一个简单的端口扫描程序题

一、TCP扫描技术

　　常用的端口扫描技术有很多种，如 TCP connect() 扫描 、TCP SYN 扫描、TCP FIN 扫描 等，网络上也有很多文章专门介绍，比如 ：　上就介绍了很多我的程序 所使用的最基本的扫描技术： TCP 扫描。
　　操作系统提供的 connect() 系统调用，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，你可以通过同时打开多个套接字，从而加速扫描。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发觉，并且被过滤掉。目标计算机的logs文件会显示一连串的连接和连接是出错的服务消息，并且能很快的使它关闭。
　　作者提示：未经许可扫描他人的计算机端口属非法行为。本程序只是展示一种端口扫描技术，请不得将其用于非法目的，否则后果自负。

二、程序简介

　　为了提高扫描速度，本程序采用了多线程技术和非阻塞I/O的技术。程序的主界面是一个对话框，下面是程序框架示意图：



1、全局变量：

　　以下是所有全局变量的定义：

HWND g_hWnd = NULL; //处理消息的窗口句柄
unsigned long g_ulAddr = INADDR_NONE; //扫描的主机地址
DWORD g_dwTimeOut = 1000; //连接超时时间，以ms计
bool g_bTerminate = false; //是否用户发出结束扫描的标志
short g_nMaxThread = 200; //最大允许的扫描线程数，经试验不宜大于200
short g_nThreadCount = 0; //当前正在扫描的进程数

2、StartScan 线程：

　　这个线程完成的任务是启动具体的扫描DoScanPort线程，对某一个端口进行扫描。该进程启动的DoScanPort线程的最大数量在设定的值范围内，如果线程数已达最大，则会等待某些线程结束后再启动新的线程。如果用户发出结束扫描信息，则不再启动新的线程，而等待已启动的线程结束后返回。下面是这线程的执行体代码：

DWORD WINAPI StartScan(LPVOID lpParam)
{ 
 tag_PORTS* pScanParam = (tag_PORTS*)lpParam;
 
 DWORD dwThreadId;
 unsigned short i;

 if (pScanParam->bSepecifiedPort)
 {
  for(i=0; i<=pScanParam->nCount; i++)
  {
   if (g_bTerminate) 
   {
    break; //用户已发出结束扫描命令
   }
   while(g_nThreadCount >= g_nMaxThread)
   {
    Sleep(10);
   }   
   
   if (CreateThread(NULL, 
                    0,
                    DoScanPort,
                    (LPVOID)new short(pScanParam->nArrOfPorts[i]),
                    0,
                    &dwThreadId) != NULL)
   {
    g_nThreadCount ++;
   }
  } 
 }
 else
 {  
  for(i=pScanParam->iStartPort; i<=pScanParam->iEndPort; i++)
  {
   if (g_bTerminate) 
   {
    break; //用户已发出结束扫描命令
   }
    while(g_nThreadCount >= g_nMaxThread)
   {
    Sleep(10);
   } 

   if (CreateThread(NULL, 0, DoScanPort, (LPVOID)new short(i), 0, &dwThreadId) != NULL)
   {
    g_nThreadCount ++;
   }
  }
 }
 
 //等待各端口扫描线程结束
 while (g_nThreadCount > 0)
 {
  Sleep(50);
 }
 ::SendMessage(g_hWnd, SCAN_THREAD, STARTSCAN_COMPLETE, 0);
 delete pScanParam;
 return ERROR_SUCCESS;
}      

3、DoScanPort 线程：

　　这个线程负责具体扫描指定的端口，并将结果SendMessage给主对话框。下面是其代码：

DWORD WINAPI DoScanPort(LPVOID lpParam)
{
 DWORD dwRet;
 short nPort = *(short*) lpParam;
 delete lpParam;
 
 SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 if(sock == INVALID_SOCKET)
 {
  AfxMessageBox("创建套接字失败!");
  dwRet = ERROR_CREATE_SOCKET;
 }
 else
 {  
  unsigned long flag = 1;  
  if ((ioctlsocket(sock, FIONBIO, &flag) != 0))
  {
   AfxMessageBox("未能改为非阻塞模式!");
   dwRet = ERROR_MODIFY_FIONBIO;
  }
  else
  {
   sockaddr_in severAddr;
   severAddr.sin_family = AF_INET;
   severAddr.sin_port = htons(nPort);   
   severAddr.sin_addr.S_un.S_addr = g_ulAddr;
   connect(sock, (sockaddr*)&severAddr, sizeof(severAddr));
   
   struct fd_set mask;   
   FD_ZERO(&mask);
   FD_SET(sock, &mask);
   
   struct timeval timeout;
   timeout.tv_sec = g_dwTimeOut / 1000;
   timeout.tv_usec = g_dwTimeOut % 1000;
   
   switch(select(0, NULL, &mask, NULL, &timeout))
   {
   case -1:
    dwRet = ERROR_SELECT;
    break;
    
   case 0:
    dwRet = ERROR_SELECT_TIMEOUT;
    break;
    
   default:  
    dwRet = ERROR_SUCCESS;
   };
  }  
  closesocket(sock);
 }
 g_nThreadCount --;
 if (dwRet == ERROR_SUCCESS)
 {
  ::SendMessage(g_hWnd, SCAN_THREAD, DOSCAN_FIND_PORT, nPort);
 }
 else
 {
  ::SendMessage(g_hWnd, SCAN_THREAD, DOSCAN_END_PORT, nPort);
 }
 return dwRet;
}      

三、运行结果

　　本程序在VC6+WinXp下编写调试运行正确，在Win98下运行正确。
在我的计算机扫描本机1-5000号端口，超时设置1000ms，200个最大线程数，约需要45秒。当超时设置再短一些时速度可达每秒150个端口的速度。

四、结束语

　　事实上，速度要想再提高，可能需要其它方法了。如果线程数开得过多，则由于线程的调度开销过大，速度反而会降低。如果超时设置过短，可能引起扫描的结果不正确（这须视网络情况决定），并且由于是多线程，超时等待的时间也可能小于因线程调度而等待的时间，则也不能提高速度。
　　另外我还发现了一个问题，就是扫描本机时，如果以IP地址127.0.0.1时，则139＃端口没有开放；如果设置为本机的实际IP时则139＃端口是开放的，这不知是何原因，还望高手指点。
　　本程序还有一个需要改进的地方，就是不象大多数端口扫描器可扫描指定的IP段，而只设计成扫描指定的某一台主机。