Question

Go在网络应用编程方面堪称完美。它自带的标准库也很优秀，在开发过程中可以给予我们很多帮助。

在本文中，我们将会用Go写一个简单的TCP扫描器。整个程序的代码在50行以内。在我们开始动手之前，先介绍一些理论知识。

不得不说，TCP是比我们介绍的要复杂的多，但是我们只介绍一点基础知识。TCP的握手有三个过程。首先，客户端发送一个 syn 的包，表示建立回话的开始。如果客户端收到超时，说明端口可能在防火墙后面，

第二，如果服务端应答 syn-ack 包，意味着这个端口是打开的，否则会返回 rst 包。最后，客户端需要另外发送一个 ack 包。从这时起，连接就已经建立。

我们TCP扫描器第一步先实现单个端口的测试。使用标准库中的 net.Dial 函数，该函数接收两个参数：协议和测试地址（带端口号）。

package main

import (
    "fmt"
    "net"
)

func main() {
    _, err := net.Dial("tcp", "google.com:80")
    if err == nil {
        fmt.Println("Connection successful")
    } else {
        fmt.Println(err)
    }
}

为了不一个一个地测试每个端口，我们将添加一个简单的循环来简化整个测试过程。

package main

import (
    "fmt"
    "net"
)

func main() {
    for port := 80; port < 100; port++ {
        conn, err := net.Dial("tcp", fmt.Sprintf("google.com:%d", port))
        if err == nil {
            conn.Close()
            fmt.Println("Connection successful")
        } else {
            fmt.Println(err)
        }
    }
}
这种处理方式有个很大的问题，极度的慢。我们可以通过两个操作来处理一下：并行的执行及为每个连接添加超时控制。

我们来看下如何实现并行。第一步先把扫描功能拆分为一个独立函数。这样会使我们的代码看起来清晰。

func isOpen(host string, port int) bool {
  time.Sleep(time.Millisecond * 1)
  conn, err := net.Dial("tcp", fmt.Sprintf("%s:%d", host, port))
  if err == nil {
     _ = conn.Close()
     return true
  }

  return false
}

我们会引入一个新的方法 WaitGroup ，详细用法信息可以参考标准库文档。在主函数中，我们可以拆分为协程去执行，然后等待执行结束。

func main() {
  ports := []int{}

  wg := &sync.WaitGroup{}
  for port := 1; port < 100; port++ {
     wg.Add(1)
     go func() {
        opened := isOpen("google.com", port)
        if opened {
           ports = append(ports, port)
        }
        wg.Done()
     }()
  }

  wg.Wait()
  fmt.Printf("opened ports: %v\n", ports)
}

我们的代码已经执行的很快了，但是由于超时的原因，我们需要等待很久才能收到返回的错误信息。我们可以假设如果我们200毫秒内没有收到服务器的回应，就不再继续等待。

func isOpen(host string, port int, timeout time.Duration) bool {
    time.Sleep(time.Millisecond * 1)
    conn, err := net.DialTimeout("tcp", fmt.Sprintf("%s:%d", host, port), timeout)
    if err == nil {
        _ = conn.Close()
        return true
    }

    return false
}

func main() {
    ports := []int{}

    wg := &sync.WaitGroup{}
    timeout := time.Millisecond * 200
    for port := 1; port < 100; port++ {
        wg.Add(1)
        go func(p int) {
            opened := isOpen("google.com", p, timeout)
            if opened {
                ports = append(ports, p)
            }
            wg.Done()
        }(port)
    }

    wg.Wait()
    fmt.Printf("opened ports: %v\n", ports)
}

至此，我们就得到了一个简单的端口扫描器。但有些不好的是，不能很方便的修改域名地址以及端口号范围，我们必须要重新编译代码才可以。Go还有一个很不错的包叫做 flag 。

flag 包可以帮助我们编写命令行程序。我们可以配置每个字符串或数字。我们为主机名及要测试的端口范围和连接超时添加参数。

func main() {
    hostname := flag.String("hostname", "", "hostname to test")
    startPort := flag.Int("start-port", 80, "the port on which the scanning starts")
    endPort := flag.Int("end-port", 100, "the port from which the scanning ends")
    timeout := flag.Duration("timeout", time.Millisecond * 200, "timeout")
    flag.Parse()

    ports := []int{}

    wg := &sync.WaitGroup{}
    for port := *startPort; port <= *endPort; port++ {
        wg.Add(1)
        go func(p int) {
            opened := isOpen(*hostname, p, *timeout)
            if opened {
                ports = append(ports, p)
            }
            wg.Done()
        }(port)
    }

    wg.Wait()
    fmt.Printf("opened ports: %v\n", ports)
}

如果我们想要显示如何使用，我们可以添加一个 -h 参数，来显示使用说明。整个项目不到50行的代码，我们使用到了并行、flag 及 net 包。

唯一的问题就是，现在这个程序会有竞争条件。在只扫描少数端口时，速度比较慢，可能不会出现，但确实存在这个问题。所以我们需要使用 mutex 来修复它。

wg := &sync.WaitGroup{}
mutex := &sync.Mutex{}
for port := *startPort; port <= *endPort; port++ {
    wg.Add(1)
    go func(p int) {
        opened := isOpen(*hostname, p, *timeout)
        if opened {
            mutex.Lock()
            ports = append(ports, p)
            mutex.Unlock()
        }
        wg.Done()
    }(port)
}

我们本次只是简单的实现端口扫描的功能。如果大家喜欢编写这种工具，可以加入自己的理解或特性。参照 nmap 等著名扫描器的实现思路，用Go来打造自己的扫描器，从而加深对网络编程的理解。

本文转自：https://mp.weixin.qq.com/s/OhS_RQZojJbkenOSS_tEng