Go语言实现 TCP 端口扫描器

在网络安全和系统管理中，端口扫描器是一种非常有用的工具。它可以帮助我们确定目标主机上哪些端口是开放的，从而了解系统的服务和潜在的安全风险。在本文中，我们将使用 Go 语言（Golang）编写三种不同版本的 TCP 端口扫描器：非并发版、并发版和 goroutine 池并发版。

P1：非并发版 TCP 端口扫描器

非并发版的端口扫描器是最基本的实现方式。它逐个扫描目标主机的端口，速度相对较慢，但对于理解端口扫描的基本原理非常有帮助。

以下是用 Go 语言实现非并发版 TCP 端口扫描器的代码：

go 复制代码

package main

import (
    "fmt"
    "net"
)

func main() {
    targetHost := "127.0.0.1"
    for port := 1; port <= 65535; port++ {
        address := fmt.Sprintf("%s:%d", targetHost, port)
        conn, err := net.Dial("tcp", address)
        if err == nil {
            fmt.Printf("Port %d is open\n", port)
            conn.Close()
        }
    }
}

在这个版本中，我们使用了一个简单的循环来遍历从 1 到 65535 的所有端口。对于每个端口，我们尝试建立一个 TCP 连接到目标主机。如果连接成功，说明该端口是开放的，我们打印出端口号。

P2：并发版 TCP 端口扫描器

并发版的端口扫描器利用了 Go 语言的并发特性，可以同时扫描多个端口，大大提高了扫描速度。

以下是并发版 TCP 端口扫描器的代码：

go 复制代码

package main

import (
    "fmt"
    "net"
    "sync"
)

func scanPort(host string, port int, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    address := fmt.Sprintf("%s:%d", host, port)
    conn, err := net.Dial("tcp", address)
    if err == nil {
        fmt.Printf("Port %d is open\n", port)
        conn.Close()
    }
}

func main() {
    targetHost := "127.0.0.1"
    var wg sync.WaitGroup
    for port := 1; port <= 65535; port++ {
        wg.Add(1)
        go scanPort(targetHost, port, &wg)
    }
    wg.Wait()
}

在这个版本中，我们定义了一个scanPort函数，它接受目标主机和端口号作为参数，并尝试建立一个 TCP 连接。在主函数中，我们使用一个sync.WaitGroup来等待所有的 goroutine 完成。对于每个端口，我们启动一个新的 goroutine 来调用scanPort函数。

P3：goroutine 池并发版 TCP 端口扫描器

虽然并发版的端口扫描器速度很快，但如果同时启动的 goroutine 数量过多，可能会导致系统资源耗尽。为了解决这个问题，我们可以使用 goroutine 池来限制同时运行的 goroutine 数量。

以下是 goroutine 池并发版 TCP 端口扫描器的代码：

go 复制代码

package main

import (
    "fmt"
    "net"
    "sync"
)

func worker(host string, ports <-chan int, results chan<- string, wg *sync.WaitGroup) {
    defer wg.Done()
    for port := range ports {
        address := fmt.Sprintf("%s:%d", host, port)
        conn, err := net.Dial("tcp", address)
        if err == nil {
            results <- fmt.Sprintf("Port %d is open", port)
            conn.Close()
        } else {
            results <- ""
        }
    }
}

func main() {
    targetHost := "127.0.0.1"
    numWorkers := 100
    ports := make(chan int, 65535)
    results := make(chan string, 65535)
    var wg sync.WaitGroup

    for i := 0; i < numWorkers; i++ {
        wg.Add(1)
        go worker(targetHost, ports, results, &wg)
    }

    for port := 1; port <= 65535; port++ {
        ports <- port
    }
    close(ports)

    go func() {
        wg.Wait()
        close(results)
    }()

    for result := range results {
        if result!= "" {
            fmt.Println(result)
        }
    }
}

在这个版本中，我们创建了一个固定数量的 goroutine（即 goroutine 池）来扫描端口。我们使用两个通道：一个用于传递端口号给 worker goroutine，另一个用于接收扫描结果。在主函数中，我们启动多个 worker goroutine，然后将端口号发送到端口通道。worker goroutine 从端口通道中接收端口号，进行扫描，并将结果发送到结果通道。最后，我们从结果通道中读取并打印开放的端口号。

以下是对三种 Go 语言编写的 TCP 端口扫描器的原理介绍：

P1：非并发版 TCP 端口扫描器

原理：

循环遍历从 1 到 65535 的所有端口号。对于每个端口号，通过net.Dial("tcp", address)尝试与目标主机建立 TCP 连接。
如果连接成功，说明该端口处于开放状态，打印出"Port [端口号] is open"的信息，然后关闭连接。
逐个端口进行尝试，不使用并发机制，速度相对较慢，因为在测试完一个端口后才会测试下一个端口。

P2：并发版 TCP 端口扫描器

原理：

定义了一个scanPort函数，该函数接受目标主机和端口号作为参数。在函数内部，尝试建立 TCP 连接，如果连接成功，说明端口开放，打印端口号并关闭连接。
在主函数中，使用sync.WaitGroup来协调多个 goroutine 的执行。对于每个端口号，启动一个新的 goroutine 来执行scanPort函数。
通过同时启动多个 goroutine 来并发地扫描不同的端口，大大提高了扫描速度。每个 goroutine 独立地尝试连接目标主机的一个端口，互不干扰。

P3：goroutine 池并发版 TCP 端口扫描器

原理：

首先创建了两个通道，一个用于传递端口号给 worker goroutine（ports通道），另一个用于接收扫描结果（results通道）。
定义了一个worker函数，作为 goroutine 池中的工作函数。每个 worker goroutine 从ports通道中接收端口号，尝试建立 TCP 连接，如果连接成功，将结果（"Port [端口号] is open"）发送到results通道，否则发送空字符串。
在主函数中，启动固定数量的 worker goroutine（即创建 goroutine 池），然后将端口号逐个发送到ports通道。
当所有端口号都发送完毕后，关闭ports通道。同时，启动一个新的 goroutine 来等待所有 worker goroutine 完成任务（通过sync.WaitGroup），并在所有任务完成后关闭results通道。
最后，从results通道中读取结果并打印开放的端口号。
这种方式通过限制同时运行的 goroutine 数量，避免了无限制并发可能导致的系统资源耗尽问题，同时仍然能够利用并发来提高扫描速度。

通过以上三种版本的 TCP 端口扫描器，我们可以看到 Go 语言的并发特性在提高程序性能方面的强大之处。在实际应用中，我们可以根据具体需求选择合适的版本。同时，需要注意的是，在进行端口扫描时，应该遵守法律法规，确保获得合法的授权。

Go语言 实现 TCP 端口扫描器

P1：非并发版 TCP 端口扫描器

P2：并发版 TCP 端口扫描器

P3：goroutine 池并发版 TCP 端口扫描器

Go语言实现 TCP 端口扫描器