TCP的客户服务器端口扫描程序设计要点

发布时间：2019-08-11 14:24:41

海南大学信息科学技术学院

《安全扫描技术》

TCP的客户/服务器/端口扫描程序设计

学号：　 ______

姓名：

年级： 2010级 __________

专业：信息安全 ______

指导老师：顾剑 ____

实验目的及要求

（1）、熟悉Microsoft Visual Studio 2006编程环境。

（2）、了解TCP客户/服务器/扫描端口的模型原理。

（3）、熟悉Socket编程原理，掌握简单的套接字编程。

实验的背景及意义

（1）、TCP客户和服务器

TCP是面向连接的，所谓面向连接，就是当计算机双方通信时必需先建立连接，然后数据传送，最后拆除连接三个过程并且TCP在建立连接时又分三步走：

第一步是请求端（客户端）发送一个包含SYN即同步（Synchronize）标志的TCP报文，SYN同步报文会指明客户端使用的端口以及TCP连接的初始序号；

第二步，服务器在收到客户端的SYN报文后，将返回一个SYN+ACK的报文，表示客户端的请求被接受，同时TCP序号被加一，ACK即确认（Acknowledgement）。

第三步，客户端也返回一个确认报文ACK给服务器端，同样TCP序列号被加一，到此一个TCP连接完成。然后才开始通信的第二步：数据处理。

这就是所说的TCP三次握手（Three-way Handshake）。简单的说就是：（C：客户端，S：服务端） C：SYN到S S：如成功--返回给C（SYN+ACK） C：如成功---返回给S（ACK）以上是正常的建立连接方式

（2）、TCP端口扫描

“端口”在计算机网络领域中是个非常重要的概念。它是专门为计算机通信而设计的，它不是硬件，不同于计算机中的“插槽”，可以说是个“软插槽”。如果有需要的话，一台计算机中可以有上万个端口。

端口是由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。可以做这样的比喻，端口相当于两台计算机进程间的大门，可以随便定义，其目的只是为了让两台计算机能够找到对方的进程。计算机就像一座大楼，这个大楼有好多入口（端口），进到不同的入口中就可以找到不同的公司（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。

可见，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，入侵者通过扫描端口，便可以判断出目标计算机有哪些通信进程正在等待连接，这也是端口扫描的主要目的。

实验流程

（1）、TCP客户程序和服务器程序流程图

程序分两部分：客户程序和服务器程序。

工作过程是：服务器首先启动，它创建套接字之后等待客户的连接；客户启动后创建套接字，然后和服务器建立连接；建立连接后，客户接收键盘输入，然后将数据发送到服务器，服务器收到到数据后，将接收到的字符在屏幕上显示出来。或者服务器接收键盘输入，然后将数据发送到客户机，客户机收到数据后，将接收到的字符在屏幕上显示出来。

（2）TCP端口扫描流程图

实验内容与步骤

所用函数及结构体参考：

1、创建套接字——socket()

功能：使用前创建一个新的套接字

格式：SOCKET PASCAL FAR socket(int af, int type, int procotol);

参数：af：代表网络地址族，目前只有一种取值是有效的，即AF_INET，代表internet地址族；

Type：代表网络协议类型，SOCK_DGRAM代表UDP协议，SOCK_STREAM代表TCP协议；

Protocol：指定网络地址族的特殊协议，目前无用，赋值0即可。

返回值为SOCKET，若返回INVALID_SOCKET则失败。

2、指定本地地址——bind()

功能：将套接字地址与所创建的套接字号联系起来。

格式：int PASCAL FAR bind(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen);

参数：s: 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。

其它：没有错误，bind()返回0，否则SOCKET_ERROR

地址结构说明：

struct sockaddr_in

{

short sin_family;//AF_INET

u_short sin_port;//16位端口号，网络字节顺序

struct in_addr sin_addr;//32位IP地址，网络字节顺序

char sin_zero[8];//保留

}

3、建立套接字连接——connect()和accept()

功能：共同完成连接工作

格式：int PASCAL FAR connect(SOCKET s, const struct sockaddr FAR * name, int namelen);

SOCKET PASCAL FAR accept(SOCKET s, struct sockaddr FAR * name, int FAR * addrlen);

参数：s: 是由socket()调用返回的并且未作连接的套接字描述符（套接字号）。

4、监听连接——listen()

功能：用于面向连接服务器，表明它愿意接收连接。

格式：int PASCAL FAR listen(SOCKET s, int backlog);

5、数据传输——send()与recv()

功能：数据的发送与接收

格式：int PASCAL FAR send(SOCKET s, const char FAR* buf, int len, int flags);

int PASCAL FAR recv(SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags);

参数：buf:指向存有传输数据的缓冲区的指针。

6、多路复用——select()

功能：用来检测一个或多个套接字状态。

格式：int PASCAL FAR select(int nfds, fd_set FAR* readfds, fd_set FAR* writefds,

fd_set FAR * exceptfds, const struct timeval FAR* timeout);

参数：readfds:指向要做读检测的指针

writefds:指向要做写检测的指针

exceptfds:指向要检测是否出错的指针

timeout:最大等待时间

7、关闭套接字——closesocket()

功能：关闭套接字s

格式：BOOL PASCAL FAR closesocket (SOCKET s);

8、WSADATA类型和LPWSADATA类型

WSADATA类型是一个结构，描述了Socket库的一些相关信息，其结构定义如下：

typedef struct WSAData {

WORD wVersion;

WORD wHighVersion;

char szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];

char szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];

unsigned short iMaxSockets;

unsigned short iMaxUdpDg;

char FAR * lpVendorInfo;

} WSADATA;

typedef WSADATA FAR *LPWSADATA;

值得注意的就是wVersion字段，存储了Socket的版本类型。LPWSADATA是WSADATA的指针类型。它们不用程序员手动填写，而是通过Socket的初始化函数WSAStartup读取出来。

9、sockaddr_in、in_addr类型

sockaddr_in定义了socket发送和接收数据包的地址。

定义：

struct sockaddr_in {

short sin_family;

u_short sin_port;

struct in_addr sin_addr;

char sin_zero[8];

};

其中in_addr的定义如下：

struct in_addr {

union {

struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b;

struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w;

u_long S_addr;

} S_un;

首先阐述in_addr的含义，很显然它是一个存储ip地址的联合体，有三种表达方式：

（1）用四个字节来表示IP地址的四个数字；

（2）用两个双字节来表示IP地址；

（3）用一个长整型来表示IP地址。

给in_addr赋值的一种最简单方法是使用inet_addr函数，它可以把一个代表IP地址的字符串赋值转换为in_addr类型，如

addrto.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.0.2");

本例子中由于是广播地址，所以没有使用这个函数。其反函数是inet_ntoa，可以把一个in_addr类型转换为一个字符串。

sockaddr_in的含义比in_addr的含义要广泛，其各个字段的含义和取值如下：

第一个字段short sin_family，代表网络地址族，如前所述，只能取值AF_INET；

第二个字段u_short sin_port，代表IP地址端口，由程序员指定；

第三个字段struct in_addr sin_addr，代表IP地址；

第四个字段char sin_zero[8]，是为了保证sockaddr_in与SOCKADDR类型的长度相等而填充进来的字段。

实验代码

1.1 TCP服务器程序：

#include

#pragma comment (lib, "Ws2_32.lib")

SOCKET sock1,sock2;//创建套接字--socket()

int sin_size ;

struct sockaddr_in my_addr,their_addr;

//是一个存放协议族协议族，端口地址，存储IP的结构，为和sockaddr兼容而保持的补足8字节

char name[20];

//初始化函数Tcp

void Init()

{

const WORD wMinver=0x0101;//固定wMinver的数值

WSADATA wsadata;

printf("\n\n\n Server: TCP\n\n\n");

//建立套接字

if(0!=WSAStartup(wMinver,&wsadata))

perror("Start socket error!");

if(INVALID_SOCKET==(sock1=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)))

perror("Create socket error!");

my_addr.sin_family=AF_INET;

my_addr.sin_addr.S_un.S_addr=INADDR_ANY;

my_addr.sin_port=htons(1000);

if(SOCKET_ERROR==bind(sock1,(struct sockaddr*)&my_addr,sizeof(my_addr)))

//将套接字地址与所创建的套接字号联系起来

{

perror("Binding stream socket");

exit(1);

}

//开始侦听

if(SOCKET_ERROR==listen(sock1,5))

{

perror("Listening stream socket");

exit(1);

}

//接受连接

printf(" Ready to serve client. Please connect...\n\n\n");

sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);

if((sock2=accept(sock1,(struct sockaddr *)&their_addr,&sin_size))==-1)

{

perror("Accepting stream socket");

exit(1);

}

printf(" Accepting a new connet:%s",inet_ntoa(their_addr.sin_addr));

}

//选择菜单

int menu()

{

char *s=(char*)malloc(2*sizeof(char));

int c;

printf("\n\n\n Server: Menu\n\n\n");

printf(" *********************************\n\n");

printf(" * 1.Send Message *\n");

printf(" * 2.Receive Message *\n");

printf(" * 3.Exit *\n\n");

printf(" *********************************\n");

{

printf("\n Enter your choice:");

gets(s);

if(s[0]=='\0'){

gets(s);

}

c=atoi(s);

}while(c<0||c>3);

free(s);

return c;

}

//消息发送函数

void Send()

{

char Msg[10240];

printf("\nPlease Input the message:");

gets(Msg);

Msg[10239]='\0';

send(sock2,Msg,strlen(Msg),0);

}

//消息接收函数

void Receive()

{

int len,i;

char buf[10240];

for(i=0;i<10240;i++){

buf[i]='\0';

}

if((len=recv(sock2,buf,10240,0))==-1)

{

perror("Receving data error");

exit(1);

}

printf("The Received Message:%s\n",buf);

}

//主函数

void main()

{

Init();

for(;;)

{

switch(menu())

{

case 1:

Send();

break;

case 2:

Receive();

break;

case 3:

exit(0);

}

// closesocket(sock2);

closesocket(sock1);

WSACleanup();

}

1.2 TCP客户端：

#include

#pragma comment (lib, "Ws2_32.lib")

SOCKET sock1,sock2;

int sin_size ;

struct sockaddr_in my_addr,their_addr;

char name[20];

//初始化函数Tcp

void Init()

{

const WORD wMinver=0x0101;

WSADATA wsadata;

char IP[16]="0";

printf("\n\n\n Client: TCP\n\n\n");

printf("\n 请输入你要连接的IP地址：");

scanf("%s",IP);

//建立套接字

if(0!=WSAStartup(wMinver,&wsadata))

perror("Start socket error!");

if(INVALID_SOCKET==(sock1=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)))

perror("Create socket error!");

my_addr.sin_family=AF_INET;

my_addr.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr(IP);

my_addr.sin_port=htons(1000);

//请求连接

printf(" connecting...");

sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);

if(sock2=(connect(sock1,(LPSOCKADDR)&my_addr,sin_size))==-1)

{

perror("Accepting stream socket");

exit(1);

}

//选择菜单

int menu()

{

char *s=(char*)malloc(2*sizeof(char));

int c;

printf("\n\n\n Client: luoxi\n\n\n");

printf(" *********************************\n\n");

printf(" * 1.Send Message *\n");

printf(" * 2.Receive Message *\n");

printf(" * 3.Exit *\n\n");

printf(" *********************************\n");

{

printf("\n Enter your choice:");

gets(s);

if(s[0]=='\0'){

gets(s);

}

c=atoi(s);

}while(c<0||c>3);

free(s);

return c;

}

//消息发送函数

void Send()

{

char Msg[10240];

printf("\nPlease Input the message:");

gets(Msg);

Msg[10239]='\0';

send(sock1,Msg,strlen(Msg),0);

}

//消息接收函数

void Receive()

{

int len,i;

char buf[10240];

for(i=0;i<10240;i++){

buf[i]='\0';

}

if((len=recv(sock1,buf,10240,0))==-1)

{

perror("Receving data error");

exit(1);

}

printf("The Received Message:%s\n",buf);

}

//主函数

void main()

{

Init();

for(;;)

{

switch(menu())

{

case 1:

Send();

break;

case 2:

Receive();

break;

case 3:

exit(0);

}

closesocket(sock2);

closesocket(sock1);

WSACleanup();

}

TCP端口扫描：

#include "stdafx.h"

#include

#pragma comment (lib,"ws2_32.lib")

int main()

{

int mysocket,i; //i_端口

int pcount = 0;

int Min=0,Max=0;

char IP[16]="0";

struct sockaddr_in my_addr;//定义一个struct结构

WSADATA wsaData;

WORD wVersionRequested=MAKEWORD(1,1); //宏创建一个被指定变量连接而成的WORD变量。返回一个WORD变量。

if (WSAStartup(wVersionRequested , &wsaData))

{

printf("Winsock Initialization failed.\n");

exit(1);

}

printf("please input the host you want to scan:\n");

scanf("%s",IP);

printf("please input the min Port you want to scan:\n");

scanf("%d",&Min);

printf("please input the max Port you want to scan:\n");

scanf("%d",&Max);

for(i=Min; i

{

if((mysocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM,0)) == INVALID_SOCKET)

{

printf("Socket Error");

exit(1);

}

my_addr.sin_family = AF_INET;

//代表网络地址族，目前只有一种取值是有效的，即AF_INET，代表internet地址族；

my_addr.sin_port = htons(i);

//端口号; Htons函数是转换结构，通常该函数用于设定socket端口时的转换

my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP);

//成员sin_addr给出的是套接字的主机IP地址，可以使用函数inet_addr对点式IP地址进行转换

if(connect(mysocket, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)) == SOCKET_ERROR)

//Windows Sockets的connect函数将与一个特定的套接字建立连接,如果调用失败，这个函数就会返回一个SOCKET_ERROR,错误信息可以通过WSAGetLastError函数返回。

{

closesocket(mysocket);

//函数用来结束一个已经存在的套接字，当一个套接字不再使用时，需要调用这个函数来释放套接字。

printf("Port %d - closed\n", i);

}

else

{

pcount++;

printf("Port %d - open\n", i);

}

printf("\n %d ports open on host - %s\n", pcount, IP);

printf("\n");

closesocket(mysocket);

WSACleanup();

return 0;

}

实验操作手册

一、TCP客户端和服务器之间的操作说明：

（1）运用C语言应用软件进行编辑、调试和运行：

（2）根据客户程序与服务程序之间的管理，因struct sockaddr_in my_addr,their_addr这个结构和my_addr.sin_family=AF_INET;

my_addr.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr(IP);

my_addr.sin_port=htons(1000)；使得客服之间的IP通过TCP协议进行连接。这里运用cmd.exe来演示通讯：

这里用本机地址127.0.0.1进行通讯：（1）客户端进行呼叫

（2）服务端进行响应：

(3)根据上面图形的选项可以send、receive或exit。如：client发送message给server

Server接收：

Server发送：

Client接收：

二、TCP端口扫描操作说明：

（1）运行软件同客户端和服务器一样，都是用C语言软件进行编辑、调试和运行。程序运用这个

connect(mysocket, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)) == SOCKET_ERROR函数体对端口数据进行调试和控制。因为这是最基本的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，这个端口是不能用的，即没有提供服务。给IP地址分配空间，可以任意更换，用scanf（”%s”,IP）来存储，端口的大小也与IP同理。

操作的结果：

实验总结

通过本次实验及课上老师讲解，再根据相关书籍，了解了TCP协议，以及客户/服务器模型的原理。通过C/S代码的编写运行，形象地看到客户/服务器端的运作方式，对于C/S模型有了很深刻的印象以及进一步理解。还有就是满足了一个端口扫描程序的基本要求。完成后的程序实现了TCP connect()扫描。能对单个指定的主机进行扫描或扫描指定网段内的主机。系统设计期间，学习到很多课堂上没有的知识，还积累了很多实践经验，增强了动手能力和解决实际问题的能力。通过这次的课程设计，对网络编程有了更深入的了解，进一步熟悉了TCP协议的内容，通过代码的编写，再一次熟悉Socket编程原理，掌握简单的套接字编程。

TCP的客户服务器端口扫描程序设计要点