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2006-09-15 16:55:18
一、开发目的：
以尽量快的速度，发现internet上存在ftp服务的主机地址。
二、实现方法：
不同于以往的调用connect，而是自己实现了TCP和IP协议的一些内容，向目标主机发送TCP SYN连接信号的IP包，一边监听发往本机IP包，从中找出那些对本机发出的SYN连接信号的响应，包括SYN和RST，分别为接收连接和拒绝连接；还要找出ICMP不可到达包，表示目标地址不可达。对于地址范围内的IP地址，如果对SYN信号没有响应，应该再发送几次，因为IP包是可能在网络中丢失的。
三、数据组织
模块内部保存了用一棵红黑树保存了那些已经有响应的IP地址和端口号，下一轮中就无需再向其发送SYN连接信号，而且可以保证同一个IP地址和端口不会被重复返回。扫描完全国地址（1个端口）这棵红黑树可能要占用100M左右的内存空间。
四、模块接口使用说明
#ifndef _TCP_SCAN_H_
#define _TCP_SCAN_H_
#include
#define TS_ACCEPTED 1
#define TS_REFUSED 2
#define TS_UNREACHABLE 3
struct addrseg
{
int as_family;
void *as_address;
int as_bits;
};
typedef int (*scan_info_t)(const struct sockaddr *, socklen_t, int, void *);
#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif
int tcp_scan(const struct addrseg *addrscope, const unsigned short *ports,
unsigned int ifindex, const char *ifname, int resetuid,
scan_info_t info, void *arg);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
以上是tcp_scan.h文件。可以看到，这个模块只有一个函数tcp_scan。现在解释一下函数的接口。
int tcp_scan(const struct addrseg *addrscope, const unsigned short *ports,
unsigned int ifindex, const char *ifname, int resetuid,
scan_info_t info, void *arg);
const struct addrseg *addrscope:
IP地址范围，包括多个地址段，每个地址段是一个struct addrseg结构。struct addrseg的定义如下：
struct addrseg
{
int as_family;
void *as_address;
int as_bits;
};
成员as_family表示地址类型，可以是AF_INET或AF_INET6，分别表示IPV4地址和IPV6地址。
成员as_address指向一个IPV4地址（struct in_addr）或IPV6地址（struct in6_addr）。
成员as_bits表示地址的有效位数，例如扫描61.*.*.*，则有效位数为8。
tcp_scan的第一个参数addrscope实际上就是struct addrseg型的数组，数组中的最后一addrseg的as_family域必须为AF_UNSPEC，表示数组的结束。
const unsigned short *ports:
要扫描的端口集合，也就是unsigned short型的数组，数组最后个一元素必须为0。
unsigned int ifindex:
由于我不想自己去访问路由表（偷懒了^_^）,所以要求用户指定一个网卡作为通信设备。在单网卡的机器上关系不大，但多网卡时就只能使用一块网卡。
ifindex表示网络设备号，如果你不清楚则这个参数置为0就可以了。
const char *ifname:
网络设备名。这个参数仅当ifindex为0时有效，表示用于通信的网络设备名。如果你的机器只有一块网卡，其设备名通常是”eth0”。
int resetuid:
tcp_scan运行时需要root权限，resetuid表示是否在无需root权限时把进程的有效权限置为运行者的权限。如果你不知道我说什么，请置为1。
scan_info_t info:
scan_info_t的定义如是下：
typedef int (*scan_info_t)(const struct sockaddr *, socklen_t, int, void *);
这是一个回调函数，当tcp_scan发现一个IP地址的一个端口号可连接时，通过这个回调函数返回。如果你不知道什么是回调函数，你就需要好好补一补C语言了。我比较喜欢用回调，所以以后我写的模块里可能经常看到。
scan_info_t的第一个参数const struct sockaddr *一个有响应的IP地址和端口号，封装在一个struct sockaddr结构里；第二个参数socklen_t，前面那个结构的长度，应该很好理解；第三个参数为状态，可能为TS_ACCEPTED，TS_REFUSED和TS_UNREACHABLE，在３个宏在tcp_scan.h里已定义，分别表示地址接受连接，拒绝连接和地址不可达；最后个一参数void *，回调函数的惯例，用户自定义。
void *arg:
原封不动作为回调函数info的最后一个参数。
tcp_scan返回负值表示失败，失败原因查看errno；非负值表示成功。另外，回调函数info返回负值的话可让tcp_scan立即以失败返回。
五、例示程序
int info(const struct sockaddr *sockaddr, socklen_t addrlen,
int state, void *arg)
{
struct sockaddr_in *sin = (struct sockaddr_in *)sockaddr;
printf("%s:%d ", inet_ntoa(sin->sin_addr), ntohs(sin->sin_port));
switch (state)
{
case TS_ACCEPTED:
printf("Connection accepted\n");
break;
case TS_REFUSED:
printf("Connection refused\n");
break;
case TS_UNREACHABLE:
printf("Destination unreachable\n");
break;
}
return 0;
}
int main(void)
{
struct addrseg addrseg[10];
unsigned short port[2] = { 21, 0 };
addrseg[0].as_family = AF_INET;
addrseg[0].as_address = malloc(sizeof (struct in_addr));
inet_pton(AF_INET, "162.105.0.0", addrseg[0].as_address);
addrseg[0].as_bits = 16;
addrseg[1].as_family = AF_INET;
addrseg[1].as_address = malloc(sizeof (struct in_addr));
inet_pton(AF_INET, "166.111.0.0", addrseg[1].as_address);
addrseg[1].as_bits = 16;
addrseg[2].as_family = AF_UNSPEC;
tcp_scan(addrseg, port, 0, "eth0", 1, info, NULL);
}
以上是扫描北大清华所有IP地址的ftp端口的示使，由于是示例，没有注意代码风格，见谅。
六、测试结果
扫描了61.*.*.*，202.*.*.*，210.*.*.*，212.*.*.*，218.*.*.*，162.105.*.*和166.111.*.*。一次扫描用时约70分钟，由于目前把扫描次数定为3，所以tcp_scan正常返回大约需70*3分钟。测试环境为P4 1.4G，256Ｍ内存。以上IP地址范围大约有只有一半是国内IP地址。
七、说明
目前本模块还有少量功能未完成，IPV6地址扫描还差一个函数，因此目前还不能扫描IPV6地址。此外还必须加入MSL，也就是说扫描完成后还必须再等一段时间，可能还会收到响应。根椐RFC的建议MSL为2分钟，BSD系统一般定为30秒。那么，那怕只扫描一个IP地址也必须等待2*MSL=1分钟－4分钟。但这对我们的关系不大，对于大范围的扫描1－4分钟是完全可以忽略的。MSL功能也很快可以加上。此外，虽然本模块提供了多端口扫描功能，但目前tcp_scan的空间复杂性是随端口数线性增长的（可以进行优代），所以最好不要在大IP地址范围内（如全国）扫描多个端口，除非你的内存吃得消；代替方法是调用多次tcp_scan，每次扫描一个端口。
本模块中设置了一些隐藏接口（为了好玩），如果你熟读源代码还可以发现更灵活的使用tcp_scan。
本模块中红-黑树的实现取自Linux内核源代码，此外还有一个in_cksum函数，取自unp的示例代码。除此之外不存在其实非自编代码。
注意：进行tcp_scan必须有root权限！
