1、浅析 FTP 的工作原理FTP 协议概述起初， FTP 并不是应用于 IP 网络上的协议，而是 ARPANEt 网络中计算机间的文件传输协议， ARPANET 是美国国防部组建的老网络，于 1960-1980 年使用。在那时， FTP 的主要功能是在主机间高速可靠地传输文件。目前 FTP 仍然保持其可靠性，即使在今天，它还允许文件远程存取。这使得用户可以在某个系统上工作，而将文件存贮在别的系统。例如，如果某用户运行 Web 服务器，需要从远程主机上取得 HTML 文件和 CGI 程序在本机上工作，他需要从远程存储站点获取文件(远程站点也需安装 Web 服务器)。当用户完成工作后，可使用 FTP
2、 将文件传回到 Web 服务器。采用这种方法，用户无需使用 Telnet 登录到远程主机进行工作，这样就使 Web 服务器的更新工作变得如此的轻松。FTP 是 TCP/IP 的一种具体应用，它工作在 OSI 模型的第七层，TCP 模型的第四层上，即应用层，使用 TCP 传输而不是 UDP，这样 FTP 客户在和服务器建立连接前就要经过一个被广为熟知的 “三次握手“的过程，它带来的意义在于客户与服务器之间的连接是可靠的，而且是面向连接，为数据的传输提供了可靠的保证。下面，让我们来看看，一个 FTP 客户在和服务器连接是怎么样的一个过程（以标准的 FTP 端口号为例） 。首先，FTP 并不像 HT
3、TP 协议那样，只需要一个端口作为连接（ HTTP 的默认端口是 80，FTP 的默认端口是 21） ，FTP 需要 2 个端口，一个端口是作为控制连接端口,也就是 21 这个端口，用于发送指令给服务器以及等待服务器响应；另一个端口是数据传输端口 ,端口号为 20（仅 PORT 模式） ，是用来建立数据传输通道的，主要有 3 个作用从客户向服务器发送一个文件。从服务器向客户发送一个文件。从服务器向客户发送文件或目录列表。其次，FTP 的连接模式有两种，PORT 和 PASV。PORT 模式是一个主动模式，PASV 是被动模式，这里都是相对于服务器而言的。为了让大家清楚的认识这两种模式，朗月繁星
4、分别举例说明。PORT 模式当 FTP 客户以 PORT 模式连接服务器时，他动态的选择一个端口号（本次试验是 6015）连接服务器的 21 端口，注意这个端口号一定是 1024 以上的，因为 1024 以前的端口都已经预先被定义好，被一些典型的服务使用，当然有的还没使用，保留给以后会用到这些端口的资源服务。当经过 TCP 的三次握手后，连接（控制信道）被建立（如图 1 和图 2） 。现在用户要列出服务器上的目录结构(使用ls 或 dir 命令)，那么首先就要建立一个数据通道，因为只有数据通道才能传输目录和文件列表，此时用户会发出 PORT 指令告诉服务器连接自己的什么端口来建立一条数据通道（
5、这个命令由控制信道发送给服务器） ，当服务器接到这一指令时，服务器会使用 20 端口连接用户在 PORT 指令中指定的端口号，用以发送目录的列表（如图 3） 。当完成这一操作时，FTP 客户也许要下载一个文件，那么就会发出 get 指令，请注意，这时客户会再次发送 PORT 指令，告诉服务器连接他的哪个“新“端口，你可以先用 netstat -na 这个命令验证，上一次使用的 6044 已经处于 TIME_WAIT 状态(如图 4)。当这个新的数据传输通道建立后(在微软的系统中，客户端通常会使用连续的端口，也就是说这一次客户端会用 6045 这个端口 )，就开始了文件传输的工作。PASV 模式
6、然而，当 FTP 客户以 PASV 模式连接服务器时，情况就有些不同了。在初始化连接这个过程即连接服务器这个过程和 PORT 模式是一样的，不同的是，当 FTP 客户发送 ls、dir 、get 等这些要求数据返回的命令时，他不向服务器发送 PORT 指令而是发送 PASV 指令，在这个指令中，用户告诉服务器自己要连接服务器的某一个端口，如果这个服务器上的这个端口是空闲的可用的，那么服务器会返回 ACK 的确认信息，之后数据传输通道被建立并返回用户所要的信息（根据用户发送的指令，如 ls、dir、get 等） ；如果服务器的这个端口被另一个资源所使用，那么服务器返回 UNACK 的信息，那么这
7、时，FTP 客户会再次发送 PASV 命令，这也就是所谓的连接建立的协商过程。为了验证这个过程我们不得不借助 CUTEFTP Pro 这个大家经常使用的 FTP 客户端软件，因为微软自带的 FTP 命令客户端，不支持 PASV 模式。虽然你可以使用 QUOTE PASV 这个命令强制使用 PASV 模式，但是当你用 ls 命令列出服务器目录列表，你会发现它还是使用 PORT 方式来连接服务器的。现在我们使用 CUTEFTP Pro 以 PASV 模式连接服务器（如图 5） ，请注意连接 LOG 里有这样几句话：COMMAND: PASV227 Entering Passive Mode (12
8、7,0,0,1,26,108)COMMAND: LISTSTATUS: 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). 代表客户机使用 PASV 模式连接服务器的 26x256+108=6764 端口。 （当然服务器要支持这种模式）125 Data connection already open; Transfer
9、starting.说明服务器的这个端口可用，返回 ACK 信息。再让我们看看用 CUTEFTP Pro 以 PORT 模式连接服务器的情况。其中在 LOG 里有这样的记录：COMMAND: PORT 127,0,0,1,28,37200 PORT command successful.COMMAND: LIST150 Opening ASCII mode data connection for /bin/ls.STATUS: Accepting connection: 127.0.0.1:20.226 Transfer complete.STATUS: Transfer complete.其中
10、，PORT 127,0,0,1,28,37 告诉服务器当收到这个 PORT 指令后，连接 FTP 客户的 28x256+37=7205 这个端口。Accepting connection: 127.0.0.1:20 表示服务器接到指令后用 20 端口连接 7205 端口，而且被 FTP 客户接受。比较分析在这两个例子中，请注意: PORT 模式建立数据传输通道是由服务器端发起的，服务器使用 20 端口连接客户端的某一个大于 1024的端口；在 PASV 模式中，数据传输的通道的建立是由 FTP 客户端发起的，他使用一个大于 1024 的端口连接服务器的 1024 以上的某一个端口。如果从 C/
11、S 模型这个角度来说，PORT 对于服务器来说是 OUTBOUND，而 PASV 模式对于服务器是 INBOUND，这一点请特别注意，尤其是在使用防火墙的企业里，比如使用微软的 ISA Server 2000 发布一个 FTP 服务器，这一点非常关键，如果设置错了，那么客户将无法连接。最后，请注意在 FTP 客户连接服务器的整个过程中，控制信道是一直保持连接的，而数据传输通道是临时建立的。在本文中，朗月繁星把重点放到了 FTP 的连接模式，没有涉及 FTP 的其他内容，比如 FTP 的文件类型（Type） ，格式控制（Format control）以及传输方式（ Transmission mo
12、de）等。不过这些规范大家可能不需要花费过多的时间去了解，因为现在流行的FTP 客户端都可以自动的选择正确的模式来处理，对于 FTP 服务器端通常也都做了一些限制，如下类型：A S C I I 或图像。格式控制：只允许非打印。结构：只允许文件结构。传输方式：只允许流方式至于这些内容，限于篇幅朗月繁星在这里就不想再介绍了。希望这篇文章能对大家有些帮助，特别是正在学习 ISA Server2000 的朋友和一些对 FTP 不很了解的朋友。OK，就此驻笔了，希望大家与我交流。 图示图 1： FTP 客户使用 FTP 命令建立于服务器的连接图 2：用 netstat 命令查看，控制信道被建立在客户机的 6015 和服务器的 20 端口图 3： ls 命令是一个交互命令，它会首先与服务器建立一个数据传输通道。经验证本次试验客户机使用 6044 端口图 4：使用 netstat 命令验证上一次使用 ls 命令建立的数据传输通道已经关闭点这里看详图 图 5：使用 CUTEFTP Pro 以 PASV 模式连接服务器
