Python之端口扫描器编写

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其实，写个扫描器也挺好玩的，牵涉到了RAW Socket编程，可以尽情地DIY数据包（当然，不符合数据包规则，比如checksum错误就没办法了），收获颇深。其中，我觉得用C语言写更有利于在编写过程中对加深对计算机网络的理解，特别是数据包细节。但是由于效率问题，还有Python真是太好用了(自从用了python，日常再也不想去碰C/C++了，虽然python也写的挺烂的)。话不多说，言归正传。

学习信息安全的自然听说过nmap这种网络扫描神器，其中功能选项多，老少咸宜，不仅能满足网络管理员的日常，还能满足网络安全工程师的渗透测试，这个课程设计程度的扫描器自然不会有那么多功能，主要实现利用TCP和UDP的一些特性的进行IP段主机存活情况以及端口扫描。

基本功能如下：

1.发送udp包，检测一个极少使用的端口，对回传的ICMP包的进行分析，从而判断主机是否存活。

2.利用TCP三次握手，通过是否连接成功，来判定端口是否开放，其中采用了多线程加快了扫描速度。

3.通过RAW Socket的原生编程，对TCP标志位进行人工设置，对回复数据包的标志位进行分析，从而不需要TCP三次握手就可以对端口是否开放进行判定。部分方式如下

i:通过SYN置1，检测回传的数据包的标志位是否为SYN/ACK

ii:通过ACK置1，查看是否回传数据包，且数据包的标志位是否为RST

iii:通过将所有标志位都置0，查看是否回传数据包，且数据包的标志位是否为RST

iv：通过FIN+URG+PSH置1，查看是否回传数据包，且数据包的标志位是否为RST

在编写功能之前，有必要写对IP，ICMP，TCP的包头进行解析，直接看代码：

IP数据包头：

_fields_ = [
("ihl", c_ubyte, 4),
("version", c_ubyte, 4),
("tos", c_ubyte),
("len", c_ushort),
("id", c_ushort),
("offset", c_ushort),
("ttl", c_ubyte),
("protocol_num", c_ubyte),
("sum", c_ushort),
("src", c_ulong),
("dst", c_ulong)
]

ICMP数据包头：

_fields_ = [
("type", c_ubyte),
("code", c_ubyte),
("checksum", c_ushort),
("unused", c_ushort),
("next_hop_mtu", c_ushort)
]

TCP数据包头：

_fields_ = [
("src_port", c_ushort),
("dst_port", c_ushort),
("seq", c_ulong),
("ack_seq", c_ulong),
("offset", c_ubyte),
("flag", c_ubyte),
("windows", c_ushort),
("checksum", c_ushort),
("point", c_ushort),
]

TCP数据包头的 offset，flag 并不是真正的数据包结构，但是由于单字节细节处不好处理，直接写成上文那样了，所有结构非一言两语可以说完的，详情可参考《IP/TCP详解》。

1.先从最简单的TCPconnect多线程端口扫描开始，基于部分防火墙的策略，应该对需要扫描的端口区间进行随机分配算法，来干扰防火墙的判断。当然，由于太懒了，就直接一路扫下去了。具体代码如下：

def portTest(ip,port,num):
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
i = 0
while i <num:
try:
myport = i + port
s.connect(( "%s" %ip, myport ))
s.close()
print "%s:%d is open" % (ip,myport)
except BaseException,e:
pass
i = i+1def TcpConnect(subnet,port,num=1):
Port = int(port)
if num > 8:
for ip in IPNetwork(subnet):
for i in range(0,THREADNUM):
t = threading.Thread(target=portTest, args=(ip,Port+i*num/THREADNUM,num/THREADNUM)) #开了8个线程，
t.start()
else:
for ip in IPNetwork(subnet): #方便对区段进行扫描
portTest(ip,Port,num)

总共开了八个线程，将端口段分成8份进行扫描。通过异常来退出对位打开的端口的连接，但是实际使用中，容易被网络发现，这种方法只能说是最为简单，但是不推荐使用。

2.利用udp进行扫描。

这里需要涉及到RAW socket的编程，《python黑帽》里关于udp扫描的代码写的非常好（其它的代码也写的不错，在里面也学习了很多python的技巧）。基本原理就是通过setsocketopt函数来设置网卡的混杂模式。进行嗅探，直接贴里面的代码：

def udp_sender(subnet,magic_message):
time.sleep(5)
sender = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
for ip in IPNetwork(subnet):
try:
sender.sendto(magic_message, ("%s" % ip, 65211)) #对每个ip地址进行发包
except:
passdef ICMPecho(subnet):
if os.name == "nt":
socket_protocol = socket.IPPROTO_IP
else:
socket_protocol = socket.IPPROTO_ICMP
sniffer = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_RAW, socket_protocol)
sniffer.bind((host, 0))
sniffer.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, socket.IP_HDRINCL, 1)
if os.name == "nt": #跨平台必备
sniffer.ioctl(socket.SIO_RCVALL, socket.RCVALL_ON)
t = threading.Thread(target=udp_sender, args=(subnet,magic_message)) #线程用于发送数据包
t.start()
try:
while True:
raw_buffer = sniffer.recvfrom(65565)[0] #对收到的数据包进行检测
ip_header = IP(raw_buffer[0:20])
if ip_header.protocol == "ICMP":
offset = ip_header.ihl * 4
buf = raw_buffer[offset:offset+sizeof(ICMP)]
icmp_header = ICMP(buf)
if icmp_header.type == 3 and icmp_header.code == 3:
if IPAddress(ip_header.src_address) in IPNetwork(subnet):
if raw_buffer[len(raw_buffer) - len(magic_message):] == magic_message:
print "Host Up: %s" % ip_header.src_address
except KeyboardInterrupt:
if os.name == "nt":
sniffer.ioctl(socket.SIO_RCVALL, socket.RCVALL_OFF)

3：最好玩的当然是构造数据包，通过自己构造数据包可以做很多非常geek的事情，比如DNS欺骗，ARP欺骗，SYN洪泛等等。先来看看怎么构造标志位。

def createTcpFlag(fin=0,syn=0,rst=0,psh=0,ack=0,urg=0)：
tcp_flags = fin + (syn<<1) + (rst<<2) + (psh<<3) + (ack<<4) + (urg<<5)
return tcp_flags

简单的移位操作就可以实现了对符号位的操作了。

再看看怎么创建TCP数据包头。

def create_tcp_header(source_ip, dest_ip, dest_port,tcp_flag):
source = random.randrange(32000,62000,1)
seq = 0
ack_seq = 0
doff = 5
window = socket.htons (8192)
check = 0 #先将数据包的校验位置0
urg_ptr = 0
offset_res = (doff << 4) + 0
tcp_flags = tcp_flag
tcp_header = struct.pack('!HHLLBBHHH', source, dest_port, seq, ack_seq, offset_res, tcp_flags, window, check, urg_ptr)
#TCP头在进行校验和时，需要有一个伪IP头，基本细节如下
source_address = socket.inet_aton( source_ip )
dest_address = socket.inet_aton( dest_ip )
placeholder = 0
protocol = socket.IPPROTO_TCP
tcp_length = len(tcp_header)
psh = struct.pack('!4s4sBBH', source_address, dest_address, placeholder, protocol, tcp_length);
psh = psh + tcp_header;
tcp_checksum = checksum(psh)
tcp_header = struct.pack('!HHLLBBHHH', source, dest_port, seq, ack_seq, offset_res, tcp_flags, window, tcp_checksum, urg_ptr)
return tcp_header