◆孟彬 智云壘 鐘翡

基于Python的端口掃描技術(shù)研究

◆孟彬 智云壘 鐘翡

（96822部隊(duì) 云南 650000）

本文研究了計(jì)算機(jī)端口掃描技術(shù)，介紹了常用端口掃描技術(shù)的原理，并利用Python的socket模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)TCP端口的全連接掃描，通過掃描發(fā)現(xiàn)處于開放狀態(tài)的高危端口，提醒網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維人員合理的關(guān)閉高危端口可提高計(jì)算機(jī)的安全性。

全連接掃描；Python；socket

端口在計(jì)算機(jī)中有非常重要的意義，端口是計(jì)算機(jī)與外界交互信息的通道?？梢赃@樣理解，計(jì)算機(jī)端口在傳輸層上用來標(biāo)識(shí)同一臺(tái)計(jì)算機(jī)的不同進(jìn)程?？蛻舳送ǔ?duì)它使用的端口號(hào)不關(guān)心，只需要保障該端口在本機(jī)上是唯一的即可，客戶端與服務(wù)端通信時(shí)常用動(dòng)態(tài)端口，服務(wù)端使用固定的知名端口，客戶端的端口號(hào)與服務(wù)端的端口號(hào)不需要一一對(duì)應(yīng)。IP地址和端口號(hào)的組合成為套接字Socket，在一個(gè)主機(jī)上是唯一的，一條連接由客戶端和服務(wù)器的套接字組成[1]。

計(jì)算機(jī)端口在網(wǎng)絡(luò)安全方面有極重要的意義，黑客和一些木馬程序會(huì)利用端口漏洞實(shí)施入侵活動(dòng)。對(duì)目標(biāo)主機(jī)進(jìn)行掃描可以得到其端口的開放情況，根據(jù)主機(jī)運(yùn)行的業(yè)務(wù)，合理的關(guān)閉不需要的高危端口，就可以防止木馬與黑客利用這些端口開展攻擊的活動(dòng)，從而提高計(jì)算機(jī)的安全性。常見的高危端口有135、137、138、139、445等端口，135端口用于RPC（遠(yuǎn)程過程調(diào)用）服務(wù)、137端口用于NetBIOS名稱服務(wù)，138和139端口用于局域網(wǎng)中的共享服務(wù)，445用于文件夾和打印機(jī)共享服務(wù)[2]。

1 常見端口掃描技術(shù)

常見端口掃描技術(shù)有全連接掃描、半連接掃描、FIN掃描、ACK掃描和NULL掃描等。

TCP Connect掃描又稱全連接掃描，TCP connect（）函數(shù)會(huì)調(diào)用系統(tǒng)提供的傳輸層接口API，嘗試通過三次握手與目標(biāo)的指定端口建立TCP連接，根據(jù)連接的建立情況判斷目標(biāo)端口是否開放。優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)現(xiàn)，掃描速度快，可同時(shí)掃描多個(gè)用戶，無須管理員權(quán)限。缺點(diǎn)是會(huì)在目標(biāo)主機(jī)的日志中記錄大量的連接建立與關(guān)閉信息。

TCP SYN掃描又稱半連接掃描，掃描時(shí)與目標(biāo)機(jī)指定端口建立TCP連接時(shí)僅完成前兩次握手，在第三次握手時(shí)不發(fā)送確認(rèn)報(bào)文，使TCP連接無法確認(rèn)。優(yōu)點(diǎn)是目標(biāo)主機(jī)日志中記錄的連接信息較少，缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜且需要較高的權(quán)限。

FIN掃描，不依賴TCP的三次握手，向目標(biāo)端口發(fā)送一個(gè)設(shè)置了FIN標(biāo)記的報(bào)文，根據(jù)系統(tǒng)返回或不返回報(bào)文判斷端口的開放情況。缺點(diǎn)是掃描結(jié)果不準(zhǔn)確，容易得到錯(cuò)誤結(jié)論。

ACK掃描，發(fā)送的報(bào)文只設(shè)置ACK標(biāo)志位，若收到目標(biāo)主機(jī)返回的RST標(biāo)記的報(bào)文，只能判斷目標(biāo)主機(jī)未被防火墻保護(hù)不能判斷端口是否開放。若未收到任何報(bào)文或收到ICMP不可達(dá)報(bào)文，說明端口受到防火墻保護(hù)。ACK掃描判斷端口是否開放容易出錯(cuò)，更適合確定目標(biāo)是否在線。

NULL掃描又稱空掃描，將發(fā)送的報(bào)文中所有標(biāo)記都置為0，若目標(biāo)返回RST報(bào)文表示端口關(guān)閉，若目標(biāo)沒返回報(bào)文，表示端口開放或被防火墻保護(hù)[3]。缺點(diǎn)是掃描結(jié)果不準(zhǔn)確。

綜上所述，TCP Connect掃描因具有掃描速度快、掃描結(jié)果準(zhǔn)確、權(quán)限要求低等優(yōu)點(diǎn)，得到了較廣泛的應(yīng)用。

2 使用Python進(jìn)行端口掃描

計(jì)算機(jī)間通過IP地址與端口號(hào)進(jìn)行通信的方式稱為socket通信，HTTP、FTP、DNS等應(yīng)用都是通過socket通信實(shí)現(xiàn)的，socket通信中提供服務(wù)的一方稱為socket服務(wù)端，調(diào)用socket服務(wù)的一方稱為socket客戶端。Socket服務(wù)端用自己的IP地址、指定端口號(hào)和連接方式創(chuàng)建服務(wù)并啟動(dòng)服務(wù)并等待客戶端的連接請(qǐng)求，socket客戶端向服務(wù)端發(fā)起連接請(qǐng)求，連接請(qǐng)求被服務(wù)端接受后，客戶端和服務(wù)端就可以進(jìn)行通信了。

Python可直接調(diào)用socket對(duì)象，通過socket套接字向目標(biāo)主機(jī)的端口發(fā)送TCP connect（）請(qǐng)求，若目標(biāo)主機(jī)上的指定端口處于偵聽狀態(tài)，就可以建立連接[4]。若目標(biāo)主機(jī)未開放該端口，則connect（）操作失敗，產(chǎn)生異常。

2.1 建立TCP connect（）

在掃描前要先建立TCP連接，關(guān)鍵代碼如下：

import socket #導(dǎo)入socket模塊

tcps=socket.socket（socket.AF_INET，socket.SOCK_STREAM） #建立TCP套接字

tcps.connect（（ip，port））#連接指定主機(jī)的目標(biāo)端口

tcps.shutdown（2）

tcps就是建立的socket對(duì)象，利用socket對(duì)象tcps對(duì)目標(biāo)主機(jī)進(jìn)行connect連接，connect（）函數(shù)只能接受一個(gè)參數(shù)，ip地址與端口號(hào)要用元組表示，ip與端口號(hào)在函數(shù)調(diào)用時(shí)傳入。tcps.shutdown（2）表示tcps套接字不允許傳輸數(shù)據(jù)，只能用于掃描端口。

若目標(biāo)主機(jī)指定端口未開啟，則返回connect refuse結(jié)果，會(huì)產(chǎn)生connect操作失敗異常，可以用try except捕捉connect異常，通過對(duì)連接異常的捕捉可判斷目標(biāo)主機(jī)端口的開啟情況。

2.2 實(shí)現(xiàn)程序

定義連接判斷函數(shù)：

def TcpOpen（ip，port）：

tcps=socket.socket（socket.AF_INET，

socket.SOCK_STREAM）

try：

tcps.connect（（ip，int（port）））

tcps.shutdown（2）

result.insert（'insert'，'TCP端口{}isopen!!! '.format（port））

tcps.close（）

except Exception as e：

return None

連接判斷函數(shù)的主要功能是：根據(jù)ip和port參數(shù)指定的IP地址和端口號(hào)，去連接目標(biāo)主機(jī)的相應(yīng)端口，若連接成功在Text窗體result上顯示端口開放信息，表示端口是開放的，連接失敗的端口不顯示，表示端口未開放。

定義掃描函數(shù)：

def scanport（）：

begin = input1.get（） #變量begin表示起始掃描端口

end=input2.get（） #變量end表示終止掃描端口

ip =show_ip.get（） #變量ip是要掃描的目標(biāo)主機(jī)IP

for i in range（eval（begin）， eval（end））：

TcpOpen（ip，i）

掃描主機(jī)的ip地址由用戶填寫，ip地址默認(rèn)為”127.0.0.1”，，既可以掃描遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)也可以掃描本地計(jì)算機(jī)。用戶可任意指定開始端口號(hào)和終止端口號(hào)，知名端口、注冊(cè)端口和動(dòng)態(tài)端口號(hào)均可，但要注意的是端口范圍越大掃描的時(shí)間就越長。

2.3 顯示界面設(shè)計(jì)

界面設(shè)計(jì)采用Python自帶的Tkinter模塊，運(yùn)行的界面如下：

圖1 端口掃描器的界面

2.4 功能測(cè)試

指定掃描端口范圍是0-1024，指定目標(biāo)主機(jī)的ip是28.90.31.182，程序執(zhí)行完畢后就會(huì)輸出在1-1024范圍里的所有的開放的端口，如下圖2所示。

圖2 目標(biāo)主機(jī)的端口掃描結(jié)果

通過端口掃描可看到110、135、139、443、902、912等知名端口是處于開放狀態(tài)的，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維人員可以根據(jù)主機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況關(guān)閉部分開放的端口，可提高計(jì)算機(jī)的安全性。這里以掃描TCP知名端口為例，對(duì)于動(dòng)態(tài)端口和注冊(cè)端口也同樣適用。

3 結(jié)語

端口掃描技術(shù)對(duì)于計(jì)算機(jī)安全有重要的意義，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)面臨的網(wǎng)絡(luò)攻擊與日俱增，端口掃描是網(wǎng)絡(luò)防御的重要環(huán)節(jié)。本文介紹了5種常用的端口掃描技術(shù)，并編寫了端口掃描工具，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)主機(jī)TCP端口的掃描功能，得到了開放的TCP端口列表，及時(shí)關(guān)閉不使用的高危端口可提高計(jì)算機(jī)的安全性。下一步，將重點(diǎn)研究如何快捷高效的掃描UDP端口，同時(shí)端口掃描工具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，還需進(jìn)一步豐富掃描工具的功能、提高可用性。

[1]Brandon Rhodes John Goerzen. Python網(wǎng)絡(luò)編程[M].北京：人民郵電出版社，2016：18-19.

[2]裴志斌，李斌勇，王星程.IP及端口掃描體系的邏輯處理設(shè)計(jì)[J]. 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2017（10）：26-27.

[3]梁劍非.多線程端口掃描軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2011

[4]趙宏，包廣斌，馬棟林.Python網(wǎng)絡(luò)編程（Linux）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2018：108-111.