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淺析FTP的工作原理
FTP協(xié)議概述
起初， FTP并不是應(yīng)用于IP網(wǎng)絡(luò)上的協(xié)議，而是ARPANEt網(wǎng)絡(luò)中計算機間的文件傳輸協(xié)議， ARPANET是美國國防部組建的老網(wǎng)絡(luò)，于1960-1980年使用。在那時， FTP的主要功能是在主機間高速可靠地傳輸文件。目前FTP仍然保持其可靠性，即使在今天，它還允許文件遠程存取。這使得用戶可以在某個系統(tǒng)上工作，而將文件存貯在別的系統(tǒng)。例如，如果某用戶運行Web服務(wù)器，需要從遠程主機上取得HTML文件和CGI程序在本機上工作，他需要從遠程存儲站點獲取文件(遠程站點也需安裝Web服務(wù)器)。當用戶完成工作后，可使用FTP將文件傳回到Web服務(wù)器。采用這種方法，用戶無需使用Telnet登錄到遠程主機進行工作，這樣就使Web服務(wù)器的更新工作變得如此的輕松。
FTP是TCP/IP的一種具體應(yīng)用，它工作在OSI模型的第七層，TCP模型的第四層上，即應(yīng)用層，使用TCP傳輸而不是UDP，這樣FTP客戶在和服務(wù)器建立連接前就要經(jīng)過一個被廣為熟知的"三次握手"的過程，它帶來的意義在于客戶與服務(wù)器之間的連接是可靠的，而且是面向連接，為數(shù)據(jù)的傳輸提供了可靠的保證。
下面，讓我們來看看，一個FTP客戶在和服務(wù)器連接是怎么樣的一個過程（以標準的FTP端口號為例）。
首先，F(xiàn)TP并不像HTTP協(xié)議那樣，只需要一個端口作為連接（HTTP的默認端口是80，F(xiàn)TP的默認端口是21），F(xiàn)TP需要2個端口，一個端口是作為控制連接端口,也就是21這個端口，用于發(fā)送指令給服務(wù)器以及等待服務(wù)器響應(yīng)；另一個端口是數(shù)據(jù)傳輸端口,端口號為20（僅PORT模式），是用來建立數(shù)據(jù)傳輸通道的，主要有3個作用
從客戶向服務(wù)器發(fā)送一個文件。
從服務(wù)器向客戶發(fā)送一個文件。
從服務(wù)器向客戶發(fā)送文件或目錄列表。
其次，F(xiàn)TP的連接模式有兩種，PORT和PASV。PORT模式是一個主動模式，PASV是被動模式，這里都是相對于服務(wù)器而言的。為了讓大家清楚的認識這兩種模式，朗月繁星分別舉例說明。
PORT模式
當FTP客戶以PORT模式連接服務(wù)器時，他動態(tài)的選擇一個端口號（本次試驗是6015）連接服務(wù)器的21端口，注意這個端口號一定是1024以上的，因為1024以前的端口都已經(jīng)預(yù)先被定義好，被一些典型的服務(wù)使用，當然有的還沒使用，保留給以后會用到這些端口的資源服務(wù)。當經(jīng)過TCP的三次握手后，連接（控制信道）被建立（如圖1和圖2）?，F(xiàn)在用戶要列出服務(wù)器上的目錄結(jié)構(gòu)(使用ls或dir命令)，那么首先就要建立一個數(shù)據(jù)通道，因為只有數(shù)據(jù)通道才能傳輸目錄和文件列表，此時用戶會發(fā)出PORT指令告訴服務(wù)器連接自己的什么端口來建立一條數(shù)據(jù)通道（這個命令由控制信道發(fā)送給服務(wù)器），當服務(wù)器接到這一指令時，服務(wù)器會使用20端口連接用戶在PORT指令中指定的端口號，用以發(fā)送目錄的列表（如圖3）。當完成這一操作時，F(xiàn)TP客戶也許要下載一個文件，那么就會發(fā)出get指令，請注意，這時客戶會再次發(fā)送PORT指令，告訴服務(wù)器連接他的哪個"新"端口，你可以先用netstat -na這個命令驗證，上一次使用的6044已經(jīng)處于TIME_WAIT狀態(tài)(如圖4)。當這個新的數(shù)據(jù)傳輸通道建立后(在微軟的系統(tǒng)中，客戶端通常會使用連續(xù)的端口，也就是說這一次客戶端會用6045這個端口)，就開始了文件傳輸?shù)墓ぷ鳌?
PASV模式
然而，當FTP客戶以PASV模式連接服務(wù)器時，情況就有些不同了。在初始化連接這個過程即連接服務(wù)器這個過程和PORT模式是一樣的，不同的是，當FTP客戶發(fā)送ls、dir、get等這些要求數(shù)據(jù)返回的命令時，他不向服務(wù)器發(fā)送PORT指令而是發(fā)送PASV指令，在這個指令中，用戶告訴服務(wù)器自己要連接服務(wù)器的某一個端口，如果這個服務(wù)器上的這個端口是空閑的可用的，那么服務(wù)器會返回ACK的確認信息，之后數(shù)據(jù)傳輸通道被建立并返回用戶所要的信息（根據(jù)用戶發(fā)送的指令，如ls、dir、get等）；如果服務(wù)器的這個端口被另一個資源所使用，那么服務(wù)器返回UNACK的信息，那么這時，F(xiàn)TP客戶會再次發(fā)送PASV命令，這也就是所謂的連接建立的協(xié)商過程。為了驗證這個過程我們不得不借助CUTEFTP Pro這個大家經(jīng)常使用的FTP客戶端軟件，因為微軟自帶的FTP命令客戶端，不支持PASV模式。雖然你可以使用QUOTE PASV這個命令強制使用PASV模式，但是當你用ls命令列出服務(wù)器目錄列表，你會發(fā)現(xiàn)它還是使用PORT方式來連接服務(wù)器的。現(xiàn)在我們使用CUTEFTP Pro以PASV模式連接服務(wù)器（如圖5），請注意連接LOG里有這樣幾句話：
COMMAND:>PASV
227 Entering Passive Mode (127,0,0,1,26,108)
COMMAND:>LIST
STATUS:> Connecting ftp data socket 127.0.0.1: 6764...
125 Data connection already open; Transfer starting.
226 Transfer complete.
其中，
227 Entering Passive Mode (127,0,0,1,26,80). 代表客戶機使用PASV模式連接服務(wù)器的26x256+108=6764端口。（當然服務(wù)器要支持這種模式）
125 Data connection already open; Transfer starting.說明服務(wù)器的這個端口可用，返回ACK信息。
再讓我們看看用CUTEFTP Pro以PORT模式連接服務(wù)器的情況。其中在LOG里有這樣的記錄：
COMMAND:>PORT 127,0,0,1,28,37
200 PORT command successful.
COMMAND:>LIST
150 Opening ASCII mode data connection for /bin/ls.
STATUS:> Accepting connection: 127.0.0.1:20.
226 Transfer complete.
STATUS:> Transfer complete.
其中，
PORT 127,0,0,1,28,37告訴服務(wù)器當收到這個PORT指令后，連接FTP客戶的28x256+37=7205這個端口。
Accepting connection: 127.0.0.1:20表示服務(wù)器接到指令后用20端口連接7205端口，而且被FTP客戶接受。
比較分析
在這兩個例子中，請注意: PORT模式建立數(shù)據(jù)傳輸通道是由服務(wù)器端發(fā)起的，服務(wù)器使用20端口連接客戶端的某一個大于1024的端口；在PASV模式中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ赖慕⑹怯蒄TP客戶端發(fā)起的，他使用一個大于1024的端口連接服務(wù)器的1024以上的某一個端口。如果從C/S模型這個角度來說，PORT對于服務(wù)器來說是OUTBOUND，而PASV模式對于服務(wù)器是INBOUND，這一點請?zhí)貏e注意，尤其是在使用防火墻的企業(yè)里，比如使用微軟的ISA Server 2000發(fā)布一個FTP服務(wù)器，這一點非常關(guān)鍵，如果設(shè)置錯了，那么客戶將無法連接。
最后，請注意在FTP客戶連接服務(wù)器的整個過程中，控制信道是一直保持連接的，而數(shù)據(jù)傳輸通道是臨時建立的。
在本文中，朗月繁星把重點放到了FTP的連接模式，沒有涉及FTP的其他內(nèi)容，比如FTP的文件類型（Type），格式控制（format control）以及傳輸方式（Transmission mode）等。不過這些規(guī)范大家可能不需要花費過多的時間去了解，因為現(xiàn)在流行的FTP客戶端都可以自動的選擇正確的模式來處理，對于FTP服務(wù)器端通常也都做了一些限制，如下
類型：A S C I I或圖像。
格式控制：只允許非打印。
結(jié)構(gòu)：只允許文件結(jié)構(gòu)。
傳輸方式：只允許流方式
至于這些內(nèi)容，限于篇幅朗月繁星在這里就不想再介紹了。希望這篇文章能對大家有些幫助，特別是正在學(xué)習ISA Server2000的朋友和一些對FTP不很了解的朋友。
OK，就此駐筆了，希望大家與我交流。
本文出自WinMag論壇，朗月繁星
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