FTP协议解析课程设计报告.docx
《FTP协议解析课程设计报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《FTP协议解析课程设计报告.docx(27页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![FTP协议解析课程设计报告.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-2/22/7d684e30-81cb-4b49-bbc3-0506f22f8613/7d684e30-81cb-4b49-bbc3-0506f22f86131.gif)
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;