端口扫描器的设计与实现

1、河南理工大学计算机科学与技术学院课程设计报告2012 2013学年第二学期课程名称 计算机网络 设计题目 简单端口扫描器 姓 名 杨鹏飞 学 号 311109050425 专业班级 网信11-04 指导教师 李 莹 莹 2013年6月 19日 目录1 课程设计的目的.2 课程设计的要求.3 端口扫描器相关知识. 3.1：端口的基本概念.3.2：常见的端口介绍.3.3：端口扫描器基本原理.3.4：端口扫描常用技术.4 实验流程. 4.1：基本步骤. 4.2：主要函数. 4.3流程图.5 实验结果.6 源程序.一：课程设计的目的扫描器是网络信息收集的一种方法，从功能上可分为漏洞扫描器和端口扫描器。

2、理解客户机-服务器与端口扫描的工作原理，实现对目标主机端口扫描的功能，即发现目标主机开启的端口信息。二：课程设计要求本课程设计的目标是设计并实现一个网络扫描器，它通过与目标主机TCP/IP端口建立连接并请求某些服务，记录目标主机的应答，分析目标主机相关信息，从而发现目标主机某些内在的安全弱点。扫描器通常分两类：漏洞扫描器和端口扫描器。端口扫描器用来扫描目标机开放的服务端口以及端口相关信息。漏洞扫描器检查目标中可能包含的大量已知的漏洞，如果发现潜在的漏洞可能性，就报告给扫描者。网络漏洞端口扫描器对目标系统进行检测时，首先探测目标系统的存活主机，对存活主机进行端口扫描，确定系统开放的端口，同时根据

3、协议指纹技术识别出主机的操作系统类型。然后扫描器对开放的端口进行网络服务类型的识别，确定其提供的网络服务。漏洞扫描器根据目标系统的操作系统平台和提供的网络服务，调用漏洞资料库中已知的各种漏洞进行逐一检测，通过对探测响应数据包的分析判断是否存在漏洞。在分析总结目前现有的扫描软件，在掌握扫描器的原理基础上，首先设计、实现一种端口扫描程序，存储扫描结果。在此基础上，有余力的同学对已经开放的重要端口有具体漏洞分析检测。程序具体要求实现以下任一程序：高效端口扫描器设计与实现：参照常见端口扫描器，在局域网内，能对所有计算机进行常用端口的高速扫描，给出扫描结果。另外根据配置不同的网段，实现正对校园网络的基于

4、网段的高速扫描。高效的漏洞扫描器的设计与实现：设计网络漏洞扫描仪的结构，建立常见的漏洞库，并基于该漏洞库，实现高效的基于网段的漏洞扫描器。主机脆弱性分析系统：将漏洞和端口扫描结合起来，实现针对主机的脆弱性分析系统。三： 相关知识 1.端口的基本概念： 我们这里所说的端口，不是计算机硬件的i/o端口，而是软件形式上的概念。服务器可以向外提供多种服务，比如，一台服务器可以同时是web服务器，也可以是ftp服务器，同时，它也可以是邮件服务器。为什么一台服务器可以同时提供那么多的服务呢？其中一个很主要的方面，就是各种服务采用不同的端口分别提供不同的服务。 根据提供服务类型的不同，端口分为两种，一种是t

5、cp端口，一种是udp端口。计算机之间相互通信的时候，分为两种方式：一种是发送信息以后，可以确认信息是否到达，也就是有应答的方式，这种方式大多采用tcp协议；一种是发送以后就不管了，不去确认信息是否到达，这种方式大多采用udp协议。对应这两种协议的服务提供的端口，也就分为tcp端口和udp端口。那么，如果攻击者使用软件扫描目标计算机，得到目标计算机打开的端口，也就了解了目标计算机提供了那些服务。2. 常见端口介绍 端口：21 服务：FTP 说明：FTP服务器所开放的端口，用于上传、下载。最常见的攻击者用于寻找打开anonymous的FTP服务器的方法。这些服务器带有可读写的目录。木马Doly

6、Trojan、Fore、Invisible FTP、WebEx、WinCrash和Blade Runner所开放的端口。 端口：23 服务：Telnet 说明：远程登录，入侵者在搜索远程登录UNIX的服务。大多数情况下扫描这一端口是为了找到机器运行的*作系统。还有使用其他技术，入侵者也会找到密码。木马Tiny Telnet Server就开放这个端口 端口：25 服务：SMTP 说明：SMTP服务器所开放的端口，用于发送邮件。入侵者寻找SMTP服务器是为了传递他们的SPAM。入侵者的帐户被关闭，他们需要连接到高带宽的E-MAIL服务器上，将简单的信息传递到不同的地址。木马Antigen、Ema

7、il Password Sender、Haebu Coceda、Shtrilitz Stealth、WinPC、WinSpy都开放这个端口 端口：80 服务：HTTP 说明：用于网页浏览。木马Executor开放此端口。3. 端口扫描器功能简介： 服务器上所开放的端口就是潜在的通信通道，也就是一个入侵通道。对目标计算机进行端口扫描，能得到许多有用的信息，进行端口扫描的方法很多，可以是手工进行扫描、也可以用端口扫描软件进行。 扫描器通过选用远程TCP/IP不同的端口的服务，并记录目标给予的回答，通过这种方法可以搜集到很多关于目标主机的各种有用的信息，例如远程系统是否支持匿名登陆、是否存在可写的F

8、TP目录、是否开放TELNET服务和HTTPD服务等。4.常用端口扫描技术： 1、TCP connect()扫描： 这是最基本的TCP扫描，操作系统提供的connect()系统调用可以用来与每一个感兴趣的目标计算机的端口进行连接。如果端口处于侦听状态，那么connect()就能成功。否则，这个端口是不能用的，即没有提供服务。这个技术的一个最大的优点是，你不需要任何权限。系统中的任何用户都有权利使用这个调用。另一个好处就是速度，如果对每个目标端口以线性的方式，使用单独的connect()调用，那么将会花费相当长的时间，使用者可以通过同时打开多个套接字来加速扫描。使用非阻塞I/O允许你设置一个低的

9、时间用尽周期，同时观察多个套接字。但这种方法的缺点是很容易被察觉，并且被防火墙将扫描信息包过滤掉。目标计算机的logs文件会显示一连串的连接和连接出错消息，并且能很快使它关闭。 2、TCP SYN扫描： 这种技术通常认为是“半开放”扫描，这是因为扫描程序不必要打开一个完全的TCP连接。扫描程序发送的是一个SYN数据包，好象准备打开一个实际的连接并等待反应一样（参考TCP的三次握手建立一个TCP连接的过程）。一个SYN|ACK的返回信息表示端口处于侦听状态：返回RST表示端口没有处于侦听态。如果收到一个SYN|ACK，则扫描程序必须再发送一个RST信号，来关闭这个连接过程。这种扫描技术的优点在于

10、一般不会在目标计算机上留下记录，但这种方法的缺点是必须要有root权限才能建立自己的SYN数据包。 3、TCP FIN 扫描： SYN扫描虽然是“半开放”方式扫描，但在某些时候也不能完全隐藏扫描者的动作，防火墙和包过滤器会对管理员指定的端口进行监视，有的程序能检测到这些扫描。相反，FIN数据包在扫描过程中却不会遇到过多问题，这种扫描方法的思想是关闭的端口会用适当的RST来回复FIN数据包。另一方面，打开的端口会忽略对FIN数据包的回复。这种方法和系统的实现有一定的关系，有的系统不管端口是否打开都会回复RST，在这种情况下此种扫描就不适用了。另外这种扫描方法可以非常容易的区分服务器是运行Unix

11、系统还是NT系统。 4、IP段扫描： 这种扫描方式并不是新技术，它并不是直接发送TCP探测数据包，而是将数据包分成两个较小的IP段。这样就将一个TCP头分成好几个数据包，从而过滤器就很难探测到。但必须小心：一些程序在处理这些小数据包时会有些麻烦。 5、TCP 反向 ident扫描： ident 协议允许(rfc1413)看到通过TCP连接的任何进程的拥有者的用户名，即使这个连接不是由这个进程开始的。例如扫描者可以连接到http端口，然后用identd来发现服务器是否正在以root权限运行。这种方法只能在和目标端口建立了一个完整的TCP连接后才能看到。 6、FTP 返回攻击： FTP协议的一个有

12、趣的特点是它支持代理（proxy）FTP连接，即入侵者可以从自己的计算机和目标主机的FTP server-PI(协议解释器)连接，建立一个控制通信连接。然后请求这个server-PI激活一个有效的server-DTP(数据传输进程)来给Internet上任何地方发送文件。对于一个User-DTP，尽管RFC明确地定义请求一个服务器发送文件到另一个服务器是可以的，但现在这个方法并不是非常有效。这个协议的缺点是“能用来发送不能跟踪的邮件和新闻，给许多服务器造成打击，用尽磁盘，企图越过防火墙”。四：实验流程 1 步骤： 1.先输入想要扫描的网段； 2.然后将输入的网段转化为可排序的ip数组 3.建立

13、多个线程，每个线程扫描一个ip。每个线程内先建立数据流套接字，然后绑定 ip端口进行扫描。将扫描端口保存到g_map_ScanResult。 4.清理结束后进程，输出结果。 5.计算所用时间。 程序中主要的函数： int main()/主函数 InitProc();/初始化 UserInput();/输入 ScanIp(g_startIp,g_endIp,g_map_ScanResult);/开始扫描 CleanProc();/清理结束后进程 OutPutScanInfo();/输出结果 DWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID th_para)/扫描线程每一个ip uns

14、igned long InvertIp(unsigned long srcIp) /将ip化为可比较的 int GetIpToScan(const string &StartIp, const string &EndIp, vector<unsigned long> &vec_ip)/将所有ip排序放在一个数组内2主流程图： 开始 初始化输入ip断 ScanIp扫描计算时间 结束五：结果 开始界面： 扫描界面：结果界面：六：总结 通过这次端口扫描器的实验深化了信息对抗，信息安全的意识。对于网络扫描器有了整体上的认识。了解了socket函数的基本用法和端口扫描

15、的基本原理，更加熟练掌握了c+语言。在这次设计中在处理线程上遇到了很大麻烦，不过通过上网查找和书本，基本解决，还有就是刚开始在socket的运用上很是不懂，经过上网查找也顺利解决。总之这次设计，不仅是对以前只是的巩固，也学习到了许多新知识。七：源程序源程序：#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")#pragma warning (disable:4786)#include <iostream>#include <strstream>#include <winsock2.h>#include <string&

16、gt;#include <vector>#include <map>#include <fstream>#include <time.h>/#include "IpScan.h"using namespace std;/全局变量:/待扫描的端口short g_portsTOscan= 20,21,22,23,25,42,43,47,53,63,67,68,79,80,95,106,107,109,110,113,135,137,138,139,143, 144,161,162,443,445,1024,1080,1433,14

17、34,1755,3306,4000,5010,5190,5631,5632,8000,8080 ;const short PORTSNUM = sizeof(g_portsTOscan) / sizeof(short);/端口个数/等扫描的IPvector<unsigned long> g_vec_IpToScan;string g_startIp;string g_endIp;/开启的线程数,目前为1个IP1个线程long g_runThreadNum;/socket相关TIMEVAL g_timeout; /阻塞等待时间/FD_SET g_mask; /socket模式设置,储

18、存socket信息const short TIMEOUT = 1; /阻塞等待时间WSADATA g_wsadata; /socket版本信息/线程中的互斥体HANDLE g_PortMutex; HANDLE g_ThreadNumMutex; HANDLE g_ResultMutex; /输入结果的互斥量/保存IP扫描的结果multimap<unsigned long, string> g_map_ScanResult;/-/线程函数,扫描每一个IPDWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID th_para) /获取需要扫描的IP /char *pStrIp

19、= (char*)th_para; unsigned long ulScanIp = *(unsigned long*)th_para; int index = 0; /端口索引 SOCKET link_sock; /SOCKET FD_SET set_flag; /SOCKET描述 short select_ret; /select异步返回值 short port; /正在扫描的端口 while (index < PORTSNUM) port = g_portsTOscanindex; /创建数据流套接字 link_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,

20、 0); if (link_sock = INVALID_SOCKET) /cout << "创建link_sock socket失败:错误号为: " << GetLastError() << endl; WaitForSingleObject(g_ThreadNumMutex,INFINITE); g_runThreadNum-; ReleaseMutex(g_ThreadNumMutex); /cout << "*还有_"<< g_runThreadNum << "_个

21、扫描线程进行中*"<< endl; return -1; FD_ZERO(&set_flag); /将指定文件描述符清空 FD_SET(link_sock,&set_flag); /用于在文件描述符集合中增加一个新的文件描述符 /设置连接地址 SOCKADDR_IN scan_addr; scan_addr.sin_family = AF_INET; scan_addr.sin_addr.s_addr = ulScanIp; scan_addr.sin_port = htons(port); unsigned long sock_set = 1; ioct

22、lsocket(link_sock,FIONBIO,&sock_set); /设置套接字为非阻塞模式,第3个参数非0为非阻塞 connect(link_sock,(struct sockaddr *) &scan_addr, sizeof(scan_addr);/连接指定IP端口 select_ret = select(0,NULL,&set_flag,NULL,&g_timeout);/异步返回值 if (select_ret = 0 | select_ret = -1) +index; continue; else strstream stream_resu

23、lt; struct in_addr ipaddr; ipaddr.s_addr = ulScanIp; char *pStrIp = inet_ntoa(ipaddr); stream_result << "t主机地址为:" << pStrIp << "t找到开放的端口: " << port <<'0' string str_result(stream_result.str(); /将扫描结果储存到输出变量中去 WaitForSingleObject(g_ResultMutex

24、,INFINITE); g_map_ScanResult.insert(make_pair(ulScanIp,str_result); ReleaseMutex(g_ResultMutex); +index; /扫描完一个线程 shutdown(link_sock, 0); closesocket(link_sock); WaitForSingleObject(g_ThreadNumMutex,INFINITE); g_runThreadNum-; ReleaseMutex(g_ThreadNumMutex); /cout << "*还有_"<< g

25、_runThreadNum << "_个扫描线程进行中*"<< endl; return 0;/-/将IP转化成能直接递增和递减的地址unsigned long InvertIp(unsigned long srcIp) unsigned char first; unsigned char second; unsigned char third; unsigned char fourth; first = srcIp & 0x00FF; second = (srcIp >> 8) & 0x00FF; third = (sr

26、cIp >> 16) & 0x00FF; fourth = (srcIp >> 24) & 0x00FF; return (first << 24) | (second << 16) | (third << 8) | fourth; /-/将IP内的IP转化成一个一个unsigned long 类型存在数组中int GetIpToScan(const string &StartIp, const string &EndIp, vector<unsigned long> &vec_ip

27、) /判断输入的IP是否合法 unsigned long ulStartIp = inet_addr(StartIp.c_str(); unsigned long ulEndIp = inet_addr(EndIp.c_str(); if( INADDR_NONE = ulStartIp | INADDR_NONE = ulEndIp ) cout << "请输入合法的IP" << endl; return -1; /判断查询的是一个IP还是IP段/ if (ulStartIp = ulEndIp && ulStartIp !=0)

28、vec_ip.push_back(ulStartIp); return 0; if (ulStartIp = 0 && ulEndIp = 0) return 0; if (ulStartIp = 0) vec_ip.push_back(ulEndIp); return 0; if (ulEndIp = 0) vec_ip.push_back(ulStartIp); return 0; / /将IP转换成可以递增比较的类型 ulStartIp = InvertIp(ulStartIp); ulEndIp = InvertIp(ulEndIp); /指定前后顺序,ulEndIp较

29、大 unsigned long max_ip; if (ulStartIp > ulEndIp) max_ip = ulStartIp; ulStartIp = ulEndIp; ulEndIp = max_ip; int ipnums = ulEndIp - ulStartIp; for(int i = 0;i <= ipnums;+i) /将每个IP的unsigned long型存到数组中供扫描 vec_ip.push_back(InvertIp(ulStartIp+); return 0;/-/功能: 输入一个IP段,输出该IP段内的端口开放情况信息int ScanIp(co

30、nst string &start_Ip, const string &endIp, multimap<unsigned long, string> &ouputMap) /分解IP段内的IP到全局数组中去 GetIpToScan(start_Ip,endIp,g_vec_IpToScan); int scanNum = g_vec_IpToScan.size(); /线程总数 g_runThreadNum = scanNum; cout << "*共有_" << scanNum <<"_个I

31、P要扫描*" << endl; /对每个IP开一个线程 for (int i = 0; i < scanNum; +i) CreateThread(NULL,0,ThreadFunc,&g_vec_IpToScani,0,NULL); /要是不间隔时间的话,同时创建socket会出现10093错误 Sleep(50); return 0;/-/输出扫描结果int OutPutScanInfo() cout << "扫描到_" << g_map_ScanResult.size() << "_条记

32、录" << endl; multimap<unsigned long, string>:iterator iter = g_map_ScanResult.begin(); ofstream out("out.txt"); cout << "共扫描有_" << g_map_ScanResult.size() << "_条记录" << endl; for (; iter!=g_map_ScanResult.end(); +iter) out <<

33、 iter->second << endl; cout << iter->second << endl; return 0;/-void UserInput() cout<<" *"<<endl; cout << " 输入两个IP,格式为 55,将扫描254个IP "<< endl; cout << " 只扫描一个IP时,输入两个相同IP "<< endl; cout<<" *"<< endl; cout<<endl;cout<<endl; cout << "现在请输入需要扫描的IP" << endl; cout << "起始IP为: " cin >> g_startI