基于C#的Windows窗體端口掃描程序分析

沈?qū)m新

摘要摘要：C#語言一方面繼承了C 語言和C++ 語言簡潔高效的優(yōu)點(diǎn)，另一方面吸收了JAVA語言面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想，是目前主流的編程語言之一。C#語言可以高效便捷地開發(fā)各種應(yīng)用程序，微軟公司提供了完備的類庫以方便程序員開發(fā)。在網(wǎng)絡(luò)開發(fā)方面，端口掃描程序是網(wǎng)絡(luò)軟件常用的功能模塊。通過分析端口掃描程序中出現(xiàn)的問題，找出問題產(chǎn)生的原因，提出相應(yīng)解決辦法，對(duì)采用C#語言開發(fā)類似軟件有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：C#語言；網(wǎng)絡(luò)軟件；端口掃描

DOIDOI：10.11907/rjdk.162211

中圖分類號(hào)：TP312文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2017）001003803

0引言

C#語言是目前主流的編程語言之一。它采用控件事件來綁定窗體方法，實(shí)現(xiàn)了消息的便捷傳遞，大大簡化了窗體程序的編寫，使程序員可以專注于業(yè)務(wù)邏輯開發(fā)，不必花費(fèi)時(shí)間在消息路由上。本文采用C#語言實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有WinForm窗體的端口掃描程序，并重點(diǎn)分析可能出現(xiàn)的幾個(gè)問題，為開發(fā)者提供參考。1端口掃描程序原理

端口掃描作為網(wǎng)絡(luò)安全掃描的核心技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)掃描器中，如著名的Namp和Nessus。在計(jì)算機(jī)中，一個(gè)端口就是一個(gè)潛在的通信通道，對(duì)目標(biāo)計(jì)算機(jī)進(jìn)行端口掃描，可使用戶了解本機(jī)對(duì)外界提供了哪些服務(wù)，從而為管理網(wǎng)絡(luò)提供參考。

端口掃描技術(shù)原理[1]：向目標(biāo)計(jì)算機(jī)的TCP/IP服務(wù)算法的基礎(chǔ)上加上T-BCJR的復(fù)雜度，而高信噪比時(shí)，錯(cuò)誤幀數(shù)量少，此時(shí)的復(fù)雜度基本接近SOVA算法?？傮w上，改進(jìn)譯碼算法的復(fù)雜度與SOVA算法相近。

4結(jié)語

連續(xù)相位調(diào)制是一種先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)，近年來在通信、遙感等領(lǐng)域得到廣泛重視。本文介紹了連續(xù)相位調(diào)制系統(tǒng)的主要譯碼算法，并針對(duì)算法的局限性在高斯白噪聲信道下給出了一種改進(jìn)的算法。通過仿真驗(yàn)證了該算法的可行性，當(dāng)誤比特率達(dá)到104時(shí)，改進(jìn)譯碼的信噪比只比BCJR算法低0.15dB左右，復(fù)雜度也大大降低。

斷服務(wù)端口是打開還是關(guān)閉，得到端口提交的服務(wù)和信息。端口掃描的常見種類有TCP SIN掃描、TCP Connect掃描、秘密掃描和其它掃描。掃描分類如圖1所示。

本文使用其中的TCP connect 掃描，它是最基本的TCP掃描。操作系統(tǒng)提供connect（）系統(tǒng)調(diào)用，用來與每個(gè)感興趣的目標(biāo)計(jì)算機(jī)端口連接。如果端口處于偵聽狀態(tài)，那么connect（）就能成功。否則，這個(gè)端口不能用，即沒有提供服務(wù)。這種技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是不需要任何權(quán)限，系統(tǒng)中的任何用戶都有權(quán)使用這個(gè)調(diào)用；另一個(gè)好處就是速度：如果對(duì)每個(gè)目標(biāo)端口以線性方式使用單獨(dú)的connect（）調(diào)用，會(huì)花費(fèi)相當(dāng)長的時(shí)間，而這里可以同時(shí)打開多個(gè)套接字，從而加速掃描。

2端口掃描程序設(shè)計(jì)

本開發(fā)除了系統(tǒng)提供的默認(rèn)命名空間和窗體命名空間外，還要用到和網(wǎng)絡(luò)開發(fā)和線程開發(fā)相關(guān)的命名空間。主要流程是在掃描窗體界面中設(shè)定目標(biāo)主機(jī)IP地址和掃描端口范圍[2-3]，在主線程中啟動(dòng)多個(gè)線程來掃描端口。2.1命名空間和類

涉及的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)命名空間包括System.net命名空間，要使用其中的IPAddress類和IPEndPoint類來構(gòu)建統(tǒng)一、簡單的網(wǎng)絡(luò)編程接口。使用System.Net.Sockets命名空間中的Socket類來實(shí)現(xiàn)Berkeley套接字。引用System.Threading命名空間，使用其中的Thread類來實(shí)現(xiàn)多個(gè)線程同時(shí)掃描端口以加快掃描速度。2.2端口掃描程序流程

啟動(dòng)多個(gè)線程，在線程中開始掃描端口，掃描程序中設(shè)定的套接字，以目標(biāo)主機(jī)和端口為端點(diǎn)執(zhí)行TCP connect方法。執(zhí)行后，通過判斷套接字的Connected屬性來確定端口是否開放。主要流程如圖2所示。

3端口掃描程序中的問題及分析

對(duì)掃描程序進(jìn)行測(cè)試。首先在局域網(wǎng)IP地址為10.110.32.16的主機(jī)上開放80端口，然后啟動(dòng)掃描程序，在目標(biāo)IP中填入10.110.32.16，端口選擇79到80端口，點(diǎn)擊開始掃描。3.1掃描端口不能顯示

盡管已經(jīng)開放了80端口，可是掃描后并沒有發(fā)現(xiàn)該端口被寫入相應(yīng)控件，但確實(shí)調(diào)用了Listbox控件的Items集合屬性的add方法并添加了具體的開放端口。經(jīng)過分析，C#在UI線程創(chuàng)建子線程操作UI控件時(shí)，也就是在UI 線程以外的子線程操作UI控件時(shí)，系統(tǒng)引發(fā)了一個(gè)InvalidOperationException異常，因?yàn)樵L問 Windows 窗體控件本質(zhì)上不是安全線程。如果有兩個(gè)或多個(gè)線程操作某一控件，則可能會(huì)迫使該控件進(jìn)入一種不一致狀態(tài)，還可能出現(xiàn)其它與線程相關(guān)的錯(cuò)誤，包括爭用和死鎖。因此，確保以線程安全方式訪問控件非常重要。解決這個(gè)問題有3種方法[4-5]：

（1）在窗體Load方法中設(shè)置CheckForIllegalCrossThreadCalls為false，不檢查交叉線程調(diào)用，直接忽視InvalidOperationException異常，此法不推薦使用。

（2）利用委托來實(shí)現(xiàn)。在窗體函數(shù)中定義委托AppendStringDelegate，同時(shí)定義委托方法addString來觸發(fā)。把原來在線程中的通過控件添加的方法調(diào)用，修改為通過addString方法修改控件，以避免線程沖突，關(guān)鍵代碼如下：

（3）通過使用 BackgroundWorker 組件實(shí)現(xiàn)多線程的交叉引用。BackgroundWorker組件非常適合在后臺(tái)運(yùn)行任務(wù)前臺(tái)顯示結(jié)果的應(yīng)用場(chǎng)景，而且提供了完善的取消工作、報(bào)告進(jìn)度和異常處理功能，解決了跨線程訪問可視化組件問題。輔助線程運(yùn)行 DoWork 事件處理程序，在掃描按鈕點(diǎn)擊事件中調(diào)用方法RunWorkerAsync完成后臺(tái)線程異步觸發(fā)。

本文推薦使用第（2）或第（3）種方法來解決上述問題。3.2掃描端口結(jié)果重復(fù)顯示

采用上述委托處理線程訪問UI中控件，發(fā)現(xiàn)在Listbox控件中掃描結(jié)果出現(xiàn)兩次“端口開放80”字樣。端口掃描代碼在窗體類中定義一個(gè)類變量portnow，在掃描程序中通過一個(gè)for循環(huán)來啟動(dòng)多個(gè)線程，執(zhí)行從開始端口到終止端口的掃描，在循環(huán)中將i值賦給portnow。因?yàn)閜ortnow是類變量，在線程中根據(jù)portnow的值確定掃描端口，代碼看似沒有問題，但經(jīng)過跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)線程在執(zhí)行掃描79端口時(shí)，UI主線程繼續(xù)執(zhí)行，并不會(huì)等待，此時(shí)，i值修改為80，又啟動(dòng)下一個(gè)線程掃描80端口，而此時(shí)掃描79端口的線程也才剛剛為portnow賦值，因此出現(xiàn)了兩次都是連接80端口的情況。圖3中，通過跟蹤線程堆棧發(fā)現(xiàn)，在切換掃描79號(hào)端口線程時(shí)，UI線程繼續(xù)執(zhí)行，i值被修改，導(dǎo)致一開始就執(zhí)行掃描79號(hào)端口，portnow值就變成80，造成重復(fù)連接80端口問題。為了解決線程調(diào)用中portnow和所掃描端口不同步問題，考慮把i值作為一個(gè)參數(shù)傳給線程，更簡單的方法是直接把線程命名為i值。同時(shí)，在掃描程序中通過下列代碼實(shí)現(xiàn)portnow同步獲?。?/p>

4結(jié)語

本文通過C#語言端口掃描程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，分析了程序中出現(xiàn)的問題，對(duì)端口掃描結(jié)果不能出現(xiàn)、端口掃描結(jié)果重復(fù)出現(xiàn)問題進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的解決方法，提示C#編程者進(jìn)一步了解網(wǎng)絡(luò)編程中線程使用的注意要點(diǎn)，避免發(fā)生線程使用不當(dāng)導(dǎo)致程序無法正常運(yùn)行，對(duì)類似系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提供了有益的參考。

參考文獻(xiàn)：

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責(zé)任編輯（責(zé)任編輯：杜能鋼）