Определение операционной системы атакуемого сервера
Как правило, реакцией сервера на любое удаленное воздействие (входящий пакет данных, запрос) является пакет данных, посылаемый источнику данного воздействия (в дальнейшем под термином "сервер" понимается атакуемый хост, а под термином "хост" - хост атакующего).
Как показывает практика, различные ОС при работе в сети по-разному реагируют на один и тот же запрос. Исследовав особенности реакций на запрос ОС, версии которых заранее известны, можно набрать определенную статистику, сопоставив реакции на запрос с типом ОС. При использовании комбинированного воздействия, статистическая информация становится более конкретизированной.
В дальнейшем, исследуя реакцию сервера с неизвестной ОС, с использованием накопленной статистики можно определить не только тип, но и версию установленной на сервере ОС. Например, возможно точно отличить Solaris 2.4 от Solaris 2.50 или Linux kernel version 2.0.30 (для всех Linux далее указывается версия ядра) от Linux 2.0.35.
Рассмотрим более подробно основные методы исследования ОС сервера.
FIN-исследование
Перед началом непосредственного исследования хост сканирует порты сервера и определяет, какие порты являются открытыми. Затем на любой открытый порт сервера хост посылает FIN-пакет (TCP-пакет на завершение соединения) или любой другой пакет без флагов SYN и ACK. В соответствии с RFC 793 сервер должен ответить на такой пакет RST-пакетом, однако некоторые ОС типа Windows, BSDI, CISCO, HP/UX, MVS и IRIX не посылают ничего в ответ.
Исследование BOGUS - флагом.
Хост посылает на сервер SYN-пакет с установленным в TCP-заголовке неиспользуемым "флагом" BOGUS. "Флаг" BOGUS не является настоящим флагом. На самом деле этот термин подразумевает установку бит в поле Reserved заголовка TCP-пакета как 1000000 (вместо всех нулей согласно RFC 793). ОС Linux до 2.0.35 сохраняет в ответе этот "флаг". Некоторые ОС обрывают соединение при получении такого пакета.
Определение закона изменения ISN сервера
Хост посылает на сервер SYN-пакет с запросом на соединение, записав в пакет свое (известное) значение ISN. Сервер, получив запрос на соединение, прибавляет к полученному ISN единицу и записывает полученное значение в поле ACK ответа (т.е. SYN|ACK-пакета), а в поле ISS ответа - свой собственный ISN, и передает пакет устанавливающему соединение хосту. На приемной стороне (т.е. на стороне хоста) пакет анализируется. Операция повторяется до тех пор, пока не будет выявлен закон изменения ISN сервера.
Возможны следующие закономерности:
" закон "постоянного приращения" (традиционный закон "+64" - старые версии UNIX): значение ISN сервера, записываемого в поле ISS ответа на запрос "установление соединения", увеличивается на постоянную величину (на 64) с каждым обрабатываемым запросом;
" закон "случайных приращений" (новые версии Solaris, IRIX, FreeBSD, DigitalUNIX, Cray): приращение ISN носит случайный характер;
" истинно случайные значения (Linux 2.0.x, OpenVMS, новые AIX): значение ISN является случайной величиной;
" закон "время-зависимых приращений" (Windows): значение ISN периодически во времени увеличивается на некоторую небольшую величину;
Исследование поля Window TCP-пакета
Анализируя принятые от сервера TCP-пакеты целесообразно обратить внимание на поле Window в их заголовках , поскольку значение этого поля является своеобразной константой, характеризующей ОС. В некоторых случаях для однозначного определения типа ОС достаточно извлечь значение поля Window в TCP-заголовке принятого от сервера пакета.
Так, ОС AIX - единственная ОС, имеющая значение Window=0x3F25. "Полностью переписанный" стек TCP/IP в ОС Windows NT5, равно, как и OpenBSD и FreeBSD, имеют Window=0x402E.
Исследование скорости генерирования ICMP-сообщений
Согласно RFC 792, протокол ICMP использует протокол IP в качестве средства доставки. Очевидно, что ICMP-сообщения занимают определенную часть полосы пропускания канала связи, что снижает общую скорость передачи данных. По этой причине некоторые современные ОС, следуя рекомендации RFC 1812, ограничивают количество отправляемых в канал связи ICMP-сообщений об ошибках.
Так, Linux ограничивает количество ICMP-сообщений об ошибке типа "получатель недоступен" (Destination Unreachable) до 80 сообщений в 4 секунды, с простоем 0,25 секунды, если это ограничение было превышено.
Единственный способ проверить скорость генерирования ICMP-сообщений сервером - послать на некоторый закрытый UDP-порт с большим номером набор пакетов и подсчитать количество принятых ICMP-сообщений. Этот тест является очень медленным, и, кроме того, вызывает относительно большую нагрузку на сеть.
Исследование формата ICMP-сообщений
Для снижения общей нагрузки на сеть рекомендациями было установлено, что дейтаграмма с ICMP-сообщением об ошибке должна иметь меньший размер, чем дейтаграмма с ICMP-сообщением, вызвавшая ошибку. Так, в качестве ICMP-сообщения "порт недостижим" (Port Unreachable - PU) практически все ОС генерируют дейтаграмму, представляющую собой необходимый IP-заголовок и 8 байт данных, которые и являются непосредственно ICMP-сообщением. Однако ОС Solaris формирует ICMP-сообщение немного большего размера, а Linux - еще больше, чем Solaris. Таким образом, имеется возможность распознавать ОС Linux и Solaris даже в том случае, если сервер не осуществляет прослушивание портов.
Исследование эха в ICMP-сообщениях
Как известно, в ICMP-сообщении об ошибке должна присутствовать часть дейтаграммы, вызвавшей эту ошибку. Эта часть состоит из IP-заголовка дейтаграммы и первых 64-х бит данных дейтаграммы, и называется "эхом" дейтаграммы.
Некоторые ОС используют IP-заголовок прибывшей дейтаграммы в качестве "рабочего пространства" на начальном этапе ее обработки. Это приводит к искажению IP-заголовка, и дейтаграмма с искаженным заголовком отправляется как эхо ICMP-сообщения.
Различные ОС по-разному искажают заголовок дейтаграммы. Например, ОС AIX и BSDI в IP-заголовке эха возвращают значение поля TotalLength на 20 байт больше первоначального значения исходной дейтаграммы. Некоторые версии ОС BSDI, FreeBSD, OpenBSD, ULTRIX и VAXen стирают поле ID в эхо-IP заголовке.
Не смотря на то, что поле "контрольная сумма" IP-заголовка так или иначе изменяется всвязи с изменением параметра TTL, некоторые ОС типа AIX, FreeBSD отправляют в эхо-дейтаграмме несоответствующую либо нулевую контрольную сумму. То же самое происходит и с контрольной суммой в UDP-пакете.
В целом, возможно проведение девяти различных тестов для проверки эха дейтаграммы в ICMP-сообщении и выявления различных закономерностей для разных ОС.
Исследование поля Туре Of Service в заголовке ICMP-сообщения.
В ICMP-сообщении, наряду с уже упомянутыми признаками, можно проанализировать поле Туре Of Service (Тип сервиса, TOS). Подавляющее большинство ОС устанавливают поле TOS=0. Однако старые версии Linux ставят TOS=0xC0 (следует отметить, что это значение не является указателем на какой-либо тип сервиса). Таким образом, данный признак можно использовать совместно с другими тестами для различения старых и новых версий Linux.
Исследование обработки фрагментов дейтаграммы
Как известно, протокол IP делит пакет на фрагменты для дальнейшей передачи их в сеть. На практике различные ОС могут по-разному осуществлять обработку перекрытия фрагментов. Так, некоторые ОС заменяют старый фрагмент, прибывший без ошибок, повторно прибывшим аналогичным. Другие ОС считают, что старый пакет имеет привилегию над аналогичным новым и игнорируют его. Исследуя закон перекрытия фрагментов можно сделать определенные выводы относительно типа ОС исследуемого сервера.
Исследование поля Options заголовка TCP-пакета
Поле Options (опции) TCP-пакета является едва ли не самым важным каналом утечки информации от хоста относительно ОС, установленной на нем. Денное поле имеет некоторые особенности:
" опции TCP-протокола не являются обязательными, и не все ОС поддерживают их;
" узнать, поддерживает ли ОС опции TCP можно, послав на сервер запрос с указанием в соответствующем поле TCP-заголовка некоторый набор опций (а лучше всего - полный набор). Сервер укажет на поддержку определенных опций, установив соответствующее значение в поле Options TCP-заголовка ответа и сбросит все остальные.
Таким образом, послав на сервер TCP-пакет с указанием следующего набора опций:
можно сделать вывод о том, что ОС сервера поддерживает опцию MaxSegmentSize.
Некоторые ОС, например, новые версии FreeBSD и последние версии Linux 2.1.x , поддерживают все опции, другие (например Linux 2.0.x) - лишь небольшой набор опций.
Рассматривая приведенный выше пример, можно обратить внимание на то, что значение MaxSegmentSize (MSS) в запросе (256) отличается от значения ответа (1024). Поэтому, если несколько ОС поддерживают одинаковый набор опций, имеется возможность различения ОС по значению опций.
Кроме того, из примера видно, что опция MSS в ответе стоит на втором месте, а в запросе была указана на третьем месте. Эта особенность используется в случае, когда разные ОС имеют одинаковый набор опций с идентичными их значениями. При этом возможно различение ОС по порядку следования указанных в ответе опций.
или, кратко, NNTNWE. ОС Linux 2.1.122 возвращает MENNTNW. Одинаковый набор опций, одни и те же значения но - разный порядок их следования.
Исследование флага DontFragment в IP-заголовке
Многие ОС в определенных ситуациях не используют фрагментацию пакетов, и поэтому устанавливают флаг DontFragment (DF) в IP-заголовке отправляемой (нефрагментированной) дейтаграммы. Это повышает производительность ОС при работе в сети всвязи с уменьшением времени обработки передаваемых пакетов. Установив зависимость наличия (или отсутствия) данного признака в конкретной ситуации от типа ОС, можно в дальнейшем использовать его в одном из тестов на определение ОС сервера.
Исследование возможности "борьбы с затоплением" SYN-пакетами
"Затопление" SYN-пакетами является достаточно известным способом "завала" сервера, вызвав у него состояние "отказа в обслуживании". Суть этой атаки заключается в том, что при отправлении на некоторый открытый порт сервера определенного числа SYN-пакетов (запрос на установление соединения) с указанием несуществующего IP-адреса сервер перестает отвечать на все входящие на этот порт запросы.
Большинство ОС могут успешно обработать не более 7 таких пакетов. Однако некоторые новые версии ОС (например, новые Linux) способны бороться с "затоплением" SYN-пакетами различными методами (например, SYN-cookies) для предотвращения "отказа в обслуживании".
Поэтому имеется возможность исследовать ОС сервера, послав на него 8 SYN-пакетов с указанием несуществующего IP-адреса в поле "источник" IP-заголовка (указание ложного источника позволяет избежать разрыва соединения между сервером и хостом) и затем проверить возможность установления соединения с сервером по тому порту, на который были отправлены SYN-пакеты.
Особенности ОС Windows
Несмотря на все выше перечисленные методы определения ОС сервера, практически невозможно различить стек TCP/IP у ОС Windows 95, Windows 98 и Windows NT всех версий, несмотря на то, что Windows 98 вышла позже Windows 95 на 4 года. Этот факт позволяет сделать вывод о том, что стек TCP/IP, положенный в основу Windows 95, был скопирован в Windows NT 4.0 и, может быть, слегка изменен в Windows 98.
Поэтому атакующему, определив ОС сервера как Windows95/NT, достаточно опробовать известные методы атаки на эти ОС (Ping of Death, WinNuke, Teardrop, Land). Тем самым, работа сервера, так или иначе, будет нарушена.
Реализация метода комплексного опроса стека TCP/IP в сетевом сканере RuNmap.
Рассмотрим реализацию метода исследования ОС удаленного хоста путем комплексного опроса его TCP/IP стека, называемым иначе методом снятия "отпечатков" стека TCP/IP и используемым в сканере RuNmap.
Для определения ОС удаленного хоста, версия которой неизвестна, необходимо иметь определенную информацию о том, как ОС известных версий реагируют на определенные виды запросов, описанных выше, иначе говоря - составить "отпечаток" стека TCP/IP операционной системы.
Для этого необходимо удаленный либо локальный хост, тип и версия ОС которого заранее известны, протестировать всеми описанными выше способами, проанализировать результаты тестов и на основе полученных данных составить общую характеристику (или т.н. "отпечаток") стека TCP/IP удаленного хоста, привязав его к конкретному типу и версии ОС.
Собрав достаточно большое количество таких отпечатков (хотя можно начинать и с одним), возможно теми же методами исследовать хост, тип и версия ОС которого заранее неизвестна. Составив из полученных результатов отпечаток и сопоставив его с уже имеющимися, можно определить, какой ОС соответствует полученный отпечаток и на основании этого сделать вывод об ОС исследуемого хоста.
Алгоритм получения отпечатка стека TCP/IP следующий. Вначале проводится сканирование портов удаленного хоста с целью определения открытых портов и служб, функционирующих на исследуемом хосте. Затем проводится несколько тестов, поэтапно выполняющих опрос стека TCP/IP удаленного хоста с целью выявления рассмотренных выше признаков.
На основе полученных от хоста ответов составляется отпечаток, который затем сравнивается с уже имеющейся базой отпечатков, и принимается решение о типе и версии ОС исследуемого хоста.
Заметим, что нет никакой разницы между алгоритмом получения отпечатка для хоста с известной ОС и для хоста с ОС, версия которой неизвестна. Вот пример одного из таких отпечатков, полученного для ОС IRIX версии 6.2 - 6.4.
Для получения отпечатка было проведено 9 тестов. Далее подробно рассмотрен каждый из них.
1. Tseq ( Class = i800 ) - тест определения закона изменения ISN хоста.
Указатель Tseq определяет закон изменения ISN сервера. Описание закона изменения ISN хранится в переменной Class (здесь и далее значения параметров указаны для ОС IRIX; для остальных ОС параметры те же, отличаются лишь значения). Для ОС IRIX закон изменения ISN описан как i800 (Increment 800). Это означает, что каждое последующее значение ISN на 800 больше, чем предыдущее.
2. T1(DF=N%W=C000|EF2A%ACK=S++%Flags=AS%Ops=MNWNNT) - тест определения TCP-опций.
В данном тесте на открытый порт сервера хост посылает SYN-пакет с набором TCP-опций. В скобках записаны параметры, возвращаемые в ответе на посланный SYN-пакет:
DF = N - состояние флага DontFragment в IP-заголовке ответа (N, т.е. 0)
W = C000|EF2A - значение поля Window в TCP-заголовке ответа (C000 либо EF2A)
ACK = S++ - значение поля ACK в TCP-заголовке ответа (S++, т.е. посланный хостом ISN+1)
Flags = AS - состояние флагов в TCP-заголовке ответа (должны быть установлены флаги ACK (A) и SYN (S))
Ops = MNWNNT - набор TCP-опций (учитывается наличие опций и порядок их следования), указанных в TCP-заголовке ответа:
<MSS><NOOP><WindowScale><NOOP><NOOP><TimeStamp>
3. T2(Resp=Y%DF=N%W=0%ACK=S%Flags=AR%Ops=) - тест обработки NULL-пакета.
На открытый порт сервера хост отправляет "пустой" пакет с указанием TCP-опций, аналогичных предыдущему тесту.
Resp = Y - указатель, определяющий наличие или отсутствие ответа от сервера на подобный запрос. Данный указатель используется в том случае, когда конкретная ОС, для которой составлен отпечаток, может не ответить на запрос, используемый в тесте, тогда как другие ОС отвечают на подобный запрос (это и устанавливается указателем Resp=Y/N). В случае, если Respне присутствует среди переменных, подразумевается, что на подобный запрос любая ОС пошлет ответ.
Ops = - набор TCP-опций в ответе на запрос. "Пустое" значение данной переменной означает отсутствие в ответе каких-либо опций.
4. T3(Resp=Y%DF=N%W=C000|EF2A%ACK=0%Flags=A%Ops=NNT) - тест обработки SYN|FIN|PSH|URG-пакета.
На открытый порт сервера хост посылает пакет с указанием соответствующего набора флагов и без указания TCP-опций. Расшифровка ожидаемого ответа следующая: ответ на запрос должен быть получен, флаг DontFragment сброшен, поле Window=0, значение поля ACK содержит посланный хостом в запросе ISN, набор флагов - ACK и RST, TCP-опции в ответе должны отсутствовать.
5. T4(DF=N%W=0%ACK=0%Flags=R%Ops=) - тест обработки ACK-пакета.
На открытый порт сервера хост отправляет ACK-пакет (здесь и далее расшифровка результатов по аналогии с предыдущими тестами, за исключением переменных, смысл которых объяснен по тексту).
6. T5(DF=N%W=0%ACK=S++%Flags=AR%Ops=) - тест обработки SYN-пакета.
На закрытый порт сервера хост отправляет SYN-пакет.
7. T6(DF=N%W=0%ACK=0%Flags=R%Ops=)- тест обработки ACK-пакета на закрытый порт.
На закрытый порт сервера хост отправляет ACK-пакет.
8. T7(DF=N%W=0%ACK=S%Flags=AR%Ops=) - тест обработки FIN|PSH|URG-пакета.
На закрытый порт сервера хост отправляет соответствующий пакет.
9.PU(DF=N%TOS=0%IPLEN=38%RIPTL=148%RID=E%RIPCK=E%UCK=E%ULEN=134%DAT=E)- тест формата ICMP-сообщения Port Unreachable.
На закрытый порт сервера с большим номером хост отправляет запрос (TCP и UDP-пакет), и анализируется прибывшее в ответ ICMP-сообщение Port Unreachable (порт недоступен).
DF = N - состояние флага DontFragment в IP-заголовке ICMP-сообщения
TOS = 0 - значение поля TypeOfService в прибывшем ICMP-сообщении (равно 0)
IPLEN = 38 - шестнадцатиричное значение поля TotalLength в IP-заголовке прибывшего ICMP-сообщения (составляет 38h)
RIPTL = 148 - значение поля TotalLength в IP-заголовке эха ICMP-сообщения (составляет 148h)
RID = E - проверка значения поля ID в IP-заголовке эха ICMP-сообщения (E-совпадает с посланным значением, F-не совпадает)
RIPCK = E - проверка значения поля CheckSum в IP-заголовке эха ICMP-сообщения (E-совпадает с посланным значением, F-не совпадает)
UCK = E - проверка значения поля CheckSum в UDP-заголовке (при отправлении на сервер UDP-пакета) UDP-эха ICMP-сообщения (E-совпадает с посланным значением, F-не совпадает)
ULEN = 134 - проверка значения поля CheckSum в UDP-заголовке UDP-эха ICMP-сообщения (составляет 134h)
DAT = E - проверка данных UDP-эха ICMP-сообщения (E-совпадает с посланным значением, F-не совпадает). В общем случае, совокупность значений переменных UCK=E, ULEN=0x134h (для IRIX) и DAT=E означает, что данные эхо-UDP были приняты верно. Поскольку большинство ОС не отправляют посланные в UDP-пакете данные в качестве эха, решение о его "верности" принимается ни основании значений UCK и ULEN, а в поле DAT устанавливается значение по умолчанию (т.е. DAT = E).
