端口扫描是一种用于识别目标系统上哪些网络端口处于开放、关闭或监听状态的网络活动。在计算机网络中,端口是一个虚拟的通信端点,用于在计算机之间传输数据。每个端口都关联着特定类型的网络服务或应用程序。端口扫描通常是网络管理员、安全专业人员或黑客用来评估网络安全的一种方法。通过扫描目标系统的端口,可以了解系统上哪些服务在运行、哪些端口是开放的,从而评估系统的安全性。
常见的端口扫描技术包括:
本章我们将运用Boost框架实现一个基于TCP的扫描工具,TCP端口扫描是一种常见的网络扫描技术,通过发送TCP连接请求来确定目标系统上的端口是否开放,其本质上是通过调用Socket套接字中的connect()尝试连接对应的端口,如果该端口开放则连接将被建立,由此我们就可以得出该端口是存活的,利用这一特性我们就可以实现批量的端口探测功能。
C段地址通常指的是IPv4地址中的子网地址,其中C表示了地址的网络前缀的类别。IPv4地址按照其前缀的长度被分为A、B、C、D和E五个类别,每个类别用于不同规模的网络。
在IPv4地址中,每个地址由32位二进制数字组成,通常以点分十进制(Dotted-Decimal Notation)的形式表示,例如,192.168.0.1。IPv4地址的前面的一部分被分配给网络,而后面的部分则分配给主机。
因此,当我们说一个IPv4地址属于C段地址时,通常指的是这个地址的前缀是C类地址的范围,即以192.x.x.x到223.x.x.x的范围。例如,192.168.1.1是一个C段地址,因为它的前缀是192。在这样的地址中,最后三个字节通常用于主机标识。
同样我们在实现端口扫描之前需要生成一个C段地址中所有的主机IP,这里我们可以通过Boost库中的字符串拼接功能来实现生成特定主机网段,具体实现细节如下所示;
#define BOOST_BIND_GLOBAL_PLACEHOLDERS#include <iostream>#include <vector>#include <boost/format.hpp>#include <boost/lexical_cast.hpp>#include <boost/algorithm/string.hpp>using namespace std;using namespace boost;// 传递IP地址范围,自动生成IP地址表bool CalculationAddress(std::string address, std::vector<std::string> &ref){ std::vector<std::string> vect; try { // 以/,两个下划线作为切割符号,切割后放入vect容器中 boost::split(vect, address, boost::is_any_of("/") || boost::is_any_of("."), boost::token_compress_on); // 将开始和结束地址取出来 int start_count = lexical_cast<int>(vect[3]); int end_count = lexical_cast<int>(vect[4]); // IP地址中的C段必须小于255 if (end_count <= 255) { for (int x = start_count; x <= end_count; x++) { std::string this_address = boost::str(boost::format("%s.%s.%s.%s") % vect[0] % vect[1] % vect[2] % x); ref.push_back(this_address); } } else { return false; } } catch (...) { return false; } return true;}int main(int argc, char * argv[]){ // 生成 192.168.1.1/100 这个范围内的地址表 std::vector<std::string> address_ref; bool flag = CalculationAddress("192.168.1.1/255", address_ref); if (flag == true) { // 输出地址表 for (int x = 0; x < address_ref.size(); x++) { std::cout << "地址表: " << address_ref[x] << std::endl; } } std::system("pause"); return 0;}
上述函数CalculationAddress通过传入范围192.168.1.1/100即可实现生成1-100以内的所有IP地址字符串,并将其存储到address_ref容器内,输出效果如下图所示;
接着我们还需要实现一个提取端口字符串的功能,例如当使用者传入22,23,135,139时,我们将其解析成独立的整数类型,并将其存储到std::vector<int>容器内保存,该功能的实现只需要使用boost::split函数切割并循环将数据放入到整数容器内即可,如下所示;
#define BOOST_BIND_GLOBAL_PLACEHOLDERS#include <iostream>#include <vector>#include <boost/format.hpp>#include <boost/lexical_cast.hpp>#include <boost/algorithm/string.hpp>using namespace std;using namespace boost;// 传递端口字符串,解析为vector容器bool CalculationPort(std::string port_string, std::vector<int> &ref){ std::vector<std::string> vect; try { boost::split(vect, port_string, boost::is_any_of(","), boost::token_compress_on); for (int x = 0; x < vect.size(); x++) { ref.push_back(lexical_cast<int>(vect[x])); } return true; } catch (...) { return false; } return true;}int main(int argc, char * argv[]){ // 传入字符串端口,自动解析为vector容器 std::vector<int> port_ref; bool flag = CalculationPort("22,23,55,135", port_ref); if (flag == true) { // 输出地址表 for (int x = 0; x < port_ref.size(); x++) { std::cout << "端口表: " << port_ref[x] << std::endl; } } std::system("pause"); return 0;}
通过boost中的函数可以很容易实现字符串的切割,运行后可看到字符串被解析成了独立的整数,如下图所示;
Boost.Asio是一个强大的C++库,提供了异步I/O和网络编程的支持。本文将介绍如何使用Boost.Asio实现异步连接,以及如何设置超时机制,确保连接在规定的时间内建立。Asio是Boost库中的一个模块,用于异步I/O和网络编程。它提供了一种灵活的方式来处理异步操作,使得程序能够更高效地利用系统资源。Boost.Asio支持TCP、UDP、SSL等协议,使得开发者能够轻松实现异步网络通信。
在本文的代码示例中,我们使用Boost.Asio创建了一个AsyncConnect类,用于执行异步连接。这个类包含了异步连接的主要逻辑,其中使用了tcp::socket和deadline_timer来处理异步操作和超时。
#define BOOST_BIND_GLOBAL_PLACEHOLDERS#include <iostream>#include <string>#include <boost/asio.hpp> #include <boost/bind.hpp> #include <boost/date_time/posix_time/posix_time_types.hpp> using namespace std;using boost::asio::ip::tcp;// 异步连接地址与端口class AsyncConnect{public: AsyncConnect(boost::asio::io_service& ios, tcp::socket &s) :io_service_(ios), timer_(ios), socket_(s) {} // 异步连接 bool aysnc_connect(const tcp::endpoint &ep, int million_seconds) { bool connect_success = false; // 异步连接,当连接成功后将触发 connect_handle 函数 socket_.async_connect(ep, boost::bind(&AsyncConnect::connect_handle, this, _1, boost::ref(connect_success))); // 设置一个定时器 million_seconds timer_.expires_from_now(boost::posix_time::milliseconds(million_seconds)); bool timeout = false; // 异步等待 如果超时则执行 timer_handle timer_.async_wait(boost::bind(&AsyncConnect::timer_handle, this, _1, boost::ref(timeout))); do { // 等待异步操作完成 io_service_.run_one(); // 判断如果timeout没超时,或者是连接建立了,则不再等待 } while (!timeout && !connect_success); timer_.cancel(); return connect_success; }private: // 如果连接成功了,则 connect_success = true void connect_handle(boost::system::error_code ec, bool &connect_success) { if (!ec) { connect_success = true; } } // 定时器超时timeout = true void timer_handle(boost::system::error_code ec, bool &timeout) { if (!ec) { socket_.close(); timeout = true; } } boost::asio::io_service &io_service_; boost::asio::deadline_timer timer_; tcp::socket &socket_;};
在主函数中,我们创建了一个AsyncConnect对象,并使用它进行异步连接。这个例子中,我们尝试连接到IP地址为"202.89.233.101",端口号为80的服务器,并设置了连接超时时间为300毫秒。
int main(int argc, char * argv[]){ try { boost::asio::io_service io; tcp::socket socket(io); AsyncConnect hander(io, socket); tcp::endpoint ep(boost::asio::ip::address::from_string("8.141.58.64"), 80); // 传递扫描ep地址结构,以及超时时间 if (hander.aysnc_connect(ep, 300)) { std::cout << "连通了" << std::endl; io.run(); } else { std::cout << "连接失败" << std::endl; } } catch (...) { return false; } std::system("pause"); return 0;}
通过本文的示例,我们展示了如何使用Boost.Asio创建异步连接,并设置连接超时。异步连接的实现可以提高程序的性能和效率,特别适用于需要处理大量并发连接的网络应用场景。Boost.Asio的灵活性使得开发者能够更方便地处理异步I/O操作,提高程序的健壮性和可维护性。
当代码被运行时,则自动探测特定地址的特定端口是否开放,如果开放则返回如下图所示;
首先增加PortScan函数该函数传入地址端口号以及超时时间,自动扫描端口开放状态,这里我们就以扫描192.168.1.1端口从78-100扫描后将结果输出到屏幕上。
// 封装端口扫描函数bool PortScan(std::string address, int port, int timeout){ try { boost::asio::io_service io; tcp::socket socket(io); AsyncConnect hander(io, socket); tcp::endpoint ep(boost::asio::ip::address::from_string(address), port); // 传递扫描ep地址结构,以及超时时间 if (hander.aysnc_connect(ep, timeout)) { io.run(); return true; } else { return false; } } catch (...) { return false; }}int main(int argc, char * argv[]){ for (int x = 78; x < 100; x++) { bool is_open = PortScan("192.168.1.1", x, 1000); std::cout << "扫描端口: " << x << " 状态: " << is_open << std::endl; } std::system("pause"); return 0;}
运行上述代码即可扫描特定的端口是否开放,输出效果如下图所示;
实现CalculationPort函数,用户传入一串字符串自动解析为端口号,并调用扫描功能对特定端口进行扫描。
#define BOOST_BIND_GLOBAL_PLACEHOLDERS#include <iostream>#include <string>#include <boost/asio.hpp> #include <boost/bind.hpp> #include <boost/date_time/posix_time/posix_time_types.hpp>#include <boost/format.hpp>#include <boost/lexical_cast.hpp>#include <boost/algorithm/string.hpp>using namespace std;using namespace boost;using boost::asio::ip::tcp;// 传递端口字符串,解析为vector容器bool CalculationPort(std::string port_string, std::vector<int> &ref){ std::vector<std::string> vect; try { boost::split(vect, port_string, boost::is_any_of(","), boost::token_compress_on); for (int x = 0; x < vect.size(); x++) { ref.push_back(lexical_cast<int>(vect[x])); } return true; } catch (...) { return false; } return true;}int main(int argc, char * argv[]){ std::string scan_address = "192.168.1.1"; std::vector<int> scan_port_list; bool scan_ref = CalculationPort("80,443,445,135,139", scan_port_list); if (scan_ref == true) { // 循环取出需要扫描的端口对目标进行扫描 for (int x = 0; x < scan_port_list.size(); x++) { bool is_open = PortScan(scan_address, scan_port_list[x], 1000); if (is_open == true) { std::cout << "扫描地址: " << scan_address << " 扫描端口: " << scan_port_list[x] << " 扫描状态: 端口开放" << std::endl; } else { std::cout << "扫描地址: " << scan_address << " 扫描端口: " << scan_port_list[x] << " 扫描状态: 端口关闭" << std::endl; } } } std::system("pause"); return 0;}
运行上述代码即可扫描地址192.168.1.1下的80,443,445,135,139端口开放状态,如下图所示;
Boost Program Options 是Boost库中的一个模块,用于处理程序的命令行选项。它提供了一个灵活的框架,使得开发者能够轻松地解析和处理命令行参数。
#define BOOST_BIND_GLOBAL_PLACEHOLDERS#include <iostream>#include <string>#include <boost/asio.hpp> #include <boost/bind.hpp> #include <boost/date_time/posix_time/posix_time_types.hpp>#include <boost/format.hpp>#include <boost/lexical_cast.hpp>#include <boost/algorithm/string.hpp>#include <boost/program_options.hpp>using namespace std;using namespace boost;using boost::asio::ip::tcp;namespace opt = boost::program_options;int main(int argc, char * argv[]){ opt::options_description des_cmd("\n Usage: LyShark 端口扫描器 Ver:1.0 \n\n Options"); des_cmd.add_options() ("address,a", opt::value<std::string>()->default_value("127.0.0.1"), "指定扫描地址") ("set_port,s", opt::value<std::string>()->default_value("none"), "设置扫描端口") ("help,h", "帮助菜单"); opt::variables_map virtual_map; try { opt::store(opt::parse_command_line(argc, argv, des_cmd), virtual_map); } catch (...){ return 0; } // 定义消息 opt::notify(virtual_map); // 无参数直接返回 if (virtual_map.empty()) { return 0; } else if (virtual_map.count("help") || virtual_map.count("h")) { std::cout << des_cmd << std::endl; return 0; } else if (virtual_map.count("address") && virtual_map.count("set_port")) { std::string address = virtual_map["address"].as<std::string>(); std::string set_port = virtual_map["set_port"].as<std::string>(); // 判断是不是默认参数 if (address == "127.0.0.1" || set_port == "none") { std::cout << des_cmd << std::endl; } else { // 执行扫描流程 std::vector<int> scan_port_list; bool scan_ref = CalculationPort(set_port, scan_port_list); if (scan_ref == true) { // 循环取出需要扫描的端口对目标进行扫描 for (int x = 0; x < scan_port_list.size(); x++) { bool is_open = PortScan(address, scan_port_list[x], 1000); if (is_open == true) { std::cout << "扫描地址: " << address << " 扫描端口: " << scan_port_list[x] << " 扫描状态: 端口开放" << std::endl; } else { std::cout << "扫描地址: " << address << " 扫描端口: " << scan_port_list[x] << " 扫描状态: 端口关闭" << std::endl; } } } } } else { std::cout << "参数错误" << std::endl; } return 0; std::system("pause"); return 0;}
当有了命令解析功能,我们就可以向程序内传入参数,如下所示;
#define BOOST_BIND_GLOBAL_PLACEHOLDERS#include <iostream>#include <string>#include <boost/asio.hpp> #include <boost/bind.hpp> #include <boost/date_time/posix_time/posix_time_types.hpp>#include <boost/format.hpp>#include <boost/lexical_cast.hpp>#include <boost/algorithm/string.hpp>#include <boost/program_options.hpp>#include <boost/bind.hpp>#include <boost/thread.hpp>#include <boost/function.hpp>#include <boost/thread/thread_guard.hpp>using namespace std;using namespace boost;using boost::asio::ip::tcp;namespace opt = boost::program_options;boost::mutex io_mutex;// 实现多线程扫描void MyThread(std::string address, int port){ bool is_open = PortScan(address, port, 1000); // boost::mutex::scoped_lock lock(io_mutex); boost::lock_guard<boost::mutex> global_mutex(io_mutex); if (is_open == true) { std::cout << "扫描地址: " << address << " 扫描端口: " << port << " 扫描状态: 开放" << std::endl; } else { std::cout << "扫描地址: " << address << " 扫描端口: " << port << " 扫描状态: 关闭" << std::endl; }}int main(int argc, char * argv[]){ opt::options_description des_cmd("\n Usage: LyShark 端口扫描器 Ver:1.0 \n\n Options"); des_cmd.add_options() ("address,a", opt::value<std::string>()->default_value("127.0.0.1"), "指定扫描地址") ("set_port,s", opt::value<std::string>()->default_value("none"), "设置扫描端口") ("help,h", "帮助菜单"); opt::variables_map virtual_map; try { opt::store(opt::parse_command_line(argc, argv, des_cmd), virtual_map); } catch (...){ return 0; } // 定义消息 opt::notify(virtual_map); // 无参数直接返回 if (virtual_map.empty()) { return 0; } else if (virtual_map.count("help") || virtual_map.count("h")) { std::cout << des_cmd << std::endl; return 0; } else if (virtual_map.count("address") && virtual_map.count("set_port")) { std::string address = virtual_map["address"].as<std::string>(); std::string set_port = virtual_map["set_port"].as<std::string>(); // 判断是不是默认参数 if (address == "127.0.0.1" || set_port == "none") { std::cout << des_cmd << std::endl; } else { // 执行扫描流程 std::vector<int> scan_port_list; bool scan_ref = CalculationPort(set_port, scan_port_list); if (scan_ref == true) { boost::thread_group group; // 循环取出需要扫描的端口对目标进行扫描 for (int x = 0; x < scan_port_list.size(); x++) { group.create_thread(boost::bind(MyThread, address, scan_port_list[x])); } group.join_all(); } } } else { std::cout << "参数错误" << std::endl; } return 0; std::system("pause"); return 0;}
运行效果如下图所示,通过使用多线程可提高程序的扫描效率。
#define BOOST_BIND_GLOBAL_PLACEHOLDERS#include <iostream>#include <string>#include <boost/asio.hpp> #include <boost/bind.hpp> #include <boost/date_time/posix_time/posix_time_types.hpp>#include <boost/format.hpp>#include <boost/lexical_cast.hpp>#include <boost/algorithm/string.hpp>#include <boost/program_options.hpp>#include <boost/bind.hpp>#include <boost/thread.hpp>#include <boost/function.hpp>#include <boost/thread/thread_guard.hpp>using namespace std;using namespace boost;using boost::asio::ip::tcp;namespace opt = boost::program_options;boost::mutex io_mutex;void ShowOpt(){ fprintf(stderr, "# # # \n" "# # # \n" "# # # ##### ###### ###### # ### # ## \n" "# # # # # # # # ## # # \n" "# # # #### # # # # # ### \n" "# ##### # # # # ## # # # \n" "##### # ##### # # #### # # # ## \n\n" );}// 异步连接地址与端口class AsyncConnect{public: AsyncConnect(boost::asio::io_service& ios, tcp::socket &s) :io_service_(ios), timer_(ios), socket_(s) {} // 异步连接 bool aysnc_connect(const tcp::endpoint &ep, int million_seconds) { bool connect_success = false; // 异步连接,当连接成功后将触发 connect_handle 函数 socket_.async_connect(ep, boost::bind(&AsyncConnect::connect_handle, this, _1, boost::ref(connect_success))); // 设置一个定时器 million_seconds timer_.expires_from_now(boost::posix_time::milliseconds(million_seconds)); bool timeout = false; // 异步等待 如果超时则执行 timer_handle timer_.async_wait(boost::bind(&AsyncConnect::timer_handle, this, _1, boost::ref(timeout))); do { // 等待异步操作完成 io_service_.run_one(); // 判断如果timeout没超时,或者是连接建立了,则不再等待 } while (!timeout && !connect_success); timer_.cancel(); return connect_success; }private: // 如果连接成功了,则 connect_success = true void connect_handle(boost::system::error_code ec, bool &connect_success) { if (!ec) { connect_success = true; } } // 定时器超时timeout = true void timer_handle(boost::system::error_code ec, bool &timeout) { if (!ec) { socket_.close(); timeout = true; } } boost::asio::io_service &io_service_; boost::asio::deadline_timer timer_; tcp::socket &socket_;};// 封装端口扫描函数bool PortScan(std::string address, int port, int timeout){ try { boost::asio::io_service io; tcp::socket socket(io); AsyncConnect acHandler(io, socket); tcp::endpoint ep(boost::asio::ip::address::from_string(address), port); // 传递扫描ep地址结构,以及超时时间 if (acHandler.aysnc_connect(ep, timeout)) { io.run(); return true; } else { return false; } } catch (...) { return false; }}// 传递IP地址范围,自动生成IP地址表bool CalculationAddress(std::string address, std::vector<std::string> &ref){ std::vector<std::string> vect; try { // 以/,两个下划线作为切割符号,切割后放入vect容器中 boost::split(vect, address, boost::is_any_of("/") || boost::is_any_of("."), boost::token_compress_on); // 将开始和结束地址取出来 int start_count = lexical_cast<int>(vect[3]); int end_count = lexical_cast<int>(vect[4]); // IP地址中的C段必须小于255 if (end_count <= 255) { for (int x = start_count; x <= end_count; x++) { std::string this_address = boost::str(boost::format("%s.%s.%s.%s") % vect[0] % vect[1] % vect[2] % x); ref.push_back(this_address); } } else { return false; } } catch (...) { return false; } return true;}// 传递端口字符串,解析为vector容器bool CalculationPort(std::string port_string, std::vector<int> &ref){ std::vector<std::string> vect; try { boost::split(vect, port_string, boost::is_any_of(","), boost::token_compress_on); for (int x = 0; x < vect.size(); x++) { ref.push_back(lexical_cast<int>(vect[x])); } return true; } catch (...) { return false; } return true;}// 实现多线程扫描void MyThread(std::string address, int port){ bool is_open = PortScan(address, port, 1000); // boost::mutex::scoped_lock lock(io_mutex); boost::lock_guard<boost::mutex> global_mutex(io_mutex); if (is_open == true) { std::cout << "扫描地址: " << address << " 扫描端口: " << port << " 扫描状态: 开放" << std::endl; } else { std::cout << "扫描地址: " << address << " 扫描端口: " << port << " 扫描状态: 关闭" << std::endl; }}// 实现全端口线程扫描void MyThreadB(std::string address, int port){ bool is_open = PortScan(address, port, 1000); // boost::mutex::scoped_lock lock(io_mutex); boost::lock_guard<boost::mutex> global_mutex(io_mutex); if (is_open == true) { std::cout << "扫描地址: " << address << " 扫描端口: " << port << " 扫描状态: 开放" << std::endl; }}int main(int argc, char * argv[]){ opt::options_description des_cmd("\n Usage: LyShark 端口扫描器 Ver:1.1 \n\n Options"); des_cmd.add_options() ("address,a", opt::value<std::string>(), "指定扫描地址 192.168.1.1") ("c_address,c", opt::value<std::string>(), "设置扫描C地址段 192.168.1.1/24") ("set_port,s", opt::value<std::string>(), "设置扫描端口 80,443,135,139") ("type,t", opt::value<std::string>(), "对特定主机 扫描 1-65535 全端口") ("help,h", "帮助菜单"); opt::variables_map virtual_map; try { opt::store(opt::parse_command_line(argc, argv, des_cmd), virtual_map); } catch (...){ return 0; } // 定义消息 opt::notify(virtual_map); // 无参数直接返回 if (virtual_map.empty()) { ShowOpt(); std::cout << des_cmd << std::endl; return 0; } else if (virtual_map.count("help") || virtual_map.count("h")) { ShowOpt(); std::cout << des_cmd << std::endl; return 0; } // 扫描全端口 else if (virtual_map.count("address") && virtual_map.count("type")) { std::string address = virtual_map["address"].as<std::string>(); std::string type = virtual_map["type"].as<std::string>(); if (address.length() != 0 && type == "all") { // 执行全端口扫描 boost::thread_group group; for (int x = 0; x < 65534; x++) { group.create_thread(boost::bind(MyThreadB, address, x)); _sleep(50); } group.join_all(); } } // 扫描特定端口 else if (virtual_map.count("address") && virtual_map.count("set_port")) { std::string address = virtual_map["address"].as<std::string>(); std::string set_port = virtual_map["set_port"].as<std::string>(); // 执行特定端口扫描 std::vector<int> scan_port_list; bool scan_ref = CalculationPort(set_port, scan_port_list); if (scan_ref == true) { boost::thread_group group; // 循环取出需要扫描的端口对目标进行扫描 for (int x = 0; x < scan_port_list.size(); x++) { group.create_thread(boost::bind(MyThread, address, scan_port_list[x])); } group.join_all(); } } // 扫描特定地址段中的特定端口 else if (virtual_map.count("c_address") && virtual_map.count("set_port")) { std::string c_address = virtual_map["c_address"].as < std::string >(); std::string set_port = virtual_map["set_port"].as<std::string>(); // 计算出需要扫描的端口 std::vector<int> scan_port_list; bool scan_port_ref = CalculationPort(set_port, scan_port_list); // 计算出需要扫描的地址段 std::vector < std::string > scan_address_list; bool scan_address_ref = CalculationAddress(c_address, scan_address_list); if (scan_port_ref == true && scan_address_ref == true) { // 分别取出每一个IP地址 for (int x = 0; x < scan_address_list.size(); x++) { boost::thread_group group; // 对每一个IP地址中的端口段进行扫描 for (int y = 0; y < scan_port_list.size(); y++) { group.create_thread(boost::bind(MyThreadB, scan_address_list[x], scan_port_list[y])); } group.join_all(); } } } else { std::cout << "参数错误" << std::endl; } return 0;}
至此,一个基于ASIO异步模型的,多线程端口扫描器就这么完成了,总结帮助手册。