FTP服务器-详解+源代码

一个简单的FTP服务器实例目标FTP是网络上共享资源的常用方法，在本章中我们将实现一个简单的FTP服务器。本章知识点：FTP协议Socket类和TcpListener类System.Threading名称空间5.1实例功能本实例实现一个简单的FTP服务器，该服务器是一个控制台程序，编译后的可执行文件为ftpd.exe，在控制台中键入ftpd后就可启动服务器，若要改变ftp服务器的工作目录，可以键入ftpd–r后接绝对路径。服务器的ftp服务端口采用默认的21。服务器启动后，用户就可从其他任何一台联网计算机进行访问。下面是应用的一个例子：（服务器所在机器的ip为166.111.147.25）用户在自己计算机的控制台中输入ftp166.111.147.25回车后可以看到服务器传过来的欢迎信息，并要求输入登陆账号（图5-1）。图5-1登陆ftp输入用户名和密码后（为简化起见我们在程序中省去了验证过程，任何人都可以登陆），用户的控制台如图5-2所示，在服务器上，也出现了该用户的登陆情况（图5-3）。第五章FTP服务器131图5-2成功登陆图5-3服务端接下来用户可以使用各种命令进行各种ftp操作，比如列出目录下所有文件和文件夹（ls），下载指定的文件（get），上载文件（put）等等。下面是客户端（图5-4）和服务端（图5-5）某时刻的运行状态。图5-4客户端运行情况图5-5服务端运行情况5.2编程思路要实现FTP服务器，我们必须对FTP协议有一定的了解，使用符合协议的指令集和网络传输方式，我们将在下一节详细介绍关于FTP协议的基础知识。另外，我们还采用了TcpListener和Socket编程技术实现数据传输，所以这也是我们需要掌握的内容。最后，为了同时给多个用户提供服务，FTP服务器还必须支持多线程。FTP服务器程序的大框架是这样的：程序运行后，在服务器的某个端口有一个TcpListener一直在监听用户的请求，当有用户请求服务时，服务器立刻创建一个新的线程处理这个请求，我们称开始了一个新的会话。在会话中，服务器通过Socket接收用户命令，对命令进行分析后采取相应的操作，并将结果返回。一直到用户退出这个会话，服务器才销毁这个线程。服务器和客户端的会话方式有两种，一是被动方式（passive），即服务器在某个特定端口有一个TcpListener在不断监听用户命令；二是主动方式，这种情况下，服务器在该客户端有服务请求时，创建一个套接字和它进行数据传输。C#网络应用案例导航1325.3关键技术FTP协议1)概述FTP的目标是提高文件的共享性，提供非直接使用远程计算机，使存储介质对用户透明和可靠高效地传送数据。图5-6是FTP服务示意图，为了让大家更好的理解，我们先解释一下相关的概念。（1）字节大小，在FTP中字节大小有两个：逻辑字节大小和用于传输的字节大小。后者通常是8位，而前者可不一定是多少了。传输字节不必等于逻辑字节大小，也不必对数据结构进行解释。（2）控制连接是建立在USER-PIT和SERVER-PI之间用于交换命令与应答的通信链路。（3）数据连接是传输数据的全双工连接。传输数据可以发生在服务器DTP和用户DTP之间也可以发生在两个服务器DTP之间。（4）DTP：数据传输过程，DTP建立和管理数据连接，可以是主动的也可以是被动的。（5）EOR代表记录尾。（6）NTV代表网络虚拟终端。（7）NVFS代表网络虚拟文件系统。（8）FTP可以传输非连续的文件，这些文件的一部分称为页。（9）PI代表协议解释器。（10）服务器DTP代表一种传输过程，它通常处于“主动”状态，它和侦听端口建立数据连接，它还可以为传输和存储设置参数，并根据PI的指令传输数据。当然，DTP也可以转入“被动”状态。（11）服务器FTP进程，它是和用户FTP进程一起工作的，它由PI和DTP组成。至于用户FTP进程则是由PI，DTP和用户接口组成的。图5-6FTP服务示意图注意：数据连接是双向的，它不用整个时间都存在。上图中用户PI开始控制连接，控制连接与Telnet协议很象。在开始阶段，标准FTP命令由用户PI产生并通过控制连接传送到服务器进程。服务器PI向用户PI返回标准应答。FTP命令指定数据连接参数和文件系统操作。用户DTP在特定数据端口侦听，服务器开始数据连接并以指定的参数开始数据传输。数据端口不必在开始FTP命令的机器上，但用户或用户FTP进程必须确定它在指定的数据端口上侦听。这个数据连接是全双工的。在另外一种情况下，用户或许希望在两个主机间传送文件，不是两个本地主机。用户在两台主机间建立控制连接，然后规划数据连接。用这种方式，控制信息由用户PI获得，但是第五章FTP服务器133数据在服务器DTP之间传送。图5-7就是一个例子：图5-7协议要求数据传输在处理时打开控制连接。在完成FTP服务后由用户中止控制连接，而服务器具体操作。如果在未接收命令时关闭了控制连接，服务器也会关闭数据传输。数据传输功能数据连接只传输数据，控制连接传送命令和响应。几个命令是关于在主机间传输数据的，数据传输基本上独立于物理结构的，但是如果在压缩传输模式下流式传输与文件结构有关，文件的属性与表示类型有关。数据表示与保存数据是在主机间的存储设置间传送的。因为两个系统的数据存储方式不同，因此需要对它进行转换，在传送文本时会有对ASCII表示的问题，在进行二进制传送的时候，会有不同系统对字节长度规定不同的问题，有的系统是7位，有的系统可能是32位，这也需要进行转换。需要提供数据表示与传输模型函数，但是FTP提供这方面的功能不多，超过FTP提供功能的那一部分要用户自己实现。数据表示是由用户指定的表示类型，它可以是隐含的，也可以是用户指定的。请一定注意：逻辑字节长度与物理字节长度是不同的。ASCII类型：这是所有FTP必须实现的默认类型，用于传送文本文件，当在主机间使用EBCDIC传送时更方便，则不使用ASCII类型。发送方将内部表示转换为NVT-ASCII格式，接收方则进行相反的过程接收数据。根据NVT标准，要在行结束处使用CRLF序列。NVT-ASCII是8位的。ASCII和EBCDIC的格式参数在下面讨论。EBCDIC类型：它是作为ASCII的另一种方法在主机间传送数据的数据类型。EBCDIC和ASCII很象，仅在类型的功能描述上有一些差别。行结束符使用很少。图象类型：在此类型下传送的数据被看作连续的位，发送方将数据打包到8位传输字节中传送。因为结构的需要要对传送数据进行填充，填充字节全部为0，填充必须在文件结构时使用，而且要标记出以便接收方过滤掉。它用于传送二进制数据和有效地传送和存储文件，因此所有FTP也必须实现。本地类型：C#网络应用案例导航134也可以以十进制指定逻辑字节大小。如果物理字节大小和逻辑字节大小不同，直接将物理数据打包为逻辑字节，不用什么填充。接收方根据逻辑字节大小进行和本机的存储特点进行转换。传输必须是可重复的，也就是说，相同的文件相同的参数，那内容必须是一样的。数据结构除了有不同的数据类型外，FTP还允许有不同的文件结构，下面是三种文件结构：文件式结构：文件中没有内部结构，文件被看作是二进制流；记录结构：文件是由一系列记录组成的；页结构：文件是由不同的索引页组成的。如果未使用STRU命令，文件结构是默认值。文件的结构会影响传输模型，存储和数据表示。文件本来的属性和保存它的主机有关，不同的机器会以自己的方式保存文件。在不同主机间传送文件时必须使主机能够识别相互的表示。有些主机上的文件是面向字节的，有些是面向记录的，在传送时就会出现问题。那就要在接收方进行内部转换。在进行转换的时候，需要区别记录的边界，在ASCII中使用CRLF，在EBCDIC中使用NL作为分隔符。采用这种实现方法的必须保证转换是可逆的。文件结构：如果未使用STRU命令，文件结构是默认值。文件结构中没有默认值，文件被看作是连续的字节串。记录结构：对于文本文件，记录结构必须是所有FTP实现必须有的。记录结构文件是由连续的记录构成的。页结构：文件是非连续时使用页结构。这种文件称为随机访问文件。这些文件中有时会的和文件整体或部分相关的信息出现。在FTP中，文件的一个部分称为页。建立数据连接传送数据机制包括建立连接选择数据参数。用户和服务器DTP有默认数据端口。用户进程默认数据端口和控制连接端口相同。服务器进程默认数据端口和控制连接端口相邻。传输字节大小是8位字节。此字节是实际传输字节，但不代表主机内的数据表示。被动数据传输进程在数据端口接收数据，FTP请求命令决定数据传输的方向。服务器在接收到请求以后，将初始化端口的数据连接。当连接建立后，传输在DTP之间传送，服务器PI对用户PI返回应答。FTP实现运行一个默认数据端口，用户PI才能改变默认端口。通过PORT命令可能改变端口，用户可能希望数据在第三方主机上进行其它操作，用户PI需要在两个服务器PI上建立连接。一个服务器被告知侦听另一服务器的请求。用户PI通过PORT命令通知另一服务器的数据端口。最后双方发送相应的传送命令。通常，服务器负责支持数据连接，初始化并关闭它，除非用户DTP在传输模式下要求关闭连接。服务器在下面情况下关闭数据连接：服务器结束发送数据，通过EOF要求中止传送；用户发送ABORT命令；用户改变端口；控制连接关闭；发生不可恢复错误。数据连接管理第五章FTP服务器135默认数据连接端口：所有FTP必须支持默认数据连接，只有用户PI能够初始化非默认端口的使用。确定非默认数据端口：用户PI可以使用PORT命令指定非默认端口，它要求服务器方以PASV确定非默认数据端口。连接是由双方地址确定的，因此改变一方地址就改变了连接。数据连接的重用：在使用流式数据传输模型时，文件结束通过关闭连接指示。如果要传送多个文件时就会出麻烦，解决的方法有两个，一个是确定非默认端口，另一个是使用另一种传输模式。就传输模式而言，流传输模式是不安全的，因此无法确定连接是暂时还是永久关闭。其它传输模式不通过关闭连接表示文件结构，它们可以通过FTP命令决定传送结构。因此使用这些传输模式可以在保持连接的情况下传送多个文件。传输模式有三种传输模式：一种将数据格式化并考虑重新开始过程；一种压缩数据；一种是不经过处理（少量处理）传送。所有数据传输必须以一个EOF结束，它可以显式给出，也可以通过关闭连接隐式给出。对于记录文件，所有EOR是显式的，包括最后一个记录。对于以页结构传送的文件，使用“最后一页”表示结束。从这里开始，下文中我们提到的字节指的是“传输字节”。为了进行标准化传送，传送主机必须把行结束或记录结束的内部表示转化为传输模式和文件结构指定的形式传送，接收方则进行相反的工作。IBM大型机的记录计数域可能不能为其它主机识别，所以记录结束标记在流模式下以双字节控制码传送，在块或压缩模式下以标记位传送。而ASCII或EBCDIC的行结束则则CRLF或NL指示。这样的转换需要时间，所以相同的系统在传送文本文件时采用二进制或流表示比较合适。下面是FTP定义的传输模式：流模式：数据以字节流的形式传送。使用的表示类型没有限制，允许记录结构。在记录结构文件EOR和EOF表示为双字节控制码。第一字节全为0，后一字节为转义字符。当第二位值为1时表示EOR，为2时表示EOF，如果要同时表示EOR和EOF，值为3。全1字节作为数据发送时必须使用双字节传送，其中数据保存在第二个字节内。如果是文件结构，通过发送方关闭连接表示EOF，接收到的所有数据就是文件内容。块模式：文件以块形式传送，块带有自己的头部分。头字节包括计数域和描述子代码。关于FTP协议的基本知识我们先介绍这些，在以后的代码分析中我们将结合实例，做更深入的讨论。基于TCP协议的网络通讯TCP协议是一个基本的网络协议，基本上所有的网络服务都是基于TCP协议的，FTP也是，所以必须了解基于TCP协议的编程。然而TCP协议是一个庞杂的体系，要彻底的弄清楚它的实现不是这么容易，不过在.NETFr