur ftp "proxy". Ainsi vous pourriez vous connecter à un serveur ftp derrière un firewall et puis scanner ceux qui sont le plus probablement bloqués (le port 139 est un bon exemple). Si le serveur ftp permet de lire et d'écrire sur un répertoire (comme /incoming), vous pouvez envoyer n'importe quelles données sur les ports que vous trouvez ouverts.

Notre technique pour le scan de port est d'utiliser la commande PORT pour dire que notre "User-DTP" passif écoute le système cible sur un certain de numéro de port. Ensuite nous allons essayer de LIST le répertoire actuel et le résultat est envoyé par le serveur DTP. Si notre hôte cible écoute sur le port spécifié, le transfert sera couronné de succès (en générant un réponse 150 ou 226). Autrement nous obtiendront "425 Can't build data connection: Connection refused." Ensuite nous envoyons une autre commande PORT pour essayer avec un prochain port de l'autre cible. Les avantages de cette méthode évidents (plus difficile à tracer, possibilité de contourner des firewalls). Les principaux désavantages sont la lenteur et le fait que certains serveurs FTP l'ont finalement remarquée et ont désactivée cette possibilité de "proxy". Pour montrer que cela en vaut la peine voici une liste de bannières d'endroit où cela a marché/pas marché:

* Bounce attaque qui a marchée*

220 xxxxxxx.com FTP server (Version wu-2.4(3) Wed Dec 14 ...) ready.
220 xxx.xxx.xxx.edu FTP server ready.
220 xx.Telcom.xxxx.EDU FTP server (Version wu-2.4(3) Tue Jun 11 ...) ready.
220 lem FTP server (SunOS 4.1) ready.
220 xxx.xxx.es FTP server (Version wu-2.4(11) Sat Apr 27 ...) ready.
220 elios FTP server (SunOS 4.1) ready

* Bounce attaque qui a échouée*

220 wcarchive.cdrom.com FTP server (Version DG-2.0.39 Sun May 4 ...) ready.
220 xxx.xx.xxxxx.EDU Version wu-2.4.2-academ[BETA-12](1) Fri Feb 7
220 ftp Microsoft FTP Service (Version 3.0).
220 xxx FTP server (Version wu-2.4.2-academ[BETA-11](1) Tue Sep 3 ...) ready.
220 xxx.unc.edu FTP server (Version wu-2.4.2-academ[BETA-13](6) ...) ready.

Les 'x' sont là d'une part pour protéger ceux responsables d'exécuter un serveur défectueux mais surtout pour adapter les lignes aux 80 colonnes. De même pour les points de suspension. L'attaque bounce se fait avec l'option -b de nmap. proxy_server peut-être donné dans le format URL standart, username:password@server:port avec tout mais le serveur qui est optionnel.

- UDP ICMP port unreachable scanning: Cette méthode de scan diffère de ce qu'il y a au-desssus parce qu'ici nous utilisons le protocole UDP au lieu de TCP. Alors que ce protocole est plus simple, le scanning est réellement sensiblement plus difficile. Ceci parce ce que les ports ouverts ne sont pas obligés d'envoyer un acknowlegment en réponse à une demande et les ports fermés ne doivent même pas renvoyer de paquet d'erreur. Heureusement, la plupart des hôtes renvoyent une erreur ICMP_PORT_UNREACH quand vous envoyez un paquet à un port UDP fermé. Ainsi vous pouvez savoir si un port N'est PAS ouvert donc par exclusion déterminer quels ports sont ouverts. Comme il n'est garanti ni que les paquets UDP, ni que les erreurs ICMP arrivent, les scanners UDP de ce genre doivent aussi implémenter une retransmission des paquets qui pourraient être perdus (sinon vous obtiendrez un groupe faussement positif). En outre cette technique est lente en raison des machines qui appliquent la RFC 1812 section 4.3.2.8 pour découragez et limitez le taux d'erreurs ICMP. Par exemple, le kernel Linux (dans net/ipv4/icmp.h) limite la production de message de destination innaccessible à 80 chaque 4 secondes avec une pénalité de 1/4 de secondes en cas de dépassement. Dans quelque temps j'ajouterai un meilleur algorithme à nmap pour détecter cela. De plus vous devez être root pour accéder au raw ICMP socket nécessaire pour la lecture du port inaccessible. L'option -u (UDP) de nmap incorpore cette méthode de scannings pour les utilisateurs root.

Certaines personnes pensent que le scanning UPD est lame et inutile. Je leur rappelle généralement le récent bug rcpbind de Solaris. Rcpbind peut se cacher sur un port UDP non documenté quelque part au-dessus de 32770. Ainsi on s'en fout que le port 111 soit bloqué par un firewall. Mais pouvez-vous trouver sur lequel des 30'000 ports plus hauts il écoute? Avec un scanner UDP vous pouvez!

- UDP recvfrom() and write() scanning: Alors que les utilisateurs qui ne sont pas root ne peuvent pas lire les erreurs de ports innacessibles directement, Linux est assez sympa pour informer l'utilisateur indirectement quand elles ont été reçues. Par exemple un deuxième appel write() à un port fermé échouera normalement. Cela arrive à beaucoup de scanners comme netcat et pscan.c de Pluvius. J'ai aussi remarqué que recvfrom() sur des non-blocking sockets UDP retourne EAGAIN ("Try Again", errno 13) si l'erreur ICMP n'a pas été reçue et ECONNREFUSED ("Connection refused", errno 111) si elle a été reçue. C'est la technique utilisée pour déterminer les ports ouverts quand les utilisateurs qui ne sont pas root utilise l'option -u (UDP). Les utilisateurs root peuvent aussi utiliser l'option -l (lamer UDP scan) pour forcer à que cela se passe mais c'est une idée vraiment bête.

- ICMP echo scanning: ce n'est pas vraiment du portscanning vu que ICMP n'a pas de port abstraction. Mais il est parfois utile de savoir quels hôtes dans un réseau sont up en les pingant tous. l'option -P le fait. Le scan ICMP se fait maintenant en parallèle il peut être ainsi assez rapide. Pour encore plus accélérer les choses vous pouvez augmenter le nombre de ping en parallèle avec l'option '-L'. Il peut être aussi utile de modifier la valeur du ping timeout avec l'option '-T'. nmap supporte une notation en hôte / masque de bits pour faciliter ce genre de chose. Par exemple 'nmap -P cert.org/24 152.148.0.0/16' scannera le réseau du CERT de classe C et toutes les entitée de class B représentées par 152.148.* . Hôte/26 est intéressant pour les sous-réseaux de 6-bits dans une organisation. Nmap permet maintenant aussi une syntaxe plus puissante. Vous pouvez maintenant manipulez des addresses comme '150.12,17,71-79.7.*' et nmap en fera ce que vous voulez. Pour chacune des quatre valeurs vous pouvez soit mettre un simple nombre, soit un intervalle (avec '-'), une liste d'intervalle et de nombre séparée par des virgules, ou un '*' qui est synonyme de 0-255. Par défaut, les adresse de broadcast d'un réseau comme .0 et .255 ne sont pas scannée mais l'option '-A' vous permet d'y remédier si vous le souhaiter.
 

Caractéristiques

Avant de coder nmap, j'ai passé beaucoup de temps avec d'autres scanners à explorer le net et divers réseaux privés (remarquez mon souci d'éviter le mot bizare qu'est "intranet"). J'ai utilisé la plupart des meilleurs scanners qui existent aujourd'hui dont strobe de Julian Assange, netcat de *Hobbit*, stcp d'Uriel Maimon, pscan de Pluvius, ident-scan de Dave Goldsmith et les scanners tcp/udp de SATAN de Wietse Venema. Ce sont tous d'excellents scanners! En fait j'ai arrêté de tous les utiliser en en même temps comme je le faisais pour avoir les bons côtés de chacun. J'ai finalement décidé de créer un scanner complètement nouveau plutôt que d'en utiliser une douzaine de mon répertoire /usr/local/sbin. Nmap reprend beaucoup de bonnes idées de ses prédécesseurs. J'ai également ajouté de nouvelle fonctionnalité comme le fragmentation scaninng et d'autres options que j'aurais souhaité voir dans d'autres scanners. Voici quelques unes des fonctionnalités (IMHO) utiles de nmap:

- calcul dynamique des délais d'attente: Certains scanners ont besoin que vous donniez un délai d'attente entre l'envoi des paquets. Comment savoir ce qu'il faut mettre? Je pourrais évidemment faire des pings, mais c'est lourd et de plus le temps de réponse des hôtes varie nettement quand ils sont floodés de requêtes. nmap essaye de vous déterminer le meilleur délai d'attente. Il essaye également de maintenir des retransmissions de paquets, etc, de sorte qu'il puisse modifier ce délai d'attente pendant le scan. Pour les utilisateurs root, la meilleur chose à faire pour trouver un délai d'attente est de chrononométrer la fonction interne "ping". Pour les utilisateurs non-root, il va chronométrer une tentative de connect() sur un port fermé de la cible. Il peut aussi prendre une valeur par défaut raisonnable. De plus les gens qui veulent spécifier un délai eux-mêmes peuvent le faire avec l'option -w (wait), mais vous ne devriez pas en avoir besoin.

- retransmission: certains scanners ne font qu'envoyer les paquets espions et collecter les réponses. Mais cela peut mener à des résultats faussement négatifs ou positifs dans le cas où les paquets seraient abandonnés. Cela est particulièrement important pour les scans "par exclusion" comme UDP et FIN où ce que vous recherchez c'est un port qui NE réponds PAS. Dans la plupart des cas nmap implémente un nombre configurable de transmissions pour les ports qui ne répondent pas.

- scan des port en parallèle: certains scanners scannent les port simplement linérairement, un par un, jusqu'à ce que soient examinés les 65535 ports. Cela marche bien pour TCP dans un réseau local très rapide, mais la vitesse de cette opération est innacceptable dans un réseau étendu comme internet. nmap utilise le non-blocking I/O et le scan en parallèle pour tous les modes TCP et UDP. Le nombre de scan en parallèles est configurable avec l'options -M (Max sockets). Dans un réseau très rapide vous diminuerez réellement les performances en mettant environ plus que 18. Dans les réseaux peu rapides, des valeurs élevées augmentent considérablement les performances.

- Spécification flexible des ports: Je ne veux pas toujours scaner tous les 65535 ports. Même les scanners qui vous permettent de spécifier des port de 1 à N, je trouve cela un peu limité. L'option -p vous permet de spécifier un nombre arbitraire de ports et d'intervalles pour le scan. Par exemple, '-p 21-25,80,113, 60000-' fera ce que vous attendez qu'il fasse (un trait d'union à la fin signifie jusqu'à 65536, un trait d'union au début signifie depuis 1). Vous pouvez aussi utiliser l'option -F (fast) qui va scanner tous les ports enregistrés dans /etc/services (comme pour strobe).

- Spécification flexible des cibles: Je veux souvent scanner plus qu'un hôte et je n'ai certainement pas envie de les énumérer un à un pour le scan d'un grand réseau. Tout ce qui n'est pas une option (ou argument d'option) est considéré comme un hôte cible. Comme mentionné plus haut vous pouvez optionnellement donné un hostname ou un masque d'IP pour scanner tous les hôtes avec les mêmes bits initiaux de l'adresse IP 32 bits. Vous pouvez utiliser la même syntaxe puissante que pour la spécification des ports pour donner des cibles comme '150.12.17.71-79.7.*'. '*' est seulement un raccourci pour 0-255, rappelez-vous que vous pouvez l'utiliser.

- Détection des hôtes qui sont down: Certains scanners vous permettent de scanner de grands réseaux, mais perdent une quantité de temps énorme en scannant 65535 ports d'un ordinateur éteint! Par défaut, nmap ping chaque hôte pour vérifier qu'il est up avant de passer du temps dessus. Cela aussi il le fait en parallèle pour que ce soit plus rapide. Vous pouvez désactiver le ping en parallèle avec l'otion '-L' et le ping timeout avec l'option '-T'. Vous pouvez éviter complètement le ping avec l'option '-D'. C'est utile pour scanner des réseaux comme microsoft.com où les requêtes echo ICMP ne passent pas. Nmap peut aussi déduire que certains hôtes sont downs avec des erreurs étranges de scan de port. Il est aussi tolérant avec les gens qui scannent accidentellement des adresses de réseaux, de broadcast, etc.

- détection de votre adresse IP: Pour certaines raisons, beaucoup de scanners vous demandent de taper votre IP comme paramètre. Bon je n'ai pas envie de faire un 'ifconfig' et de calculer mon adresse IP à chaque fois que je fais un scan. Bien sûr c'est toujours mieux que les scanners que j'ai vus qui avaient besoin d'une recompilation à chaque fois que vous changez votre adresse! nmap essaye d'abord d'obtenir votre adresse pendant la phase du ping. Il utilise l'adresse de la réponse de l'echo vu que c'est l'interface à travers laquelle il devrait presque toujours être routé. S'il ne peut pas le faire (par exemple si vous n'avez pas activé le pinging de l'host), nmap essaye de détecter votre interface principale et utiliser cette adresse. Vous pouvez aussi utiliser l'option -S pour la spécifier directement mais vous ne devriez pas en avoir besoin (à moins que ne vous vouliez que cela semble quelqu'un d'AUTRE qui fasse un SYN ou FIN scanning sur un hôte).
 

Quelques autres options et les options moins importantes:

-v (verbose) : cela est hautement recommandé pour un usage interactif. Parmi d'autres messages utiles, vous verrez apparaître les ports comme ils sont trouvés, au lieu d'attendre le récapitulatif final.

-r (randomizer): Ceci randomizera l'ordre dans lequel les ports de l'hôte seront scannés.

-q (quash argv): Ceci change argv[0] par FAKE_ARGV ("pine" par défaut). Cela enlève aussi les autres arguments ainsi vous paraitrez moins louches dans les listings de 'w' ou de 'ps'.

-h pour un résumé des options

-R montre et résous tous les hôtes même ceux qui sont down

Jetez aussi un coup d'oeil à http://insecure.org/ qui est l'endroit que j'ai choisi pour stocker les prochaines versions et où se trouve plus d'information. En fait c'est un bon conseil d'aller voir maintenant ce qu'il y a (si vous ne lisez pas simplement ceci là-dessus).
 

Exemples d'utilisation

Pour lancer un scan furtif des réseaux entiers de classe B 166.66.0.0 et 166.67.0.0 pour le fameux daemon exploitable imapd.

# nmap -Up 143 166.66.0.0/16 166.67.0.0/16

Pour faire un scan tcp standart sur les ports réservés de l'hôte <target>:

> nmap target

Pour vérifier sur quels services fameux repose warez.com (avec un SYN scan fragmenté)

# nmap -fsp 21,22,23,25,80,110 warez.com/24

Pour scanner le même réseau pour les services de votre fichier /etc/services avec un scan tcp (très rapide)

> nmap -F warez.com/24

Pour scanner secret.pathetic.net avec une attaque ftp bounce sur ftp.pathetic.net

> nmap -Db ftp.pathetic.net secret.pathetic.net

Pour trouver les hôtes qui sont up sur les classes C adjacentes 193.14.12, .13, .14, .15, ... , .30:

> nmap -P '193.14.[12-30].*'

Si vous ne voulez pas de cette syntaxe pour éviter des confusions avec le shell, ceci aura le même effet:

> nmap -P 193.14.12-30.0-255