實例探究Python以并發(fā)方式編寫高性能端口掃描器的方法
關于端口掃描器
端口掃描工具（Port Scanner）指用于探測服務器或主機開放端口情況的工具。常被計算機管理員用于確認安全策略，同時被攻擊者用于識別目標主機上的可運作的網(wǎng)絡服務。
端口掃描定義是客戶端向一定范圍的服務器端口發(fā)送對應請求，以此確認可使用的端口。雖然其本身并不是惡意的網(wǎng)絡活動，但也是網(wǎng)絡攻擊者探測目標主機服務，以利用該服務的已知漏洞的重要手段。端口掃描的主要用途仍然只是確認遠程機器某個服務的可用性。
掃描多個主機以獲取特定的某個端口被稱為端口清掃（Portsweep），以此獲取特定的服務。例如，基于SQL服務的計算機蠕蟲就會清掃大量主機的同一端口以在 1433 端口上建立TCP連接。
Python實現(xiàn)
端口掃描器原理很簡單，無非就是操作socket，能connect就認定這個端口開放著。
import socket
def scan(port):
s = socket.socket()
if s.connect_ex(('localhost', port)) == 0:
print port, 'open'
s.close()
if __name__ == '__main__':
map(scan,range(1,65536))
這樣一個最簡單的端口掃描器出來了。
等等喂，半天都沒反應，那是因為socket是阻塞的，每次連接要等很久才超時。
我們自己給它加上的超時。
s.settimeout(0.1)
再跑一遍，感覺快多了。
多線程版本
import socket
import threading
def scan(port):
s = socket.socket()
s.settimeout(0.1)
if s.connect_ex(('localhost', port)) == 0:
print port, 'open'
s.close()
if __name__ == '__main__':
threads = [threading.Thread(target=scan, args=(i,)) for i in xrange(1,65536)]
map(lambda x:x.start(),threads)
運行一下，哇，好快，快到拋出錯誤了。thread.error: can't start new thread。
想一下，這個進程開啟了65535個線程，有兩種可能，一種是超過最大線程數(shù)了，一種是超過最大socket句柄數(shù)了。在linux可以通過ulimit來修改。
如果不修改最大限制，怎么用多線程不報錯呢？
加個queue,變成生產者-消費者模式,開固定線程。
多線程+隊列版本
import socket
import threading
from Queue import Queue
def scan(port):
s = socket.socket()
s.settimeout(0.1)
if s.connect_ex(('localhost', port)) == 0:
print port, 'open'
s.close()
def worker():
while not q.empty():
port = q.get()
try:
scan(port)
finally:
q.task_done()
if __name__ == '__main__':
q = Queue()
map(q.put,xrange(1,65535))
threads = [threading.Thread(target=worker) for i in xrange(500)]
map(lambda x:x.start(),threads)
q.join()
這里開500個線程，不停的從隊列取任務來做。
multiprocessing+隊列版本
總不能開65535個進程吧？還是用生產者消費者模式
import multiprocessing
def scan(port):
s = socket.socket()
s.settimeout(0.1)
if s.connect_ex(('localhost', port)) == 0:
print port, 'open'
s.close()
def worker(q):
while not q.empty():
port = q.get()
try:
scan(port)
finally:
q.task_done()
if __name__ == '__main__':
q = multiprocessing.JoinableQueue()
map(q.put,xrange(1,65535))
jobs = [multiprocessing.Process(target=worker, args=(q,)) for i in xrange(100)]
map(lambda x:x.start(),jobs)
注意這里把隊列作為一個參數(shù)傳入到worker中去，因為是process safe的queue，不然會報錯。
還有用的是JoinableQueue()，顧名思義就是可以join()的。
gevent的spawn版本
from gevent import monkey; monkey.patch_all(); import gevent import socket ... if __name__ == '__main__': threads = [gevent.spawn(scan, i) for i in xrange(1,65536)] gevent.joinall(threads)
注意monkey patch必須在被patch的東西之前import,不然會Exception KeyError.比如不能先import threading,再monkey patch.
gevent的Pool版本
from gevent import monkey; monkey.patch_all(); import socket from gevent.pool import Pool ... if __name__ == '__main__': pool = Pool(500) pool.map(scan,xrange(1,65536)) pool.join()
concurrent.futures版本
import socket
from Queue import Queue
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor
...
if __name__ == '__main__':
q = Queue()
map(q.put,xrange(1,65536))
with ThreadPoolExecutor(max_workers=500) as executor:
for i in range(500):
executor.submit(worker,q)
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