项目4 编写网络扫描程序

许多扫描工具是由Python编写的。本项目中我们将用python写一个IP扫描工具，用来发现内网在线的IP以及开放的端口。
项目目标：
 能够正确获取系统的类型，是Windows还是Linux；
 能够正确获得本机IP的地址；
 能够正确得到IP地址的在线和端口开放情况。

任务4.1 扫描内网有效IP地址

任务描述

在对局域网进行管理时，为了知道网段内的IP在线情况，知道网段IP地址的使用情况，我们可以对网段的所有IP地址进行一次扫描。

任务分析

判断一个IP是否在线，最简单的方法就是去ping这个IP，通过ping返回的信息来判断IP是否在线，在Windows中ping命令默认发送4个数据包，而Linux中默认是一直发送数据，但是这个值也是可以更改的，Windows中只需要加上-n参数后面跟上一个数字，就是发送多少个数据包，而Linux中为-c，为了统一发送数据包的个数，需要先判断系统为Linux还是Windows。
确定好系统之后就是本网段的所有网址，对于一个C类内网网段，，一共有256个内网地址，从0到255，通过获取自己的IP地址，再对IP地址进行编辑，就可以获得内网所有IP，再通过ping命令去ping所有的IP，再通过返回信息就可以得到内网所有有效的IP地址。
使用python编程进行内网的IP扫描，那么需要用到网络相关的模块，在扫描内网前，先要知道自己的IP地址，而自己的IP地址是本地系统上的信息，所以还需要用到os模块，为了一次ping多个IP同时进行，还需要treading模块。

任务实施

【步骤1】：由于这次IP扫描的编程过程中需要使用系统、网络、线程、时间模块，所以在编程前先引用需要的模块（见图4-1-1）。

图4-1-1 引用需要使用的模块
【步骤2】：先获取系统信息，判断自己的系统是windows，还是linux，返回ping时需要使用-n，还是-c参数来确定数据包的个数（见图4-1-2）。

图4-1-2 获取系统类型
【步骤3】：获取到系统信息之后，再根据返回判断是windows，还是linux，根据不同的系统使用不同的方法获取IP（见图4-1-3）。

图4-1-3 获得本机IP地址
【步骤4】：获取到本机内网IP之后，调用系统ping命令来确认IP是否在线（见图4-1-4）。

图4-1-4 判断IP是否在线
【步骤5】：通过对获取本机内网IP的处理，生成整个网段的IP，生成一个IP就调用ping_IP这个方法看IP是否在线（见图4-1-5）。

图4-1-5 判断当前网段的在线IP
【步骤6】：在所有方法和功能都编写完成之后，编写主函数调用各方法（见图4-1-6）。

图4-1-6 编写主函数
【步骤7】：在Python IDLE中打开并运行程序（见图4-1-7）。

图4-1-7 运行程序
相关知识
platform模块：platform模块中有很多函数用来获取操作系统信息，包括操作系统名称，版本号，操作系统的位数，计算机类型，计算机网络名称等。
threading模块：threading模块的主要做用是来处理和控制线程的，一个进程可以有多个线程。
socket模块：socket模块是用来处理网络连接问题的，可以用做服务端，也可以用作客户端。
subprocess模块：subprocess模块的功能是用来创建个管理子进程的，还提供一些管理标准流和管道的工具，在进程间使用文本通信。
任务评价
请学生按照下表中的要求完成本次评价，并在物理机桌面上以自己的两位学号＋姓名的形式命名文件夹，保存所有截图文件，文件保存为jpeg或 png格式。

任务拓展

1. 编写程序扫描内网有效IP，并将找到的IP自动记录在文本文件当中。
2. 编写程序读取记录IP的文本文件，与扫描到的内网有效IP进行对比验证。

任务4.2 编写端口扫描工具

任务描述

使用python对指定端口进行扫描。

任务分析

在对服务器的探测中，能否正确的判断端口的开放是十分重要的，一个服务器开放的端口越多，就代表着打开的窗户越多，而这些打开的窗户，难免就会存在一些问题，那么我们为了能够更好安全性，就必须了解一个服务器开放了哪些端口，利用python，就可以很好的实现端口的发现。
在python编程中，可以使用socket模块中的connect()来与指定IP的指定端口建立连接，连接建立成功则说明IP的端口是开放状态，若长时间没能成功建立连接，我们就认为这个端口是关闭的。
端口一共有65535个，周知端口为0-1023，注册端口为1024-49151，动态端口为49152-65535，而常用的服务一般都在0-1023之间，除了这个1024个端口外，还有一些常见端口，如1433,3389,4899等。
本任务要求在192.168.1网段对指定的IP地址区间进行扫描，扫描每一个IP地址的端口，并将扫描结果保存在一个文件中。
IP地址的生成。
端口号的生成。
扫描端口是否开放。

任务实施

【步骤1】：引用socket模块，如图4-2-1所示。

图4-2-1 引用模块
【步骤2】：定义变量接收开始IP和结束IP，如图4-2-2所示。

图4-2-2 IP
【步骤3】：定义变量接受开始端口和结束端口，如图4-2-3所示。

图4-2-3 端口
【步骤4】：使用socket模块中的connect()函数，函数不报错，不报异常，则表示端口连接成功，端口开放，否则端口就是关闭的，如图4-2-4所示。

图4-2-4 端口连接
【步骤5】：调用函数，如图4-2-5所示。

图4-2-5 调用函数
【步骤6】：在python IDLE中运行python程序或扫描指定IP的端口，会在python程序所在的目录生成一个IP_Port.txt文件，文件中会保存python程序运行的结果，如图4-2-6所示。

图4-2-6 运行python程序
【步骤7】：打开IP_Port.txt文件可以看到程序的运行结果，如图5-2-7所示。

图4-2-7 IP_Port.txt文件内容

相关知识

Socket模块：在使用socket模块中的connect()函数连接目标IP和端口时，设定一个超时时间，当端口不可达时，则会一直连接，端口可达时，则无状态，将超时的端口定位未开放端口。
Connect()扫描：这种扫描模式，是发起正常的访问请求，通过“三次握手”来确认端口的开放。
（1）服务器端口开放：
客户端发送一个SYN包给服务器。
服务器返回一个SYN/ACK包，表明端口开放。
客户端返回一个ACK包，建立接连。
客户端主动断开连接。
（2）服务器端口关闭：
客户端发送一个SYN包给服务器。
服务器返回一个RST/ACK包，表明端口未开放。

任务评价

请学生按照下表中的要求完成本次评价，并在物理机桌面上以自己的两位学号＋姓名的形式命名文件夹，保存所有截图文件，文件保存为jpeg或 png格式。

任务拓展

1. 编写慢速内网有效IP扫描程序，避免占用过多的网络资源。
2. 编写随机延时慢速端口扫描程序，隐藏扫描行为避免被网络管理员发现。

项目评价