端口扫描器的设计与实现.docx
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端口扫描器的设计与实现
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
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。
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tcp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DolyTrojan、Fore、Invisible、WinCrash和BladeRunner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TinyTelnetServer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、EmailPasswordSender、HaebuCoceda、ShtrilitzStealth、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FTP目录、是否开放TELNET服务和HTTPD服务等。
4.常用端口扫描技术：
1、TCPconnect（）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、TCPSYN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、TCPFIN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（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：
intmain（）//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
DWORDWINAPIThreadFunc（LPVOIDth_para）//扫描线程每一个ip
unsignedlongInvertIp（unsignedlongsrcIp）//将ip化为可比较的
intGetIpToScan（conststring&StartIp,conststring&EndIp,vector&vec_ip）//将所有ip排序放在一个数组内
2主流程图：
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：
#pragmacomment（lib,"ws2_32.lib"）
#pragmawarning（disable:
4786）
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
//#include"IpScan.h"
usingnamespacestd;
//全局变量:
//待扫描的端口
shortg_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,
144,161,162,443,445,1024,1080,1433,1434,1755,3306,4000,5010,5190,5631,5632,8000,8080};
constshortPORTSNUM=sizeof（g_portsTOscan）/sizeof（short）;//端口个数
//等扫描的IP
vectorg_vec_IpToScan;
stringg_startIp;
stringg_endIp;
//开启的线程数,目前为1个IP1个线程
longg_runThreadNum;
//socket相关
TIMEVALg_timeout;//阻塞等待时间
//FD_SETg_mask;//socket模式设置,储存socket信息
constshortTIMEOUT=1;//阻塞等待时间
WSADATAg_wsadata;//socket版本信息
//线程中的互斥体
HANDLEg_PortMutex;
HANDLEg_ThreadNumMutex;
HANDLEg_ResultMutex;//输入结果的互斥量
//保存IP扫描的结果
multimapg_map_ScanResult;
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
//线程函数,扫描每一个IP
DWORDWINAPIThreadFunc（LPVOIDth_para）
{
//获取需要扫描的IP
//char*pStrIp=（char*）th_para;
unsignedlongulScanIp=*（unsignedlong*）th_para;
intindex=0;//端口索引
SOCKETlink_sock;//SOCKET
FD_SETset_flag;//SOCKET描述
shortselect_ret;//select异步返回值
shortport;//正在扫描的端口
while（index{
port=g_portsTOscan[index];
//创建数据流套接字
link_sock=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0）;
if（link_sock==INVALID_SOCKET）
{
//cout<<"创建link_socksocket失败:
错误号为:
"<WaitForSingleObject（g_ThreadNumMutex,INFINITE）;
g_runThreadNum--;
ReleaseMutex（g_ThreadNumMutex）;
//cout<<"***还有_"<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_INscan_addr;
scan_addr.sin_family=AF_INET;
scan_addr.sin_addr.s_addr=ulScanIp;
scan_addr.sin_port=htons（port）;
unsignedlongsock_set=1;
ioctlsocket（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,（structsockaddr*）&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
{
strstreamstream_result;
structin_addripaddr;
ipaddr.s_addr=ulScanIp;
char*pStrIp=inet_ntoa（ipaddr）;
stream_result<<"\t主机地址为:
"<"<stringstr_result（stream_result.str（））;
//将扫描结果储存到输出变量中去
WaitForSingleObject（g_ResultMutex,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_"<return0;
}
//----------------------------------------------------------------------------------------------------------
//将IP转化成能直接递增和递减的地址
unsignedlongInvertIp（unsignedlongsrcIp）
{
unsignedcharfirst;
unsignedcharsecond;
unsignedcharthird;
unsignedcharfourth;
first=srcIp&0x00FF;
second=（srcIp>>8）&0x00FF;
third=（srcIp>>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unsignedlong类型存在数组中
intGetIpToScan（conststring&StartIp,conststring&EndIp,vector&vec_ip）
{
//判断输入的IP是否合法
unsignedlongulStartIp=inet_addr（StartIp.c_str（））;
unsignedlongulEndIp=inet_addr（EndIp.c_str（））;
if（
INADDR_NONE==ulStartIp
||
INADDR_NONE==ulEndIp
）
{
cout<<"请输入合法的IP"<return-1;
}
//////////////判断查询的是一个IP还是IP段/////////////////////////////////////
if（ulStartIp==ulEndIp&&ulStartIp!
=0）
{
vec_ip.push_back（ulStartIp）;
return0;
}
if（ulStartIp==0&&ulEndIp==0）
{
return0;
}
if（ulStartIp==0）
{
vec_ip.push_back（ulEndIp）;
return0;
}
if（ulEndIp==0）
{
vec_ip.push_back（ulStartIp）;
return0;
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//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较大
unsignedlongmax_ip;
if（ulStartIp>ulEndIp）
{
max_ip=ulStartIp;
ulStartIp=ulEndIp;
ulEndIp=max_ip;
}
intipnums=ulEndIp-ulStartIp;
for（inti=0;i
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