网络漏洞扫描系统设计与实现

1. 绪论

1.1 选题背景及意义

1.1.1 网络环境的安全风险

• 计算机网络的广泛应用带来了安全风险，如黑客攻击、网络病毒等。
• 网络环境的开放性使得网络攻击可能造成网络瘫痪、信息数据丢失等严重后果。
• 加强网络安全技术研究，净化网络环境，保护用户个人信息至关重要。

1.1.2 渗透测试的作用

• 渗透测试能够对目标网络系统的安全进行评估，有效预防网络攻击。
• 自动化测试通过自动分析目标网络，发现潜在的脆弱性，降低人工参与程度。
• 研究自动化漏洞扫描系统，有助于加强网络安全保护，提高网络安全技术发展。

1.2 研究目的与意义

• 设计一个基于Python语言的Django框架开发的漏洞扫描系统。
• 系统能够自动扫描和分析应用程序、网络设备、操作系统等信息，发现并报告存在的漏洞。
• 帮助组织和机构更好地保护其网络安全，减少黑客攻击、数据泄露等事件的发生。
• 提高对网络安全的认识和理解，促进网络安全技术的发展和进步。
• 系统具有普适性和可扩展性，可以应用于不同类型的组织和机构，具有广泛的应用前景。

2. 关键技术

2.1 Python编程

• Python是一种高级编程语言，以其简洁的语法和强大的功能被广泛应用于各种领域。
• Python在自动化测试、数据分析、网络爬虫等方面具有明显的优势。

2.2 Django框架

• Django是一个开源的Web应用框架，基于Python语言开发。
• Django具有许多优点，如自带模板引擎、支持多种数据库、自动管理URL等。
• Django可以快速构建Web应用程序，非常适合开发漏洞扫描系统。

2.3 HTML

• HTML是超文本标记语言，用于创建网页和网络应用程序。
• HTML定义了网页的结构和内容，是Web开发的基础。

3. 需求分析

3.1 需求获取

• 通过与网络安全学生交流，了解他们对系统的期望和要求。
• 收集八方网鱼论坛关于网络安全的发言，整理需求和期望。
• 综合调查结果，确定系统的主要功能和设计，满足用户的主要痛点和期望。

3.2 需求分析

• 需求分析结果转化为系统的主要功能和设计要求。
• 功能需求包括支持漏洞信息收集、主机信息收集、域名信息收集、证书信息收集等。
• 非功能需求包括可靠性、安全性、合规性等。

3.3 用例图

• 用例图展示了用户与系统之间的交互，以及系统提供的功能。
• 用户可以通过执行用例与系统交互，实现资产探测、信息收集、漏洞扫描等操作。

4. 系统详细设计与实现

4.1 网站首页

• 网站首页包括资产探测、信息收集、漏洞扫描三个功能分区。
• 资产探测包含C段探测、旁站探测、子域名探测、HTTPS证书查询、端口探测等。
• 信息收集包含IP信息获取、WAF检测、目录扫描、CDN检测、WHOIS查询等。
• 漏洞扫描提供对目标网站的漏洞扫描并生成扫描报告。

4.2 资产探测的实现

4.2.1 C段探测

• C段探测用于获取目标网络中存活的主机IP地址。
• 通过“减D段”操作获取C段IP地址范围，使用Ping操作探测存活主机。
• 遍历IP地址的每个字符，判断字符是否为点号，截取IP地址的前缀部分。
• 使用subprocess库执行ping命令，解码结果检查是否包含'TTL'关键词，将可达主机添加到列表中。

4.2.2 子域名探测

• 子域名探测用于发现目标域名下存在的有效子域名。
• 使用requests库向site.ip138.com发送GET请求，获取指定域名的相关信息。
• 使用BeautifulSoup解析HTML内容，获取所有标签为p的元素。
• 遍历元素，获取名为href的属性值，提取实际域名信息，添加到列表中。

4.2.3 端口探测

• 端口探测用于查看目标网站开放了哪些端口。
• 使用socket.getaddrinfo()函数解析IP地址，获取主机名对应的IP地址。
• 使用Shodan API进行IP地址的信息查询，获取开放端口号列表。

4.3 信息收集的实现

4.3.1 WAF检测

• WAF检测用于确定目标网站是否使用WAF保护其Web应用程序。
• 构造HTTP请求测试目标站点是否存在WAF，分析返回信息与WAF规则进行比较。
• 如果请求正常并且返回头或返回体中包含WAF指纹库中的指纹，则说明存在WAF。

4.3.2 目录扫描

• 目录扫描用于检查目标网站或服务器上公开的目录和文件。
• 读取PHP.txt文件，将后台传入的待查web网址与库中的指纹进行拼接成payload。
• 使用requests库发送HTTP请求，检查响应的状态码是否在预定义的状态码列表中。

4.3.3 CDN查询

• CDN查询用于检测目标站点是否使用CDN。
• 使用socket.getaddrinfo()函数获取域名的IP地址列表。
• 如果返回的IP数量大于1，则说明存在CDN。

4.4 漏洞扫描的实现

• 漏洞扫描用于检测目标系统中可能存在的安全漏洞和弱点。
• 调用AWVS的接口实现漏洞扫描功能，准备扫描任务并生成扫描报告。
• 生成PDF版和HTML版的扫描报告，包含漏洞的严重性、描述、发生的细节和修复建议等。

5. 系统测试

5.1 测试环境

• 软件环境：Windows10操作系统，Google Chrome，Pycharm，Oracle VM VirtualBox。
• 硬件环境：HP Pavilion Gaming Laptop，CPU：Intel(R) Core(TM) i7-9750H CPU @ 2.60GHz，运行内存：16GB。

5.2 测试方法

• 采用黑盒测试方法对系统中的多个功能模块进行测试，包括C段探测、目录扫描和漏洞扫描等。

5.3 测试用例

• 测试用例包括对C段探测、目录扫描和漏洞扫描功能的测试，验证各功能模块是否能够正常使用。

6. 结论

• 本研究的目的是设计一个轻量化的漏洞扫描系统，基于Django框架设计了一个拥有资产探测、信息收集、漏洞扫描的网站。
• 该网站旨在提供一个综合性的渗透测试工具平台，帮助用户识别和解决系统中的潜在安全漏洞。
• 在实现过程中遇到了一些问题，如旁站探测、子域名探测、HTTPS证书查询的限制，以及漏洞扫描功能的单一性。
• 后续将在旁站探测、子域名探测等功能采用多网站采取数据，改进扫描方式和扫描报告，以满足用户需求。
• 通过这个设计开发过程，提升了技术能力，加深了对网络安全的理解和意识。