基于多线程的端口扫描程序

计算机网络课程课程设计任务书

计算机网络设计说明书

学院名称：计算机与信息工程学院

班级名称：网络工程122班

学生姓名：

学号：

题目：基于多线程的端口扫描程序

指导教师

姓名：

起止日期：2015年6月13日至2015年6月20日

一、选题背景

随着互联网的飞速发展，网络入侵行为日益严重，网络安全成为人们关注的焦点。端口扫描技术是网络安全扫描技术的重要技术之一。对目标系统进行端口扫描，是网络系统入侵者进入目标系统的第一步。网络安全探测在网络安全中起着主动防御的作用，占有非常重要的地位。网络安全探测的所有功能都是建立在端口扫描的基础上，所以对端口扫描技术的研究有着非常重要的现实意义。

现实世界中的很多过程都具有多条线索同时动作的特性。Java语言的一大特性就是内置对多线程的支持。多线程是指同时存在几个执行体，按几条不同的执行线索共同工作的情况，它使得编程人员可以很方便地开发出具有多线程功能、能同时处理多个任务的功能强大的应用程序。

端口是由计算机的通信协议TCP/IP协议定义的。其中规定，有IP地址和端口号作为套接字，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]来定位一台主机的进程。

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，通过扫描端口，就可以判断出目标计算机有哪些通信进程正在等待连接。

利用TCP connect扫描原理，扫描主机通过TCP/IP协议的三次握手与目标主机的指定端口建立一次完整的连接，如果目标主机该端口有回复，则说明该端口开放。利用多线程技术实现了对一目标IP进行设定数目的端口扫描，对多IP段的特定端口进行扫描。

二、方案设计

多线程端口扫描器是实现计算机的端口的扫描，只要在在前台设置好所要扫描的IP、起始端口、结束端口以及所要用到的线程数，点击扫描，就可以扫描到所输入IP地址主机的开放端口，并显示在主窗体中；点击退出，则可以退出该程序。IP设置应为所在主机的IP地址，起始端口和结束端口应为0~65535之间的一个数，且起始端口应小于结束端口的大小。线程数为0~200之间的一个数。点击开始后就会运行，直到扫描完毕显示出开放端口，如果没有开放端口，则只显示扫描完毕。

本系统要实现的功能：

①端口扫描功能：扫描开放的端口，并将扫描到的开放端口号送到前台。

②图像显示功能：显示图形界面，以及显示扫描结果。

③多线程功能：当客户端要求与服务器端建立连接时，服务器端就将用到多线程功能，为每一个建立起来的连接创建一个线程。

④异常抛出功能：对于明显的数据错误，能提示出错误的类型并阻止程序的运行。

流程图：

三、详细设计

本程序是由3 模块组成的：图形界面，按钮的监听及数据检验，端口扫描

（1）图形用户界面是软件产品和用户交互的接口，是软件产品中用户直接可以看到并直接操作的部分。

public static JFrame main=new JFrame("基于JAVA的多线程TCP端口扫描程序

\\李梦然");

public static JTextArea Result=new JTextArea("",4,44);

public static JTextField hostname=new JTextField("localhost",8);

public static JTextField minPort=new JTextField("0",4);

public static JTextField maxPort=new JTextField("1000",4);

public static JTextField maxThread=new JTextField("100",3);

public static JDialog DLGError=new JDialog(main,"错误!");

public static Label DLGINFO=new Label("");

public static Label status=new Label("扫描状态:未开始");

public Scanner()

{

main.setSize(500,220);

main.setLocation(350,300);

main.setResizable(false);

DLGError.setSize(300,100);

DLGError.setLocation(450,400);

Result.setBackground(Color.pink);

JPanel mainPanel = new JPanel();

Label H=new Label("ip:");

Label P1=new Label("端口范围:");

Label P2=new Label("—");

Label TNUM=new Label("线程数:");

Label RST=new Label("扫描结果: ");

Result.setLineWrap(true);

Result.setEditable(false);

JButton OK = new JButton("确定");

JButton Submit = new JButton("确定");

JButton Cancel = new JButton("取消");

Container mPanel = main.getContentPane();

Container dPanel = DLGError.getContentPane();

mPanel.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.LEFT));

dPanel.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.CENTER));

mPanel.add(H);

mPanel.add(hostname);

mPanel.add(P1);

mPanel.add(minPort);

mPanel.add(P2);

mPanel.add(maxPort);

mPanel.add(TNUM);

mPanel.add(maxThread);

mPanel.add(RST);mPanel.add(Result);

mPanel.add(status);

mPanel.add(Submit);

mPanel.add(Cancel);

dPanel.add(DLGINFO);

dPanel.add(OK);

main.setVisible(true);

Submit.addActionListener(new SubmitAction());

Cancel.addActionListener(new CancleAction());

OK.addActionListener(new OKAction());

（2）按钮监听是整个程序的时间驱动设计部分。并且显示运行结果。数据处理是对用户输入的数据进行检验是否错误，来进行报错处理。

class CancleAction implements ActionListener

{

public void actionPerformed (ActionEvent e)

{

System.exit(1);

}

}

class SubmitAction implements ActionListener

{

public void actionPerformed (ActionEvent a)

{

int min;

int max;

int num;

try

{

min=Integer.parseInt(Scanner.minPort.getText());

max=Integer.parseInt(Scanner.maxPort.getText());

num=Integer.parseInt(Scanner.maxThread.getText());

}

catch(NumberFormatException e)

{

Scanner.DLGINFO.setText("错误的端口号或线程数!端口号和线程数

必须为整数!");

Scanner.DLGError.setVisible(true);

Scanner.status.setText("扫描状态:未开始");

return;

}

try

{

Saomiao.hostAddress=InetAddress.getByName(Scanner.hostname.getTex

t());

}

catch(UnknownHostException e)

{

Scanner.DLGINFO.setText(" 错误的IP地址/域名或地址不可达! ");

Scanner.DLGError.setVisible(true);

Scanner.status.setText("扫描状态:未开始");

return;

}

if(min<0 || min>65535 || min>max)

{

Scanner.DLGINFO.setText("最小端口必须是0-65535并且小于最大

端口的整数!");

Scanner.DLGError.setVisible(true);

return;

}

else

Saomiao.minport=min;

if(max<0 || max>65535 || max

{

Scanner.DLGINFO.setText("最大端口必须是0-65535并且大于最小

端口的整数!");

Scanner.DLGError.setVisible(true);

Scanner.status.setText("扫描状态:未开始");

return;

}

else

Saomiao.maxport=max;

if(num<1 || num>200)

{

Scanner.DLGINFO.setText(" 线程数为1-200的整数! ");

Scanner.DLGError.setVisible(true);

Scanner.status.setText("扫描状态:未开始");

return;

}

Scanner.Result.setText("");

Scanner.Result.append("正在扫描

"+Scanner.hostname.getText()+" 线程数

"+Scanner.maxThread.getText()+"\n");

Scanner.Result.append("开放端口: ");

for(int i=0;i

{

new Saomiao(i).start();

}

}

}

class OKAction implements ActionListener

{

public void actionPerformed (ActionEvent e)

{

Scanner.DLGError.dispose();

}

}

（3）端口扫描程序主要运用Socket编程。其工作过程包含以下四个基本步骤：创建通信双方的socket链接，即分别为服务器和客户端创建Socket对象，建立Socket连接；打开连接到Socket的输入流和输出流；按照一定的协议对Socket进行读/写操作；关闭连接。

static class Saomiao extends Thread

{

public static InetAddress hostAddress;

public static int minport;

public static int maxport;

private int threadnum;

public Saomiao(int threadnum)

{

this.threadnum = threadnum;

}

public void run()

{

int i;

Socket theTCPsocket;

for (i = minport+threadnum; i < maxport; i +=

Integer.parseInt(Scanner.maxThread.getText()))

{

Scanner.status.setText("扫描状态:正在扫描 "+i+" 端口");

try

{

theTCPsocket=new Socket(hostAddress,i);

theTCPsocket.close();

Scanner.Result.append(" "+i);

switch(i)

{

case 21:

S canner.Result.append("(FTP)");

break;

case 23:

Scanner.Result.append("(TELNET)");

break;

case 25:

Scanner.Result.append("(SMTP)");

break;

case 80:

Scanner.Result.append("(HTTP)");

break;

case 110:

Scanner.Result.append("(POP)");

break;

case 139:

Scanner.Result.append("(netBIOS)");

break;

case 161:

Scanner.Result.append("(SNMP)");

break;

case 443:

Scanner.Result.append("(HTTPS)");

break;

case 1433:

Scanner.Result.append("(SQL)");

break;

case 8000:

Scanner.Result.append("(OICQ)");

break;

}

Scanner.Result.append(",");

}catch (IOException e){}

}

if (i==maxport)

{

Scanner.Result.append("\n"+"扫描完成...");

Scanner.status.setText("扫描状态:完成!");

}

}

}

四、结果分析

运行要求与环境

（1）性能要求

实时性好、可靠性强、不占用系统太多的内存和存储空间。

（2）设计约束

开发工具：J2SDK 1.6.0 Eclipse

运行环境：Windows 8

能实现用户所定义的各项需求。

运行程序流程图：

（1）Eclipse界面：

（2）程序初始界面：

（3）程序运行结果：

（4）IP地址报错：

（5）端口范围报错：

（6）线程数报错：

五、结论

在此次课程设计中，遇到了一些问题，如：程序功能不能完全实现，对于面向对象的方法了解不够透彻，运用到实际的软件开发中存在着困难；对于Java语言，以前只学习到了一些最基本的知识，要在短时间内用Java语言来开发软件是一个较大的挑战；对于开发软件的流程不熟悉，适应起来比较慢，编写需求说明书和设计规格说明书时，自己感觉难以动手，这表明所学的知识不能灵活运用到实际中。

对于以上的问题，自己有清楚的认识，解决办法是需要大量阅读相关的书籍，多看些项目的源代码。对于书上以及网站上下载的资料中的Java实例必须理解，还有多跟精通Java语言的老师和同学请教和交流，取其精华。对于实际动手能力与软件开发的流程的适应，必须多进行实际的练习与操作，才能有所进步。

这次课程设计令我感受很多。从拿到题目到编写Java程序；然后请教别人慢慢研究琢磨；从理论到实践；从失败到成功；忘不了我坐在电脑前苦苦思

索，高温下熬夜地编程的疲惫；忘不了因沉迷于编程却耽误了吃饭时间而挨饿辛酸；忘不了……这其中了不少的东西，磨砺了我的意志；同时还巩固了以前所学的知识，学到了不少书本上没有的知识；学到了很多Java编程知识，并学会了简单的使用Eclipse来开发Java程序的一些使用技巧这次课程设计是对我本学期所学的知识的检验，由此我发现了不少的问题。可以说它给了我一次自我评估的机会。通过设计让我知道了那些方面我还是有欠缺的，促使我花时间弥补。

临近考试，时间太紧迫，致使程序实现的功能在方法上也许不是很完美，但我以后会多向老师请教，自己也要加强对Java 的学习。努力进一步提高自己的编程水平。

此次的课程设计，对我来说撰写文档似乎是一个更大的挑战。撰写文档不仅要求我们要对自己程序非常熟悉：程序的总体框架，功能，如何实现，存在什么问题等，同时还要求我们有清晰的思维和准确的表达能力以及严密的逻辑性。因此，写完这篇文档对于我们自身来说自然是获益匪浅的。

参考文献

[1] 赵生慧.Java面向对象程序设计.北京：中国水利水电出版社，2010。

[2] 谢希仁.计算机网络（第五版）.北京：电子工业出版社，2011。

[3] 杨静宇. Java程序设计与应用开发(第2版) [M]. 北京: 清华大学出版社, 2009。

学生签名：填表日期：年月日

附件

/*基于多线程端口扫描程序源代码*/

import https://www.360docs.net/doc/264910961.html,.*;

import java.io.*;

import java.awt.*;

import java.awt.event.*;

import javax.swing.*;

public class Scanner

{

public static JFrame main=new JFrame("基于JAVA的多线程TCP端口扫描程序\\李梦然");

public static JTextArea Result=new JTextArea("",4,44);

public static JTextField hostname=new JTextField("localhost",8);

public static JTextField minPort=new JTextField("0",4);

public static JTextField maxPort=new JTextField("1000",4);

public static JTextField maxThread=new JTextField("100",3);

public static JDialog DLGError=new JDialog(main,"错误!");

public static Label DLGINFO=new Label("");

public static Label status=new Label("扫描状态:未开始");

public Scanner()

{

main.setSize(500,220);

main.setLocation(350,300);

main.setResizable(false);

DLGError.setSize(300,100);

DLGError.setLocation(450,400);

Result.setBackground(Color.pink);

JPanel mainPanel = new JPanel();

Label H=new Label("ip:");

Label P1=new Label("端口范围:");

Label P2=new Label("—");

Label TNUM=new Label("线程数:");

Label RST=new Label("扫描结果: ");

Result.setLineWrap(true);

Result.setEditable(false);

JButton OK = new JButton("确定");

JButton Submit = new JButton("确定");

JButton Cancel = new JButton("取消");

Container mPanel = main.getContentPane();

Container dPanel = DLGError.getContentPane();

mPanel.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.LEFT));

dPanel.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.CENTER));

mPanel.add(H);

mPanel.add(hostname);

mPanel.add(P1);

mPanel.add(minPort);

mPanel.add(P2);

mPanel.add(maxPort);

mPanel.add(TNUM);

mPanel.add(maxThread);

mPanel.add(RST);mPanel.add(Result);

mPanel.add(status);

mPanel.add(Submit);

mPanel.add(Cancel);

dPanel.add(DLGINFO);

dPanel.add(OK);

main.setVisible(true);

Submit.addActionListener(new SubmitAction());

Cancel.addActionListener(new CancleAction());

OK.addActionListener(new OKAction());

}

public static void main(String[] args){

new Scanner();

}

class CancleAction implements ActionListener

{

public void actionPerformed (ActionEvent e)

{

System.exit(1);

}

}

class SubmitAction implements ActionListener

{

public void actionPerformed (ActionEvent a)

{

int min;

int max;

int num;

try

{

min=Integer.parseInt(Scanner.minPort.getText());

max=Integer.parseInt(Scanner.maxPort.getText());

num=Integer.parseInt(Scanner.maxThread.getText());

}

catch(NumberFormatException e)

{

Scanner.DLGINFO.setText("错误的端口号或线程数!端口号和线程数

必须为整数!");

Scanner.DLGError.setVisible(true);

Scanner.status.setText("扫描状态:未开始");

return;

}

try

{

Saomiao.hostAddress=InetAddress.getByName(Scanner.hostname.getTex

t());

}

catch(UnknownHostException e)

{

Scanner.DLGINFO.setText(" 错误的IP地址/域名或地址不可达! ");

Scanner.DLGError.setVisible(true);

Scanner.status.setText("扫描状态:未开始");

return;

}

if(min<0 || min>65535 || min>max)

{

Scanner.DLGINFO.setText("最小端口必须是0-65535并且小于最大

端口的整数!");

Scanner.DLGError.setVisible(true);

return;

}

else

Saomiao.minport=min;

if(max<0 || max>65535 || max

{

Scanner.DLGINFO.setText("最大端口必须是0-65535并且大于最小

端口的整数!");

Scanner.DLGError.setVisible(true);

Scanner.status.setText("扫描状态:未开始");

return;

}

else

Saomiao.maxport=max;

if(num<1 || num>200)

{

Scanner.DLGINFO.setText(" 线程数为1-200的整数! ");

Scanner.DLGError.setVisible(true);

Scanner.status.setText("扫描状态:未开始");

return;

}

Scanner.Result.setText("");

Scanner.Result.append("正在扫描

"+Scanner.hostname.getText()+" 线程数

"+Scanner.maxThread.getText()+"\n");

Scanner.Result.append("开放端口: ");

for(int i=0;i

{

new Saomiao(i).start();

}

}

}

class OKAction implements ActionListener

{

public void actionPerformed (ActionEvent e)

{

Scanner.DLGError.dispose();

}

}

static class Saomiao extends Thread

{

public static InetAddress hostAddress;

public static int minport;

public static int maxport;

private int threadnum;

public Saomiao(int threadnum)

{

this.threadnum = threadnum;

}

public void run()

{

int i;

Socket theTCPsocket;

for (i = minport+threadnum; i < maxport; i +=

Integer.parseInt(Scanner.maxThread.getText()))

{

Scanner.status.setText("扫描状态:正在扫描 "+i+" 端口");

try

{

theTCPsocket=new Socket(hostAddress,i);

theTCPsocket.close();

Scanner.Result.append(" "+i);

switch(i)

{

case 21:

S canner.Result.append("(FTP)");

break;

case 23:

Scanner.Result.append("(TELNET)");

break;

case 25:

Scanner.Result.append("(SMTP)");

break;

case 80:

Scanner.Result.append("(HTTP)");

break;

case 110:

Scanner.Result.append("(POP)");

break;

case 139:

Scanner.Result.append("(netBIOS)");

break;

case 161:

Scanner.Result.append("(SNMP)");

break;

case 443:

Scanner.Result.append("(HTTPS)");

break;

case 1433:

Scanner.Result.append("(SQL)");

break;

case 8000:

Scanner.Result.append("(OICQ)");

break;

}

Scanner.Result.append(",");

}catch (IOException e){}

}

if (i==maxport)

{

Scanner.Result.append("\n"+"扫描完成...");

Scanner.status.setText("扫描状态:完成!");

}

}

}

}