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1、学生姓名： 指导老师：摘 要 本课程设计是在Windows系统中，通过软件visual studio 2010使用 C#语言完成的一个端口扫描程序。此程序主要利用TCP连接的三次握手特性，完 成对指定主机端口的扫描。扫描能对指定IP的主机的常用端口进行扫描。扫描 结果以列表的形式直观地展现出来。通过对扫描结果的分析知道了，有哪些常用 端口是开放的。关键词C#；端口扫描；TCP三次握手；网络安全1引言本文主要内容本文第二节主要说明本设计的背景及目的；第三节介绍了 TCP 端口扫 描基本原理；第四节详细描述了网络端口扫描工具的设计步骤、部分源代 码以；第五节为相关测试结果；第六节为结束语以及末尾的
2、相关参考文献。设计平台及设计语言本系统是在win7操作系统上，通过visual studio 2010软件使用C# 语言设计编写完成的。设计背景及目的网络中每台计算机犹如一座城堡，这些城堡中，有些是对外完全开放的， 有些却是大门紧闭的。在网络中，把这些城堡的“城门”称之为计算机的“端 口”。端口扫描是入侵者搜索信息的几种常用方法之一，也正是这一种方法最容 易暴露入侵者的身份和意图。一般说来，扫描端口有以下目的：?判断目标主机上开放了哪些服务?判断目标主机的操作系统?如果入侵者掌握了目标主机开放了哪些服务，运行何种操作系统，他们就能 使用相应的手段实现入侵。而如果管理员先掌握了这些端口服务的安全
3、漏洞，就 能采取有效的安全措施，防范相应的入侵。?2设计原理端口的基本概念端口是由计算机的通信协议TCP/IP协议定义的。其中规定，用IP地址和端 口作为套接字，它代表TCP连接的一个连接端，一般称为Socket。具体来说， 就是用IP端口来定位一台主机中的进程。如果要和远程主机A的程序通信，那 么只要把数据发向A端口就可以实现通信了。端口与进程是一一对应的，如果某个进程正在等待连接，称之为该进程正在 监听，那么就会出现与它相对应的端口。由此可见，通过扫描端口，便可以判断 出目标计算机有哪些通信进程正在等待连接。端口是一个16 bit的地址，用端口号进行标识不同作用的端口。端口一般 分为两类。
4、熟知端口号：范围从0到1023，这些端口号一般固定分配给一些服务。比 如21端口分配给FTP服务,25端口分配给SMTP服务,80端口分配给HTTP服务， 135端口分配给RPC服务等等动态端口号：动态端口的范围从1024到65535，只要运行的程序向系统提 出访问网络的申请，那么系统就可以从这些端口号中分配一个供该程序使用。在 关闭程序进程后，就会释放所占用的端口号。端口扫描技术TCP co nnectO?扫描这是最基本的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
5、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。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
6、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。一 RST返回，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 这种方法的一个缺点是，必须要有root权限才能建立自己的SYN数据包。TCP FIN?扫描有的时候有可能SYN扫描都不够秘密。一些防火墙和包过滤器会对一些指定 的端口进行监视，有的程序能检测到这些扫描。相反，FIN数据包可能会没有任 何麻烦的通过。这种
7、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，都回复RST，这样，这种扫描 方法就不适用了。并且这种方法在区分Un ix和NT时，是十分有用的。IP段扫描这种不能算是新方法，只是其它技术的变化。它并不是直接发送TCP探测数 据包，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。TCP?反向？ident扫描ide nt协议允许(rfc1413 )看到通过TCP连接的任何
8、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。因此你能，举个例子，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。本系统设计原理本系统采用的是TCP connect()扫描技术众所周知，端口存在两种，UDP和TCP。UDP协议由于是非面向连接的，对 UDP端口的探测也就不可能像TCP端口的探测那样依赖于连接建立过程，这也使 得UDP端口扫描的可靠性不高。而TCP由于其conn ection orie nted的特性， 为端口的扫描提供了基础。众所周知，TCP建立连接时有三次握手。先是cl
9、ie nt 端往server某端口发送请求连接的SYN包，server的该端口如果允许连接，会 给client端发个 SYN+ACK回包，client端收到server的SYN+ACK包后再给 server端发一确认包ACK(ack二k+1)，TCP连接正式建立。基于连接的建立过程，可以想到，假如要扫描某一个TCP端口，可以尝试与该端口进行TCP连接, 如果该端口处于打开状态，通过TCP三次握手就能成功建立连接，也就是说，如 果连接成功，就可以判断目标扫描出于打开状态，否则，目标端口处于关闭状态。 这就是TCP端口扫描的基本原理。严f主机B连接请求SYN，SEQ=XSYN,ACK,SEQ=Y,
10、ACK=X+1确认ACK,SEQ=X+1,ACK=Y+1确认图 TCP连接建立过程3 设计步骤程序设计程序设计的总体思路：本系统要求扫描指定 IP 地址的主机的常用端口，首 先在程序中要定义一个数组，用于指定常用端口包含的内容；其次需要创建一个 扫描方法，当用户输入指定 IP 后，循环调用该方法对指定 IP 的常用端口进行扫 描，并将扫描结果以列表形式显示。程序的大概执行过程：第一步，用户输入指定 IP 地址，点击扫描后，创建 线程，并创建 ThreadStart 的委托对象；第二步，若当前扫描端口数量未超过定 义的数组上限值，调用扫描线程Sean()对该端口尝试连接；第三步，循环扫描 数组里
11、定义的所有端口，记录每个端口是否开放情况；第四步，数组内的所有端 口扫描完成后，匹配过滤原则，显示扫描结束。流程图如图所示图 程序流程图程序实现创建线程当用户点击扫描之后，执行以下程序代码，创建线程并创建线程ThreadStart委托对象，同时将显示框初始化：private void btnScan_Click(object sender, e);TCP扫描方法此段代码实现了对指定端口扫描功能，此次安城定义了一个临时变量port_now，当该线程被调用后，创建TcpCIient对象，尝试对指定端口进行TCP连接，并将结果显示在显示框：private void Scan()int port_no
12、w = port;doneport_now = true;Addr = ;oString() + 开放);catch端口 + scan_portport_now.ToString() + 未开放);端口扫描主函数此段代码通过调用Sean()方法，实现了对指定端口组个扫描功能。当执行时, 首先对当前扫描端口进行过滤原则匹配，若扫描端口排序超过定义数组最大值， 则显示扫描结束；反之，调用Scan()线程对该端口进行扫描。此段代码中还定义 了当未完成扫描，强行退出时，直接终止执行程序：private void PortScan()开始扫描. (可能需要您等待几分钟););Addr = ;for (int i = 0; i 16; i+)port = i;作系统教程（第4版）M.北京：高等教育出版社，20082 马骏.C#网络应用编程（第二版）.背景：人民邮电出版社，20103 范建华、胥光辉、张涛等译.TCP/IP详解 卷1：协议机械工业出版 社2009年第1版。4 谢希仁. 计算计网络（第5版） M. 北京：电子工业出版社， 20085 TCP端口扫描浅析.
