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通信协议之FTP协议完全详解1.介绍FTP的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。虽然我们也可以手工使用它，但是它的主要作用是供程序使用的。在阅读本文之前最好能够阅读TCP协议标准规范和Telnet协议标准规范。2.概览在本节中我们将讨论一些表面上的问题，有些名词的定义请参阅TCP和Telnet参考文献。我们先介绍一下（1）字节大小，在FTP中字节大小有两个：逻辑字节大小和用于传输的字节大小。后者通常是8位，而前者可不一定是多少了。传输字节不必等于逻辑字节大小，也不必对数据结构进行解释。（2）控制连接是建立在USER-PIT和SERVER-PI之间用于交换命令与应答的通信链路。（3）数据连接是传输数据的全双工连接。传输数据可以发生在服务器DTP和用户DTP之间也可以发生在两个服务器DTP之间。（4）DTP：数据传输过程（DTP）建立和管理数据连接，DTP可以是主动的也可以是被动的。（5）EOR代表记录尾。（6）NTV代表网络虚拟终端，它的定义与在Telnet协议中的定义一致。（7）NVFS代表网络虚拟文件系统。（8）FTP可以传输非连续的文件，这些文件的一部分称为页。（9）PI代表协议解释器。（10）服务器DTP代表一种传输过程，它通常处于“主动”状态，它和侦听端口建立数据连接，它还可以为传输和存储设置参数，并根据PI的指令传输数据。当然，DTP也可以转入“被动”状态。（11）服务器FTP进程，它是和用户FTP进程一起工作的，它由PI和DTP组成。至于用户FTP进程则是由PI，DTP和用户接口组成的。下图是FTP服务示意图：注意：数据连接是双向的，它不用整个时间都存在。上图中用户PI开始控制连接，控制连接与Telnet协议很象。在开始阶段，标准FTP命令由用户PI产生并通过控制连接传送到服务器进程。服务器PI向用户PI返回标准应答。FTP命令指定数据连接参数和文件系统操作。用户DTP在特定数据端口侦听，服务器开始数据连接并以指定的参数开始数据传输。数据端口不必在开始FTP命令的机器上，但用户或用户FTP进程必须确定它在指定的数据端口上侦听。这个数据连接是全双工的。在另外一种情况下，用户或许希望在两个主机间传送文件，不是两个本地主机。用户在两台主机间建立控制连接，然后规划数据连接。用这种方式，控制信息由用户PI获得，但是数据在服务器DTP之间传送。下面就是一个例子：协议要求数据传输在处理时打开控制连接。在完成FTP服务后由用户中止控制连接，而服务器具体操作。如果在未接收命令时关闭了控制连接，服务器也会关闭数据传输。FTP和Telnet很有联系，FTP使用Telnet协议进行控制连接，可有两种方法达到目的：用户PI或服务器PI可以在自己的过程中实现Telnet协议的功能；第二种方法是利用系统中现有的Telnet模块。实现上，FTP对Telnet协议的依赖也不多，即使重新实现，代码量也不大。3.数据传输功能数据连接只传输数据，控制连接传送命令和响应。几个命令是关于在主机间传输数据的，数据传输基本上独立于物理结构的，但是如果在压缩传输模式下流式传输与文件结构有关，文件的属性与表示类型有关。3.1.数据表示与保存数据是在主机间的存储设置间传送的。因为两个系统的数据存储方式不同，因此需要对它进行转换，在传送文本时会有对ASCII表示的问题，在进行二进制传送的时候，会有不同系统对字节长度规定不同的问题，有的系统是7位，有的系统可能是32位，这也需要进行转换。需要提供数据表示与传输模型函数，但是FTP提供这方面的功能不多，超过FTP提供功能的那一部分要用户自己实现。3.1.1.数据类型数据表示是由用户指定的表示类型，它可以是隐含的，也可以是用户指定的。请一定注意：逻辑字节长度与物理字节长度是不同的。3.1.1.1.ASCII类型这是所有FTP必须实现的默认类型，用于传送文本文件，当在主机间使用EBCDIC传送时更方便，则不使用ASCII类型。发送方将内部表示转换为NVT-ASCII格式，接收方则进行相反的过程接收数据。根据NVT标准，要在行结束处使用CRLF序列。NVT-ASCII是8位的。ASCII和EBCDIC的格式参数在下面讨论。3.1.1.2.EBCDIC类型它是作为ASCII的另一种方法在主机间传送数据的数据类型。EBCDIC和ASCII很象，仅在类型的功能描述上有一些差别。行结束符使用很少。3.1.1.3.图象类型在此类型下传送的数据被看作连续的位，发送方将数据打包到8位传输字节中传送。因为结构的需要要对传送数据进行填充，填充字节全部为0，填充必须在文件结构时使用，而且要标记出以便接收方过滤掉。它用于传送二进制数据和有效地传送和存储文件，因此所有FTP也必须实现。3.1.1.4.本地类型也可以以十进制指定逻辑字节大小。如果物理字节大小和逻辑字节大小不同，直接将物理数据打包为逻辑字节，不用什么填充。接收方根据逻辑字节大小进行和本机的存储特点进行转换。传输必须是可重复的，也就是说，相同的文件相同的参数，那内容必须是一样的。3.1.1.5.格式控制ASCII和EBCDIC有一个可选参数，它说明文件垂直格式控制，下面的数据表示类型在FTP中有定义。字符文件可能有三种用途，打印，存储或留待以后处理。如果是用于打印，那主机必须知道垂直格式控制的表示，如果存储或等以后处理，也需要保留文件格式。如果在远程主机上处理完后传输回本地主机，要保证远程主机处理时没有麻烦。这都需要在ASCII和EBCDIC格式上加入新的参数。3.1.1.5.1.NONPRINT未指定第二个参数是它是默认值。它必须为所有FTP接受。如果传输的文件是用于打印的，则使用边界和间隔的默认值。通常它不用于打印目的，而用于保存文件或执行文件。3.1.1.5.2.TELNET格式控制文件包括ASCII/EBCDIC垂直格式控制，这些控制字符可以使打印正常进行。3.1.1.5.3.CARRIAGECONTROL(ASA)文件包含ASA(FORTRAN)垂直格式控制字符。在以ASA标准形成的行中，第一个字符不打印，它用于决定打印前的走纸量。下面是定义了的ASA字符：blank：向下移动1行；0：向下移动2行；1：移动至下一页；+：不移动打印机必须能够决定结构体的结束。如果文件本身有记录结构就没有问题，如果没有，CRLF用于区别打印行，但这些格式标记已经由ASA控制字符使用了。3.1.2.数据结构除了有不同的数据类型外，FTP还允许有不同的文件结构，下面是三种文件结构：文件式结构：文件中没有内部结构，文件被看作是二进制流；记录结构：文件是由一系列记录组成的；页结构：文件是由不同的索引页组成的。如果未使用STRU命令，文件结构是默认值。文件的结构会影响传输模型，存储和数据表示。文件本来的属性和保存它的主机有关，不同的机器会以自己的方式保存文件。在不同主机间传送文件时必须使主机能够识别相互的表示。有些主机上的文件是面向字节的，有些是面向记录的，在传送时就会出现问题。那就要在接收方进行内部转换。在进行转换的时候，需要区别记录的边界，在ASCII中使用CRLF，在EBCDIC中使用NL作为分隔符。采用这种实现方法的必须保证转换是可逆的。3.1.2.1.文件结构如果未使用STRU命令，文件结构是默认值。文件结构中没有默认值，文件被看作是连续的字节串。3.1.2.2.记录结构对于文本文件，记录结构必须是所有FTP实现必须有的。记录结构文件是由连续的记录构成的。3.1.2.3.页结构文件是非连续时使用页结构。这种文件称为随机访问文件。这些文件中有时会的和文件整体或部分相关的信息出现。在FTP中，文件的一个部分称为页。为了提供不同的页大小和相关信息，每页都带页头发送。页头中有如下域：头长度包括此字节的页头长度，单位为字节，最小长度为4页索引指出此部分在原文件中的位置，它和传输编号不是一回事数据长度页数据中的逻辑字节数，最小值为0页类型页的类型有以下几种：0=未页，指示传输结构，包头必须为4，数据长度必须为0；1=通常页，没有控制信息的通常页文件的普通类型；2=描述子页，用于传送整体文件的描述信息；3=访问控制页，包括页级访问控制信息的页文件头域，包头长度必须为5可选域提供每页的控制信息描述子8位字节计数16位描述子代码由在描述子字节中的位标记说明，下面是已经指定的四种代码及其意义：代码意义128数据块结束是EOR64数据块结束是EOF32数据块内有怀疑错误16数据块是重新开始标记以这种编码，对于特定块可能存在多个描述子编码条件，所需要的位必须全部设置。重新开始标记包括在数据流中，它作为8位整数代表在控制连接上使用语言的可打印字节，但SP不得出现在其中。例如要传送6字节标记，下面就是例子：Descrptrcode=16Bytecount=6Marker8位Marker8位Marker8位Marker8位Marker8位Marker8位3.4.3.压缩模式有三种信息需要传送：常规数据以字节串传送；压缩数据，包括复本和过滤器；控制信息，以两个转义字符传送。如果有N（0但小于127）个常规数据传送，在数据前一位加上一个字节，这个字节最高位为0，其它位表示的数值等于N。如下图：若要压缩一个数据位D的N复本字符串，用两个字节传送，如下图，它表示的是压缩的字节：一串N过虑器字节可以压缩为一个字节，而过滤器字节根据表示法不同而不同。如果类型是ASCII或EBCDIC，过滤器字节是SP，如果是图象或本地类型，则是0。下面就是过滤器字节：转义序列是双字节，头一个全0，后一个内是定义于块模式下的描述子代码。描述子代码与块模式中的意义相同，它作用于其后串中的字节。而压缩模式对于增加带宽有好处（因为数据是压缩过的）。3.5.差错恢复和重新开始位丢失和数据错误是这一层的差错控制由TCP负责。而重新开始则是给用户一个处理系统（包括操作系统，网络等）失败的方法。重新开始过程仅适用于块和压缩模式，它要求发送者在数据流中加入特定标记，标记仅对传送者有意义，但其中的内容是控制连接使用的语言。标记可以代表一个位记数，记录记数或可以标记数据数目的任何点。如果接收方也支持重新开始，将会在接收系统中保存这一标记。在系统失败重新启动后，用户可以根据原来的标记重新开始数据传送，也就是我们通常熟悉的断点续传过程。接收方接收到一段数据，然后记下一点，如果发送方失败了，就从这一点以后再传送相应的数据。具体的这里不多说了。4.文件传输功能从用户PI到服务器的信道是建立在用户到标记服务器端口间的。用户协议解释器负责发送命令和解释接收的应答；服务器PI解释命令，发送应答，指导DTP建立数据连接并传送数据。如果数据传输的第二方是用户DTP，通过用户FTP主机的内部协议对它进行控制；如果第二方是服务器DTP，它由用户PI发来的命令经过自己的PI控制。4.1.FTP命令4.1.1.访问控制命令下列命令指定访问控制标记（命令码在括号内）：用户名(USER)参数是标记用户的Telnet串。用户标记是访问服务器必须的，此命令通常是控制连接后第一个发出的命令，有些主机还会要求口令和帐户。服务器可以在任何时间接收新的USER命令以改变访问控制和（或）帐户信息。这可以重新开始登录过程，所以传输参数不变，在进行中的文件传输在过去的访问控制参数下完成。口令(PASS)参数是标记用户口令的Telnet串。此命令紧跟USER命令，在某些站点它是完成访问控制不可缺少的一步。因此口令是个重要的东西，因此不能显示出来，服务器方没有办法隐藏口令，所以这一任务得由用户FTP进程完成。ACCOUNT(ACCT)参数是标记用户帐户的Telnet串。此命令不需要与USER相关，一些站点可能需要帐户用于登录，另一些可以限制帐户的权限，在后一种情况下，此命令可在任何时候发送。应答的不同可以区别不同的情况：当登录需要帐户信息时，对PASS命令的响应是332。另外，如果不需要帐户信息，对PASS的响应是230，如果需要