1、本地监听与远程端口扫描的设计与开发摘 要随着 Internet 的不断发展，信息技术已成为社会进步的巨大推动力。不管是存储于服务器里还是流通于 Internet 上的信息都已成为一个关系事业成败的关键，这就使保证信息的安全变得格外重要。本地监听与远程端口扫描程序就是在基于 Internet 的端口扫描的基础上，开发的一个基于 java 的本地监听和远程端口扫描的小程序。该程序主要包括四个功能模块：显示当前系统信息；显示网络状态；显示当前进程；扫描计算机。其中当前系统信息和网络状态可以反应出当前计算机的系统配置和网络设置,让用户可以直观便捷的了解主机状况。而本地监听实现对正在运行进程的监听和进程
2、分析。远程端口扫描用来对本机或远程主机的端口开放状态进行检测。通过使用以上四个功能可以使用户对本机的安全程度有更好认识，也可以对目标主机的开放状况有更直观的了解。关键词：端口扫描；Java；进程Design and Implementation of Local Monitoring and Remote Port Scan Abstract With the development of internet, information technology has been a huge push to social advancement. Information stored in serv
3、er or flowing in Internet has been a key related to the accomplishment of work. So it becomes especially important to assure security of information. Local listening and remote port scan program is developed in java language .This program includes four function modulescurrent system information show
4、ing module, current networking state showing module, current progress showing module and computer scanning module. Modules of system information showing and networking state showing can display computers system configuration and networking setting, which can help user get the state of the computer.
5、Local listening listens to and analyzes running progress. Remote port scan can test port states of local machine and remote machine. By using the following four functions, user can know deeply in the safe state of host , and know more about goal machines state directly. Key words ：port scanning；Java
6、 ；process 目 录论文页数：19页1 引言 .11.1 课题背景 .11.2 课题研究意义 .11.3 与以往的程序的区别 .12 基本理论 .22.1 TCP/IP 协议和 IP 地址 .22.2 用 TCP/IP 进行通信的示意图 .32.3 端口 .32.4 JAVA Socket 类 .33 系统功能模块设计与实现 .43.1 体系结构与功能介绍 .43.1.1 体系结构 .43.1.2 功能大体介绍 .43.2 程序主界面 .53.3 当前系统信息界面 .63.4 网络状态程序界面 .73.5 本地监听 .73.6 远程端口扫描 .83.6.1 Socket 类编程机制 .8
7、3.6.2 功能详解 .104 系统关键点测试 .14结 论 .17参考文献 .17致 谢 .18声 明 .191 引言1.1 课题背景互联网与生俱有的开放性、交互性和分散性特征使人类所憧憬的信息共享、开放、灵活和快速等需求得到满足。网络环境为信息共享、信息交流、信息服务创造了理想空间，网络技术的迅速发展和广泛应用，为人类社会的进步提供了巨大推动力。然而，正是由于互联网的特性，产生了许多安全问题。本地监听与远程端口扫描统互相配合，能够有效提高网络的安全性。通过对计算机的扫描，管理员可以了解主机的安全配置和运行的进程，及时发现安全漏洞，客观评估本地主机的风险性。管理员根据扫描和监听的结果，对存在
8、的漏洞进行重新修复。在黑客进行攻击前防范。如果防火墙和网络监控是被动的防御手段，那么本地监听和远程端口扫描则是主动防御手段，可以有效阻止黑客的攻击，做到防患于未然。1.2 课题研究意义网络中的每一台计算机如同一座城堡，在这些城堡中，有的对外完全开放，有的却是紧锁城门。入侵者们是如何找到，打开城门的呢？这些城门究竟通往何处呢？在网络技术中，把这些城堡的“城门“称之为计算机的端口，端口扫描是入侵者搜集信息的常用手法之一。扫描端口的目的如下：判断目标主机上开放了那些端口。判断目标主机的这些端口进行什么服务。掌握了这些信息后，入侵者能够使用相应的手段实现入侵。本程序即可以对本机正在运行的进程进行监听，
9、并对自身的主机扫描，对结果进行分析，找出漏洞，从而为之后的重新配置做好准备。利用平时所学的知识，将这个程序的各个功能实现。通过实践也可以进一步把所学的东西掌握牢固，找出其中不足的地方，在今后的学习生活中一步步的完善。1.3 与以往的程序的区别本程序与以往的程序的最大的区别主要是该程序是使用 Java 语言编译的。而决大部分该类似程序都是运用 VB 或者 VC 语言编写的。而用平时自己自学的Java 语言编写该程序对自身来说是一个挑战，也是检验知识掌握程度的一件工作。对于选择 Java 编译，主要是它有以下一些优点：1）面向对象性：面向对象是 Java 最重要的特性。跟新一代程序设计语言相比，J
10、ava 的面向对象性更加彻底，所有的 Java 小程序和 applet 均是对象，其封装性实现了第 2 页 共 19 页模块化和信息隐藏，继承性实现了代码的复用，使用户可以建立自己的类库。 2）平台无关性：Java 的编译程序生成一种高级的、与机器独立的“机器码” （字节代码）它是针对由 Java 解释程序和运行时系统实现的虚拟机器而生成的，可以在任何支持 Java 解释器的操作系统平台上运行。因此，如果软件开发人员采用 Java，就没有必要为不同平台编写、编译并测试代码，从而可以大大节省开销；同样，用户在考虑购置字处理和出版软件时，也不必考虑软件制造商提供了什么支持环境。3）简洁性：Java
11、 是一种面向对象的高级程序设计语言，它特别注重简洁性 ，这个原则在电脑界被称为 KISS（ Keep It Small and Simple） 。它没有预处理程序、# define 及相关的成份、首部（header）文件，且 Java 中无危险的指针运算，既减少了程序的复杂性，又增加了安全性。 Java 语言与 C+ + /C 有许多相似之处，但却比 C+ + /C 简单得多，不但易读易懂，而且代码的修改和重用也很容易；Java 语言无结构（ structure）和联合（ Union）这样的复杂数据类型，可以利用类的实例变量达到同样的效果；Java 语言也没有函数 （function） ，函数
12、的功能可以通过定义一个类及为这个类建立方法来实现。4）可移植性：序被编译后生成的并不是机器代码，而是生成字节代码 （Byte Code） 。字节代码是以 Java 虚拟环境（Java Virtual Machine）为基础的，Java 对每一个可能和系统软硬件相关的部分都作了明确的定义，这就消除了 C+/C 语言中数据类型的不确定性（例如整数类型 int 在不同的系统中可能会有16bit，32bit 或 64bit 等不同的长度） 。Java 语言环境本身也容易移植到新的体系结构和操作系统 ，其编译程序也是用 Java 语言编写的，它运行时的系统是用 ANSI C 编写的，带有清晰的可移植边界
13、。5）安全性：Java 语言摒弃了 C+/C 中大量过于复杂、容易导致编程错误和影响系统安全的部分，例如不再支持在 C+/C 中常用的指针操作、内存动态（ malloc 和 free）分配等功能。 Java 程序在执行时会对自身作严格的检查以防止任何非法的修改，因而它具有良好的防病毒和防止网络非法入侵的能力。2 基本理论2.1 TCP/IP 协议和 IP 地址进入 Internet 联结的计算机必须根据网络要求遵循有关通信协议全球的Internet 网就是基于 TCP/IP 协议，在网络中的各个计算机通信存在最基本问第 3 页 共 19 页题就是如何识别与之通信的计算机，像城市中的街道内各户编
14、号一样，IP 地址是 TCP/IP 中用于唯一标识一台计算机的编号，IP 地址提供对网络中计算机的标识以及它所在的网络。2.2 用 TCP/IP 进行通信的示意图在 TCP/IP 的应用层协议使用的是客户服务器方式。客户（Client）和服务器（Server）都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。当 A 进程需要 B 进程的服务时就主动呼叫 B 进程，在这种情况下，A 是客户而 B 是服务器。这里最重要的特征就是：客户是服务请求方，服务器是服务提供方。客户与服务器的通信关系一旦建立，通信就可是双向的，客户和服务器都可以发送和接收信息，如图 1 所
15、示：图 1 TCP/IP 通信方式 当 TCP/IP 数据包到达目的地后，计算机首先去掉地址标志，利用 TCP 的装箱单检查数据在传输中是否有损失，如果接收方发现有损坏的数据包，就要求发送端重新发送被损坏的数据包，确认无误后再将各个数据包重新组合成原文件。就这样，Internet 通过 TCP/IP 协议实现了全球通信的功能。2.3 端口通常因特网中的某种服务对应某个协议，并与某个惟一的端口号关联在一起。端口由一个 16 位二进制整数表示，应用进程必须与该端口号绑定才能进行通信。1024 以下端口号保留为系统服务，其他为用户一般应用服务。2.4 JAVA Socket 类Socket 是著名的
16、网络应用编程接口（API）之一,而 Java 语言是网络编程的主要语言，提供了强大和独特的网络通讯支持机制和能力。在 Java 网络编程中，Socket 层次，即传统网络编程经常采用的方式，通过在Client/Server（客户机/服务器）结构的应用程序之间建立 Socket 套接字连接，然后在连接之上进行数据通信，是一种经常采用的通信模式。套接字类型第 4 页 共 19 页Socket 根据其传输数据类型的不同,可以分为以 下 三 种 类 型：1）字节流套接字（Socket -stream）,提供了一个双向的、面向连接的、可靠的、无差错的字节流通信，无重复的发送且按发送顺序接收。内设流量控制
17、，避免数据流超限；不保持信息边界。实现这种特性的通信协议在收到差错时将重传信息，若在连接已经切断后再发数据则返回错误信息，FTP 协议即采用流式套接字。2）数据报套接字 （Socket Dgram） ；提供了一个无连接服务，每个数据包都有地址。数据包以独立包形式被发送，但不保证顺序，不保证可靠或不重复。网络文件系统 NFS 使用数据报式套接字。3）原始数据套接字（Socket Raw） ，该接口允许对较低层次协议 ，如 IP、ICMP 直接访问。这不是给普通用户使用的，而是给要开发新协议或对低层协议有兴趣的人使用。3 系统功能模块设计与实现3.1 体系结构与功能介绍3.1.1 体系结构设计 C
18、/S 模式的本地监听和远程端口扫描。C/S 模式本地监听远程扫描系统共有 6 个 Java 源文件和 1 个 form 文件组成， form 文件是主类的窗口文件，由 IDE netbeans 自动生成。主类 MainJFrame.java 主要完成本地进程的实时枚举，相关开放端口的枚举功能；ThreadScan.java 主要完成多线程的远程主机扫描。其他的几个类文件主要是辅助类，以及方法实现类，用来完成响应的业务操作。3.1.2 功能大体介绍该程序有以下功能模块：本地监听：主要实现实时查看操作系统当前运行进程，并根据进程查看本机响应端口和远程计算机连接情况。用户可以实时枚举当前系统所有运行
19、的进程，根据进程 id 和端口开放的关系，查找开放的 TCP 及 UDP 端口。由于 java工作的虚拟机之上的，所以 java 并不能直接获得操作系统进程的句柄。这些操作只能通过操作系统 API 或者提供的接口程序运行，本次设计考虑到 java 本地接口和 Runtime 类运行操作系统自己提供的 shell/命令行（windows）两种方式。远程扫描：远程端口 Java socket 类与远程主机给定的端口范围，采用多线程逐个连接。如果能够连接上表示对方相应的端口开放，如果不能视为没有开放。暂时不考虑对方主机存在防火墙。用户可以设定每次扫描的线程数，线程数越大，对当前扫描主机，及网络的压力
20、就越大，扫描的速度也相对比较快。第 5 页 共 19 页（程序规定扫描线程数为 1-200 的整数，默认线程数为 100） 。3.2 程序主界面图 2 主程序界面MainJFrame 类主要实现该程序的界面排版，将实现程序界面的所有的类封装在 com.text 包中。该包中将程序主界面分为三个部分，分别用不同的组件去实现，它包括菜单栏，滚动窗格，以及消息提示框的文本区控件，程序主界面如图 2 所示。每一部分所使用的类以及对象如表 1 所示。表 1 组件以及类对照表名 称 对 象 类菜单条 menu JMenuBar菜单 文件，操作 JMenu菜单项 本机信息，net， exit，当前进程信息，
21、扫描计算机JMenuItem滚动窗格 Pane13， tipPane JScrollBar文本区 psInfo JTextArea表格 table JTable首先在主窗体内创建轻量组件，如 menu=new javax.swing.JMenuBar()定义了整个菜单条对象，如 文件 = new javax.swing.JMenu()，操作 = new javax.swing.JMenu()则是创建的菜单对象，菜单对象之下的菜单项对象如 当前系统信息 = new javax.swing.JMenuItem()；网络状态 = new javax.swing.JMenuItem()；当前进程信息
22、= new javax.swing.JMenuItem()；扫描计算机 = new javax.swing.JMenuItem()则是可以发生 ActionEvent 事件，第 6 页 共 19 页通过鼠标点击实现该程序的两个主要功能：本地监听与远程端口扫描。3.3 当前系统信息界面 图 3 当前系统信息在 Java 应用程序运行时，特别是需要在跨平台工作环境下运行时，需要确定操作系统类型、用户 JDK 版本和用户工作目录等随工作平台变化的信息，来保证程序正确运行。一般情况下，可以利用 JDK 提供的系统属性类（Properties）中的方法，快速地获取工作环境信息。另外，程序开发人员还可以定
23、义与应用程序相关的系统属性文件，在用户程序执行过程中动态地加载程序员定义的属性文件来控制程序运行。主要功能显示操作系统的各种信息，以上的操作系统信息，系统版本，Java，jre 安装路径，当前用户名都是通过使用 System.getProperty()方法得到的，然后输出到创建的文本区中。比如获得系统名，可以通过调用方法System.getProperty(“os.name”)；系统版本通过调用方法System.getProperty(“os.version“)获得。String headers=“操作系统“,“系统版本“,“java 虚拟机版本“,“jre 安装路径“,“当前用户名“ ；Pr
24、operties prop = new Properties(System.getProperties();/在标准输出中输出系统属性的内容/prop.list(System.out);StringBuffer sys=new StringBuffer();contents00=System.getProperty(“os.name“);contents01=System.getProperty(“os.version“);contents02=System.getProperty(“java.vm.version“);contents03=System.getProperty(“java.h
25、ome“);contents04=System.getProperty(“user.name“);contents05=System.getProperty(“os.name“);dm.setDataVector(contents,headers);table.setModel(dm);第 7 页 共 19 页3.4 网络状态程序界面图 4 网络状态界面 该功能主要显示当前网络的各种配置信息，如主机名，物理地址，ip 地址，子网掩码等数据。通过调用系统本身的可执行程序ipocnfig.exe，nbtstat.exe 来实现网络状态的功能。而实现对系统程序的调用则离不开 Java 本身丰富的类。
26、Prcess 是 java.Lang 包中的一个类，可以使用该包中的 Runtime 类调用其静态方法 exec 得到 Process 的一个实例，exec方法可以运行一个可执行文件，即启动一个进程（如 ipconfig 与 nbtstat 命令），exec 方法返回一个 Process 对象。一个 Process 对象可以使用个getInputStream（）方法获得该进程的输入流。利用 Process 中的流，获得该网络的信息。/ Process pp = Runtime.getRuntime().exec(“nbtstat -a “ + ipAddress);Process pp = R
27、untime.getRuntime().exec(“ipconfig /all “);InputStreamReader ir = new InputStreamReader(pp.getInputStream();LineNumberReader input = new LineNumberReader(ir);for (String str = input.readLine(); str != null; str = nextLines) /str对象通过 readLine（）方法读取文本行，一直读取文本行的内容直到并显示内容直到下一文本行为空。 if(str!=null)netInfo.append(str+“n“);3.5 本地监听它也可以显示当前进程的运行情况，如图 5 所示：
