SCANNER简单网络扫描程序C语言多线程实现

• 实验内容

用C语言编写一个在linux下扫描局域网内主机的程序。要求可以显示局域网内的主机名列表，IP地址列表，并可以显示哪些主机开放了哪些端口

• 实验环境

VMware Ubuntu18虚拟机

• 实验内容及步骤

1、程序流程图：

 2、主要函数说明：

（1）void TranAddr(char *ad)

输入一个地址，输出其局域网内的前n个地址，到address结构体中。

首先删除IP地址第三位小数点后面的字符，然后使用TranNum（将整型变量转换为字符串）和strcat函数将输入IP地址的子网的前Number_of_LAN个IP地址储存到addr[Number_of_LAN][Number_of_ports]二维结构体数组中，再使用inet_pton函数转换IP地址为二进制，最后使用gethostbyaddr函数查询IP地址对应的主机名并储存到二维结构体数组之中。

（2）void  sockconnect(struct Address *b)

输入一个Address结构体，读取IP地址和端口信息，使用connect函数尝试连接对应主机的端口，并将连接结果储存到结构体之中。

（3）void *pth_main(void *addr)

线程调用的函数，函数体就是调用sockconnect函数。

• 实验结果

 

• 实验中的问题及心得 

发现问题：

（1）sock: Too many open files

本地的tcp端口数量不够，而线程连接的过多

解决：增大允许打开的文件数——命令方式

ulimit -n 2048

（2）gethostbyaddr函数无法获取主机名

本地的DNS服务器出错

解决：修改/etc/hosts文件，但是不能解决根本问题

心得：在编写scaner函数的过程中，熟悉了sockaddr、sockaddr_in等结构体，了解了socket、gethostbyname、htons、connect函数的调用，学会多线程调用函数，实现多线程并行。

• 代码

  #include <stdio.h>
  #include <stdlib.h>//包含atoi()函数，将字符串转换为整数形式
  #include <unistd.h>
  #include <string.h>
  #include <sys/types.h>
  #include <sys/socket.h>
  #include <netinet/in.h>//包含bind()
  #include <arpa/inet.h>//包含htons()
  #include <netdb.h>//包含hostent结构定义
  #include <pthread.h>
  
  #define Number_of_LAN  16//定义要扫描的主机数量
  #define Number_of_ports 255//定义要扫描的端口数量
  
  /*struct sockaddr {
     sa_family_t sa_family;//用于指定AF_***表示使用什么协议族的ip
     char        sa_data[14];//存放ip和端口
  }*/
  struct Address{
      char hostname[20];
      char address[20];
      int port;
      int open;
  }addr[Number_of_LAN][Number_of_ports];
  
  char *TranNum(int num)//输入一个整形数组0-999，将其转换为字符串
  {
      int a , b, c;
  
      c = num % 10;
      num = num - c;
      b = num % 100;
      b = b / 10;
      num = num - b * 10;
      a = num / 100;
  
      char *strNum = (char *)malloc(4 * sizeof(char));
  
      if(a != 0)
      {
          strNum[0] = a + 48;
          strNum[1] = b + 48;
          strNum[2] = c + 48;
          strNum[3] = '\0';
      }
      else{
          if(b == 0)
          {
              strNum[0] = c + 48;
              strNum[1] = '\0';
          }
          else{
              strNum[0] = b + 48;
              strNum[1] = c + 48;
              strNum[2] = '\0';
          }
      }
  
      return strNum;
  }
  
  void TranAddr(char *ad)//输入一个地址，输出其局域网内的前n个地址，到address结构体中
  {
      char Addr[20];
      strcpy(Addr, ad);//由于函数输入的指针存在于堆栈中，不能修改，所以申请字符数组存放
  
      struct in_addr strAddr;
  	struct hostent *phost;
  
      int count, i, j, z;
      
      for(i = 0; i < Number_of_LAN; i++)
      {
          for(count = 0, z = 0; count < 3; z++)
              if(Addr[z] == '.')
                  count++;
          
          Addr[z] = '\0';
          strcpy(Addr, strcat(Addr, TranNum(i + 1)));
  
          inet_pton(AF_INET, Addr, &strAddr);//将ip地址转换为二进制
  
          phost = gethostbyaddr((const char*)&strAddr, sizeof(strAddr), AF_INET);//获取主机名
          if (phost != NULL)
              strcpy(addr[i][0].hostname, phost->h_name);
  
          for(j = 0; j < Number_of_ports; j++)
              strcpy(addr[i][j].address, Addr);
      }
  }
  
  void  sockconnect(struct Address *b)
  {
      int sockfd;
      struct sockaddr_in seraddr;
  
      char addr[20];
      strcpy(addr, b->address);
  
      sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
      if(sockfd == -1)
      {
          perror("sock");
          exit(-1);
      }
  
      seraddr.sin_family = AF_INET;
      seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(addr);
      seraddr.sin_port = htons(b->port);
  // 向服务器发起连接请求
      if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&seraddr,sizeof(seraddr)) != 0)
          b->open = 0;
      else
          b->open = 1;
      
      close(sockfd);
  }
  
  void *pth_main(void *addr)
  {
      sockconnect((struct Address*)addr);
  
      pthread_exit(0);
  }
  
  int main(int argc, char *argv[])
  {
      if(argc < 2)
      {
          printf("Missing parameter\n");
          exit(-1);
      }
      
      pthread_t pth[Number_of_LAN * Number_of_ports];
      int i, j, Ipcount, Portscount, number;
  
      TranAddr(argv[1]);
  
      for(i = 0; i < Number_of_LAN; i++)//调整连接的端口值，将没获得主机名的地址赋名为none
      {
          if(strlen(addr[i][0].hostname) == 0)
              strcpy(addr[i][0].hostname, "nameless");
          for(j = 0; j < Number_of_ports; j++)
          {
              addr[i][j].port = j + 1;
              addr[i][j].open = 0;
          }
      }
  
  
      for(number = 0; number < Number_of_LAN; number = number + 4)
      {
              for(i = number; i < number + 4; i++)
              {
                  for(j = 0; j < Number_of_ports; j++)
                  {
                      if((pthread_create(&pth[i * Number_of_ports + j], NULL, pth_main, (void *)&addr[i][j])) != 0)
                      {
                          printf("进程%d创建失败\n", i * Number_of_ports + j);
                          exit(-1);
                      }
                  }
              }
              for(i = number * Number_of_ports; i < (number + 4) * Number_of_ports; i++)
              {
                  pthread_join(pth[i], NULL);
              }
              
      }
  
  //输出
      Ipcount = 0;
      printf("主机名                  ip地址               开放端口\n");
      for(i = 0; i < Number_of_LAN; i++)
      {
          printf("%-17s       %-16s    ", addr[i][0].hostname, addr[i][0].address);
          Portscount = 0;
          for(j = 0; j < Number_of_ports; j++)
          {
              if(addr[i][j].open != 0){
                  printf(" '%d' ", addr[i][j].port);
                  Portscount ++;
              }
          }
          if(Portscount == 0)
              printf(" none");
          else    Ipcount++;
          printf("\n");
      }
      printf("共有%d个主机开放\n", Ipcount);
      return 0;
  }