FTP工作原理详解

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。

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字符）。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。
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。

 

FTP主动模式和被动模式的比较

FTP是仅基于TCP的服务，不支持UDP。与众不同的是FTP使用2个端口，一个数据端口和一个命令端口（也可叫做控制端口）。通常来说这两个端口是21（命令端口）和20（数据端口）。但FTP工作方式的不同，数据端口并不总是20。这就是主动与被动FTP的最大不同之处。
（一）主动FTP 
        主动方式的FTP是这样的：客户端从一个任意的非特权端口N（N>1024）连接到FTP服务器的命令端口，也就是21端口。然后客户端开始监听端口N+1，并发送FTP命令“port N+1”到FTP服务器。接着服务器会从它自己的数据端口（20）连接到客户端指定的数据端口（N+1）。

    针对FTP服务器前面的防火墙来说，必须允许以下通讯才能支持主动方式FTP：     

    1. 任何大于1024的端口到FTP服务器的21端口。（客户端初始化的连接） 
    2. FTP服务器的21端口到大于1024的端口。 （服务器响应客户端的控制端口）
    3. FTP服务器的20端口到大于1024的端口。（服务器端初始化数据连接到客户端的数据端口）

    4. 大于1024端口到FTP服务器的20端口（客户端发送ACK响应到服务器的数据端口）

    （二）被动FTP 
    为了解决服务器发起到客户的连接的问题，人们开发了一种不同的FTP连接方式。这就是所谓的被动方式，或者叫做PASV，当客户端通知服务器它处于被动模式时才启用。

   在被动方式FTP中，命令连接和数据连接都由客户端发起，这样就可以解决从服务器到客户端的数据端口的入方向连接被防火墙过滤掉的问题。

   当开启一个 FTP连接时，客户端打开两个任意的非特权本地端口（N > 1024和N+1）。第一个端口连接服务器的21端口，但与主动方式的FTP不同，客户端不会提交PORT命令并允许服务器来回连它的数据端口，而是提交 PASV命令。这样做的结果是服务器会开启一个任意的非特权端口（P > 1024），并发送PORT P命令给客户端。然后客户端发起从本地端口N+1到服务器的端口P的连接用来传送数据。 
       对于服务器端的防火墙来说，必须允许下面的通讯才能支持被动方式的FTP:      

    1. 从任何大于1024的端口到服务器的21端口（客户端初始化的连接） 
    2. 服务器的21端口到任何大于1024的端口（服务器响应到客户端的控制端口的连接）
    3. 从任何大于1024端口到服务器的大于1024端口（客户端初始化数据连接到服务器指定的任意端口） 

    4. 服务器的大于1024端口到远程的大于1024的端口（服务器发送ACK响应和数据到客户端的数据端口）

     以上关于主动和被动FTP的解释，可以简单概括为以下两点： 

    1、主动FTP： 
            命令连接：客户端 >1024端口 -> 服务器 21端口 
            数据连接：客户端 >1024端口 <- 服务器 20端口
      2、被动FTP：
            命令连接：客户端 >1024端口 -> 服务器 21端口
            数据连接：客户端 >1024端口 -> 服务器 >1024端口

  （三）主动与被动FTP优缺点：        

   主动FTP对FTP服务器的管理有利，但对客户端的管理不利。因为FTP服务器企图与客户端的高位随机端口建立连接，而这个端口很有可能被客户端的防火墙阻塞掉。被动FTP对FTP客户端的管理有利，但对服务器端的管理不利。因为客户端要与服务器端建立两个连接，其中一个连到一个高位随机端口，而这个端口很有可能被服务器端的防火墙阻塞掉。