[系统运维]Linux FTP服务器与客户端（FTP命令 C/C++代码实现）

FTP 是 TCP/IP 提供的标准互联网协议，用于将文件从一台主机传输到另一台主机。它主要用于将网页文件从其创建者传输到充当 Internet 上其他计算机的服务器的计算机。它还用于将文件从其他服务器下载到计算机。

为什么需要文件传输协议？

文件传输协议 (FTP) 是最古老的 Internet 协议之一。 协议背后的思想是通过命令触发下载和上传。 允许将文件从你自己的设备传输到服务器，反之亦然。

在 FTP 连接中，通常打开两个通道。 首先，客户端和服务器使用端口 21 建立命令通道。客户端使用该通道向服务器发送命令，服务器响应该命令返回状态码。 之后，双方就可以建立数据通道了。

文件传输协议知道各种命令和状态代码。通过 几十 个命令（并非所有命令都始终在服务器上实现）。

客户端指示服务器上传或下载文件、组织目录或删除文件。服务器以状态码进行回答，该状态码提供有关命令是否成功执行的信息。

FTP（文件传输协议）命令

FTP（文件传输程序）实用程序用于使用文件传输协议在本地机器和远程网络机器之间传输文件。 简单来说，它在两台计算机之间传输/复制文件。 您可以使用 FTP 在 linux系统和非 linux系统（如 windows 操作系统）之间传输文件。

这里主要讲讲内部命令：

1.![cmd[args]]：在本地机中执行交互shell，exit回到ftp环境，如：!ls*.zip.
2.$ macro-ame[args]：执行宏定义macro-name.
3.account[password]：提供登录远程系统成功后访问系统资源所需的补充口令。
4.append local-file[remote-file]：将本地文件追加到远程系统主机，若未指定远程系统文件名，则使用本地文件名。
5.ascii：使用ascii类型传输方式。
6.bell：每个命令执行完毕后计算机响铃一次。
7.bin：使用二进制文件传输方式。
8.bye：退出ftp会话过程。
9.case：在使用mget时，将远程主机文件名中的大写转为小写字母。
10.cd remote-dir：进入远程主机目录。
11.cdup：进入远程主机目录的父目录。
12.chmod mode file-name：将远程主机文件file-name的存取方式设置为mode，如：chmod 777 a.out。
13.close：中断与远程服务器的ftp会话(与open对应)。
14.cr：使用asscii方式传输文件时，将回车换行转换为回行。
15.delete remote-file：删除远程主机文件。
16.debug[debug-value]：设置调试方式，显示发送至远程主机的每条命令，如：deb up 3，若设为0，表示取消debug。
17.dir[remote-dir][local-file]：显示远程主机目录，并将结果存入本地文件local-file。
18.disconnection：同close。
19.form format：将文件传输方式设置为format，缺省为file方式。
20.get remote-file[local-file]：将远程主机的文件remote-file传至本地硬盘的local-file。
21.glob：设置mdelete，mget，mput的文件名扩展，缺省时不扩展文件名，同命令行的-g参数。
22.hash：每传输1024字节，显示一个hash符号(#)。
23.help[cmd]：显示ftp内部命令cmd的帮助信息，如：help get。
24.idle[seconds]：将远程服务器的休眠计时器设为[seconds]秒。
25.image：设置二进制传输方式(同binary)。
26.lcd[dir]：将本地工作目录切换至dir。
27.ls[remote-dir][local-file]：显示远程目录remote-dir，并存入本地文件local-file。
28.macdef macro-name：定义一个宏，遇到macdef下的空行时，宏定义结束。
29.mdelete[remote-file]：删除远程主机文件。
30.mdir remote-files local-file：与dir类似，但可指定多个远程文件，如：mdir *.o.*.zipoutfile
31.mget remote-files：传输多个远程文件。
32.mkdir dir-name：在远程主机中建一目录。
33.mls remote-file local-file：同nlist，但可指定多个文件名。
34.mode[modename]：将文件传输方式设置为modename，缺省为stream方式。
35.modtime file-name：显示远程主机文件的最后修改时间。
36.mput local-file：将多个文件传输至远程主机。
37.newer file-name：如果远程机中file-name的修改时间比本地硬盘同名文件的时间更近，则重传该文件。
38.nlist[remote-dir][local-file]：显示远程主机目录的文件清单，并存入本地硬盘的local-file。
39.nmap[inpattern outpattern]：设置文件名映射机制，使得文件传输时，文件中的某些字符相互转换，
如：nmap $1.$2.$3[$1，$2].[$2，$3]，则传输文件a1.a2.a3时，文件名变为a1，a2。该命令特别适用于远程主机为非UNIX机的情况。
40.ntrans[inchars[outchars]]：设置文件名字符的翻译机制，如ntrans 1R，则文件名LLL将变为RRR。
41.open host[port]：建立指定ftp服务器连接，可指定连接端口。
42.passive：进入被动传输方式。
43.prompt：设置多个文件传输时的交互提示。
44.proxy ftp-cmd：在次要控制连接中，执行一条ftp命令，该命令允许连接两个ftp服务器，以在两个服务器间传输文件。
第一条ftp命令必须为open，以首先建立两个服务器间的连接。
45.put local-file[remote-file]：将本地文件local-file传送至远程主机。
46.pwd：显示远程主机的当前工作目录。
47.quit：同bye，退出ftp会话。
48.quote arg1，arg2...：将参数逐字发至远程ftp服务器，如：quote syst.
49.recv remote-file[local-file]：同get。
50.reget remote-file[local-file]：类似于get，但若local-file存在，则从上次传输中断处续传。
51.rhelp[cmd-name]：请求获得远程主机的帮助。
52.rstatus[file-name]：若未指定文件名，则显示远程主机的状态，否则显示文件状态。
53.rename[from][to]：更改远程主机文件名。
54.reset：清除回答队列。
55.restart marker：从指定的标志marker处，重新开始get或put，如：restart 130。
56.rmdir dir-name：删除远程主机目录。
57.runique：设置文件名唯一性存储，若文件存在，则在原文件后加后缀..1，.2等。
58.send local-file[remote-file]：同put。
59.sendport：设置PORT命令的使用。
60.site arg1，arg2...：将参数作为SITE命令逐字发送至远程ftp主机。
61.size file-name：显示远程主机文件大小，如：site idle 7200。
62.status：显示当前ftp状态。
63.struct[struct-name]：将文件传输结构设置为struct-name，缺省时使用stream结构。
64.sunique：将远程主机文件名存储设置为唯一(与runique对应)。
65.system：显示远程主机的操作系统类型。
66.tenex：将文件传输类型设置为TENEX机的所需的类型。
67.tick：设置传输时的字节计数器。
68.trace：设置包跟踪。
69.type[type-name]：设置文件传输类型为type-name，缺省为ascii，如：type binary，设置二进制传输方式。
70.umask[newmask]：将远程服务器的缺省umask设置为newmask，如：umask 3。
71.user user-name[password][account]：向远程主机表明自己的身份，需要口令时，必须输入口令，如：user anonymous my@email。
72.verbose：同命令行的-v参数，即设置详尽报告方式，ftp服务器的所有响应都将显示给用户，缺省为on.
73.?[cmd]：同help。 

FTP 命令示例

如果您使用的是 Windows 操作系统，请打开命令提示符并练习以下 FTP 命令。 如果您使用的是 unix 或 linux 操作系统，只需在终端上键入 ftp 命令即可。

一旦 ftp 连接到远程服务器名称，它会提示您输入用户名和密码。 登录成功后，您的终端或提示变为“ftp>”

我们可以抓包分析流程：

1.将文件从远程机器复制到本地机器

get 选项用于将文件从远程系统下载或传输到本地系统。

这将从远程系统当前目录下载指定的文件

2.将多个文件从远程机器复制到本地机器

您可以使用 mget 将多个文件从远程主机传输到本地主机

3.将文件从本地服务器传输到远程服务器

put 选项用于将文件从本地主机复制到远程主机。
此命令将 123.txt文件放入远程机器。

4.删除远程机器上的文件

可以使用 delete 或 mdelete 删除远程计算机中的单个文件或多个文件。

5.列出本地目录的内容

列出本地目录内容的命令有点不同。 为此，您需要运行本地 shell 命令。这可以用感叹号来完成！在 Linux 中，列出目录内容的命令是 ls或者dir命令。所以！ls、！dir将列出本地目录的所有内容。

6.断开 ftp 连接

使用 quit 命令关闭 ftp 连接。

FTP服务器与客户端

FTP服务器：

FTP 服务器是一种高性能设备，它保存满足来自 Internet/Intranet 的客户端请求所需的文件和其他信息。 FTP 服务器持续运行并监听传入的 FTP 请求。 客户端最初通过端口 21 与服务器建立控制连接。此控制连接在整个通信会话期间保持打开状态。 此连接用于传达管理信息。

客户端：

大多数情况下，FTP 客户端是运行应用软件的个人计算机或移动设备，这些应用软件能够与 FTP 服务器通信并从其检索文件。 通常，FTP客户端发起与FTP服务器的通信。 它不断地监听传入的请求。 要连接 FTP 服务器，客户端首先需要提供它想要连接的目标服务器以及所需的凭据，例如用户名和密码。 建立连接后，客户端可以开始文件传输过程。

Linux FTP服务器与客户端代码实现

client：

int main(int argc, char const *argv[])
{
    char ip[20] = DEFAULT_IP;
    int port = DEFAULT_PORT;
    if (argc == 2) 
    {
        port = atoi(argv[1]); 
    }
    else if (argc > 2) 
    {
        strcpy(ip, argv[1]); 
        port = atoi(argv[2]);
    }

    int sockfd, len, result;
    struct sockaddr_in address;


    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    if (sockfd == -1)
    {
        fprintf(stderr, "Error in socket function, client failed to create socket\n");
        return -1;
    }


    address.sin_family = AF_INET;            
    address.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip); 
    address.sin_port = htons(port);          

    len = sizeof(address);

    result = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&address, len);
    if (result == -1)
    {
        fprintf(stderr, "There is an error in the connect function, the client request to connect failed, please check whether the server is running\n");
        return -1;
    }

    struct ftpmsg msg;

    printf("The connection to the server is successful, please log in:\n");
    while (client_login(sockfd) != 1)
    {
    }

    char line[MAX_LENGTH];
    char cmd[MAX_LENGTH];
    while (1)
    {
        printf("myftp > ");
        gets(line);
        gettoken(cmd, line);
        if (cmd == NULL) // 指令为空
        {
            continue;
        }
        else if (!strcmp(cmd, "lmkdir"))
        {
            client_lmkdir(line);
        }
        else if (!strcmp(cmd, "lrmdir"))
        {
            client_lrmdir(line);
        }
        else if (!strcmp(cmd, "lpwd"))
        {
            client_lpwd(line);
        }
        else if (!strcmp(cmd, "lcd"))
        {
            client_lcd(line);
        }
        else if (!strcmp(cmd, "dir"))
        {
            client_dir(line);
        }
        else if (!strcmp(cmd, "mkdir"))
        {
            client_mkdir(sockfd, line);
        }
        else if (!strcmp(cmd, "rmdir"))
        {
            client_rmdir(sockfd, line);
        }
        else if (!strcmp(cmd, "pwd"))
        {
            client_pwd(sockfd);
        }
        else if (!strcmp(cmd, "cd"))
        {
            client_cd(sockfd, line);
        }
        else if (!strcmp(cmd, "ls"))
        {
            client_ls(sockfd, line);
        }
        else if (!strcmp(cmd, "put"))
        {
            client_put(sockfd, line);
        }
        else if (!strcmp(cmd, "get"))
        {
            client_get(sockfd, line);
        }
        else if (!strcmp(cmd, "exit") || !strcmp(cmd, "quit") || !strcmp(cmd, "q"))
        {
            send_simple(sockfd, C_QUIT);
            break;
        }
        else if (!strcmp(cmd, "help"))
        {
            client_help();
        }
        else
        {
            printf("Wrong command, use the help command to view the command list\n");
        }
    }


    close(sockfd);

    return 0;
}

server：

int main(int argc, char const *argv[])
{
    char ip[20] = DEFAULT_IP;
    int port = DEFAULT_PORT;
    if (argc == 2) 
    {
        port = atoi(argv[1]); 
    }
    else if (argc > 2) 
    {
        strcpy(ip, argv[1]);  
        port = atoi(argv[2]); 
    }

    int server_sockfd, client_sockfd, server_len, client_len, result;
    struct sockaddr_in server_address, client_address;


    server_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM | SOCK_NONBLOCK, 0);

    if (server_sockfd == -1)
    {
        fprintf(stderr, "There is an error in the socket function, the server failed to create a socket, please check whether the port number is occupied\n");
        return -1;
    }

    server_address.sin_family = AF_INET;            
    server_address.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip); 
    server_address.sin_port = htons(port);          

 
    server_len = sizeof(server_address);


    result = bind(server_sockfd, (struct sockaddr *)&server_address, server_len);
    if (result == -1)
    {
        fprintf(stderr, "Error in bind function, server named socket failed\n");
        return -1;
    }

    result = listen(server_sockfd, 5);
    if (result == -1)
    {
        fprintf(stderr, "Error in listen function, server failed to create socket queue\n");
        return -1;
    }


    printf("Server started, waiting for connection, IP address: %s, Port number: %d\n", ip, port);
    client_len = sizeof(client_address);


    int tfd = open("/dev/tty", O_RDONLY | O_NONBLOCK);
    if (tfd == -1)
    {
        fprintf(stderr, "Error in open function (/dev/tty)\n");
        return -1;
    }
    else
    {
        // printf("Open /dev/tty successfully\n");
    }

    int connected = 0; 
    struct ftpmsg msg;
    char line[MAX_LENGTH];
    char *cmd[MAX_ARGC];

    while (1)
    {

        if (!connected)
        {

            client_sockfd = accept(server_sockfd, (struct sockaddr *)&client_address, (socklen_t *)&client_len);
            if (client_sockfd == -1)
            {
                if (errno == EWOULDBLOCK)
                {

                    // printf("no connection request received\n");
                }
                else
                {
                    fprintf(stderr, "Error in accept function, server failed to accept connection\n");
                    return -1;
                }
            }
            else
            {
                printf("The connection is successful, waiting for the user to log in\n");
                connected = 1;
            }
        }

        if (connected)
        {
            // printf("Server is waiting...");
            recv_msg(client_sockfd, &msg);
            // printf("recv_msg, the return value is %d\n", recv_msg(client_sockfd, &msg));
            switch (msg.type)
            {
            case LOGIN:
                c_login(client_sockfd, msg.data);
                break;
            case C_MKDIR:
                c_mkdir(client_sockfd, msg.data);
                break;
            case C_RMDIR:
                c_rmdir(client_sockfd, msg.data);
                break;
            case C_PWD:
                c_pwd(client_sockfd);
                break;
            case C_CD:
                c_cd(client_sockfd, msg.data);
                break;
            case C_LS:
                c_ls(client_sockfd, msg.data);
                break;
            case C_PUT:
                c_put(client_sockfd);
                break;
            case C_GET:
                c_get(client_sockfd, msg.data);
                break;
            case C_QUIT:
                printf("Client connection disconnected, waiting to reconnect, IP address: %s, port number: %d\n", ip, port);
                msg.type = DEFAULT;
                connected = 0;
                break;
            default:
                break;
            }
        }

        result = read(tfd, line, MAX_LENGTH);
        if (result == -1)
        {
            if (errno == EWOULDBLOCK)
            {
            }
            else
            {
                fprintf(stderr, "Error in read function, read command failed\n");
            }
        }
        else
        {
            line[result - 1] = '\0';
            // printf("result = %d, line = %s\n", result, line);
        }
    }
}

运行：
client

传输文件时会先读取文件大小，收发文件时会显示一个进度条，传输结束时会显示发送成功的字节数。

server

抓包12345端口

启动程序时可以加入IP地址和端口号参数，不指定IP地址时，使用127.0.0.1，不指定端口号时，使用12345。

总结：

FTP 客户端和 FTP 服务器是 FTP 协议中涉及的两个主要方面，用于通过 Internet 传输文件。通常，FTP 服务器是一种高性能设备，它保存文件和数据库，其中包含满足来自 FTP 客户端的请求所需的信息。FTP 服务器总是不断地监听传入的请求，并且客户端通过打开与服务器的控制连接来启动通信会话。 然后服务器通过与服务器建立数据连接将文件传输到客户端。

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