甲方IT大佬的成长之路--PS1小程序终极版--260124

今天是小L的PS进化论，批量telnet小程序的最后一期，打破所有禁锢，自己使用函数去测试端口

因为$tcpClient变量没有被初始化。在调用BeginConnect方法之前，需要先创建TcpClient对象。

这里是代码：

$remotetradeIP = @("1800.1069.300.1850") $ports = 3123 foreach ($forbideIP in $remotetradeIP) { foreach ($port in $ports) { # 为每个连接创建新的 TcpClient 实例 $tcpClient = New-Object System.Net.Sockets.TcpClient $asyncResult = $tcpClient.BeginConnect($forbideIP, $port, $null, $null) # 如果需要等待连接完成，可以添加以下代码 # 但注意：BeginConnect 是异步的，不会阻塞执行 } }

重要说明：

1. 异步连接：BeginConnect是异步方法，它会立即返回，不会等待连接完成。如果需要等待连接完成，应该使用同步的Connect方法或处理异步回调。

2. 资源管理：这个代码会创建多个TcpClient实例但没有关闭它们。如果需要更完整的管理，可以添加超时和关闭逻辑：

$tcpClient = $null try { $tcpClient = New-Object System.Net.Sockets.TcpClient $asyncResult = $tcpClient.BeginConnect($forbideIP, $port, $null, $null) # 等待连接完成（带超时） $success = $asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne($timeout, $false) if ($success) { $tcpClient.EndConnect($asyncResult) Write-Host "成功连接到 $forbideIP`:$port" } else { Write-Host "连接到 $forbideIP`:$port 超时" } } catch { Write-Host "连接到 $forbideIP`:$port 失败: $_" } finally { if ($tcpClient -ne $null) { $tcpClient.Close() } }

我们遇到了一个新的错误：同一个套接字上正在进行另一个异步操作时，不能调用 BeginConnect。

这是因为我们在同一个TcpClient实例上连续调用BeginConnect，而前一个异步操作还没有完成。

根据你的需求，你想要同时（异步地）尝试连接到多个IP和端口。但是，一个TcpClient实例一次只能处理一个连接操作。

有几种解决方案：

1. 为每个连接创建一个新的TcpClient实例。

2. 使用同步连接，但这样会阻塞线程，并且不能同时尝试多个连接。

3. 使用异步连接，但每个连接使用单独的TcpClient实例。

同时尝试连接多个IP和端口，所以应该为每个连接创建一个新的TcpClient实例。

注意你之前将TcpClient实例创建放在了循环外部，这会导致所有连接尝试都使用同一个TcpClient实例，从而引发上述错误。这个错误是因为你在同一个TcpClient实例上连续调用BeginConnect方法。BeginConnect是异步操作，在第一个连接尝试完成之前，不能在同一个TcpClient实例上开始另一个连接。由于我们为每个连接尝试都创建了一个TcpClient实例，所以不会出现同一个套接字上多个异步操作的问题。

思路如下：

我将代码修改为每个连接尝试都使用新的TcpClient实例。同时，为了管理异步操作，我们可以存储所有的异步结果，然后在之后等待它们完成。

但是注意：异步连接操作是立即返回的，我们可能需要在之后检查连接是否成功。如果创建一个TcpClient实例，并异步连接，然后立即丢弃（不等待结果）。但这样可能会导致资源泄露，因为连接可能还在进行中，而我们已经离开了using块。请注意：异步操作需要被妥善管理，否则可能会造成资源浪费和程序不稳定。

更好的做法是使用异步操作，并在完成后关闭连接。比如端口扫描，那么可以使用以下方式：

使用异步连接，只是想要尝试连接，而不需要保持连接。所以我们可以这样做：异步连接尝试，并在连接尝试后立即关闭（无论成功与否）的代码。

但是，注意：BeginConnect是异步的，我们无法立即知道连接是否成功

使用回调函数的示例，在连接尝试完成后关闭连接：

但是，TcpClient的BeginConnect没有直接提供超时取消的方法，所以我们可以通过等待WaitHandle来模拟超时，然后关闭TcpClient。

以下代码可以实现：

代码1：为每个连接创建新的 TcpClient 实例

$timeout = 1000 $remotetradeIP = @("10.185.10.185") $ports = 3113 foreach ($forbideIP in $remotetradeIP) { foreach ($port in $ports) { # 为每个连接创建新的 TcpClient 实例 $tcpClient = New-Object System.Net.Sockets.TcpClient try { $asyncResult = $tcpClient.BeginConnect($forbideIP, $port, $null, $null) $success = $asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne($timeout, $false) if ($success) { $tcpClient.EndConnect($asyncResult) Write-Host "成功连接到 $forbideIP`:$port" } else { Write-Host "连接到 $forbideIP`:$port 超时" } } catch { Write-Host "连接到 $forbideIP`:$port 失败: $_" } finally { if ($tcpClient -ne $null) { $tcpClient.Close() } } } }

代码2：使用同步连接（更简单）

$timeout = 1000 $remotetradeIP = @("100.10609.300.850") $ports = 3113 foreach ($forbideIP in $remotetradeIP) { foreach ($port in $ports) { $tcpClient = $null try { $tcpClient = New-Object System.Net.Sockets.TcpClient # 使用同步连接 $connectTask = $tcpClient.ConnectAsync($forbideIP, $port) $completed = $connectTask.Wait($timeout) if ($completed -and $tcpClient.Connected) { Write-Host "成功连接到 $forbideIP`:$port" } else { Write-Host "连接到 $forbideIP`:$port 超时或失败" } } catch { Write-Host "连接到 $forbideIP`:$port 失败: $_" } finally { if ($tcpClient -ne $null) { $tcpClient.Close() } } } }

代码3：并行测试连接

$remotetradeIP = @("4080.2609.300.285") $ports = 33 # 创建并行任务列表 $jobs = @() foreach ($forbideIP in $remotetradeIP) { foreach ($port in $ports) { $jobs += Start-Job -ScriptBlock { param($ip, $port) $result = Test-NetConnection -ComputerName $ip -Port $port -WarningAction SilentlyContinue -ErrorAction SilentlyContinue [PSCustomObject]@{ IP = $ip Port = $port Status = if ($result.TcpTestSucceeded) { "成功" } else { "失败" } TcpTestSucceeded = $result.TcpTestSucceeded PingSucceeded = $result.PingSucceeded } } -ArgumentList $forbideIP, $port } } # 等待所有任务完成 $results = $jobs | Wait-Job | Receive-Job # 清理作业 $jobs | Remove-Job # 显示结果 $results | Format-Table -AutoSize

建议：

• 如果需要批量快速测试，使用代码3

1..20 | % { $a = $_; write-host "------"; write-host "10.1.74.$a"; 3389,53,80,445 | % {echo ((new-object Net.Sockets.TcpClient).Connect("10.1.74.$a",$_)) "Port $_ is open!"} 2>$null} // 针对某IP段 & 多个端口的扫描器
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实际测试中遇到的问题：

结果文字重叠的问题是因为在循环中同时有多个异步连接尝试，并且它们可能几乎同时完成，导致多个Write-Host输出同时进行，从而在控制台上产生重叠。

在PowerShell中，如果你同时启动多个异步操作（比如使用BeginConnect），然后使用WaitOne等待它们完成，但是等待时间很短，那么多个操作可能几乎同时完成，然后同时调用Write-Host，从而造成输出重叠。

为了解决这个问题，我们可以使用锁机制来确保每次只有一个线程可以执行Write-Host。但是，在PowerShell中，我们可以使用同步上下文或者使用线程安全的方式来输出。一个简单的方法是将输出操作序列化，例如使用一个锁对象。

更好的方法是使用同步锁来确保每次只有一个输出操作进行。

但是，在PowerShell中，我们可以使用[Mutex]或[System.Threading.Monitor]来锁定，但更简单的方法是使用一个共享的锁对象。

修改代码，在输出时加锁：

# 创建一个锁对象 $lockObj = New-Object System.Object# 使用锁来确保同一时间只有一个线程在执行Write-Host [System.Threading.Monitor]::Enter($lockObj) try { } finally { [System.Threading.Monitor]::Exit($lockObj) } } catch { [System.Threading.Monitor]::Enter($lockObj) try { } finally { [System.Threading.Monitor]::Exit($lockObj) } } finally { if ($tcpClient -ne $null) { $tcpClient.Close() } }

但是，请注意，这个脚本实际上是在主线程上顺序执行每个连接的，所以理论上不会出现多线程同时写的问题。那么为什么会出现重叠呢？可能是因为PowerShell控制台在处理快速连续的输出时会出现显示问题。另一种可能是，在等待异步连接完成时，多个异步操作可能同时完成，然后主线程依次处理它们，但Write-Host输出可能被缓冲，然后同时显示，导致重叠。

另一种更简单的解决方案是使用Out-Host来自动处理同步，或者使用Start-Sleep稍微延迟一下输出，但这并不是保证有效的，而且不够优雅。

我怀疑问题可能不是由于多线程，而是由于控制台应用程序本身的特性。你可以尝试使用另一种输出方式，比如使用累计字符串然后一次性输出，或者使用其他方法。

使用更简单的同步连接方法，并确保每次输出之间没有其他操作干扰。

这个文字重叠的问题是由于 PowerShell 控制台输出缓冲导致的。当多个异步连接几乎同时完成时，它们的输出会同时写入控制台，造成字符重叠。以下是几种解决方案：

方案1：使用线程锁确保输出同步

$timeout = 1000 $remotetradeIP = @("180.169.70.181", "180.169.70.182", "180.169.70.183", "180.169.70.184", "140.206.102.21", "140.206.102.22", "140.206.102.23", "140.206.102.24", "180.169.70.179", "180.169.70.180", "140.206.102.19", "140.206.102.20", "180.169.30.185") $ports = 31205, 31213 # 创建同步锁对象 $lockObject = New-Object System.Object foreach ($forbideIP in $remotetradeIP) { foreach ($port in $ports) { $tcpClient = $null try { $tcpClient = New-Object System.Net.Sockets.TcpClient $asyncResult = $tcpClient.BeginConnect($forbideIP, $port, $null, $null) $success = $asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne($timeout, $false) # 使用锁确保输出同步 [System.Threading.Monitor]::Enter($lockObject) try { if ($success -and $tcpClient.Connected) { $tcpClient.EndConnect($asyncResult) Write-Host "成功连接到 $forbideIP`:$port" -ForegroundColor Green } else { Write-Host "连接到 $forbideIP`:$port 超时" -ForegroundColor Yellow } } finally { [System.Threading.Monitor]::Exit($lockObject) } } catch { [System.Threading.Monitor]::Enter($lockObject) try { Write-Host "连接到 $forbideIP`:$port 失败: $($_.Exception.Message)" -ForegroundColor Red } finally { [System.Threading.Monitor]::Exit($lockObject) } } finally { if ($tcpClient -ne $null) { $tcpClient.Close() } } } }

方案2：使用更简单的同步方法（推荐）

$timeout = 1000 $remotetradeIP = @("180.169.70.181", "180.169.70.182", "180.169.70.183", "180.169.70.184", "140.206.102.21", "140.206.102.22", "140.206.102.23", "140.206.102.24", "180.169.70.179", "180.169.70.180", "140.206.102.19", "140.206.102.20", "180.169.30.185") $ports = 31205, 31213 $results = @() foreach ($forbideIP in $remotetradeIP) { foreach ($port in $ports) { $tcpClient = $null try { $tcpClient = New-Object System.Net.Sockets.TcpClient # 使用同步连接避免异步问题 $connectTask = $tcpClient.ConnectAsync($forbideIP, $port) # 等待连接完成 if ($connectTask.Wait($timeout)) { if ($tcpClient.Connected) { Write-Host "成功连接到 $forbideIP`:$port" -ForegroundColor Green $results += [PSCustomObject]@{ IP = $forbideIP Port = $port Status = "成功" Timestamp = Get-Date } } else { Write-Host "连接到 $forbideIP`:$port 失败" -ForegroundColor Red } } else { Write-Host "连接到 $forbideIP`:$port 超时" -ForegroundColor Yellow $results += [PSCustomObject]@{ IP = $forbideIP Port = $port Status = "超时" Timestamp = Get-Date } } } catch { Write-Host "连接到 $forbideIP`:$port 异常: $($_.Exception.Message)" -ForegroundColor Red $results += [PSCustomObject]@{ IP = $forbideIP Port = $port Status = "异常" Error = $_.Exception.Message Timestamp = Get-Date } } finally { if ($tcpClient -ne $null) { $tcpClient.Close() } } } } # 显示汇总结果 Write-Host "`n连接测试汇总:" -ForegroundColor Cyan $results | Format-Table -AutoSize

方案3：使用 Test-Connection

使用方案3，因为：

1. Test-Connection是 PowerShell 内置命令

2. 但是需要最新的powershell7.5及以上，因为他添加了新的参数-protocol TCP -count 123

3. 自动处理了各种异常情况。

最后，比较一下我写的小程序和我摒弃了的telnet工具的原理是什么？

下面分别进行说明：

1. 小程序原理

我们的小程序使用的是PowerShell脚本，通过创建TcpClient对象来尝试与目标IP和端口建立TCP连接。具体步骤：

• 创建一个TcpClient实例。

• 调用BeginConnect方法（异步）或Connect方法（同步）尝试连接。

• 设置一个超时时间，如果在指定时间内连接成功，则说明该端口是可达的；如果超时或抛出异常，则说明连接失败。

在异步连接的情况下，我们使用BeginConnect开始一个异步连接，然后通过AsyncWaitHandle.WaitOne等待连接完成，并设置超时。如果是同步连接，则使用Connect方法并设置超时。

2. Telnet工具原理

Telnet是一个应用层协议，不要忘了，同时也是一个用于远程登录的命令行工具。当我们使用telnet工具来测试端口连通性时，它实际上使用的是TCP协议来尝试与目标主机和端口建立一个TCP连接。

在连接建立后，则会进入telnet协议交互。但我们通常只用它来测试连通性，所以一旦连接建立，我们就会断开。

# Telnet 客户端工作流程： # 1. 建立 TCP 连接（三次握手） # 2. 发送 Telnet 协议选项协商（IAC, DO, WILL, WONT 等） # 3. 等待服务器响应 # 4. 进入交互模式（如果端口是 Telnet 服务） # 当用于端口测试时： telnet 192.168.1.1 80 # 连接建立后会立即看到连接状态

关键点：

• 工作在应用层（Telnet 协议，端口 23）

• 连接建立后会发送 Telnet 协议协商数据

• 可用于测试任何 TCP 端口

• 会显示连接建立的详细信息

使用场景差异

您的小程序适合：批量端口扫描，快速连通性检查（不关心协议）

一、代码示例对比

您的小程序（优化版）：

# 专门用于端口连通性测试 $results = foreach ($ip in $ipList) { foreach ($port in $ports) { $tcp = New-Object Net.Sockets.TcpClient try { $task = $tcp.ConnectAsync($ip, $port) if ($task.Wait(1000)) { [PSCustomObject]@{ IP=$ip; Port=$port; Status="Open" } } else { [PSCustomObject]@{ IP=$ip; Port=$port; Status="Timeout" } } } catch { [PSCustomObject]@{ IP=$ip; Port=$port; Status="Error"; Message=$_.Message } } finally { $tcp.Close() } } }

Telnet 等价功能：

# 需要结合其他工具实现批量测试 for ip in 192.168.1.1 192.168.1.2; do for port in 80 443; do timeout 1 telnet $ip $port 2>&1 | grep -q "Connected" if [ $? -eq 0 ]; then echo "$ip:$port - Open" else echo "$ip:$port - Closed" fi done done

二、安全性和隐蔽性

三、实际使用

使用您的小程序当：

• 需要批量测试成百上千个端口，自动化、批量的端口连通性测试

• 不希望发送任何应用层数据

使用 Telnet：

• 需要查看服务原始响应

• 测试文本协议（如HTTP、SMTP）

1. 输出结果到文本：您的小程序可以将结果保存到变量，然后输出到文本文件。例如，可以将结果保存在一个数组中，最后使用Export-Csv命令将结果导出为CSV文件。

Telnet 不能直接输出结果到文本文件。理解telnet工具的原理，讨论不能输出结果到txt文本

三、为什么不能直接输出到文本？

1. Telnet 的交互式设计

# Telnet 的三种模式： 1. 交互模式（默认）- 等待用户输入 2. 输入模式 - 从管道接收输入 3. 脚本模式 - 但功能有限 # 问题：输出混合了控制字符 $ echo "QUIT" | telnet example.com 80 Trying 93.184.216.34... Connected to example.com. Escape character is '^]'. <HTML>...</HTML> Connection closed by foreign host. # 包含了： # - 连接状态信息 # - 转义字符提示 # - 实际数据 # - 关闭信息

2. Telnet 输出到文本的问题

# 尝试输出到文件： telnet example.com 80 > output.txt # 问题1：仍然会等待用户输入 # 问题2：包含控制字符（颜色、转义序列） # 问题3：需要手动发送数据 # 问题4：不会自动退出 # 稍微好一点的方法： echo -e "GET / HTTP/1.0\r\n\r\n" | timeout 5 telnet example.com 80 2>&1 | grep -v "^Escape" > output.txt # 但还是很麻烦

四、Telnet 与您的小程序对比

性能对比表：

1. nc - 更快的替代品

# 基本用法 nc -z -v -w 1 example.com 80 # -z: 只扫描，不发送数据 # -v: 详细输出 # -w 1: 1秒超时 # 输出到文件 nc -z -v -w 1 example.com 80 2>&1 | tee output.txt

2. 您的小程序改进版

由于之前使用异步连接时出现了文字重叠的问题，我可以使用同步连接，设置较短的超时时间（1秒）来避免长时间等待。同时，将结果保存到变量，并最终导出到CSV文件。但通过作业（Jobs）或运行空间（Runspaces）来实现并行处理，以提高速度。不过，考虑到简单性，这里先使用同步连接，但会记录每个连接的结果，并最终输出到文件。

下面是一个使用PowerShell作业的并行版本，并将结果输出到CSV文件：

建议使用Runspaces（更轻量级）。

# 添加超时控制 $timeout = 1000 # 1秒 # 批量测试并输出到文件 $results = @() foreach ($ip in $ipList) { foreach ($port in $ports) { $result = Test-ConnectionAsync -IP $ip -Port $port -Timeout 1000 $results += $result } } # 输出到CSV $results | Export-Csv -Path "results.csv" -NoTypeInformation

七、Telnet 输出到文本的变通方案

1. 使用 timeout 命令控制

# Linux/Mac timeout 5 telnet example.com 80 2>&1 | grep -v "^Escape" > output.txt # Windows (PowerShell) $process = Start-Process telnet -ArgumentList "example.com 80" -NoNewWindow -PassThru $process | Wait-Process -Timeout 5 if (!$process.HasExited) { $process | Stop-Process } Get-Content $outputFile

2. 使用 expect 自动化

#!/usr/bin/expect spawn telnet example.com 80 expect "Escape character is '^]'." send "GET / HTTP/1.0\r\n\r\n" expect timeout send "\x1D" # Ctrl+] send "quit\r" # 输出可以重定向到文件

五、性能测试对比

测试脚本对比：

# 您的小程序测试 100 个端口 Measure-Command { foreach ($port in 1..100) { $tcp = New-Object Net.Sockets.TcpClient $task = $tcp.ConnectAsync("example.com", $port) $task.Wait(1000) # 1秒超时 $tcp.Close() } } # 结果: ~100 秒（并行可更快） # Telnet 测试 100 个端口 Measure-Command { foreach ($port in 1..100) { telnet example.com $port 2>&1 | Out-Null } } # 结果: ~7500 秒（75秒×100）

Telnet 慢的原因：

1. 历史包袱：为 1969 年的网络设计，当时技术落后， 因此设置了长的超时和多重重试机制，使用操作系统默认的 TCP 栈，参数无法自定义

2. 设计目标：为交互式使用设计，非批量测试工具

综上所述：注意区别

1. 端口测试用我的小程序或 nc

2. 协议调试用 telnet 或专门工具，注意，他们的设计目的和我们完全不同

3. 注意代码的elegant，不要写出那些愚笨可笑的代码。