FTP协议实验报告

1FTP协议实验报告实验目的1、在Linux系统上完成一个文件传输协议（FTP）的简单实现。2、深入理解FTP协议的原理和协议细节。3、学会利用Socket接口设计实现简单应用层协议。4、掌握TCP/IP网络应用程序的基本设计方法和实现技巧。实验原理1、FTP协议FTP是FileTransferProtocol，即文件传输协议的缩写。该协议用于在两台计算机之间传送文件。FTP会话包括了两个通道，一个是控制通道，一个是数据通道。控制通道是和FTP服务器进行沟通的通道，连接FTP服务器，发送FTP指令；数据通道则是和FTP服务器进行文件传输或者获取文件列表的通道。FTP协议中，控制连接的各种指令均由客户端主动发起，而数据连接有两种工作方式：主动方式（PORT方式）和被动方式（PASV方式）。主动方式下，FTP客户端首先和FTP服务器的控制通道对应端口（一般为21）建立连接，通过控制通道发送命令，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（一个大于1024的端口）接收数据。在传输数据的时候，FTP服务器必须和客户端建立一个新的连接，服务器通过自己的TCP20端口发送数据。被动方式下，建立控制通道的过程和主动方式类似，当客户端通过这个通道发送PASV命令的时候，FTPserver打开一个位于1024-5000之间的随机端口并且通知客户端，然后客户端与服务器之间将通过这个端口进行数据的传送。2、socket编程（1）什么是SocketSocket接口是TCP/IP网络的API，Socket接口定义了许多函数或例程。网络的Socket数据传输是一种特殊的I/O，Socket也是一种文件描述符。（2）Socket的建立为了建立Socket，程序可以调用Socket函数，该函数返回一个socket描述符。Socket描述符是一个指向内部数据结构的指针，它指向描述符表入口。调用Socket函数时，socket执行体将建立一个Socket，实际上建立一个Socket意味着为一个Socket数据结构分配存储空间。Socket执行体为你管理描述符表。两个网络程序之间的一个网络连接包括五种信息：通信协议、本地协议地址、本地主机端口、远端主机地址和远端协议端口。Socket数据结构中包含这五种信息。socket函数原型为：intsocket(intdomain,inttype,intprotocol);domain：指明所使用的协议族，通常为PF_INET，表示互联网协议族（TCP/IP协议族）；type：指定socket的类型为SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM，Socket接口还定义了原始Socket（SOCK_RAW），允许程序使用低层协议；protocol：通常赋值0。返回：整型socket描述符。（3）Socket配置无连接socket的客户端和服务端以及面向连接socket的服务端通过调用bind函数来配置本地信息。2Bind函数将socket与本机上的一个端口相关联，随后你就可以在该端口监听服务请求。Bind函数原型为：intbind(intsockfd,structsockaddr_in*my_addr,intaddrlen);Sockfd：调用socket函数返回的socket描述符my_addr：一个指向包含有本机IP地址及端口号等信息的sockaddr类型的指针addrlen：常被设置为sizeof(structsockaddr)。structsockaddr_in结构类型是用来保存socket信息的：structsockaddr_in{shortintsin_family;/*地址族*/unsignedshortintsin_port;/*端口号*/structin_addrsin_addr;/*IP地址*/unsignedcharsin_zero[8];/*填充0以保持与structsockaddr同样大小*/};sin_zero：用来将sockaddr_in结构填充到与structsockaddr同样的长度，可以用bzero()或memset()函数将其置为零。使用bind函数时，可以用下面的赋值实现自动获得本机IP地址和随机获取一个没有被占用的端口号：my_addr.sin_port=0;/*系统随机选择一个未被使用的端口号*/my_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;/*填入本机IP地址*/通过将my_addr.sin_port置为0，函数会自动为你选择一个未占用的端口来使用。同样，通过将my_addr.sin_addr.s_addr置为INADDR_ANY，系统会自动填入本机IP地址。Bind()函数在成功被调用时返回0；出现错误时返回-1并将errno置为相应的错误号。需要注意的是，在调用bind函数时一般不要将端口号置为小于1024的值，因为1到1024是保留端口号，你可以选择大于1024中的任何一个没有被占用的端口号。（4）连接建立无连接协议从不建立直接连接。面向连接的服务器也从不启动一个连接，它只是被动的在协议端口监听客户的请求。Listen函数使socket处于被动的监听模式，并为该socket建立一个输入数据队列，将到达的服务请求保存在此队列中，直到程序处理它们。intlisten(intsockfd，intbacklog);Sockfd：Socket系统调用返回的socket描述符backlog：指定在请求队列中允许的最大请求数，进入的连接请求将在队列中等待accept()。如果一个服务请求到来时，输入队列已满，该socket将拒绝连接请求，客户将收到一个出错信息。返回：当出现错误时listen函数返回-1，并置相应的errno错误码。accept()函数让服务器接收客户的连接请求。在建立好输入队列后，服务器就调用accept函数，然后睡眠并等待客户的连接请求。intaccept(intsockfd,void*addr,int*addrlen);sockfd：被监听的socket描述符；addr：通常是一个指向sockaddr_in变量的指针，该变量用来存放提出连接请求服务的主机的信息（某台主机从某个端口发出该请求）；addrten：通常为一个指向值为sizeof(structsockaddr_in)的整型指针变量；返回：出现错误时accept函数返回-1并置相应的errno值。（5）结束传输3当所有的数据操作结束以后，你可以调用close()函数来释放该socket，从而停止在该socket上的任何数据操作：close(sockfd);实验内容在Linux系统上使用Socket接口实现FTP客户端和服务器的程序，使客户端可以连接至服务器，并且可以进行一些FTP的基本操作，如列出目录、下载文件等。从FTP协议的实现角度来看，客户端与服务器的命令通道和数据通道需要分享，同时应该支持以下一些FTP命令：get：取远方的一个文件。put：传给远方一个文件。pwd：显示远方当前目录。dir：列出远方当前目录。cd：改变远方当前目录。?：显示你提供的命令quit：退出返回实验过程1、实现服务器端（1）全局变量为了记录缓冲区大小、当前目录、当前工作路径、帮助信息而定义了以下几个全局变量：#definedataLen1024//缓冲区大小charcurrentDirPath[200];//当前工作目录的绝对路径charcurrentDirName[30];//当前目录的名称charhelp[]=getgetafilefromserver\nputuploadafiletoserver\npwddisplaythecurrentdirectoryofserver\ndirdisplaythefilesinthecurrentdirectoryofserver\ncdchangethedirectoryofserver\n?displaythewholecommandwhichequals'help'\nquitreturn\n;//帮助信息（2）函数在服务器端实现了以下几个函数：char*getDirName(char*dirPathName);//根据当前工作目录的绝对路径得到当前目录名称voidcmd_pwd(intsock);//处理pwd命令voidcmd_dir(intsock);//处理dir命令voidcmd_cd(intsock,char*dirName);//处理cd命令voidcmd_help(intsock);//处理?命令voidcmd_get(intsock,char*fileName);//处理get命令voidcmd_put(intsock,char*fileName);//处理put命令（3）主函数的实现：先建立数据通道和命令通道，然后监听，若有客户端连上，则建立一个子进程，先向客4户端发送帮助信息，然后根据客户端的命令来调用上述各函数来处理。intmain(intargc,char*argv[]){intsock;//服务器用于监听的数据通道intsockmsg;//服务器用于监听的命令通道charclient_cmd[10];//客户端出发的命令charcmd_arg[20];//客户端输入的文件或目录名，用在cd,put,get命令中structsockaddr_inserver;//服务器数据通道的信息structsockaddr_inservermsg;//服务器命令通道的信息intdatasock;//用于通信的数据通道intmsgsock;//用于通信的命令通道pid_tchild;//client子进程sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//创建用于传数据的套接字sockmsg=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//创建用于传消息的套接字intopt=1,opt2=1;setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt));//实现sock的重用setsockopt(sockmsg,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt2,sizeof(opt2));//实现sockmsg的重用if(sock0||sockmsg0){//socket创建失败perror(openingstreamsocket);exit(1);}memset(&server,0,sizeof(server));server.sin_family=AF_INET;//设置协议族server.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);//监听所有地址server.sin_port=htons(45000);//端口设为45000memset(&servermsg,0,sizeof(servermsg));servermsg.sin_family=AF_INET;//设置协议族servermsg.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);//监听所有地址servermsg.sin_port=htons(45001);//端口设为45001if(bind(sock,(structsockaddr*)&server,sizeof(server))0||bind(sockmsg,(structsockaddr*)&servermsg,sizeof(servermsg))0){//连接不成功perror(bindingstreamsocket);exit(1);}intlength=sizeof(server);intlengthmsg=sizeof(servermsg);if(getsockname(sock,(structsockaddr*)&server,&length)0||5getsockname(sock