处理防火墙和其他网络连接问题时最常见的一个难题是主动 FTP 与被动 FTP 的区别以及如何完美地支持它们。幸运地是，本文能够帮助你清除在防火墙环境中如何支持 FTP 这个问题上的一些混乱。
本文也许不像题目声称的那样是一个权威解释，但我已经听到了很多好的反馈意见，也看到了本文在许多地方被引用，知道了很多人都认为它很有用。虽然我一直在找寻改进的方法，但如果你发现某个地方讲的不够清楚，需要更多的解释，请告诉我！最近的修改是增加了主动 FTP 和被动 FTP 会话中命令的例子 。这些会话的例子应该对更好地理解问题有所帮助 。例子中还提供了非常棒的图例来解释 FTP 会话过程的步骤 。现在，正题开始了 ...
基础
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 。但当我们发现根据（ FTP 工作）方式的不同数据端口并不总是 20 时，混乱产生了 。
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 ：
任何端口到 FTP 服务器的 21 端口 （客户端初始化的连接 S<-C ）
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 S->C ）
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 S->C ）
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 S<-C ）
画出来的话，连接过程大概是下图的样子：
在第 1 步中，客户端的命令端口与 FTP 服务器的命令端口建立连接，并发送命令 “PORT 1027” 。然后在第 2 步中， FTP 服务器给客户端的命令端口返回一个 "ACK" 。在第 3 步中， FTP 服务器发起一个从它自己的数据端口（ 20 ）到客户端先前指定的数据端口（ 1027 ）的连接，最后客户端在第 4 步中给 服务器端返回一个 "ACK" 。
主动方式 FTP 的主要问题实际上在于客户端 。FTP 的客户端并没有实际建立一个到 服务器数据端口的连接，它只是简单的告诉 服务器自己监听的端口号， 服务器再回来连接客户端这个指定的端口 。对于客户端的防火墙来说，这是从外部系统建立到内部客户端的连接，这是通常会被阻塞的 。
主动 FTP 的例子
下面是一个主动 FTP 会话的实际例子 。当然 服务器名、 IP 地址和用户名都做了改动 。在这个例子中， FTP 会话从 testbox1.slacksite.com (192.168.150.80) ，一个运行标准的 FTP 命令行客户端的 Linux 工作站，发起到 testbox2.slacksite.com (192.168.150.90) ，一个运行 ProFTPd 1.2.2RC2 的 Linux 工作站 。debugging （ -d ）选项用来在 FTP 客户端显示连接的详细过程 。红色的文字是 debugging 信息，显示的是发送到 服务器的实际 FTP 命令和所产生的回应信息 。服务器的输出信息用黑色字表示，用户的输入信息用粗体字表示 。
仔细考虑这个对话过程我们会发现一些有趣的事情 。我们可以看到当 PORT 命令被提交时，它指定了客户端 (192.168.150.80) 上的一个端口而不是 服务器的 。当我们用被动 FTP 时我们会看到相反的现象 。我们再来关注 PORT 命令的格式 。就象你在下面的例子看到的一样，它是一个由六个被逗号隔开的数字组成的序列 。前四个表示 IP 地址，后两个组成了用于数据连接的端口号 。用第五个数乘以 256 再加上第六个数就得到了实际的端口号 。下面例子中端口号就是 ( (14*256) + 178) = 3762 。我们可以用 netstat 来验证这个端口信息 。
testbox1: {/home/p-t/slacker/public_html} % ftp -d testbox2
Connected to testbox2.slacksite.com.
220 testbox2.slacksite.com FTP server ready.
Name (testbox2:slacker): slacker
---> USER slacker
331 Password required for slacker.
Password: TmpPass
---> PASS XXXX
230 User slacker logged in.
---> SYST
215 UNIX Type: L8
Remote system type is UNIX.
Using binary mode to transfer files.
ftp> ls
ftp: setsockopt (ignored): Permission denied
---> PORT 192,168,150,80,14,178
200 PORT command successful.
---> LIST
150 Opening ASCII mode data connection for file list.
drwx------ 3 slacker users 104 Jul 27 01:45 public_html
226 Transfer complete.
ftp> quit
---> QUIT
221 Goodbye.
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，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:
从任何端口到 服务器的 21 端口 （客户端初始化的连接 S<-C ）
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 S->C ）
从任何端口到 服务器的大于 1024 端口 （入；客户端初始化数据连接到 服务器指定的任意端口 S<-C ）
服务器的大于 1024 端口到远程的大于 1024 的端口（出； 服务器发送 ACK 响应和数据到客户端的数据端口 S->C ）
画出来的话，被动方式的FTP连接过程大概是下图的样子：
在第 1 步中，客户端的命令端口与 服务器的命令端口建立连接，并发送命令 “PASV” 。然后在第 2 步中， 服务器返回命令 "PORT 2024" ，告诉客户端（ 服务器）用哪个端口侦听数据连接 。在第 3 步中，客户端初始化一个从自己的数据端口到 服务器端指定的数据端口的数据连接 。最后 服务器在第 4 步中给客户端的数据端口返回一个 "ACK" 响应 。
被动方式的 FTP 解决了客户端的许多问题，但同时给 服务器端带来了更多的问题 。最大的问题是需要允许从任意远程终端到 服务器高位端口的连接 。幸运的是，许多 FTP 守护程序，包括流行的 WU-FTPD 允许管理员指定 FTP 服务器使用的端口范围 。详细内容参看附录 1 。
第二个问题是客户端有的支持被动模式，有的不支持被动模式，必须考虑如何能支持这些客户端，以及为他们提供解决办法 。例如， Solaris 提供的 FTP 命令行工具就不支持被动模式，需要第三方的 FTP 客户端，比如 ncftp 。
随着 WWW 的广泛流行，许多人习惯用 web 浏览器作为 FTP 客户端 。大多数浏览器只在访问 ftp:// 这样的 URL 时才支持被动模式 。这到底是好还是坏取决于 服务器和防火墙的配置 。
被动 FTP 的例子
下面是一个被动 FTP 会话的实际例子，只是 服务器名、 IP 地址和用户名都做了改动 。在这个例子中， FTP 会话从 testbox1.slacksite.com (192.168.150.80) ，一个运行标准的 FTP 命令行客户端的 Linux 工作站，发起到 testbox2.slacksite.com (192.168.150.90) ，一个运行 ProFTPd 1.2.2RC2 的 Linux 工作站 。debugging （ -d ）选项用来在 FTP 客户端显示连接的详细过程 。红色的文字是 debugging 信息，显示的是发送到 服务器的实际 FTP 命令和所产生的回应信息 。服务器的输出信息用黑色字表示，用户的输入信息用粗体字表示 。
注意此例中的 PORT 命令与主动 FTP 例子的不同 。这里，我们看到是 服务器(192.168.150.90) 而不是客户端的一个端口被打开了 。可以跟上面的主动 FTP 例子中的 PORT 命令格式对比一下 。
testbox1: {/home/p-t/slacker/public_html} % ftp -d testbox2
Connected to testbox2.slacksite.com.
220 testbox2.slacksite.com FTP server ready.
Name (testbox2:slacker): slacker
---> USER slacker
331 Password required for slacker.
Password: TmpPass
---> PASS XXXX
230 User slacker logged in.
---> SYST
215 UNIX Type: L8
Remote system type is UNIX.
Using binary mode to transfer files.
ftp> passive
Passive mode on.
ftp> ls
ftp: setsockopt (ignored): Permission denied
---> PASV
227 Entering Passive Mode (192,168,150,90,195,149).
---> LIST
150 Opening ASCII mode data connection for file list
drwx------ 3 slacker users 104 Jul 27 01:45 public_html
226 Transfer complete.
ftp> quit
---> QUIT
221 Goodbye.
总结
下面的图表会帮助管理员们记住每种 FTP 方式是怎样工作的：
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
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
下面是主动与被动 FTP 优缺点的简要总结：
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 。
幸运的是，有折衷的办法 。既然 FTP 服务器的管理员需要他们的 服务器有最多的客户连接，那么必须得支持被动 FTP 。我们可以通过为 FTP 服务器指定一个有限的端口范围来减小 服务器高位端口的暴露 。这样，不在这个范围的任何端口会被 服务器的防火墙阻塞 。虽然这没有消除所有针对服务器的危险，但它大大减少了危险 。详细信息参看附录 1 。
参考资料
O'Reilly 出版的《组建 Internet 防火墙》（第二版， Brent Chapman ， Elizabeth Zwicky 著）是一本很不错的参考资料 。里面讲述了各种 Internet 协议如何工作，以及有关防火墙的例子 。
最权威的 FTP 参考资料是 RFC 959 ，它是 FTP 协议的官方规范 。RFC 的资料可以从许多网站上下载，例如： ftp://nic.merit.edu/documents/rfc/rfc0959.txt 。
