Python黑帽第三篇文章将分享网络扫描基础知识，编程实现IP及端口扫描器、实现多线程C段扫描器。本文参考了《Python绝技》书籍和i春秋ADO老师的课程内容，这里真心推荐大家去学习ichunqiu课程，同时也结合作者的编程经验进行讲解。希望这篇基础文章对您有所帮助，更希望大家提高安全意识，也欢迎大家讨论。
娜璋AI安全之家于2020年8月18日开通，将专注于Python和安全技术，主要分享Web渗透、系统安全、CVE复现、威胁情报分析、人工智能、大数据分析、恶意代码检测等文章。真心想把自己近十年的所学所做所感分享出来，与大家一起进步。
声明：本人坚决反对利用教学方法进行恶意攻击的行为，一切错误的行为必将受到严惩，绿色网络需要我们共同维护，更推荐大家了解技术背后的原理，更好地进行安全防护。虽然作者是一名安全小白，但会保证每一篇文章都会很用心地撰写，希望这些基础性文章对你有所帮助，在安全路上一起前行。
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进程：是程序的一次执行，每个进程都有自己的地址空间、内存、数据栈及其他记录运行轨迹的辅助数据。
线程：所有的线程都运行在同一个进程当中，共享相同的运行环境。线程有开始、顺序执行和结束三个部分。
由于单线程效率低，程序中往往要引入多线程编程。计算机的核心是CPU，它承担了所有的计算任务，它就像一座工厂，时刻运行着。假定工厂的电力有限，一次只能供给一个车间使用。也就是说，一个车间开工的时候，其他车间都必须停工。背后的含义就是，单个CPU一次只能运行一个任务。
进程就好比工厂的车间，它代表CPU所能处理的单个任务。任一时刻，CPU总是运行一个进程，其他进程处于非运行状态。一个车间里，可以有很多工人。他们协同完成一个任务。线程就好比车间里的工人，一个进程可以包括多个线程。
Python thread模块可以调用下述函数实现多线程开启。它将产生一个新线程，在新的线程中用指定的参数和可选的kwargs来调用这个函数。
注意：使用这个方法时，一定要加time.sleep()函数，否则每个线程都可能不执行。此方法还有一个缺点，遇到较复杂的问题时，线程数不易控制。
# -*- coding: utf-8 -*-
import _thread
import time
def fun1():
print("hello world %s" % time.ctime())
#多线程
def main():
_thread.start_new_thread(fun1, ()) #无参数
_thread.start_new_thread(fun1, ())
time.sleep(2)
print("over")
#程序成功在同一时刻运行两个函数
if __name__ == '__main__':
main()
输出结果如下图所示：
thread模块存在一些缺点，尤其是线程数不能被控制。下面使用threading解决线程数可控制的问题。
# -*- coding: utf-8 -*-
import threading
import time
import sys
def fun1(key):
sys.stdout.write('hello %s:%s \n'%(key, time.ctime()))
def main():
threads = []
keys = ['a', 'b', 'c']
#线程数
threads_count = len(keys)
for i in range(threads_count):
t = threading.Thread(target=fun1, args=(keys[i],))
threads.append(t)
for i in range(threads_count):
threads[i].start()
for i in range(threads_count):
threads[i].join()
if __name__ == '__main__':
main()
输出结果如下图所示，三个线程同时发生。
多线程threading方法能够控制线程数，例如想写成requests模块，获取网站的status_code状态码。
# -*- coding: utf-8 -*-
import threading
import time
import requests
import sys
def fun1():
time_start = time.time()
r = requests.get(url="http://www.eastmountyxz.com/")
times = time.time() - time_start
#print('Status:%s--%s--%s'%(r.status_code, times, time.strftime('%H:%M:%S')))
sys.stdout.write('Status:%s--%s--%s\n'%(r.status_code, times, time.strftime('%H:%M:%S')))
def main():
threads = []
#线程数 网页访问10次
threads_count = 10
for i in range(threads_count):
t = threading.Thread(target=fun1, args=())
threads.append(t)
for i in range(threads_count):
threads[i].start()
for i in range(threads_count):
threads[i].join()
if __name__ == '__main__':
main()
输出结果如下图所示：
上述代码简单讲解了thread和threading模块的多线程使用。但实际应用中有什么用呢？我们可以通过它对所有C段的地址进行扫描，ping探测其是否存活，代码如下。
# -*- coding: utf-8 -*-
import time
from subprocess import Popen, PIPE
def ping_check():
ip = '127.0.0.1'
#ping指定次数后停止ping 但报错访问被拒绝 选项-c需要具有管理权限
#check = Popen("ping -c 3 {0} \n".format(ip), stdin=PIPE, stdout=PIPE, shell=True)
check = Popen("ping {0} \n".format(ip), stdin=PIPE, stdout=PIPE, shell=True)
data = check.stdout.read() #数据
print(data.decode("gbk"))
#程序成功在同一时刻运行两个函数
if __name__ == '__main__':
ping_check()
如果输入的ip地址为本机127.0.0.1，则输出正常连通结果，如下所示。
如果输入的ip地址为本机220.0.0.1，则提示超时，如下图所示。
接着思考：如何对一个C段网址进行ping探测呢？
基本思路是设计一个循环，如果主机不存在，返回的是timeout；如果主机存在，则包含TTL字样，这里以TTL为判断标准，从而判断存活的数据。
# -*- coding: utf-8 -*-
import time
from subprocess import Popen, PIPE
def ping_check():
ip = '127.0.0.1'
check = Popen("ping {0} \n".format(ip), stdin=PIPE, stdout=PIPE, shell=True)
data = check.stdout.read() #数据
data = data.decode("gbk") #编码转换:byte->str
if 'TTL' in data: #存活
print('UP')
#程序成功在同一时刻运行两个函数
if __name__ == '__main__':
ping_check()
输出结果为“UP”。
接下来我们尝试检测ichunqiu网站的ip地址存活情况。首先，调用ping命令检测该网站的ip地址，即：117.23.xx.xx。（该部分参考i春秋ADO老师，再次感谢）
这里将ping_check()函数设置一个传递参数，对应ip地址，对它进行探测；通过thread线程实现ip地址存活性探测，能探测到很多存活的主机。
# -*- coding: utf-8 -*-
import _thread
import time
from subprocess import Popen, PIPE
def ping_check(ip):
check = Popen("ping {0} \n".format(ip), stdin=PIPE, stdout=PIPE, shell=True)
data = check.stdout.read() #数据
data = data.decode("gbk") #编码转换:byte->str
if 'TTL' in data: #存活
print('%s is UP' % ip)
#主函数
if __name__ == '__main__':
#寻找目标 ichunqiu 117.23.xx.xx
for i in range(1,255):
ip = '117.23.xx.' + str(i)
#多线程方法
_thread.start_new_thread(ping_check, (ip, ))
time.sleep(0.1)
输出结果如下图所示，其中IP值也被识别出来。
问题：
在多线程编程中，几个线程是同时启动，所以输出也是输出在一行，那怎么才能换行输出呢？这里使用系统输出解决。
# -*- coding: utf-8 -*-
import _thread
import time
from subprocess import Popen, PIPE
import sys
def ping_check(ip):
check = Popen("ping {0} \n".format(ip), stdin=PIPE, stdout=PIPE, shell=True)
data = check.stdout.read() #数据
data = data.decode("gbk") #编码转换:byte->str
if 'TTL' in data: #存活
sys.stdout.write('%s is UP \n' % ip)
#主函数
if __name__ == '__main__':
#寻找目标 ichunqiu 1.31.128.240
for i in range(1,255):
ip = '1.31.xx.' + str(i)
#多线程方法
_thread.start_new_thread(ping_check, (ip, ))
time.sleep(0.1)
按行输出结果，如下图所示：
当我们拿到某个网站通过需要扫描它开放的端口，比如通过在线工具TScan扫描结果如下图所示，开放了80、443、8080、7777等端口。那我们是否能通过Python编写代码实现呢？类似于NMAP的功能。
Python扫描端口可以通过socket通讯实现，通过建立TCP套接字，向端口发送TCP SYN数据包， 并等待TCP ACK相应，从而确定该端口是否开放。
完整代码：
# -*- coding: utf-8 -*-
import optparse
import socket
from socket import *
#Socket连接
def connScan(tgtHost, tgtPort):
try:
conn = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
conn.connect((tgtHost, tgtPort))
#conn.send('Violent Python\n')
#results = conn.recv(100)
print(' [+] %d/tcp open ' % tgtPort)
except Exception as err:
print(' [-] %d/tcp closed' % tgtPort)
#print(err)
finally:
conn.close()
#扫描端口
def portScan(tgtHost, tgtPorts):
try:
tgtIP = gethostbyname(tgtHost)
print(tgtIP)
except:
print("[-] Cannot resolve '%s': Unknown host" % tgtHost)
try:
tgtName = gethostbyaddr(tgtIP)
print("[+] Scan Results for: " + tgtName[0])
except:
print("[+] Scan Results for: " + tgtIP)
setdefaulttimeout(1)
for tgtPort in tgtPorts:
print(" Scanning port " + tgtPort)
#连接端口
connScan(tgtHost, int(tgtPort))
#主函数 optparse用于处理命令行参数
def main():
parser = optparse.OptionParser("usage%prog "+ \
"-H <target host> -p <target port>")
parser.add_option('-H', dest='tgtHost', type='string', \
help='specify target host')
parser.add_option('-p', dest='tgtPort', type='string', \
help='specify target port[s] separated by comma')
#解析脚本输入的参数值
(options, args) = parser.parse_args()
tgtHost = options.tgtHost
tgtPorts = str(options.tgtPort).split(',')
if (tgtHost==None) or (tgtPorts[0]==None):
print('[-] You must specify a target host and port[s].')
#端口扫描
portScan(tgtHost, tgtPorts)
if __name__ == '__main__':
main()
该代码使用了optparse参数定义，包括需要扫描的host和需要扫描的端口，运行结果如下图所示，成功将开放的端口80、443、777、9080识别出来。
同样，我们也可以简单编写上述代码，自定义IP端口序列进行扫描。
# -*- coding: utf-8 -*-
import socket
#扫描端口
def get_ip_status(ip,port):
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
try:
server.connect((ip,port))
print('{0} port {1} is open'.format(ip, port))
except Exception as err:
print('{0} port {1} is not open'.format(ip,port))
finally:
server.close()
if __name__ == '__main__':
host = '210.40.xx.xx'
for port in range(20,100):
get_ip_status(host,port)
输出结果如下：
接下来我们参考Dahlhin大神的文章，补充Python内置模块telnetlib，它同样可以完成端口检测任务。
# -*- coding: utf-8 -*-
import telnetlib
#端口扫描
def get_ip_status(ip,port):
server = telnetlib.Telnet() #创建一个Telnet对象
try:
server.open(ip,port) #利用Telnet对象的open方法进行tcp链接
print('{0} port {1} is open'.format(ip, port))
except Exception as err:
print('{0} port {1} is not open'.format(ip,port))
finally:
server.close()
if __name__ == '__main__':
host = '210.40.xx.xx'
for port in range(20,100):
get_ip_status(host,port)
输出结果同样是80端口开放，我们可以扩大扫描的范围，但其速度非常慢。
引入多线程threading模块实现多线程扫描，此时我们仅显示开放着的端口。
import telnetlib
import threading
import queue
#IP端口开发检测
def get_ip_status(ip):
server = telnetlib.Telnet()
for port in range(20,10000):
try:
server.open(ip,port)
print('{0} port {1} is open'.format(ip, port))
except Exception as err:
#print('{0} port {1} is not open'.format(ip,port))
pass
finally:
server.close()
def check_open(q):
try:
while True:
ip = q.get_nowait()
get_ip_status(ip)
except queue.Empty as e:
pass
#主函数
if __name__ == '__main__':
host = ['210.40.xx.xx'] #模拟多IP地址
q = queue.Queue()
for ip in host:
q.put(ip)
threads = []
for i in range(10):
t = threading.Thread(target=check_open,args=(q,))
t.start()
threads.append(t)
for t in threads:
t.join()
虽然threading解决了线程数可控问题，但是面对复杂问题的时候，比如生产者和消费者问题，仍然不能很好地解决。
生产者-消费者问题和Queue模块：
生产者和消费者问题
生产者生产货物，将货物放到队列数据中，生产者在生产这些货物时，它的时间是不确定的；当生存着将货物交给消费者，消耗的时间也是不确定的；由于两个时间都不确定，多线程编程存在一定问题。这里引入Queue模块解决该问题（Python3引入库为queue，Python2为Queue）。
import queue
queue = queue.Queue()
for i in range(10):
queue.put(i)
print(queue.empty())
print(queue.qsize())
#取数据 get依次取出里面的数据
print(queue.get())
print(queue.get())
输出结果如下所示：
生产者利用Queue将所有数据货物按顺序放入Queue，接着消费者依次取出Queue中的数据。接着实现C段扫描。
# -*- coding: utf-8 -*-
# By:CSDN Eastmount 2019-10-05
import threading
import queue
import sys
from subprocess import Popen, PIPE
#定义一个类 传入参数queue
class DoRun(threading.Thread):
def __init__(self, queue):
threading.Thread.__init__(self)
self._queue = queue
def run(self):
#非空取数据
while not self._queue.empty():
ip = self._queue.get()
#print ip
check_ping = Popen("ping {0} \n".format(ip), stdin=PIPE, stdout=PIPE, shell=True)
data = check_ping.stdout.read()
data = data.decode("gbk")
if 'TTL' in data:
sys.stdout.write(ip+' is UP.\n')
def main():
threads = []
threads_count = 100
q = queue.Queue()
#放入ip地址
for i in range(1, 255):
q.put('210.40.81.' + str(i))
for i in range(threads_count):
threads.append(DoRun(q))
for i in threads:
i.start()
for i in threads:
i.join()
if __name__ == '__main__':
main()
最终输出结果如下图所示，通过该代码可以实现检测某网站ip段的存活情况。
希望这篇文章对你有所帮助，这是Python黑帽第三篇博客，编程实现了IP及端口扫描器、实现多线程C段扫描器。后续作者也将继续深入学习，制作一些常用的小工具供大家交流，当然你也可以和NMAP这类工具对比，但Python有时候能让你集成更强大且自由的工具。
最后，真诚地感谢您关注“娜璋之家”公众号，也希望我的文章能陪伴你成长，希望在技术路上不断前行。文章如果对你有帮助、有感悟，就是对我最好的回报，且看且珍惜！再次感谢您的关注，也请帮忙宣传下“娜璋之家”，哈哈~初来乍到，还请多多指教。
前文：
想家喽 o(╥﹏╥)o
(By:娜璋AI安全之家 Eastmount 2020-09-17 夜于武汉)
参考文献：