FTP协议解析课程设计报告.docx
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FTP协议解析课程设计报告
FTP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Socket
Socket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。
Bind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
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\n
putuploadafiletoserver\n
pwddisplaythecurrentdirectoryofserver\n
dirdisplaythefilesinthecurrentdirectoryofserver\n
cdchangethedirectoryofserver\n
?
displaythewholecommandwhichequals'help'\n
quitreturn\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（sock<0||sockmsg<0）{//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45000
memset（&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45001
if（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||getsockname（sockmsg,（structsockaddr*）&servermsg,&lengthmsg）<0）{//得到套接字的本地名字
perror（"gettingsocketname"）;
exit
（1）;
}
printf（"Socketport#%d%d\n",ntohs（server.sin_port）,ntohs（servermsg.sin_port））;
memset（currentDirPath,0,sizeof（currentDirPath））;
getcwd（currentDirPath,sizeof（currentDirPath））;//将当前工作目录的绝对路径复制到
//currentDirPath中
listen（sock,2）;//监听数据通道
listen（sockmsg,2）;//监听命令通道
while
（1）{
datasock=accept（sock,（structsockaddr*）0,（int*）0）;//与客户端的数据通道连接
msgsock=accept（sockmsg,（structsockaddr*）0,（int*）0）;//与客户端的命令通道连接
if（datasock==-1||msgsock==-1）
perror（"accept"）;
else{
if（（child=fork（））==-1）//出错
printf（"ForkError!
\n"）;
if（child==0）{//子进程
printf（"connectionaccepted!
newclientcoming\n"）;
write（datasock,help,strlen（help）+1）;
loop:
memset（client_cmd,0,sizeof（client_cmd））;
intrval=0;
rval=read（msgsock,client_cmd,sizeof（client_cmd））;//读命令
printf（"%d\n",rval）;
if（rval<0）
perror（"readingcommandfailed\n"）;
elseif（rval==0）{//连接关闭
printf（"connectionclosed.\n"）;
close（datasock）;
close（msgsock）;
}
else{
if（strcmp（client_cmd,"pwd"）==0）{//为pwd命令
printf（"commandpwd\n"）;
cmd_pwd（datasock）;
printf（"done\n\n"）;
gotoloop;
}
elseif（strcmp（client_cmd,"dir"）==0）{//为dir命令
printf（"commanddir\n"）;
cmd_dir（datasock）;
printf（"done\n\n"）;
gotoloop;
}
elseif（strcmp（client_cmd,"cd"）==0）{//为cd命令
printf（"commandcd\n"）;
memset（cmd_arg,0,sizeof（cmd_arg））;
read（msgsock,cmd_arg,sizeof（cmd_arg））;
cmd_cd（datasock,cmd_arg）;
printf（"done\n\n"）;
gotoloop;
}
elseif（strcmp（client_cmd,"get"）==0）{//为get命令
printf（"commandget\n"）;
memset（cmd_arg,0,sizeof（cmd_arg））;
read（msgsock,cmd_arg,sizeof（cmd_arg））;
cmd_get（datasock,cmd_arg）;
printf（"done\n\n"）;
gotoloop;
}
elseif（strcmp（client_cmd,"put"）==0）{//为put命令
printf（"commandput\n"）;
memset（cmd_arg,0,sizeof（cmd_arg））;
read（msgsock,cmd_arg,sizeof（cmd_arg））;
cmd_put（datasock,cmd_arg）;
printf（"done\n\n"）;
gotoloop;
}
elseif（strcmp（client_cmd,"?
"）==0）{//为?
命令
printf（"command?
\n"）;
cmd_help（datasock）;
printf（"done\n\n"）;
gotoloop;
}
elseif（strcmp（client_cmd,"quit"）==0）{//为quit命令
printf（"quit\n"）;
gotoendchild;
}
else{//错误的命令
printf（"badrequest!
\n"）;
gotoloop;
}
}
endchild:
//客户退出
printf（"connectionclosed.\n"）;
close（datasock）;
close（msgsock）;
exit
（1）;
}
}
}
exit（0）;
}
（4）char*getDirName（char*dirPathName）的实现：
由当前工作目录的绝对地址得到当前工作目录的名称，当前工作目录的名称是绝对地址中最后一个“/”号之后的字符串，通过从后向前遍历绝对地址字符串找到最后一个“/”，然后再取其后的字符串即可得到当前工作目录的名称。
/**
*getDirName得到当前工作目录名称
*dirPathName当前工作目录的绝对地址
*输出：
当前工作目录名称
*/
char*getDirName（char*dirPathName）{
inti,pos,len;
char*dirName;//当前工作目录名称
if（dirPathName==NULL）{
printf（"directoryabsoultlypathisnull!
\n"）;
returnNULL;
}
len=strlen（dirPathName）;
for（i=len-1;i>=0;i--）{//找到最后一个/号，之后的字符串即为当前工作目录名称
if（dirPathName[i]=='/'）{
pos=i;
break;
}
}
dirName=（char*）malloc（len-pos+1）;
for（i=pos+1;i<=len;i++）
dirName[i-pos-1]=dirPathName[i];
returndirName;
}
（5）voidcmd_pwd（intsock）的实现：
调用getDirName函数来得到当前工作目录名称，然后发到客户端
voidcmd_pwd（intsock）{
intlen;
char*savePointer=getDirName（currentDirPath）;//得到当前工作目录名称
strcpy（currentDirName,savePointer）;
len=strlen（currentDirName）+1;
write（sock,currentDirName,len）;//发到客户端
}
（6）voidcmd_dir（intsock）的实现：
先遍历当前目录下的所有文件及子目录，得到文件及目录数，把该数目发给客户端后，再一次遍历当前目录下的所有文件及子目录，把文件或目录的名称及信息发给客户端。
voidcmd_dir（intsock）{
DIR*pdir;
charfileInfo[50];
inti,fcounts=0,len;
structdirent*pent;
intfd;
structstatfileSta;
charfilePath[200];
pdir=opendir（currentDirPath）;
while（（pent=readdir（pdir））!
=NULL）{//计算文件及目录数
fcounts++;
}
write（sock,&fcounts,sizeof（int））;
closedir（pdir）;
if（fcounts<=0）
return;
else{
pdir=opendir（currentDirPath）;
for（i=0;ipent=readdir（pdir）;
memset（fileInfo,0,sizeof（fileInfo））;
char*fileName=pent->d_name;
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