[摘要]伴随着大数据的广泛运用，网络安全已不再是一个信息孤岛。从第一个莫里斯病毒的传达，到今天互联网随处可见的APT进犯，网络进犯与防护的博弈现已从单边的代码缝隙开展到了大数据对抗阶段。为此，论文以国外闻名的Shodan查找引擎为例，经过结合日常攻防实践、传统查找引擎原理和Shodan查找引擎的特征，深度剖析以Shodan为代表的网络空间查找引擎的作业原理，并提出其在网络攻防方面的实战运用。进而为网络安全从业和研讨人员，在网络安全研讨及该类渠道的建造中，供给有价值的参阅和建议。
[关键词]网络空间查找引擎；Shodan；原理研讨；网络攻防实战
1 导言
传统查找引擎对咱们来说并不生疏，像Google、百度、Bing等，只要咱们翻开网页几乎就会用到。关于传统查找引擎的理论研讨，从上世纪末就现已开端。尽管到现在为止，Google和百度等查找引擎厂商，仍未发布其间心算法，但是学界现已有必定的研讨成果，而且构成了相对老练的理论体系。
比较于传统查找引擎，网络空间查找引擎作为一个新颖的概念，它的诞生和研讨则要滞后很多。以Shodan查找引擎为例，Shodan是在2009年由闻名安全专家JohnMatherly所创建的，是全球第一个全网设备查找引擎。而不同于传统查找引擎的以网页内容索引为主，Shodan的查找目标集中在全球的IP地址上。即查找规模在1.1.1.1-255.255.255.255的一切设备及效劳上。这样的查找成果关于一般网民来说或许没有意义，但关于网络安全研讨人员来说，这就是一个“聚宝盆”。比较国外来说，“网络空间查找引擎”这个概念，据考证，是知道创宇安全公司于2013年首次在国内提出的，从界说的角度来说，仍是比较合理地描绘了Shodan等的功用特性。因而，本文在做剖析时，选用了这个概念。据此，知道创宇也在国内建立了第一个网络空间查找引擎——ZoomEye，ZoomEye与Shodan在扫描原理上大同小异，在指纹辨认的重点上略有差异。本文在重点剖析Shodan查找引擎原理的一起，也会结合剖析部分ZoomEye的优点和特性。
客观来说。不管作为理论研讨仍是运用研讨，现在学界对网络空间查找引擎的研讨十分少，还没有构成一个清晰的界说和完善的理论体系。部分文章中也仅仅说到对Shodan等查找引擎的简略运用，未涉及到深层次的原理剖析。本文经过结合攻防实践、传统查找引擎原理以及Shodan查找引擎的特诊，深度剖析以Shodan为代表的网络空间查找引擎的原理模型和功用模块，并提出相应的实战运用办法，以期为网络安全从业及研讨人员。在之后的网络空间查找引擎渠道建造和攻防实战中，供给相应的参阅和依据。
2 网络空间查找引擎原理及功用剖析
依据Shodan官网描绘，Shodan能不连续地对全球40亿IP地址进行扫描及指纹辨认，并供给快速、准确的成果查找，每个月至少更新4亿的设备数据。本文对Shodan原理及功用的剖析办法，首要是依据传统查找引擎的原理，结合Shodan查找引擎的特征，尽或许在理论上复原Shodan的作业形式，并在此根底上提出本文对搭建一个网络空间查找引擎的几点或许的计划，以供安全人员参阅和学习。图1是Shodan的运用截图。
2.1 结构模型剖析
网络空间查找引擎来源于传统查找引擎，因而在对前者结构模型进行剖析时，咱们能够借用相对比较老练的传统查找引擎模型，这样更符合实际。
传统查找引擎的根底技能首要包含四个重要环节：网络爬虫、建立索引、内容检索和链接剖析。网络空间查找引擎因处理的目标不同，故模块的重点也与传统查找引擎有所不同，比较而言，前者技能上更简略完成。据此，本文依据传统查找引擎及Shodan的功用特性，制作出了简略的Shodan结构模型图，如图2所示。
在图2中。咱们将Shodan的结构模型分为五个部分：扫描和指纹辨认、分布存储、索引、UI界面以及调度程序，其间数据在前三个部分之间的传输都是双向的，调度程序则确保整个流程的运转。这个模型不难了解，是一个比较通用的查找引擎结构，遵从了数据输入——数据处理——数据输出的基本原则。
2.2 功用模块剖析
在上文中，剖析了Shodan结构包含的五个构成部分，其间Web UI、调度程序和索引都是咱们日常比较了解的。所以本节中将重点剖析扫描和指纹辨认、存储这两个网络空间查找引擎的中心功用模块。
2.2.1 扫描模块
在对Shodan进行剖析时，有一个疑问：究竟Shodan是怎样进行快速扫描的？全球从1.1.1.1到255.255.255.255，一共42亿个IP地址，除掉局域网IP地址，大概还有约40亿个IP地址。Shodan又是怎样确保快速更新IP扫描成果的？这个问题关于传统查找引擎来说，它是不会考虑的，因为蜘蛛的作业办法是匍匐网页链接，没有就不爬了，但是IP的扫描不同。对IP进行扫描时，既要扫描存活又要辨认效劳。
关于上述的疑问，根据现有的扫描常识，本文提出了几点或许的办法：（1）运用分布式的Nmap进行扫描：效劳辨认准确度高，扫描速度慢；（2）运用自己开发的分布式扫描脚本：准确度有待断定，速度可控；（3）运用分布式Zmap扫描敞开端口，Nmap做效劳辨认：速度快，准确度也有确保。
经过对比，以上第三种办法无疑是比较理想的，用Zmap扫描端口，用Nmap做效劳辨认。Nmap应该是网络安全研讨人员的老朋友了，因为它优异的扫描功用，所以一直是网络扫描的首选。Zmap是2015年由美国密歇根大学研讨人员组成的一个团队开发的，因为它运用“无状态”办法扫描，所以扫描速度十分快。图3是Zmap扫描2万个主机873端口敞开状况的扫描成果，仅用8s时间。因而，运用Zmap能够完美解答之前提出的疑问：运用分布式Zmap对全球IP进行不连续的循环扫描，发现IP信息变化，则在数据库将原IP信息进行更新。
2.2.2 指纹辨认模块
在图1的Shodan运用截图中，咱们不难发现Shodan强大的功用。当咱们查找873端口时（Port：873），Shodan不光列出了一切敞开873端口的主机，一起还对其进行了安全测验。因为873端口的敞开效劳是Sync（Linux下的数据镜像备份效劳），Sync的默许装备是不需要暗码就能访问的，这样带来的安全隐患是不只有或许形成源代码等敏感信息走漏。一起进犯者可直接经过此通道修正源代码。图4是咱们对Shodan查找出来的IP地址103.27.208.227的验证状况，成果证明Shodan确实运用了sync的缝隙对该IP地址进行了安全测验。
经过查找成果继续剖析。Shodan内部的指纹辨认应该运用了多重辨认机制，依照不同的端口采取了不同的的辨认办法，首要包含三个部分。
（1）惯例端口辨认。Shodan内置了惯例端口的辨认库，比方21（FTP效劳）、22（Ssh效劳）、873（Sync效劳）、6379（Redis效劳）、11211（Memcached效劳）等端口。一起，Shodan还为这些端口供给了相应的缝隙库，一经辨认该端口敞开，便可直接调用相应缝隙进行安全测验。
（2）十分规端口辨认。首先运用Nmap内置的脚本进行十分规端口辨认，比方“nmap-sV”命令即可：如果仍无法辨认，运用返回Banner进行云辨认。
（3）Web指纹辨认。现在Shodan在Web效劳辨认上面，运用的是HTTP呼应头辨认的办法，一般首要看呼应头的“X-Powered-By”标签。当然这种办法的辨认成果，不是特别完整，这与Shodan首要做网络设备有联系。比较之下，在Web效劳辨认方面，国内的ZoomEye供给的辨认效劳是比较准确的，它的辨认办法很多，包含各种CMS体系的标签、特征值、特别文件等等。
2.2.3 数据存储模块
从图1的查找成果中能够看出，Shodan收集的条目首要包含几个数据：（1）IP、端口信息；（2）地理位置信息，包含国家、城市；（3）操作体系、组件信息；（4）Web效劳信息，包含Title、HTTP呼应信息；（5）更新时间信息。
不同于传统查找引擎的页面缓存，Shodan需要存储的数据量并不是十分大，因而或许选用分布式性能较好的Mongodb数据库，或直接选用ElasticSearch做存储加索引，这样的调配办法不只处理了分布式的困扰，也降低了数据存储的运营难度。
3 网络攻防方面的运用
本文在上一节以Shodan为例，剖析了网络空间查找引擎的结构和功用模块，旨在协助安全研讨人员更深刻地了解其作业原理。网络安全的研讨离不开网络攻防实战，只有在进犯与防护的博弈中，才干发现更多的安全问题和提出更适合的修补办法，才干将网络安全的研讨面向新的高度。作为一个安全查找引擎，网络空间查找引擎的建造初衷就是为网络攻防供给效劳，其在攻防实战中优异的体现也让安全研讨人员更重视、更青睐。因而，学会在实践中熟练地运用网络空间查找引擎，不只能大大削减作业量，还能为研讨人员带来幻想不到的收成和乐趣。
现在网络上存在的空间查找引擎，在原理和作业形式上大同小异，故本文在做实战运用示例时，仍是以Shodan渠道为主，其他查找引擎渠道办法基本通用。
3.1 根底用法
根底用法首要供给常用的几种网络空间查找引擎的检索办法和语句，以下用法并不包括一切，具体可参阅Shodan官网供给的阐明。
（1）多关键词检索：“keyword1 keyword2”。
（2）指定国家或城市检索：“keyword”“country：”cn”或“keywords”city：“beijing”。
（3）指定敞开端口检索：“port：873”。
（4）指定IP地址或IP规模检索：“1.2.3.4”或“net：1.2.3.0/24”。
（5）指定操作体系或域名检索：“keyword”os：”linux”或“keyword”hosmame：”.org”。
（6）指定日期规模检索：“keyword”before[after]：01/01/2016。
3.2 API接口的运用
当时干流的网络空间查找引擎为了便利安全人员开展作业，都供给了相应的API接口，运用这些API接口，咱们能够在自己的脚本代码里轻松的获取和运用查找成果。尤其是在进行批量安全测验时，API接口能发挥事半功倍的作用。以下是运用Python编写的一段简略的Shodan API运用代码，代码的作用是打印API接口的一切特点和办法，并运用该API接口查找“NetScreen”，最后将查找成果总数打印出来。
图5是上述代码的履行成果，从图中咱们能够发现，
宁波seoShodan API接口供给了20多个特点和办法供咱们运用，上述代码中咱们运用的就是其间的一个办法：search（）。查找成果共包含两个键值：Matches和Total，其间Matches是查找成果的明细，Total是查找成果的总数。从图中咱们看到，Shodan对“NetScreen”的查找成果一共是24828个。因为查找成果太多，在这里咱们就不展现详细查找信息了。
下面咱们从查找成果中选出一个IP地址：1.36.17.49（美国）进行验证。“NetScreen”是Juniper的一款高端防火墙和VPN产品，2013年被曝出存在Root权限的后门缝隙，默许后门登录暗码：<<<%s un=%s）=%u。咱们将简略测验一下该IP是否开了NetScreen效劳，而且是否存在后门暗码。
在图6中咱们运用了NetScreen后门暗码，成功登录了1.36.17.49。图中显示NetScreen的版别是6.3.or18.0，这个版别也是明确存在后门缝隙的。
3.3 其他运用办法
像Shodan这样的网络空间查找引擎，不只供给上述两种运用办法，它还供给了其他更便利、快捷的办法。比方在Metasploit（一种浸透测验结构）中。咱们能够运用Shodan模块“auxiliary/gather/Shodansearch”进行查找。
一起，互联网上也有以命令行版别的，支持Python、Ruby.Perl、.Net等多种编程语言比方Shodan-Python等，支持不同的履行环境，用起来十分便利，在Github等揭露的互联网上就能够下载到。
4 结束语
网络空间查找引擎是一个较新的研讨领域，现在安全人员对其研讨较少。本文经过以Shodan为例，全面剖析了网络空间查找引擎的结构模型和作业原理，并就该原理提出了或许的渠道搭建计划。一起，经过结合作者日常攻防实战事例，为网络安全从业及研讨人员，供给了三种不同的网络空间查找引擎运用办法。
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