一、开发背景

二、准备工作

三、远程主机 IP 探测

四、核心算法

1、IP地址转化为十进制数

2、十进制数转化为IP地址

五、主机 IP 扫描神器界面

六、各功能代码及IP扫描演示

1、主机扫描按钮

2、停止按钮

3、执行命令按钮

最后

一、开发背景

今天我们来开启一个有趣的实战小项目，运用Java网络编程技术开发一个主机IP扫描探测神器，相信你一定感兴趣，用3个词描述就是简单、好玩、有收获！其实，主机IP扫描就是探测一个IP地址范围内有哪些主机是活动的，是网络攻防的基础和前提。

扫描探测一台目标主机包括的具体信息有：目标主机是否活动、主机的操作系统、正在使用哪些端口、对外提供了哪些服务、相关服务的软件版本等，对这些内容的探测可以为网络攻防提供参考信息。对主机的探测工具非常多，比如功能强大的nmap、netcat、superscan，以及国内的x-scanner等。这次我们自己动手来开发一个主机IP扫描探测小程序，来探测目标主机是否活动，更能加深对网络编程的理解和应用。

二、准备工作

开发平台：IntelliJ IDEA（点我下载）
Java环境：JDK1.8（点我下载）

三、远程主机 IP 探测

IP地址的探测就是确定被扫描的IP在网络中开闭状态，因此，开发任务的核心点就在于如何判断IP地址活跃状态。这时可以联想到平常我们使用ping命令来判断目标主机是否可达，ping命令是基于ICMP协议通信的。

由上面分析发现，可以使用Java中的InetAddress类中的isReachable方法进行判断，该方法就是基于ICMP协议判断目标是否可达的。描述如下：

A typical implementation will use ICMP ECHO REQUESTs if the privilege can be obtained, otherwise it will try to establish a TCP connection on port 7 (Echo) of the destination host.

所以，只需要两行代码就能完成这个探测任务：

InetAddress  addr = InetAddress.getByName(ip);//IP地址
boolean status=addr.isReachable(timeOut);// timeOut为等待时间(毫秒)

若status的值为真，则表示该主机是活跃的，否则可能不存在或离线。

分析到这里，为了实现一个IP范围的扫描，比如对192.168.11.1到192.168.11.100之间的IP地址进行探测，如何将IP地址正确地输入呢？

我们都知道，IPv4的地址格式是由一个32位二进制数来表示的，为了简单记录，把它分为4个字节，每个字节表示8位，进而使用一个十进制数值来表示。

比如192.168.11.1实际就是由4字节32位表示：11000000. 10101000. 00001011. 00000001，而192.168.11.100表示为：11000000. 10101000. 00001011. 01100100

观察之后发现，实际就是二进位的变化导致数值的编号的变化，要实现递增的IP地址，可以更为简单的将32位直接表示为一个有符号的十进制数值，前者就是-1062728959，后者是-1062728860。

分析到规律之后，接下来实现这个算法。

四、核心算法

很明显，我们需要两个算法：IP地址转为十进制数和十进制数转为IP地址。

首先，确定一个IP地址范围就需要将起始IP以及结束IP地址转化为十进制数值表示，两端边界就是IP地址的区间，然后在这个区间不断递增，将每个数值转为IP地址进而才能输入判断是否可达。

1、IP地址转化为十进制数

这个算法只涉及按位或运算，相对简单。

    public static int ipToLong(String ip) {String[] ipArray = ip.split("\\.");int num = 0;for (int i = 0; i < ipArray.length; i++) {int valueOfSection = Integer.parseInt(ipArray[i]);//将8位字符串转化为整型//对每段ip值左移，再进行按位或运算，最后得到一个十进制数值num = (valueOfSection << 8 * (3 - i)) | num;}return num;}

2、十进制数转化为IP地址

这个过程是上面算法的逆过程，主要涉及按位与和无符号右移。

public static String longToIp(int num) {String[] ipString = new String[4];for (int i = 0; i < 4; i++) {//将数值每8位跟 11111111 按位与运算，得到8位的二进制数int and = num & (255 << (8 * (3 - i)));//再将每段进行无符号右移，得到每段的ip值ipString[i] = String.valueOf(and >>> (8 * (3 - i)));}String ip = String.join(".", ipString);//将字符串数组拼接为IP地址形式return ip;
}

五、主机 IP 扫描神器界面

核心部分已经分析并且完成算法实现，现在来组装IP扫描神器的界面了，这个就很简单啦！

先来看看界面，如图。看到这里，是否跟你想象的一样呢？

可以看到这里除了主机IP扫描的功能，还有一个类似CMD执行命令的功能，后面会简单介绍。

界面代码：

/***  HostScannerFX.java*  @author Charzous*  @date 2021-05-30 下午 07:03*  Copyright (c) 2020-10-30*  All right reserved.**/import javafx.application.Application;
import javafx.application.Platform;
import javafx.geometry.Insets;
import javafx.geometry.Pos;
import javafx.scene.Scene;
import javafx.scene.control.*;
import javafx.scene.layout.BorderPane;
import javafx.scene.layout.HBox;
import javafx.scene.layout.Priority;
import javafx.scene.layout.VBox;
import javafx.stage.Stage;import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.InetAddress;public class HostScannerFX extends Application {private TextArea result = new TextArea();private TextField begin = new TextField();private TextField end = new TextField();private TextField tfCmd = new TextField();private Button PCScan = new Button("主机扫描");private Button stop=new Button("停止");private Button exeCmd = new Button("执行命令");private Thread readThread;@Overridepublic void start(Stage primaryStage) throws Exception {BorderPane mainPane = new BorderPane();VBox vBox = new VBox();vBox.setSpacing(10);vBox.setPadding(new Insets(10, 20, 10, 20));VBox.setVgrow(result, Priority.ALWAYS);vBox.getChildren().addAll(new Label("扫描结果："), result);mainPane.setCenter(vBox);HBox hBox1 = new HBox();hBox1.setSpacing(10);hBox1.setPadding(new Insets(10, 20, 10, 20));hBox1.setAlignment(Pos.CENTER);begin.setPrefWidth(180);end.setPrefWidth(180);hBox1.getChildren().addAll(new Label("起始地址："), begin, new Label("结束地址："), end, PCScan,stop);HBox hBox2 = new HBox();hBox2.setSpacing(10);hBox2.setPadding(new Insets(10, 20, 10, 20));hBox2.setAlignment(Pos.CENTER);HBox.setHgrow(tfCmd, Priority.ALWAYS);hBox2.getChildren().addAll(new Label("输入命令格式："), tfCmd, exeCmd);VBox vBox1 = new VBox();vBox1.setSpacing(10);vBox1.setPadding(new Insets(10, 20, 10, 20));vBox1.setAlignment(Pos.CENTER);vBox1.getChildren().addAll(hBox1, hBox2);mainPane.setBottom(vBox1);Scene scene = new Scene(mainPane, 800, 500);primaryStage.setScene(scene);primaryStage.setTitle("MyHostScanner");primaryStage.show();//关闭窗口primaryStage.setOnCloseRequest(event -> {System.exit(0);});}
}

现在这个还是不能用的，我们需要对界面的按钮绑定事件，也就是将上面的IP探测扫描功能加进来，具体看下面。

六、各功能代码及IP扫描演示

1、主机扫描按钮

上面分析过，扫描探测就是通过ICMP建立通信，这需要耗时，因此将扫描任务放到一个线程中执行，不影响主程序操作。

        PCScan.setOnAction(event -> {String host = begin.getText().trim();String endHost = end.getText().trim();if (host.equals("")||endHost.equals("")){result.appendText("请正确输入起始地址和结束地址!\n");return;}int beginIp = ipToLong(host);int endIp = ipToLong(endHost);readThread = new Thread(() -> {for (int i = beginIp; i <= endIp; i++) {//判断线程状态标志，如果被终止则停止线程if (readThread.isInterrupted()){readThread.interrupt();result.appendText("终止扫描！");break;}String ip = longToIp(i);try {InetAddress address = InetAddress.getByName(ip);boolean status = address.isReachable(200);Platform.runLater(() -> {if (status == true)result.appendText(address + " is reachable.\n");elseresult.appendText(address + " is not reachable.\n");});} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}result.appendText("扫描结束！\n");});readThread.start();});

2、停止按钮

停止的意思就是我们不然程序继续扫描了，终止线程操作，很简单的实现。

        stop.setOnAction(event -> {readThread.interrupt();});

这个是结合上面扫描线程中，判断线程状态共同实现的。

//判断线程状态标志，如果被终止则停止线程
if (readThread.isInterrupted()){readThread.interrupt();result.appendText("终止扫描！");break;
}

3、执行命令按钮

执行命令是增加的一个功能，主要使用Java里面的Process类和Runtime类共同实现的，类似在命令提示符cmd中输入命令执行功能。

        exeCmd.setOnAction(event -> {String cmd=tfCmd.getText();if (cmd.equals("")){result.appendText("请正确输入执行命令!\n");return;}readThread = new Thread(()->{try {Process process = Runtime.getRuntime().exec(cmd);InputStream in = process.getInputStream();BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(in,"gbk"));String msg=null;while ((msg=br.readLine())!=null){String msgTemp=msg;Platform.runLater(()->{result.appendText(msgTemp+"\n");});}}catch (IOException e) {System.err.println(e.getMessage());}});readThread.start();});

现在看看效果了。我所在的局域网的网络是10.173.40.0，我的IP地址是10.173.40.25，所以进行了一个小范围的探测扫描，发现几个IP地址也是活动状态。

然后，查看一下百度的IP地址，扫描看看。

发现百度所在的网段许多IP地址是活动的。

最后

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