文件傳輸協(xié)議

第12章文件傳輸協(xié)議文件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中信息存儲(chǔ)、處理和傳輸?shù)闹饕问?，大多?shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都支持網(wǎng)絡(luò)文件訪問(wèn)功能。對(duì)網(wǎng)絡(luò)文件訪問(wèn)的需求來(lái)自四個(gè)方面：不同應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)共享；利用遠(yuǎn)程存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)后備文件；無(wú)盤站點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)服務(wù)器上的文件信息；以文件形式進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換。1第12章文件傳輸協(xié)議

12.1TCP/IP文件傳輸協(xié)議（FTP）12.2FTP進(jìn)程模型12.3FTP命令與響應(yīng)12.4匿名FTP12.5簡(jiǎn)單文件傳送協(xié)議（TFTP）12.6TFTP報(bào)文212.1TCP/IP文件傳輸協(xié)議（FTP）FTP工作在TCP/IP模型的應(yīng)用層，基于的傳輸協(xié)議是TCP，F(xiàn)TP客戶在和服務(wù)器之間的連接是可靠的，面向連接為數(shù)據(jù)的傳輸提供了可靠的保證。1．FTP的目標(biāo)：1）主機(jī)之間共享計(jì)算機(jī)程序或數(shù)據(jù)；2）本地主機(jī)間接地使用遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；3）向用戶屏蔽不同主機(jī)中各種文件存儲(chǔ)系統(tǒng)的細(xì)節(jié)；4）可靠和高效的傳輸數(shù)據(jù)。32．FTP主要特征：1）控制連接是建立在用戶協(xié)議解釋器和服務(wù)器協(xié)議解釋器之間用于交換命令與應(yīng)答的通信鏈路。2）數(shù)據(jù)連接是傳輸數(shù)據(jù)的全雙工連接。傳輸數(shù)據(jù)可以發(fā)生在服務(wù)器數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程DTP和用戶DTP之間也可以發(fā)生在兩個(gè)服務(wù)器DTP之間。43）文件類型（1）ASCII碼文件類型（默認(rèn)選擇），以NVTASCII碼形式通過(guò)數(shù)據(jù)連接傳輸。（2）EBCDIC文件類型。該文本文件傳輸方式要求兩端都是EBCDIC系統(tǒng)。（3）圖像文件類型（也稱為二進(jìn)制文件類型）。數(shù)據(jù)發(fā)送形式呈現(xiàn)為一個(gè)連續(xù)的比特流。 ASCII碼文件類型和EBCDIC文件類型還要加上文件是否可打印的屬性(Noprint/TELNET)54）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)文件結(jié)構(gòu)（Filestructure）字節(jié)流，無(wú)結(jié)構(gòu)。記錄結(jié)構(gòu)（Recordstructure）文件被劃分為記錄，用于文本文件。頁(yè)結(jié)構(gòu)（Pagestructure）文件被劃分為頁(yè)，每頁(yè)有頁(yè)號(hào)和頁(yè)頭?？梢赃M(jìn)行隨機(jī)存取或順序存取。65）傳輸方式FTP的傳輸模式有流模式、塊模式和壓縮模式：（1）流模式數(shù)據(jù)以字節(jié)流的形式傳送記錄結(jié)構(gòu)（EOR，EOF）文件結(jié)構(gòu)，接收到的所有數(shù)據(jù)就是文件內(nèi)容。（EOF）（2）塊模式文件以塊形式傳送，塊帶有自己的頭部分。頭字節(jié)包括16位計(jì)數(shù)域和8位描述子代碼。（3）壓縮模式壓縮模式中，因?yàn)閿?shù)據(jù)是壓縮過(guò)的，對(duì)于增加帶寬有很多好處。7塊模式頭字節(jié)的結(jié)構(gòu)描述子代碼由在描述子字節(jié)中的位標(biāo)記說(shuō)明8

3．FTP的客戶—服務(wù)器模型

下圖表示FTP客戶—服務(wù)器模型，客戶和服務(wù)器之間利用TCP建立連接。FTP客戶與服務(wù)器之間要建立雙重連接，一個(gè)是控制連接，一個(gè)是數(shù)據(jù)連接?？刂七B接：NVTASCII數(shù)據(jù)連接：文件類型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、傳輸方式9建立雙重連接的原因：FTP是一個(gè)交互式會(huì)話系統(tǒng)，某客戶每次調(diào)用FTP，便與服務(wù)器建立一個(gè)會(huì)話，會(huì)話以控制連接來(lái)維持?？蛻裘刻岢鲆粋€(gè)請(qǐng)求，服務(wù)器與客戶建立一個(gè)數(shù)據(jù)連接，進(jìn)行實(shí)際的數(shù)據(jù)(比如文件)傳輸。一旦數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，數(shù)據(jù)連接相繼撤消，但控制連接依然存在，客戶可以繼續(xù)發(fā)出命令?？蛻艨梢猿废刂七B接（close命令），也可以退出FTP會(huì)話(quit命令)。返回1012.2FTP進(jìn)程模型

FTP服務(wù)的實(shí)現(xiàn)是由一組FTP進(jìn)程完成的。服務(wù)器FTP進(jìn)程：由協(xié)議解釋器PI和數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程DTP組成。用戶FTP進(jìn)程：由PI、DTP和用戶接口組成。傳輸與控制采用獨(dú)立的連接方式具有以下三方面的優(yōu)點(diǎn)：使FTP協(xié)議更加簡(jiǎn)單并且更容易實(shí)現(xiàn)，例如控制連接可以直接采用Telnet協(xié)議實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)TP數(shù)據(jù)連接不會(huì)與FTP命令混淆起來(lái)。在數(shù)據(jù)連接結(jié)束后，控制連接仍然保留著，它能夠在新的傳輸連接時(shí)被使用。發(fā)送方與接收方在所有的數(shù)據(jù)都到達(dá)時(shí)可以在數(shù)據(jù)連接上用文件結(jié)束來(lái)通知另一方，從而達(dá)到命令傳輸?shù)墓δ堋?112.2.1FTP控制連接 控制連接是建立在用戶協(xié)議解釋器和服務(wù)器協(xié)議解釋器之間用于交換命令與應(yīng)答的通信鏈路。FTP僅僅在發(fā)送命令并接收應(yīng)答時(shí)使用控制連接。 用戶在兩臺(tái)主機(jī)間建立控制連接，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，客戶與服務(wù)器為每個(gè)文件傳輸建立一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)連接。 如果用戶請(qǐng)求另一個(gè)傳輸，那么客戶與服務(wù)器將建立一個(gè)新的數(shù)據(jù)連接。為了避免在控制與數(shù)據(jù)連接之間發(fā)生沖突，F(xiàn)TP對(duì)于兩者使用不同的協(xié)議端口號(hào)。12FTP協(xié)議要求數(shù)據(jù)傳輸在處理時(shí)打開(kāi)控制連接。盡管數(shù)據(jù)連接頻繁地出現(xiàn)并消失，但是控制連接卻在整個(gè)會(huì)話中一直保持著。在完成FTP服務(wù)后由用戶發(fā)出中止控制連接命令?？刂七B接用NVTASCII傳命令和響應(yīng)。13圖中，箭頭方向表示連接是由哪一方發(fā)起的?？蛻粝蚍?wù)器發(fā)出請(qǐng)求命令，形成控制連接。數(shù)據(jù)連接按相反的方向形成?？蛻襞c服務(wù)器的角色反轉(zhuǎn)了。注意FTP和Telnet的關(guān)系，F(xiàn)TP使用Telnet協(xié)議進(jìn)行控制連接。1412.2.2FTP數(shù)據(jù)連接數(shù)據(jù)連接是傳輸數(shù)據(jù)的全雙工連接。1．?dāng)?shù)據(jù)連接機(jī)制數(shù)據(jù)連接可以用文件結(jié)束來(lái)終止傳輸過(guò)程。這樣做的好處可以改變所傳輸文件的大小。例如，當(dāng)服務(wù)器中應(yīng)用程序正在寫入文件時(shí)，如果FTP也同時(shí)在將這個(gè)文件的副本傳輸至客戶。由于文件傳輸?shù)倪B接是單獨(dú)的，服務(wù)器不必利用控制連接告訴客戶方所傳輸文件的大小，只需要用數(shù)據(jù)連接的文件結(jié)束來(lái)終止傳輸。15在建立數(shù)據(jù)連接時(shí)，客戶數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程成為連接的接收者，而服務(wù)器數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程成了連接的請(qǐng)求者?？蛻粼谛枰M(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，其數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程在一個(gè)自由端口上發(fā)出被動(dòng)打開(kāi)，然后客戶在控制連接上通過(guò)PORT命令將該自由端口告訴服務(wù)器控制進(jìn)程，服務(wù)器數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程在端口20上主動(dòng)打開(kāi)并與客戶數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程的自由端口建立連接。數(shù)據(jù)連接機(jī)制還包括建立連接選擇數(shù)據(jù)參數(shù)。162．?dāng)?shù)據(jù)連接管理 默認(rèn)數(shù)據(jù)連接端口：所有FTP服務(wù)器必須使用默認(rèn)數(shù)據(jù)連接端口（20）。 確定非默認(rèn)數(shù)據(jù)端口：用戶PI可以使用PORT命令指定客戶的非默認(rèn)端口。3．?dāng)?shù)據(jù)連接的關(guān)閉關(guān)閉連接的條件：用戶端發(fā)送ABORT命令服務(wù)器通過(guò)EOF終止要求，表示結(jié)束發(fā)送數(shù)據(jù)控制連接關(guān)閉發(fā)生不可恢復(fù)錯(cuò)誤17被動(dòng)打開(kāi)控制進(jìn)程60201控制進(jìn)程21數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程60261被動(dòng)打開(kāi)控制進(jìn)程60201控制進(jìn)程21數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程60261PORT60261控制進(jìn)程60201控制進(jìn)程21數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程6026120客戶服務(wù)器控制連接數(shù)據(jù)連接201812.2.3通信

FTP使用客戶/服務(wù)器模式。涉及到五個(gè)進(jìn)程和兩個(gè)相關(guān)。

服務(wù)器首先運(yùn)行一個(gè)本地FTP主服務(wù)進(jìn)程，當(dāng)客戶端用戶輸入open和ftp命令后，客戶指定一個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)時(shí)，建立一個(gè)客戶控制進(jìn)程，本地應(yīng)用成為一個(gè)FTP客戶，建立了自己的半相關(guān)。19然后，客戶用TCP建立與指定計(jì)算機(jī)上的FTP服務(wù)器之間的控制連接。服務(wù)器接收到客戶連接請(qǐng)求后，派生一個(gè)服務(wù)器控制進(jìn)程，該進(jìn)程與客戶控制進(jìn)程建立起控制連接，即相關(guān)，雙方進(jìn)入會(huì)話狀態(tài)?？蛻粢M(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，派生一個(gè)客戶數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程，并在一個(gè)非默認(rèn)端口上被動(dòng)打開(kāi)，通過(guò)控制連接，客戶用PORT將端口號(hào)發(fā)給服務(wù)器控制進(jìn)程。服務(wù)器控制進(jìn)程接收到后，派生一個(gè)服務(wù)器數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程，該進(jìn)程建立一個(gè)自己的半相關(guān)（20），并向客戶數(shù)據(jù)進(jìn)程發(fā)出連接請(qǐng)求，與客戶數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程建立相關(guān)，雙方建立數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，關(guān)閉數(shù)據(jù)連接，雙方數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)程結(jié)束，但控制進(jìn)程仍然存在，然后可以再重新發(fā)起新的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。返回2012.3FTP命令與響應(yīng)1．FTP命令FTP命令主要用于控制連接，可以直接采用Telnet協(xié)議實(shí)現(xiàn)，所以FTP命令同Telnet命令包括中斷進(jìn)程、Telnet的同步信號(hào)、查詢服務(wù)器、帶選項(xiàng)的Telnet命令等。命令以NVTASCII碼形式傳送，要求在每行結(jié)尾都要有CR、LF對(duì)。2122232．FTP響應(yīng)響應(yīng)都是ASCII碼形式的3位數(shù)字，響應(yīng)也是以NVTASCII碼形式傳送，要求在每行結(jié)尾都要返回CR、LF對(duì)。24返回2512.4匿名FTP

1.匿名FTP用途從前面的講解可知，使用FTP時(shí)必須首先利用Telnet協(xié)議登錄，獲得遠(yuǎn)程主機(jī)相應(yīng)的權(quán)限，才能上傳或下載文件。本地主機(jī)必需具有用戶ID和口令，獲得遠(yuǎn)地計(jì)算機(jī)的適當(dāng)授權(quán)，否則便無(wú)法傳送文件。Internet上的FTP主機(jī)很多，不可能要求每個(gè)用戶在每一臺(tái)主機(jī)上都擁有帳號(hào)。匿名FTP無(wú)需本地主機(jī)成為遠(yuǎn)地計(jì)算機(jī)的注冊(cè)用戶，從而解決了這個(gè)問(wèn)題。262.匿名FTP機(jī)制遠(yuǎn)程主機(jī)建立了名為anonymous的用戶特殊ID，這樣Internet上的任何人在任何地方都可使用該用戶ID，下載文件，而無(wú)需成為其注冊(cè)用戶。匿名FTP主機(jī)的連接使用方式同連接普通FTP主機(jī)的方式差不多，只是在要求提供用戶標(biāo)識(shí)ID時(shí)必須輸入anonymous，其口令可以是客戶自己喜歡的任意字符串。3.匿名FTP的使用 匿名FTP是Internet網(wǎng)上發(fā)布軟件和其它信息內(nèi)容的常用方法。274.匿名FTP的安全當(dāng)遠(yuǎn)程主機(jī)提供匿名FTP服務(wù)時(shí)，會(huì)指定某些目錄向公眾開(kāi)放，允許匿名存取。系統(tǒng)中的其余目錄則處于隱匿狀態(tài)。作為一種安全措施，大多數(shù)匿名FTP主機(jī)都允許用戶從其下載文件，而不允許用戶向其上傳文件。即使有些匿名FTP主機(jī)確實(shí)允許用戶上傳文件，用戶也只能將文件上傳至某一指定上傳目錄中。系統(tǒng)管理員會(huì)去檢查這些上傳文件，會(huì)將這些文件移至另一個(gè)公共下載目錄中，供其他用戶下載，同時(shí)也保護(hù)自己免受病毒破壞。返回2812.5簡(jiǎn)單文件傳送協(xié)議（TFTP）

1．簡(jiǎn)單文件傳送協(xié)議TFTP簡(jiǎn)介

簡(jiǎn)單文件傳送協(xié)議TFTP(TrivialFileTransferProtocol)是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，它比FTP簡(jiǎn)單也比FTP功能少。TFTP客戶與服務(wù)器之間的傳輸層通信使用的是UDP。TFTP服務(wù)器必須提供一定形式的并發(fā)。TFTP服務(wù)器通過(guò)為每個(gè)客戶提供一個(gè)新的UDP端口來(lái)提供并發(fā)。TFTP協(xié)議沒(méi)有提供安全特性,很多安全特性都必需由TFTP服務(wù)器系統(tǒng)管理員來(lái)限制客戶訪問(wèn)所指定的文件。

292．TFTP的用途簡(jiǎn)單文件傳送協(xié)議的應(yīng)用包括：1）為無(wú)盤工作站下載引導(dǎo)文件，下載初始化代碼到打印機(jī)、集線器和路由器。 例如存在這樣的設(shè)備，它擁有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接和小容量的固化了TFTP、UDP和IP的只讀存儲(chǔ)器（Read-OnlyMemory，ROM）。 加電后，設(shè)備執(zhí)行ROM中的代碼，在網(wǎng)絡(luò)上廣播一個(gè)TFTP請(qǐng)求。網(wǎng)絡(luò)上的TFTP服務(wù)器響應(yīng)請(qǐng)求包含可執(zhí)行二進(jìn)制程序的文件，設(shè)備收到文件后，將它載入內(nèi)存，然后開(kāi)始運(yùn)行程序。302）路由器的信息設(shè)置路由器可以在指定的TFTP服務(wù)器上存儲(chǔ)設(shè)置參數(shù)，如果這個(gè)路由器癱瘓了，正確的設(shè)置信息可以從TFTP服務(wù)器上下載到一個(gè)修復(fù)的路由器或者一個(gè)替代的路由器，這便為路由器提供了—種容錯(cuò)能力。（備份）返回3112.6TFTP報(bào)文TFTP傳輸?shù)臄?shù)據(jù)使用固定長(zhǎng)度（512個(gè)字節(jié)）的分組報(bào)文。如果一個(gè)分組報(bào)文少于512字節(jié)，表明這是數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖詈笠粋€(gè)分組報(bào)文。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)的分組報(bào)文被發(fā)送到目標(biāo)主機(jī)之后，數(shù)據(jù)將在一個(gè)緩沖區(qū)域內(nèi)保存直到接收到一個(gè)確認(rèn)信號(hào)，它表明數(shù)據(jù)已經(jīng)被成功地接收了。如果在再發(fā)送時(shí)間失效之前，發(fā)送主機(jī)沒(méi)有接收到確認(rèn)信號(hào)，則數(shù)據(jù)分組報(bào)文將被重新發(fā)送。32TFTP協(xié)議的封裝形式和五種消息格式：

33TFTP報(bào)文的頭兩個(gè)字節(jié)表示操作碼。文件名指明從TFTP服務(wù)器上正在上傳或下載的文件的名字，它使用一個(gè)可變長(zhǎng)的段，0指明文件名結(jié)束。模式字段是一個(gè)ASCII碼串netascii或octet，同樣以0字節(jié)結(jié)束。netascii表示數(shù)據(jù)是以成行的ASCII碼字符組成，以兩個(gè)字節(jié)—回車字符后跟換行字符（稱為CR/LF）作為行結(jié)束符。octet則將數(shù)據(jù)看作8bit一組的字節(jié)流而不作任何解釋。

TFTP協(xié)議的五種消息格式分別是：讀請(qǐng)求(RRQ)、寫請(qǐng)求(WRQ)、數(shù)據(jù)(DATA)、確認(rèn)(ACK)、出錯(cuò)(ERR)。341）讀請(qǐng)求(RRQ)和寫請(qǐng)求(WRQ) 讀請(qǐng)求(RRQ)和寫請(qǐng)求(WRQ)都使用相同的格式。操作碼：1為讀請(qǐng)求；2為寫請(qǐng)求。2）數(shù)據(jù)(DATA) TFTP傳輸實(shí)際數(shù)據(jù)時(shí)，使用DATA消息格式。操作碼被設(shè)置成3，表明數(shù)據(jù)在以TFTP消息傳輸。初始?jí)K號(hào)被設(shè)置成1，為初始的DATA分組報(bào)文。每一個(gè)附加的分組報(bào)文將增加1，直到整個(gè)文件傳輸結(jié)束。數(shù)據(jù)段可有512字節(jié)長(zhǎng)。如果數(shù)據(jù)段少于512字節(jié)(0--511)，則表明來(lái)自文件的最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊。如果正好是512字節(jié)長(zhǎng)，則說(shuō)明要完成文件的傳輸必須傳送額外的0長(zhǎng)度數(shù)據(jù)塊。353）確認(rèn)(ACK) ACK確認(rèn)(ACK)分組報(bào)文的操作碼值為4。塊號(hào)段包含正在被確認(rèn)的DATA分組報(bào)文的塊號(hào)。 如果此確認(rèn)信號(hào)是回答一個(gè)寫請(qǐng)求的，則這個(gè)塊號(hào)將被設(shè)置成0，從而表明數(shù)據(jù)的傳輸可以開(kāi)始。4）出錯(cuò)(ERR) 出錯(cuò)(ERR)操作碼設(shè)置為5。出錯(cuò)代碼給出出錯(cuò)類型值。出錯(cuò)消息以NETASCII格式儲(chǔ)存，并且加上一個(gè)文本描述從而幫助調(diào)試TFTP的出錯(cuò)消息。出錯(cuò)消息段是可變長(zhǎng)的，所以出錯(cuò)消息總是以一個(gè)“0”來(lái)作為結(jié)尾標(biāo)志。36出錯(cuò)代碼描述：

37TFTP與文件傳輸協(xié)議FTP的比較1．TFTP協(xié)議的優(yōu)勢(shì) 盡管TFTP比FTP的功能要弱得多，但是TFTP具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：TFTP能夠用于那些有UDP而無(wú)TCP的環(huán)境。TFTP代碼所占的內(nèi)存要比FTP小。2．TFTP協(xié)議與FTP協(xié)議的共同點(diǎn) 兩個(gè)協(xié)議的作用大致相同，都是用于文件的傳輸，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的文件上傳與下載?？梢詫FTP協(xié)議看做是FTP協(xié)議的簡(jiǎn)化版本。383．TFTP協(xié)議與