安全扫描工具Nmap引擎理解文档

Nmap简介

Nmap也就是Network Mapper，是一款网络链接端扫描软件，用来扫描网上电脑开放的网络链接端。肯定哪些服务运行在哪些链接端，而且推断计算机运行哪一个操做系统。它是网络管理员比用的软件之一，以及用以评估网络系统保安，nmap的核心功能有：

主机发现：用于发现目标主机是否处于活动状态。Nmap提供多种检测机制，能够更有效地辩识主机。

端口扫描：用于扫描主机上端口状态。Nmap能够将端口识别为开放（Open）、关闭（Closed）、过滤（Filtered）、未过滤（Unfiltered）、开放|过滤（Open|Filtered）、关闭|过滤（Closed|Filtered）。默认状况下，Nmap会扫描1000个经常使用端口，能够覆盖大多数基本应用状况。

版本侦测：用于识别端口上运行的应用程序与应用版本。Nmap目前能够识别数千钟中应用的签名，检测数百种应用协议。而对于不识别的应用，Nmap默认会将应用的指纹打印出来，若是用于确知该应用程序，那么用户能够将信息提交到社区，为社区作贡献。

操做系统侦测：用于识别目标机的操做系统类型、版本编号及设备类型。Nmap目前提供了上千种操做系统或设备的指纹数据库，能够识别通用PC系统、路由器、交换机等设备类型。

防火墙/IDS规避：Nmap提供多种机制来规避防火墙、IDS的屏蔽和检查，便于秘密地探查目标机的情况。基本的规避方式包括：分片/IP诱骗/IP假装/MAC假装等等。

NSE脚本引擎：NSE是Nmap最强大最灵活的特性之一，能够用于加强主机发现、端口扫描、版本侦测、操做系统侦测等功能，还能够用来扩展高级的功能如web扫描、漏洞发现。漏洞利用等等。Nmap使用lua语言来做为NSE脚本语言，目前的Nmap脚本库已经支持400多个脚本。

Nmap的工做流程

Nmap的执行流程简单清晰，主要分为三个阶段

• 准备阶段：在其中会执行参数解析、资源分配、基本扫描信息的输出、端口与地址列表的初始化、NSE环境准备及pre_scripts的运行等基本的准备操做。

• 工做阶段：而后进入主循环，每次循环对一组目标地址进行主机发现、端口扫描、服务与版本侦测、OS侦测及脚本扫描等操做，直到全部的目标地址都被扫描完毕才推出主循环

• 善后阶段：在完成全部扫描操做后，调用post-script完成相应处理，而后打印出扫描的最终结果，并释放掉分配的资源。

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下图为Nmap的执行流程图

Nmap脚本引擎

Nmap提供了强大的脚本引擎（NSE），以支持Lua编程来扩展Nmap的功能。目前脚本库已经包含400多个经常使用的Lua脚本，辅助完成Nmap的主机发现、端口扫描、服务侦测、操做侦测四个基本功能，并补充了其余扫描能力：如执行HTTP服务详细信息的探测、暴力破解简单密码、检查常见的漏洞信息等等。若是用户须要对特定的应用作更深刻的探究，能够按照NSE脚本格式便携Lua脚原本加强Nmap的扫描能力。

实现原理

NSE主要分为两大部分：内嵌Lua解释器与NSE library。

解释器：Nmap采用嵌入的Lua解释器来支持Lua脚本语言。Lua语言小巧简单并且扩展灵活自身的C/C++语言融合。

NSE library：为Lua脚本与Nmap提供了链接，负责完成基本初始化及提供脚本调度、并发执行、IO框架及异常处理，并提供了默认的实用的脚本程序。

脚本分类

NSE中提供的Lua脚本分别为不一样的类别，根据官方网站，目前的有14中类别：

auth：负责处理鉴权证书（绕开鉴权）的脚本
broadcast：在局域网内探查更多服务开启情况，如dhcp/dns/sqlserver等服务。
brute：提供暴力破解方式，针对常见的应用如http/snmp等
default：这是使用-sC或A选项扫描时默认的脚本，提供基本扫描能力
discovery：对网络进行更多的信息，如SMB枚举、SNMP查询等
dos：用于进行拒绝服务***
exploit：利用已知的漏洞***系统
external：利用第三方的数据库或资源，例如whois解析
fuzzer：模糊测试的脚本，发送异常的包的目标机，探测出潜在漏洞
intrusive：***性的脚本，此类脚本可能引起对方的IDS/IPS的记录或屏蔽
malware：探测目标机是否感染了病毒、开启了后门等信息
safe：此类与instrusive相反，属于安全性脚本
version：负责加强服务与版本扫描功能的脚本
vuln：负责检查目标机是否有常见的漏洞，如是否有MS08_067

每种脚本不止属于一种类型的，具体属于哪一种类型可进入官网查看 http://www.nmap.org

NSE扫描流程

Nse脚本扫描属于主循环流程下的一个部分，其代码流程图以下

初始化流程

在命令行参数中指定脚本（–script/-sC）或指定-A选项或指定-sV选项，都会触发Nmap启动脚本引擎。其中-A选项表示全面扫描，会调用default类别的脚本扫描；而-sV选项表示应用与版本侦测，会调用Version类别的脚本，辅助侦测服务详细信息。

nmap_main（）函数中，若判断须要启动脚本引擎，这首先须要调用open_nse()函数进行NSE环境的准备，首先要建立luaState（管理Lua解释器的执行的全局变量），而后调用init_main()函数进行详细的初始化过程。

进入init_main()函数，首先加载Lua标准版库与Nmap的扩展库，随后准备参数环境，而后加载并执行nse_main.lua文件。

nse_main.lua脚本为后续的脚本执行准备Lua环境，加载用户选择的须要调用的脚本（例如，用户–script discovery，那么会将该类别中全部的脚本加载进来），返回一个main()函数对象给init_main()，该main()是否后续脚本扫描须要的主函数，被保存在Lua的环境的注册表中。

在nse_main.lua中，定义两个核心的类，Script和Thread，Script用于管理NSE脚本，当新的脚本被加载时，调用Script.new建立脚本对象，该对象被保存下来在后续的扫描过程当中使用；Thread用于管理脚本的执行，该类中也包含对脚本健全性的检查（sanitycheck，如是否包含Action函数，4.4会讲到）。在脚本执行时，若是脚本之间存在依赖关系，那么会将基础的无依赖的脚本统一执行完毕，再执行依赖性的脚本。

脚本扫描流程

执行脚本扫描时，从nmap_main()中调用script_scan()函数。

在进入script_scan()后，会标记扫描阶段类型，而后进入到初始化阶段返回的main()函数（来自nse_main.lua脚本中的main）中，在函数中解析具体的扫描类型。

main()函数负责处理三种类型的脚本扫描：预扫描（SCRIPT_PRE_SCAN）、脚本扫描（SCRIPT_SCAN）、后扫描（SCRIPT_POST_SCAN）。预扫描即在Nmap调用的最前面（没有进行主机发现、端口扫描等操做）执行的脚本扫描，一般该类扫描用于准备基本的信息，例如到第三服务器查询相关的DNS信息。而脚本扫描，是使用NSE脚原本扫描目标主机，这是最核心的扫描方式。后扫描，是整个扫描结束后，作一些善后处理的脚本，好比优化整理某些扫描。

在main()函数中核心操做由run函数负责。而run()函数的自己设计用于执行全部同一级别的脚本（根据依赖关系划分的级别），直到全部线程执行完毕才退出。

run()函数中实现三个队列：执行队列（Running Queue）、等待队列（Waiting Queue）、挂起队列（Pending Queue），并管理三个队列中线程的切换，直到所有队列为空或出错而退出。

NSE脚本结构

NSE的使用Lua脚本，而且配置固定格式，以减轻用户编程负担，一般的一个脚本氛围几个部分：

Description 字段：描述脚本功能的字符串，使用双层方括号表示。

Comment 字段：以__开头的行，描述脚本输出格式

Author   字段：描述脚本做者

License    字段：描述脚本使用许可证，一般配置为Nmap相同的license

Categories 字段：描述脚本所属的类别，以对脚本的调用进行管理。

Rule      字段：描述脚本执行的规则，也就是肯定触发脚本执行的条件。在Nmap中有四种类型的规则。

A．Prerule()用于在Nmap没有执行扫描以前触发脚本执行，这类脚本脚本并不须要用到任何Nmap扫描的结果；

B．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

C．Postrule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

D．Postrule用于Nmap执行完毕全部扫描后，一般用于扫描结果的数据提取和整理。

Action   字段：脚本执行的具体内容。当脚本经过rule字段检查被触发执行时，就会调用action字段定义的函数

下面以broadcast-db2-discover.nse脚本为例说明（源代码请点击下方“阅读原文”查看）

参考文献

官网地址：http://www.nmap.org/