端口扫描器的设计与实现.doc

《网络信息安全》课程设计
河南理工大学
计算机科学与技术学院
课程设计报告
2015— 2016学年第一学期
课程名称 网络与信息安全
设计题目 端口扫描器的设计与实现
姓 名 范腾飞
学 号 311309040113
专业班级 网络1301
指导教师 叶 青
2016 年 1 月 16 日
目录
一． 课程设计的目的.。..。.。.。.。..。.....。。。。.。。.。。。.。。.。.。。...。.。。.。..。....。.
二． 课程设计的要求。。.。.。。.。.。。.。。.。..。....。.。。。.。.。。。。。..。。...。。。....。.。。。
三． 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....。.。....。.。。.。...。。。.。..。.。。。...。.。.。...
四． 实验流程。...。.....。.。...。。。..。..。.。..。..。。.....。...。.。。。.。。。。。.。...。。。.。....
4。1：基本步骤。....。。....。。。.。。。...。.。.。.。。。.。.。.......。。。..。。。..。。....。...
4.2：主要函数。。。...。...。。..。。。..。。.。。.。..。。.。....。。....。。。.。。。。..。。....。。。..
4.3流程图。。........。。。...。。。.。..。。.。。。。.。.。.。.。.。。。.。..。.。。..。。。.。..。.。.。.。..。
五． 实验结果..。。.。.。.。.。....。.。...。。。。..。。.。。.。。.。.。。。.。。。.。...。..。。.。..。......。.
六． 总结....。.。。。.。..。。.。。。..。。。..。。。。..。.。.。。。...。。。。...。.。。。。..。。。..。.。.。。...。
一：课程设计的目的
模拟常用的端口扫描软件原理，利用Socket实现基本的端口扫描功能。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。通过此次课程设计，能够掌握漏洞、端口的基础知识，掌握扫描器的基本原理并设计实现端口扫描和漏洞扫描程序。
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Doly 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、Email 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、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
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：
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
unsigned 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
流程图:
ThreadFunc函数： 主流程图：
结束
计算时间
ScanIp扫描
输入ip断
初始化
开始

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。
参考文献
［1]Keith E.Strassberg,Richard J.Gondek，防火墙技术大全，北京:机械工业出版社,2003
[2]黎连业，张维，防火墙及其应用技术,北京：清华大学出版社，2004
[3]John E.Swanke,Visual C++ MFC编程实例,北京：机械工业出版社，2005
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