多线程端口扫描程序设计与实现

中南大学《计算机网络》

课程设计报告题目多线程端口扫描程序设计与实现学生XX孙毅指导教师X嫔学院信息科学与工程学院专业班级信息安全1401完成时间2016/10/19目录第一章需求分析1设计任务与要求1系统功能描述1功能概述1本系统要实现的功能1第二章总体设计22.1总体分析22.1界面设置构思图2界面使用设置构思3后台设计构思4第三章详细设计5界面设计5界面设计图5后台设计6第四章调试分析与运行结果114.1运行环境与要求124.2运行程序流程图124.3运行界面13第五章课程设计总结19第六章参考文献20第七章附录21第一章需求分析设计任务与要求本设计要求完成一个多线程端口扫描程序的设计与实现，具有易用、美观的界面。功能要求：能够对本地或远程主机进行端口扫描。能够对制定端口段进行扫描。能够扫描制定IP地址X围内哪些主机开放了特定端口，如常见的TCP端口FTP(21)等。使用TCPconnect进行端口扫描；使用TCPSYN进行端口扫描；使用ICMPecho扫描实现IP扫描；能把扫描结果记录保存下来。系统功能描述功能概述多线程端口扫描器是实现计算机的端口的扫描，只要在在前台设置好所要扫描的IP、起始端口、结束端口以及所要用到的线程数，点击扫描，就可以扫描到所输入IP地址主机的开放端口，并显示在主窗体中；点击退出，则可以退出该程序。IP设置应为所在主机的IP地址，起始端口和结束端口应为0〜65535之间的一个数，且起始端口应小于结束端口的大小。线程数为0~200之间的一个数。点击开始后就会运行，直到扫描完毕显示出开放端口，如果没有开放端口，则只显示扫描完毕。本系统要实现的功能端口扫描功能：扫描开放的端口，并将扫描到的开放端口号送到前台图像显示功能：显示界面图形。多线程功能：当客户端要求与服务器端建立连接时，服务器端就将用到多线程功能，为每一个建立起来的连接创建一个线程。异常抛出功能：对于明显的错误，能提示出错误的类型并结束程序的运行。第二章总体设计2.1总体分析本程序分为前后台系统，后台系统用于扫描主机开放端口，并把节扫描的数据送至前台窗口显示；前台要显示扫描的结果，所以应为一个窗口，这个窗口应能够设置主机的IP地址，设置端口的开始端口、结束端口和线程数，并且还能够显示扫描的状态。在中央是显示结果的窗体。本程序还应能够有控制扫描的状态命令，附加设置最小化和关闭按钮。2.1界面设置构思图

图1系统构思图界面使用设置构思当出现如图所示的界面时，填写好要扫描的IP地址，需要扫描的端口X围和线程数，单击命令提示按钮就可以开始扫描，扫描结果就会显示在中间的扫描结果显示区域，在扫描状态显示区就会显示是否扫描完毕。流程图如下：

图2系统构思流程图后台设计构思后台系统使用Scanner和Scan类，创建前台布局和创建扫描端口、事件处理，并且能对简单的错误进行判断，显示错误原因。调用数据处理包，处理异常情况；调用皮肤包，美化显示窗口。第三章详细设计界面设计本程序界面图形设计要能清楚显示扫描后的结果，并且能很好的体现出界面的整洁大方，但并不失去吸引人眼球的画面，所以在做界面的时候考虑了界面的色彩，并且添加了皮肤，界面上面的字体设置和windows窗口设置一样采用宋体，界面上的按钮不设置过多的按钮，仅设置有必要的按钮即可，界面设置大方。使用的时候有默认的IP地址、需要扫描的端口和线程数，如果需要扫描其他主机，只需要填写好要扫描的主机的IP地址，需要扫描的端口X围和线程数，单击命令提示按钮就可以开始扫描，扫描结果就会显示在中间的扫描结果显示区域，在扫描状态显示区就会显示是否扫描完毕。界面设计图本程序采用小窗口形式，外围大小为700mm*700mm,结果显示字幕为主机地址加开放端口。添加个性皮肤。其余地方设置按钮和扫描的主机地址、端口和线程数。设计的预计页面图形如图：

图3系统界面设计图后台设计本程序使用了为主要的Scanner2类和ScanTcpConnect类。ScanTcpConnect类的作用是创建线程扫描端口，然后把结果显示到前台。Scanner2类的作用是构造前台布局，调用ScanTcpConnect类添加事件处理，对输入进行错误判断，如果输入不在允许的X围之内则显示相关错误。在本程序中用到了网络编程的两个类，下面介绍这两个类的常用方法。InetSocketAddress类构造方法如下：InetSocketAddress(InetAddressaddr,intport)：根据IP地址和端口号创建套接字地址。InetSocketAddress(intport)：创建套接字地址，其中IP地址为通配符地址，端口号为指定值。InetSocketAddress(Stringhostname,intport)：根据主机名和端口号创建套接字地址。Socket类常用方法如下：Socket():通过系统默认类型的Socketlmpl创建未连接套接字Socket(InetAddressaddress,intport)：创建一个流套接字并将其连接至ij指定IP地址的指定端口号。voidbind(SocketAddressbindpoint):将套接字绑定到本地地址。voidclose()：关闭此套接字。voidconnect(SocketAddressendpoint)：将此套接字连接到服务器。voidconnect(SocketAddressendpoint,inttimeout):将此套接字连接至ij具有指定超时值的服务器。booleanisClosed():返回套接字的关闭状态。booleanisConnected():返回套接字的连接状态。本程序还调用其他的一些类和包，比如软件包java.awt.color、java.awt.event、io.IOException、Javax.Swing、jvnet.substance.*。java.awt.color包的的描述：提供用于颜色空间的类。它包含了基于国际色彩联盟(ICC)配置文件格式规X的颜色空间实现。它还包含了基于ICC配置文件格式规X的颜色配置文件。用来使界面更加具有色彩。Result.setBackground(Color.PINK);//设置窗口为粉红java.awt.event的描述：提供处理由AWT组件所激发的各类事件的接口和类。事件由事件源所激发，向事件源注册的事件侦听器可接收有关特定事件类型的通知。此包定义了事件和事件侦听器，以及事件侦听器适配器，它是让事件侦听器的编写过程更为轻松的便捷类。在本程序中使用：publicvoidactionPerformed(ActionEvente){Stringcmd=e.getActionmand();if(cmd.equals("Start"))io.IOException包的描述：用来处理io的错误，不仅仅是文件读写，还包括很多stream的读写，而且throws是用来放在函数定义的函数体前函数名后的，表示这个函数将会在出现异常的书后会抛出io异常，所以在以后的程序中调用这个函数的时候就必须用try和catch来捕获异常，否则编译会报错，这主要涉及到java的安全机制。本程序中使用如下：try{minPort=Integer.parseInt(PortStart.getText());maxPort=Integer.parseInt(PortEnd.getText());threadNum=Integer.parseInt(ThreadNum.getText());}catch(NumberFormatExceptione1){DLGError.setBounds(300,280,299,120);DLGINFO.setText("错误的端口号或线程数!端口号和线程数必须为整数!)DLGINFO.setBounds(10,20,280,20);OK.setBounds(110,50,60,30);DLGError.setVisible(true);return;}Javax.Swing集合描述：由所有Java图形用户界面(GUI)组件所构成，可运行在任一支持Java虚拟机(JVM)的本地平台上。由于这些组件全都是用Java语言编写的，因此它们可以提供比本地平台GUI组件更多的功能。(与抽象窗口工具箱对比)。JavaSwing是JavaFoundationClasses(JFC)的一部分。在Swing中，Sun开发了一个经过仔细设计的、灵活而强大的GUI工具包。Swing是在AWT组件基础上构建的。它所提供的功能要比AWT提供的更为广泛。它也是Java技术的一种标准配置。Swing模型一个JavaGUI通常由顶层容器、中间容器以及多个原子组件组成。每个原子组件或容器都可能触发相应事件的产生。容器是一类能够在其中容纳其他组件的特殊组件。Swing的GUI组件类是按照类属层次以树状结构进行组织的。在这个树的最顶层，即树的根部，使一个最基本的容器类，被称为顶层容器。Swing提供了三个通用的顶层容器类JFrame，JDialog和JApplet。JFrame提供了基于窗体的应用程序，JDialog提供对话框形式的界面，JApplet提供Java小应用程序的界面形式。在顶层容器下是中间容器，用于容纳其他的组件。通常窗格本身在显示界面中是看不到的。面板类Panel是一种中间容器，它的唯一作用是使组件更容易定位。顶层容器通过getContentPane()方法获取内部的一个内容窗格。Swing包的组成：javax.swing：基本Swing包，包括Swing容器、组件及相关设置的类和接口。javax.swing.border:包括与边界设计相关的类和接口。javax.swing.colorchooser：与颜色选择相关的类和接口。javax.swing.event：包括事件处理相关的类和接口。javax.swing.filechooser:包括对文件进行查看选取的相关类。javax.swing.plaf:包括一些对外观样式操作的类和接口。javax.swing.tree:包括对树形组件进行操作的类和接口。常用Swing组件：按钮：utton文本区：JTextArea文本字段：JTextField在本程序中使用如下：//设置主窗体位置和大小Fram.setSize(700,700);//设置主窗体大小//添加窗口监听，使之可以关闭窗口Fram.addWindowListener(newWindowAdapter(){publicvoidwindowClosing(WindowEvente){System.exit(0);}});//设置扫描按钮和退出按钮//Tcpconnect扫描按钮Tcp_connec.setBounds(17,313,140,30);Tcp_connectsetActionmand("Tcp_connect");//设置utton的属性值Tcp_connec.addActionListener(this)；//监听按钮的行为//TcpSYN扫描按钮Tcp_SY.setBounds(17,363,140,30);Tcp_SYNsetActionmand("Tcp_SYN");//设置utton的属性值Tcp_SYNaddActionListener(this);//监听按钮的行为//Icmpecho扫描按钮ICMP_ech.setBounds(17,413,140,30);ICMP_echosetActionmand("ICMP_echo");//设置utton的属性值ICMP_echoaddActionListener(this);//监听按钮的行为//退出扫描按钮Exit.setBounds(17,463,140,30);Exit.setActionmand("Exit");Exit.addActionListener(this);■上丫门e15口6$12门©3.*:目的是提供一个流行的外观(look&feel)。//设置窗体皮肤SubstanceAutumnLookAndFeel.setSkin(newFieldOfWheatSkin());第四章调试分析与运行结果

4.1运行环境与要求（1）性能要求实时性好、可靠性强、不占用系统太多的内存和存储空间。（2）设计约束开发工具：jdk1.8.0_102Eclipsejee名称jdk1.fl.0_1名称jdk1.fl.0_102jrel.fl.O1022016/7/2423:34文件夹2016/7/2423:34文件夹图四开发工具运行环境：Windows10能实现用户所定义的各项需求。4.2运行程序流程图图4流程图4.3运行界面未扫描状态：图6未扫描状态：图6运行界面未扫描状态图国计凶.帆网已理、菽：各，梃恤口扫庐位直14CM起始尸扫描求盅扫褐其欣：拧描皓K127.0.D.11D12T.0.0.1丁白。SYH(3闹仁"1叩日匚力口扫期1遍出扫庙保存籍班:I11i1111111£220-Z2Z222n--■■--aa-]as1--sn--sn--■a--aa-]3«n--■11目目目II口口口|I目目目IlnlIJg□loFZIFapzm明岂M囱raMHSHSHEEraft.SL-9AU-P9pqHr-CMHrdaUr6-PQ-99Hr-CMurQ用rprIrFFrppprpprrFFFPl器t,ltjn£t:tt:lt,tctjnitt;□ODD□□oDo□o□o□□□□o□o9o]£n-45KT0q-oi234E67B9Euni/专•lu1iFe.ur^I口吕口口目口口口口口口金南甬出西两国S两■■UT.-V---Q..AM-PAHaP4FS.XHCQ■■UKS76901234567B911122Z3Z2ZSZ2□II目目目II口urlI』IFIFlFl^lFlplFwnrafiPS禺■■Ur6-PQ-99Pg-CMHrdaurQTprpprrrprPFPtt:lt,ltjnitjt;tt:□o□o□□□□o□o□o□oooon-on-on-o□,u7.7.，7.，7.7.r.，.22222E2z2E2z2乩In.仇乱见^"就见yLE也In.------UJE三一二一二二一-二-二f~£---anrmntnltltnlntnnt01113Topconnect扫jfii站束尸站里辅口 2£i起始淋口些程蚣| q谙求身时| 20asfzflS12T瓶口：102127.0:127.02127.0S1ZT.Q2127.0B127.0：127.0B1E7.0;127.02127.□;127.02127.0;127.02127.□s1ST.021：E7.0E1Z7.0：127.0s127.□;127.0^FiE!-/.l-F^rT的MExlE燕力...nF.1.;...「..r_F..nF..弓正常扫描后状态：图7运行界面正常扫描状态图拧拇状您扫描完成Innmnnnn吕口

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//抽象窗口工具包，图形界面组件类importjava.awt.event.ActionEvent;importjava.awt.event.ActionListener;importjava.awt.event.WindowAdapter;importjava.awt.event.WindowEvent;importjava.io.*; //各种IOimportjavax.swing.*; 〃辿£基础上的一套图形界面系统import.*;〃第一大类：Scanner2类publicclassScanner2extendsJFrameimplementsActionListener{publicstaticvoidmain(String[]args){//程序入口newScanner2（）;staticintj=0;〃主窗口的创建，new组件publicstaticJFrameFrame=newJFrame（）;publicstaticLabelabellPStart=newLabel（1'起始IP"）;publicstaticLabelabellPEnd=new181061（,,结束IP"）;publicstaticLabelabelPortStart=newLabel（"起始端口”）;publicstaticLabelabelPortEnd二newLabel（"结束端口”）;publicstaticLabelabelThread=newLabel（"线程数"）;publicstaticLabelabelTimeOut=newLabel（"请求超时："）;publicstaticLabelabelState=newLabel（1'扫描状态："）;publicstaticLabelabelResult=newLabel（"扫描结果："）;publicstaticLabelabelScanning=newLabel（1'扫描待命"）;JLabelphoto=newJLabel（newImageIcon（"G://图片//QQ图片20160724195038.jpg"））;publicstaticJTextFieldhostNameStart=newJTextField（''）;publicstaticJTextFieldhostNameEnd=newJTextField（''）;publicstaticJTextFieldPortStart=newJTextField（'10'）;publicstaticJTextFieldPortEnd=newJTextField（'30'）;publicstaticJTextFieldThreadNum=newJTextField（'9'）;publicstaticJTextFieldtime=newJTextField（'2000'）;publicstaticTextAreaResult1=newTextArea();publicstaticTextAreaResult2=newTextArea();publicstaticLabelDLGINFO=newLabel("");publicstaticuttonTcp_connect=newutton("Tcpconnect扫描");publicstaticuttonTcp_SYN=newutton("TcpSYN扫描");publicstaticuttonICMP_echo=newutton("ICMPecho扫描");publicstaticuttonExit=newutton("退出扫描")；publicstaticuttonsave=newutton("保存结果")；//错误提示对话框publicstaticJDialogDLGError=newJDialog(Frame,"ERROR");publicstaticuttonOK=newutton("OK");//在构造函数里进行窗口设计publicScanner2(){//设置主窗体标题Fram.settle("计算机网络课设：多线程端口扫描 信安1401孙毅CSU");Fram.setSize(700,700); //设置主窗体大小//添加窗口监听，使之可以关闭窗口Fram.addWindowListener(newWindowAdapter(){publicvoidwindowClosing(WindowEvente){System.exit(0);});//设置一系列按钮和小窗口及图片//IPlabelIPStar.setBounds(17,13,50,20);hostNameStar.setBounds(67,13,90,25);hostNameStar.setHorizontalAlignment(JTextField.CENTE);//文本水平对齐方式labelIPEn.setBounds(17,63,50,20);hostNameEn.setBounds(67,63,90,25);hostNameEn.setHorizontalAlignment(JTextField.CENTE);//文本水平对齐方式//起始端口labelPortStar.setBounds(17,113,50,20);PortStar.setBounds(67,113,90,25);PortStar.setHorizontalAlignment(JTextField.CENTE);//结束端口labelPortEn.setBounds(17,163,50,20);PortEn.setBounds(67,163,90,25);PortEn.setHorizontalAlignment(JTextField.CENTE);//线程数labelThrea.setBounds(17,213,50,20);ThreadNu.setBounds(67,213,90,25);ThreadNu.setHorizontalAlignment(JTextField.CENTE);//请求超时labelTimeOu.setBounds(17,263,50,20);time.setBounds(67,263,90,25);time.setHorizontalAlignment(JTextField.CENTE);//Tcdconnect扫描按钮Tcp_connec.setBounds(17,313,140,30);Tcp_connectsetActionmand("Tcp_connect");//设置utton的属性值Tcp_connec.addActionListener(this);//监听按钮的行为//TcpSYN扫描按钮Tcp_SY.setBounds(17,363,140,30);Tcp_SYNsetActionmand("Tcp_SYN");//设置utton的属性值Tcp_SYNaddActionListener(this);//监听按钮的行为//Icmpecho扫描按钮ICMP_ech.setBounds(17,413,140,30);ICMP_echQsetActionmand("ICMP_echo");//设置utton的属性值ICMP_echoaddActionListener(this);//监听按钮的行为//退出扫描按钮Exit.setBounds(17,463,140,30);Exit.setActionmand("Exit");Exit.addActionListener(this);//保存结果按钮save.setBounds(17,513,140,30);save.setActionmand("save");save.addActionListener(this);//扫描状态栏labelStat.setBounds(180,13,50,20);labelScannin.setBounds(240,8,120,30);Result1.setBounds(180,40,210,332);Result1.setEditable(false);Result1.setBackground(Color.GREEN);//图片的显示photo.setBounds(393,13,283,360);//扫描结果栏labelResul.setBounds(180,390,50,20);Result.setBounds(180,420,500,200);Result.setEditable(false);Result.setBackground(Color.GREEN);//设置错误提示框ContainerErrorDisplay=DLGErro.getContentPane();ErrorDisplay.setLayout(null);ErrorDisplay.add(DLGINF);ErrorDisplay.add(OK);OK.setActionmand("OK");OK.addActionListener(this);//将组件添加到主窗体Fram.setLayout(null);Fram.setResizable(false);//窗口大小设置为不可变Fram.add(labelIPStar);Fram.add(labelIPEn);Fram.add(labelPortStar);Fram.add(labelPortEn);Fram.add(labelThrea);Fram.add(labelTimeOu);Fram.add(hostNameStar);Fram.add(hostNameEn);Fram.add(PortStar);Fram.add(PortEnd);Fram.add(ThreadNu);Fram.add(time);Fram.add(Tcp_connec);Fram.add(Tcp_SY);Fram.add(ICMP_ech);Fram.add(Exit);Fram.add(save);Fram.add(labelStat);Fram.add(labelScannin);Fram.add(Result1);Fram.add(photo);Fram.add(labelResul);Fram.add(Result2);Fram.setVisible(true);}//几个产生错误的原因OverridepublicvoidactionPerformed(ActionEventarg0){//TODOAuto-generatedmethodstubStringcmd=arg0.getActionmand();intminPort,maxPort,threadNum;InetAddresshostAddressStart=null;InetAddresshostAddressEnd=null;try{//获取输入的相关数据minPort=Integer.parseInt(PortStar.getText());maxPort=Integer.parseInt(PortEn.getText());threadNum=Integer.parseInt(ThreadNu.getText());}catch(NumberFormatExceptione1){DLGErro.setBounds(300,280,300,200);DLGINF.setText("靓仔，端口号、线程号必须得是整数)DLGINF.setBounds(25,15,350,20);OK.setBounds(110,50,60,30);DLGErro.setVisible(true);return;}//输入信息错误处理if((minPort<0)||(maxPort>65536)||(minPort>maxPort)){DLGErro.setBounds(300,280,400,200);DLGINFCsetText("端口必须在0〜65536之间，且起始端口应小于结束端口")；DLGINF.setBounds(25,15,350,20);OK.setBounds(110,50,60,30);DLGErro.setVisible(true);return;}if((threadNum>200)||(threadNum<0)){DLGErro.setBounds(300,280,300,200);DLGINF.setText("线程数应是在1~200之间的整数)DLGINF.setBounds(25,15,200,20);OK.setBounds(110,50,60,30);DLGErro.setVisible(true);return;}//如果按了保存按钮if(cmd.equals("save")){try{BufferedWriterbw=newBufferedWriter(newFileWriter("G:\\java语言文件\\DXCDKSMQ2\\扫描结果.txt"));bw.write(ScanTcpConnect.str);bw.newLine();ScanTcpConnect.str="";bw.close();}}}catch(IOExceptione1){e1.printStackTrace();}}//如果按了开始扫描按钮if(cmd.equals("Tcp_connect")||cmd.equals("Tcp_SYN")||cmd.equals("ICMP_echo")){Result1.setText(null);Result.setText(null);//相关显示,.append。的用途是将后面的字符串接到原来的字符串上面来labelScannin.setText("开始扫描......");Resultlappend("正在扫描"+hostNameStar.getText()+”,线程数:,,+threadNum+,,\n'1);Resultlappend("起始端口:"+minPort+";结束端口："+maxPort+"\n");//j++;try{ScanTcpConnect.hostAddress=InetAddress.getByName(Scanner2.hostNameStar.getText());ScanTcpConnect.time=Integer.parseInt(Scanner2.time.getText());}catch(UnknownHostExceptione1){DLGErro.setBounds(300,280,300,200);DLGINF