使用python编写端口扫描工具
端口扫描工具编写
0x01：实现端口扫描的方式
一、TCP扫描：
TCP connect扫描，也称为全连接扫描，这种方式直接连接到目标端口，完成了TCP三次握手的过程，这种方式扫描结果比较准确，但速度比较慢而且可轻易被目标系统检测到。
二、SYN扫描：
TCP SYN扫描是另一种TCP扫描。端口扫描工具不使用操作系统原生网络功能，而是自行生成、发送IP数据包，并监控其回应。这种扫描模式被称为“半开放扫描”，因为它从不建立完整的TCP连接。端口扫描工具生成一个SYN包，如果目标端口开放，则会返回SYN-ACK包。扫描端回应一个RST包，然后在握手完成前关闭连接。如果端口关闭了但未使用过滤，目标端口应该会持续返回RST包。
三、UDP扫描：
UDP扫描发送空的(没有数据)UDP报头到每个目标端口。 如果返回ICMP端口不可到达错误(类型3，代码3)， 该端口是closed(关闭的)。 其它ICMP不可到达错误(类型3， 代码1，2，9，10，或者13)表明该端口是filtered(被过滤的)。 偶尔地，某服务会响应一个UDP报文，证明该端口是open(开放的)。
0x02：使用python实现端口扫描
一、使用socket库的connect()方法扫描
原理：指定IP和端口号，连接到特定主机对应的远程socket，连接失败会抛出timeout错误，通过判断是否连接成功来判断端口是否开放。
1、核心代码
首先使用socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)建立一个基于网络并且使用TCP协议的套接字；
之后使用connect()尝试建立连接，需要的参数为IP和端口号；
最后根据判断返回的结果是成功还是超时，来判断端口是否开放。
就这三步，转化成实际的代码就是下面这样：
import socket
def star_scan(ip, port):
try:
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 创建一个基于网络并且使用tcp协议的套接字，用于通信。
s.settimeout(0.02) # 设置超时时间
s.connect((ip, port))
except Exception as e:
print(e)
else:
res = s.recv(3096).decode('utf-8').encode()
print(res)
print("[+]{}:{} \topen".format(ip, port))
finally:
s.close()
ip = "192.168.247.135"
port = 22
star_scan(ip, port)
主要代码都在star_scan()函数里，往里面传入指定的IP和端口，就可以看到该端口是否开放。
上图是程序运行的结果。
只做成这样肯定是不够的，下一步是实现批量端口的扫描，但是探测的原理还是这个。
2、批量端口扫描
要实现批量端口的扫描，主要的问题就是如何让计算机知道你想要扫的端口有哪些。
最简单的方法是一个一个指定，把要扫的端口全输入进去或者放到文件里让程序去读。一般情况下这都是一种很笨的方法，假如我们要指定1000个端口去扫描，那要输1000个端口，要是扫描全端口就更加麻烦。但是有的时候也是会使用这种方法的，有些端口就是比其他端口更常使用，这些算是常用端口；有些端口打开后假如被恶意利用，会造成非常严重的后果（比如3389端口），这些算是高危端口。
在知道这些端口的存在后，我们可以把它们存到列表里，每次扫描时都默认扫描这些端口，因为它们的利用价值更大，这样扫效率也更高。
把哪些端口定义为默认扫描端口也是门学问，太多太少都不太好，可以去GitHub上找一下大佬写的端口扫描工具或者综合扫描工具，看看他们默认都扫描哪些端口，或者看看nmap等工具是怎么定义的，这里就不列出来了。
还有一种常用的方式是指定端口范围，一般使用-指定，比如1-100这样。
通过设定默认扫描端口和输入端口范围，可以满足大部分使用需求了。由于设定默认端口在代码的实现上比较简单，所以这里主要实现指定端口范围，也就是让程序能够解析1-100。具体实现代码如下：
import socket
def make_port_list(ports):
new_port_list = []
if "," in ports:
temp_list = ports.split(",")
for port in temp_list:
if "-" in port:
for p in range(int(port.split("-")[0]), int(port.split("-")[1]) + 1):
new_port_list.append(p)
else:
new_port_list.append(port)
elif "-" in ports:
for p in range(int(ports.split("-")[0]), int(ports.split("-")[1]) + 1):
new_port_list.append(p)
else:
new_port_list.append(ports)
return new_port_list
def star_scan(ip, port):
try:
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 创建一个基于网络并且使用tcp协议的套接字，用于通信。
s.settimeout(0.02) # 设置超时时间
s.connect((ip, port))
except Exception as e:
pass
#print(e)
#print("[+]{}:{} \tclosed".format(ip, port))
else:
res = s.recv(3096).decode('utf-8').encode()
print(res)
print("[+]{}:{} \topen".format(ip, port))
finally:
s.close()
ip = "192.168.247.135"
port = "21,22-24"
port_list = make_port_list(port)
print("total port num:{}".format(len(port_list)))
for port in port_list:
star_scan(ip, int(port))
正常情况下，要扫描的端口应以命令参数的形式输入进去，这里为了方便直接以变量形式写进了代码。
这里扫描了指定端口21和端口范围22-24，以,为分隔符区分，通过make_port_list()函数解析，返回一个端口列表，之后循环调用star_scan函数来实现批量扫描，运行结果如下：
这里把扫描失败时的输出提示给注释掉了，因为要是扫描的端口过多这里会看着非常乱。
程序到这里还没有完成，可以看到这里在扫描4个端口的情况下用了快1秒的时间，实际扫描的时候肯定不会只扫几个端口，那时候会扫描成千上万个端口，这时的耗时会非常大：
这是由于网络I/O操作非常的耗时，程序大部分时间都耗在了等待上面，下面就要解决这个问题。
3、使用协程提高效率
关于协程，这里也不会做太多描述（我也不太懂）。大概就是在一个协程进入IO等待时，会自动切换到其他协程继续执行，也就是最大化的利用了IO等待时间，这个过程一直都是单线程，只是程序在一个协程进入等待后切换到另一个协程给CPU处理，而对于CPU来说则一直是同一个程序在给它发任务，CPU是感受不到区别的。
套用到这个程序里，可以理解为：我们每扫一个端口都要建立一次连接，而每次建立连接都会有一次等待，那我们就把每一个要建立的连接都放到一个协程里，在一个连接也就是协程进入IO等待后，系统会自动切换去建立下一个连接，这样效率就会大大提升，这个切换时自动的，完全不需要我们去做什么。
python中可以使用gevent库来实现协程，操作也非常简单。
1、使用gevent.spawn(函数名)创建协程
2、使用gevent.join()或者gevent.joinall()执行协程
于是这里就用我们程序里的star_scan()函数创建协程，协程的数量等于我们要扫描的次数，最后一起执行就可以了。
还有一个问题就是每一个star_scan()函数从哪里获取我们要扫描的IP和端口号信息，这里我们使用queue（队列）来解决这个问题。先把所有的IP和端口号放入队列，根据队列长度创建协程，之后每个协程在执行任务的时候就把队列里的信息提取出来一个，当把队列空了的时候，任务也就处理完了。
下面是完整代码：
import socket
import sys
from queue import Queue
from gevent import monkey; monkey.patch_socket()
import gevent
def make_port_list(ports):
new_port_list = []
if "," in ports:
temp_list = ports.split(",")
for port in temp_list:
if "-" in port:
for p in range(int(port.split("-")[0]), int(port.split("-")[1]) + 1):
new_port_list.append(p)
else:
new_port_list.append(port)
elif "-" in ports:
for p in range(int(ports.split("-")[0]), int(ports.split("-")[1]) + 1):
new_port_list.append(p)
else:
new_port_list.append(ports)
return new_port_list
def coroutines():
# 开启多协程
cos = []
num = ip_port.qsize()
print(num)
for i in range(num):
# 调用工作函数
cor = gevent.spawn(star_scan)
cos.append(cor)
gevent.joinall(cos)
def star_scan():
sockets = ip_port.get()
ip = sockets[0]
port = int(sockets[1])
try:
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 创建一个基于网络并且使用tcp协议的套接字，用于通信。
s.settimeout(0.02) # 设置超时时间
s.connect((ip, port))
except Exception as e:
pass
#print("[+]{}:{} \tclosed".format(ip, port))
else:
res = s.recv(3096).decode('utf-8').encode()
print(res)
print("[+]{}:{} \topen".format(ip, port))
finally:
s.close()
ip_port = Queue()
ip = "192.168.247.135"
port = "21,22-2400"
port_list = make_port_list(port)
print("total port num:{}".format(len(port_list)))
for port in port_list:
ip_port.put([ip, port])
coroutines()
主要是加了使用ip_port = Queue()创建队列，再用put()函数将参数放入队列。最后调用coroutines()函数开启协程，star_scan()里获取参数的方式也变成了用get()获取队列中的数据。
可以看到速度确实是快了，但是准确性降低了，22端口明明是开着的这里却没有扫到......
这里不太清楚具体原因，但是也是可以解决的，把超时时间设置的长一点就好了，也就是修改star_scan()里的settimeout()里面的值。还有一种解决方案是修改每次创建协程的最大值，超时时间少点也能扫到。
我稍微改了下代码，把直接创建所有协程改成50个50个创建，最后代码如下：
import socket
import sys
from queue import Queue
from gevent import monkey; monkey.patch_socket()
import gevent
def make_port_list(ports):
new_port_list = []
if "," in ports:
temp_list = ports.split(",")
for port in temp_list:
if "-" in port:
for p in range(int(port.split("-")[0]), int(port.split("-")[1]) + 1):
new_port_list.append(p)
else:
new_port_list.append(port)
elif "-" in ports:
for p in range(int(ports.split("-")[0]), int(ports.split("-")[1]) + 1):
new_port_list.append(p)
else:
new_port_list.append(ports)
return new_port_list
def coroutines(num):
# 开启多协程
# print("开启协程{}个".format(num))
cos = []
for i in range(num):
# 调用工作函数
cor = gevent.spawn(star_scan)
cos.append(cor)
gevent.joinall(cos)
def star_scan():
sockets = ip_port.get()
ip = sockets[0]
port = int(sockets[1])
try:
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 创建一个基于网络并且使用tcp协议的套接字，用于通信。
s.settimeout(0.02) # 设置超时时间
s.connect((ip, port))
except Exception as e:
pass
#print("[+]{}:{} \tclosed".format(ip, port))
else:
res = s.recv(3096).decode('utf-8').encode()
print(res)
print("[+]{}:{} \topen".format(ip, port))
finally:
s.close()
ip = "192.168.247.135"
port = "21,22-2400"
port_list = make_port_list(port)
print("total port num:{}".format(len(port_list)))
ip_port = Queue() # 创建队列
for port in port_list:
ip_port.put([ip, port])
num = 50
if len(port_list)%num == 0:
turn = int(len(port_list)/num)
for i in range(turn):
coroutines(num)
else:
turn = int(len(port_list)/num)+1
for i in range(turn):
if i == turn-1:
coroutines(len(port_list)%num)
else:
coroutines(num)
最后结果就可以扫出来了，后续可以把每次创建协程数当作参数输入进去，这样方便调整。
0x03：总结
到目前为止程序就写的差不多了，只能说基本能用了。接下来就该是实现命令行参数的解析，不能每次换目标都要改代码，这里可以使用argparse模块来解析命令行参数，也可以使用gooey弄个简单的图形化界面，因为懒我就没接着往下写了。
这次是使用的socket库来实现的TCP扫描，其实方法不是唯一的，用scapy发包来扫描也是可以的，甚至直接用nmap模块调nmap来扫描也行。
