计算机网络编程

计算机网络编程 第 10 章发现服务器开启的 TCP 端口 信息工程学院方徽星 fanghuixing@hotmail.com

大纲 设计目的 相关知识 例题分析

1. 设计目的 网络服务常以客户机 / 服务器模式工作 服务器在某些特定端口上提供网络服务, 等待客户机发出的服务请求 通过发现服务器开启的 TCP 端口, 了解传输层的基本功能与协议类型 掌握网络服务 端口的概念与相互关系

2. 相关知识 : 传输层的基本概念 网络层及以下各层实现网络主机之间的数据通信 数据通信并不是组建计算机网络的最终目的 网络的本质是实现主机之间的资源共享, 以实现在应用层提供的各种网络服务 数据通信 OSI 参考模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层

2. 相关知识 : 传输层的基本概念 传输层主要作用 实现网络环境中的分布式进程通信 为实现应用层的各种网络服务功能提供传输服务 承上启下 数据通信 OSI 参考模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层

2. 相关知识 : 传输层的基本概念 传输层协议 基于网络层协议提供的服务 在源主机和目的主机的应用进程之间 实现 端到端 服务 : 分布式进程通信 OSI 参考模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层

2. 相关知识 : 传输层的基本概念 网络层 vs 传输层 网络层负责计算机级的通信, 报文交付给目的计算机 不是完整的交付

2. 相关知识 : 传输层的基本概念 网络层 vs 传输层 传输层协议负责把报文交付给合适的进程 才算完整的交付!

2. 相关知识 : 传输层的基本概念 分布式进程通信需要解决的首要问题 : 进程标识 进程标识 本地主机地址 + 本地进程标识 远程主机地址 + 远程进程标识 端口号 IP 地址 MAC 地址 各层的编址方式 OSI 参考模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层

2. 相关知识 : 传输层的基本概念 分布式进程通信需要解决的首要问题 : 进程标识 进程标识 本地主机地址 + 本地进程标识 远程主机地址 + 远程进程标识 端口号 IP 地址 MAC 地址 OSI 参考模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层

2. 相关知识 : 端口号的分配 IP 地址定义了某台主机 主机选定后, 端口号定义了该主机上某个进程 ICANN 定义的端口范围段 0 1023 注册的 49152 65535 熟知的 1024 49151 临时的或专用的 注 :IANA 在 1998 年 10 月以前曾负责管理因特网域名和地址

2. 相关知识 : 端口号的分配 应用程序 通信子网 应用程序 临时端口 请求 熟知端口 响应 客户机通过临时端口向服务器请求服务服务器通过熟知端口向客户机提供服务

2. 相关知识 : 端口号的分配 TCP 的主要熟知端口号 端口号 服务进程 说明 20 FTP 文件传输协议 ( 数据连接 ) 21 FTP 文件传输协议 ( 控制连接 : 认证 ) 23 Telnet 虚拟终端网络 25 SMTP 简单邮件传输协议 53 DNS 域名系统 80 HTTP 超文本传输协议 110 POP3 邮局协议第 3 版 443 HTTPS 安全超文本传输协议

3. 例题分析 : 设计要求 编写程序来扫描服务器已开启的 TCP 端口, 并将 获得的相应端口号显示出来 本练习只扫描 0~127 范围内的端口

3. 例题分析 : 设计要求 具体要求 要求程序为命令行程序 ScanPort server_addr 要求将部分字段内容显示在控制台上 已开启的 TCP 端口 :xx

3. 例题分析 : 关键问题 创建套接字 // 初始化 Winsock DLL, 成功则返回 0 iresult = WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &WSAData)); // 创建流式套接字 SOCKET sock = socket(af_inet, SOCK_STREAM, 0); // 填充套接字地址 sockaddr_in serveraddr; serveraddr.sin_family = AF_INET; serveraddr.sin_port = 端口号 ; Serveraddr.sin_addr.S_un.S_addr = IP 地址 ;

3. 例题分析 : 关键问题 TCP 端口扫描 Connect 扫描, 利用套接字的 connect() 函数进行, 扫描每个端口都需完成三次握手, 又称全连接扫描 应用程序 通信子网 应用程序 connect Connect 确认 connect 响应

3. 例题分析 : 关键问题 SYN(Synchronize Sequence Numbers) 扫描 利用包含 SYN 标志的 TCP 包进行, 扫描每个端口仅需一次握手 若服务器没有开启端口, 则返回 RST 包关闭连接, 又称半连接扫描 SYN 报文段不携带数据, 但会消耗一个序号 RST 表示复位 用来异常的关闭连接

3. 例题分析 : 关键问题 FIN 扫描 利用包含 FIN 标志 ( 发送方字节流结束, 用于关闭连接 ) 的 TCP 包进行扫描 若服务器开启端口, 则会丢弃该 TCP 包 若服务器没有开启端口则返回 RST 包 不需要建立连接

3. 例题分析 : 关键问题 TCP 端口扫描 本课题采用 Connect 扫描 优点 正常建立 TCP 连接, 在编程上可调用 connect() 函数轻松完成 可采用多线程并发执行提供多端口扫描效率 SYN 和 FIN 扫描执行速度快, 但实现复杂, 不确定

3. 例题分析 : 关键问题 TCP 端口扫描 // 设置超时时间 struct timeval timeout; timeout.tv_sec = 100/1000; // 秒 // 微秒 1 µs= 1.0E-6 sec timeout.tv_usec = 0; // 与端口建立连接 connet(sock, &serveraddr, sizeof(serveraddr)); // 判断连接是否超时 if(select(0, NULL, &write, NULL, &timeout)>0)

3. 例题分析 : 关键问题 TCP 端口扫描 服务器套接字地址 connet(sock, &serveraddr, sizeof(serveraddr)) 套接字句柄 地址结构的长度 触发协议栈向目标地址发送 SYN 请求, 完成 TCP 的三次握手 connect() 函数成功返回 (0) 表示已确认服务器是存在的

3. 例题分析 : 关键问题 TCP 端口扫描 可忽略, 仅起到与 Berkeley sockets 兼容的作用 可选, 待检查错误的套接字集合 select(0, NULL, &write, NULL, &timeout) 可选, 待检查可读性的套接字集合 可选, 待检查可写性的套接字集合 最长等待时间 select() 函数可用于检查多个套接字状态

3. 例题分析 : 关键问题 TCP 端口扫描 select(0, NULL, &write, NULL, &timeout) select() 函数返回就绪的套接字数量如果返回 0, 则表示已经超时了 更多细节参见 :https://docs.microsoft.com/enus/windows/desktop/api/winsock2/nf-winsock2-select

3. 例题分析 : 关键问题 程序流程图 开始 命令行参数是否正确? N 输出错误信息 Y 初始化套接字 1 结束

3. 例题分析 : 关键问题 程序流程图 1 是否扫描端口? Y 创建流式套接字 N 2 释放 Winsock 结束

3. 例题分析 : 关键问题 程序流程图 2 设置扫描的服务器地址与端口号 端口是否开启? Y 输出端口号 N 设置超时时间 关闭流式套接字 1

3. 例题分析 : 程序演示

本章小结 设计目的 了解传输层的基本功能 协议类型 掌握网络服务 端口的概念 相关知识 传输层概念 端口号 例题分析 创建套接字 Connect 扫描