实例探究Python以并发方式编写高性能端口扫描器的方法

实例探究Python以并发方式编写高性能端口扫描器的方法

什么是端口扫描？

端口扫描是一种黑客常用的技术，用于探测目标计算机的哪些端口是开放的，以此来得知该计算机的服务和应用程序。同时，端口扫描也是网络管理员和安全专家用来测试防火墙和检测网络安全漏洞的重要工具。

Python实现端口扫描

Python作为一门高级编程语言，具有简单易学、代码简洁、易于编写复杂逻辑等优点。Python在网络编程方面有很多第三方库（如socket、asyncio、select等），结合Python的多线程和异步编程技术，能够实现高性能的端口扫描。

单线程端口扫描

我们首先来看一下如何使用Python单线程进行端口扫描。Python的socket模块提供了用于套接字编程的接口，可以通过创建连接对象的方式来对网络进行读写操作。下面是实现单线程端口扫描的示例代码：

import socket

def scan(port):
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    s.settimeout(3)
    try:
        s.connect(("localhost", port))
        print("Port %d is open" % port)
    except:
        print("Port %d is closed" % port)
    finally:
        s.close()

for i in range(1, 1025):
    scan(i)

我们通过定义一个scan函数，传入要扫描的端口号，使用socket创建连接，并设置超时时间。如果连接成功，则认为该端口是开放的，否则认为该端口是关闭的。在main函数中，我们遍历了1到1024之间所有的端口进行扫描，因此该扫描过程是单线程的，需要花费较长时间。

多线程端口扫描

Python提供了多线程编程的方式，通过多线程协同工作，可以极大地提高扫描效率。下面是实现多线程端口扫描的示例代码：

import socket
import threading

def scan(port):
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    s.settimeout(3)
    try:
        s.connect(("localhost", port))
        print("Port %d is open" % port)
    except:
        print("Port %d is closed" % port)
    finally:
        s.close()

threads = []
for i in range(1, 1025):
    t = threading.Thread(target=scan, args=(i,))
    threads.append(t)

for t in threads:
    t.start()

for t in threads:
    t.join()

我们通过定义一个scan函数，传入要扫描的端口号，使用socket创建连接，并设置超时时间。如果连接成功，则认为该端口是开放的，否则认为该端口是关闭的。在main函数中，我们遍历了1到1024之间所有的端口，并创建了相应的线程对象，将端口号作为参数传入scan函数中。每个线程扫描完指定的端口之后退出，最后通过调用join方法等待所有线程扫描结束。

异步端口扫描

Python的asyncio模块提供了异步编程的接口，通过事件循环机制来管理协程，可以在单线程下实现高并发的程序。下面是实现异步端口扫描的示例代码：

import asyncio

async def scan(port):
    conn = asyncio.open_connection("localhost", port)
    try:
        reader, writer = await asyncio.wait_for(conn, timeout=3)
        print("Port %d is open" % port)
        writer.close()
    except:
        print("Port %d is closed" % port)

loop = asyncio.get_event_loop()
tasks = [scan(port) for port in range(1, 1025)]
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
loop.close()

我们定义了一个scan协程函数，传入要扫描的端口号，使用asyncio.open_connection方法创建异步网络连接。在asyncio.wait_for方法中等待连接响应，如果超时则抛出异常。如果连接成功，表示该端口是开放的，否则认为该端口是关闭的。在main函数中，我们创建了一系列待执行的任务，并调用asyncio.wait方法等待任务完成。

总结

Python作为一门强大的编程语言，有许多的库和工具可以使用，可以轻松实现复杂的逻辑。在端口扫描方面，Python也有丰富的解决方案，可以实现单线程、多线程和异步的端口扫描。以上是Python实现端口扫描的详细攻略。