FTP协议及工作原理

1. FTP协议 

什么是FTP呢？FTP 是 TCP/IP 协议组中的协议之一，是英文File Transfer Protocol的缩写。

该协议是Internet文件传送的基础，它由一系列规格说明文档组成，目标是提高文件的共享性，提供非直接使用远程计算机，使存储介质对用户透明 和可靠高效地传送数据。简单的说，FTP就是完成两台计算机之间的拷贝，从远程计算机拷贝文件至自己的计算机上，称之为“下载 （download）”文件。若将文件从自己计算机中拷贝至远程计算机上，则称之为“上载（upload）”文件。在TCP/IP协议中，FTP标准命令 TCP端口号为21，Port方式数据端口为20。

2. FTP服务器和客户端

同大多数Internet服务一样，FTP也是一个客户/服务器系统。用户通过一个客户机程序连接至在远程计算机上运行的服务器程序。依照 FTP 协议提供服务，进行文件传送的计算机就是 FTP 服务器，而连接FTP服务器，遵循FTP协议与服务器传送文件的电脑就是FTP客户端。用户要连上 FTP 服务器，就要用到 FPT 的客户端软件，通常 Windows自带“ftp”命令，这是一个命令行的 FTP 客户程序，另外常用的 FTP 客户程序还有 CuteFTP、Ws_FTP、Flashfxp、LeapFTP、流星雨-猫眼等。

3. FTP用户授权

（1）用户授权

要连上 FTP 服务器（即“登陆”），必须要有该 FTP 服务器授权的帐号，也就是说你只有在有了一个用户标识和一个口令后才能登陆FTP服务器，享受FTP服务器提供的服务。

（2）FTP地址格式

FTP地址如下： ftp://用户名：密码@FTP服务器IP或域名：FTP命令端口/路径/文件名

上面的参数除FTP服务器IP或域名为必要项外，其他都不是必须的。如以下地址都是有效FTP地址：

ftp://foolish.6600.org

ftp://list:list@foolish.6600.org

ftp://list:list@foolish.6600.org:2003

ftp://list:list@foolish.6600.org:2003/soft/list.txt

（3）匿名FTP

互连网中有很大一部分 FTP 服务器被称为“匿名”（Anonymous）FTP 服务器。这类服务器的目的是向公众提供文件拷贝服务，不要求用户事先在该服务器进行登记注册，也不用取得FTP服务器的授权。Anonymous（匿名文 件传输）能够使用户与远程主机建立连接并以匿名身份从远程主机上拷贝文件，而不必是该远程主机的注册用户。用户使用特殊的用户名“anonymous”登 陆FTP服务，就可访问远程主机上公开的文件。许多系统要求用户将Emai1地址作为口令，以便更好地对访问进行跟综。匿名FTP一直是Internet 上获取信息资源的最主要方式，在Internet成千上万的匿名FTP主机中存储着无以计数的文件，这些文件包含了各种各样的信息，数据和软件。人们只要 知道特定信息资源的主机地址，就可以用匿名FTP登录获取所需的信息资料。虽然目前使用WWW环境已取代匿名FTP成为最主要的信息查询方式，但是匿名 FTP仍是 Internet上传输分发软件的一种基本方法。如red hat 、autodesk等公司的匿名站点。

4. FTP的传输模式

FTP协议的任务是从一台计算机将文件传送到另一台计算机，它与这两台计算机所处的位置、联接的方式、甚至是是否使用相同的操作系统无关。假设两台 计算机通过ftp协议对话，并且能访问Internet，你可以用ftp命令来传输文件。每种操作系统使用上有某一些细微差别，但是每种协议基本的命令结 构是相同的。

FTP的传输有两种方式：ASCII传输模式和二进制数据传输模式。

1．ASCII传输方式：假定用户正在拷贝的文件包含的简单ASCII码文本，如果在远程机器上运行的不是UNIX，当文件传输时ftp通常会自动 地调整文件的内容以便于把文件解释成另外那台计算机存储文本文件的格式。但是常常有这样的情况，用户正在传输的文件包含的不是文本文件，它们可能是程序， 数据库，字处理文件或者压缩文件（尽管字处理文件包含的大部分是文本，其中也包含有指示页尺寸，字库等信息的非打印符）。在拷贝任何非文本文件之前，用 binary 命令告诉ftp逐字拷贝，不要对这些文件进行处理，这也是下面要讲的二进制传输。

2．二进制传输模式：在二进制传输中，保存文件的位序，以便原始和拷贝的是逐位一一对应的。即使目的地机器上包含位序列的文件是没意义的。例 如，macintosh以二进制方式传送可执行文件到Windows系统，在对方系统上，此文件不能执行。如果你在ASCII方式下传输二进制文件，即使 不需要也仍会转译。这会使传输稍微变慢 ，也会损坏数据，使文件变得不能用。（在大多数计算机上，ASCII方式一般假设每一字符的第一有效位无意义，因为ASCII字符组合不使用它。如果你传 输二进制文件，所有的位都是重要的。）如果你知道这两台机器是同样的，则二进制方式对文本文件和数据文件都是有效的。

5. FTP的工作方式

FTP支持两种模式，一种方式叫做Standard (也就是 PORT方式，主动方式)，一种是 Passive (也就是PASV，被动方式)。 Standard模式 FTP的客户端发送 PORT 命令到FTP服务器。Passive模式FTP的客户端发送 PASV命令到 FTP Server。

下面介绍一个这两种方式的工作原理：

Port模式FTP 客户端首先和FTP服务器的TCP 21端口建立连接，通过这个通道发送命令，客户端需要接收数据的时候在这个通道上发送PORT命令。 PORT命令包含了客户端用什么端口接收数据。在传送数据的时候，服务器端通过自己的TCP 20端口连接至客户端的指定端口发送数据。 FTP server必须和客户端建立一个新的连接用来传送数据。

Passive模式在建立控制通道的时候和Standard模式类似，但建立连接后发送的不是Port命令，而是Pasv命令。FTP服务器收到 Pasv命令后，随机打开一个高端端口（端口号大于1024）并且通知客户端在这个端口上传送数据的请求，客户端连接FTP服务器此端口，然后FTP服务 器将通过这个端口进行数据的传送，这个时候FTP server不再需要建立一个新的和客户端之间的连接。

很多防火墙在设置的时候都是不允许接受外部发起的连接的，所以许多位于防火墙后或内网的FTP服务器不支持PASV模式，因为客户端无法穿过防火墙 打开FTP服务器的高端端口；而许多内网的客户端不能用PORT模式登陆FTP服务器，因为从服务器的TCP 20无法和内部网络的客户端建立一个新的连接，造成无法工作。

6.FXP

FXP说简单点就是一个FTP客户端控制两个FTP服务器，在两个FTP服务器之间传送文件。FXP的全称为File Exchange Protocol――文件交换协议，可以认为FXP本身其实就是FTP的一个子集，因为FXP方式实际上就是利用了FTP服务器的Proxy命令，不过它 的前提条件是FTP服务器要支持PASV，且支持FXP方式。FXP传送时，文件并不下载至本地，本地只是发送控制命令，故FXP传送时的速度只与两个 FTP服务器之间的网络速度有关，而与本地速度无关。因FXP方式本地只发送命令，故在开始传送后，只要本地不发送停止的命令，就算是本地关机了，FXP 仍在传送，直至一个文件传送完成或文件传送出错后，FTP服务器等待本地发送命令时，才会因不能接收到命令而终止FXP传送。

因为上述的原因，FXP传送出错时，本地的用户进程还留在FTP服务器中，并没有退出，如此时再次连接FTP服务器，可能会因用户线程超过允 许，FTP服务器提示客户已登陆并拒绝客户端的连接，直至服务器中的傀儡进程因超时或其他原因被FTP服务器杀死后，才能再次连接FTP服务器。

成功FXP有两个必要条件：①两个FTP服务器均支持FXP；②两个FTP服务器均支持PASV方式。但并不是说满足这两个条件的FTP服务器均经 本地操作成功FXP，这还与本地与FTP服务器的网络状况有关。故有时会出现同样两个FTP，别人可以FXP，而你不可以的情况。 

7. TFTP

TFTP(Trivial File Transfer Protocol)小文件传输协议

它是一个网络应用程序，它比FTP简单也比FTP功能少。它在不需要用户权限或目录可见的情况下使用，它使用UDP协议而不是TCP协议。

TFTP是一个传输文件的简单协议，它基于UDP协议而实现，但是我们也不能确定有些TFTP协议是基于其它传输协议完成的。此协议设 计的时候是进行小文件传输的，因此它不具备通常的FTP的许多功能，它只能从文件服务器上获得或写入文件，不能列出目录，不进行认证，它传输8位数据。传 输中有三种模式：netascii，这是8位的ASCII码形式，另一种是octet，这是8位源数据类型；最后一种mail已经不再支持，它将返回的数 据直接返回给用户而不是保存为文件。 　　

任何传输起自一个读取或写入文件的请求，这个请求也是连接请求。如果服务器批准此请求，则服务器打开连接，数据以定长512字节传输。 每个数据包包括一块数据，服务器发出下一个数据包以前必须得到客户对上一个数据包的确认。如果一个数据包的大小小于512字节，则表示传输结构。如果数据 包在传输过程中丢失，发出方会在超时后重新传输最后一个未被确认的数据包。通信的双方都是数据的发出者与接收者，一方传输数据接收应答，另一方发出应答接 收数据。大部分的错误会导致连接中断，错误由一个错误的数据包引起。这个包不会被确认，也不会被重新发送，因此另一方无法接收到。如果错误包丢失，则使用 超时机制。错误主要是由下面三种情况引起的：不能满足请求，收到的数据包内容错误，而这种错误不能由延时或重发解释，对需要资源的访问丢失（如硬盘满）。 TFTP只在一种情况下不中断连接，这种情况是源端口不正确，在这种情况下，指示错误的包会被发送到源机。这个协议限制很多，这是都是为了实现起来比较方 便而进行的。 　　

初始连接时候需要发出WRQ（请求写入远程系统）或RRQ（请求读取远程系统），收到一个确定应答，一个确定可以写出的包或应该读取的 第一块数据。通常确认包包括要确认的包的包号，每个数据包都与一个块号相对应，块号从1开始而且是连续的。因此对于写入请求的确定是一个比较特殊的情况， 因此它的包的包号是0。如果收到的包是一个错误的包，则这个请求被拒绝。创建连接时，通信双方随机选择一个TID，因此是随机选择的，因此两次选择同一个 ID的可能性就很小了。每个包包括两个TID，发送者ID和接收者ID。这些ID用于在UDP通信时选择端口，请求主机选择ID的方法上面已经说过了，在 第一次请求的时候它会将请求发到TID 69，也就是服务器的69端口上。应答时，服务器使用一个选择好的TID作为源TID，并用上一个包中的TID作为目的ID进行发送。这两个被选择的ID 在随后的通信中会被一直使用。