FTP客户端的设计与实现

FTP客户端的设计与实现摘要FTP是Internet上用来传送文件的协议。

它是为了我们能够在Internet上互相传送文件而制定的文件传送标准，规定了Internet上文件如何传送。

通过FTP协议，我们就可以跟Internet上的FTP服务器进行文件的上传或下载。

本设计以实现一个简单易用的FTP客户端为目标，通过分析FTP协议的基本工作原理和FTP的数据传输原理，研究如何使用VC++语言对FTP客户端进行设计，用Visual Studio2010设计和实现了FTP客户端的开发。

关键词FTP的工作原理；VC++；FTP客户端1绪论1.1 课题背景FTP是互联网上使用最广泛的文件传输协议[1]。

在互联网早期曾占据整个互联网通信的三分之一，它解决了在不同操作系统下处理文件格式的不兼容性。

传统方式需要在DOS 下输入命令，对于普通用户是件极困难的事。

但有了FTP客户端软件后，只要轻点几下鼠标就可以完成所有操作。

FTP客户端应该包含以下功能：登录，浏览目录，上传和下载[2]。

它已成为人们不可缺少的软件之一。

1.2 研究现状FTP服务是Internet上最早应用于主机之间进行数据传输的基本服务之一。

起初，FTP 并不是应用于IP网络上的协议，而是20世纪60~80年代美国国防部组建的ARPANET网络中，用于计算机间的文件传输的协议。

FTP服务的一个非常重要的特点是其实现可以独立于平台，也就是说在UNIX、DOS、Windows等操作系统中都可以实现FTP的客户端和服务器[3]。

尽管目前已经普遍采用HTTP方式传送文件，但FTP仍然是跨平台直接传送文件的主要方式。

目前市面上可通过正规渠道获得的成熟的FTP软件如Server-U、Cuteftp、Transmit、Flashfxp等都是国外开发的，需要注册、付费使用。

从其他渠道获取的FTP软件，则存在安全方面的问题。

国内也很难找到免费、安全的FTP软件。

虽然操作系统有自带的FTP 软件，但它是基于命令行的，没有友好的用户操作界面，对用户的计算机技能要求较高，一般的用户也不会用，而且不支持断点续传和文件夹的上传、下载等功能[4]。

因此，设计与实现一个开源的、适合大众需求的FTP客户端和服务器软件是有必要的，是符合社会发展需要的。

1.3 研究方法本设计主要用VC++语言开发FTP客户端软件[5]。

根据以前所学的相关知识：包括计算机网络技术，TCP/IP详解等；查阅Windows应用程序开发资料，学习VC++语言，FTP 通信过程，进而实现FTP软件的功能。

2 FTP协议分析2.1 FTP内容简介文件传输协议（File Transfer Protocol，FTP）[RC959]是因特网上使用最为广泛的文件传输协议[6]。

FTP提供交互式的访问，允许文件具有存取权限（如访问文件必须经过授权和有效指令），并允许用户指明文件的类型和格式（如指明是否使用ASCII码）。

FTP屏蔽了各计算机系统的细节，因而适合于在异构网络/主机间传输文件。

当用户（在Windows操作系统中有同名的应用程序，可以使用Windows中的“运行”对话框或在DOS命令行状态下运行）启动FTP与TCP/IP的网络主机进行文件传输[7]。

实际上要用到两个程序：本地机上的FTP客户程序，它提出传输文件的请求；运行在远程主机上的FTP服务器程序，它响应用户请求并把指定的文件传输到相应的主机上。

从根本上说，FTP协议就是在网络中各种不同的计算机之间按照TCP/IP协议来传输文件。

FTP协议采用客户机/服务器(Client/Sever)模式，由FTP客户端程序和FTP服务器端程序组成。

使用时，先启动FTP客户端程序与远程主机建立连接，然后向远程主机发出传输命令，远程主机在收到命令后就给予响应，并执行正确的命令。

FTP是基于TCP的文件传送协议，其传输的可靠性由TCP来保障。

在TCP/IP协议族中还有一个基于UDP的文件传送协议TFTP，它与FTP同属于文件共享协议，即在传输过程中复制整个文件，其特点是：若要传输一个文件，就必须先获得本地的文件副本。

若要修改文件，就只能对文件的副本进行修改，然后再将修改后的文件副本传回到原主机[8]。

一般说来，因特网上有两大类FTP文件服务器。

一类是所谓的“匿名FTP服务器”，这类服务器的目的是向公众提供文件资源服务，不要求用户事先在该服务器上进行注册。

另一类是非匿名FTP服务器，要进入这类服务之前，用户必须先向服务器系统管理员申请用户名和密码，非匿名FTP服务器通常供内部使用或提供咨询服务。

2.2 FTP工作原理FTP（FileTransferProtocol），是文件传输协议的简称。

用于Internet上的控制文件的双向传输。

同时，它也是一个应用程序。

用户可以通过它把自己机器与世界各地所有运行FTP 协议的服务器相连，访问服务器上的资源和信息。

FTP协议在TCP/IP协议栈中的位置如表2-1：表2-1 TCP/IP协议栈当启动FTP从远程计算机拷贝文件时，事实上启动了两个程序：一个本地机器上的FTP客户端程序，它向FTP服务器提出拷贝文件的请求。

另一个是启动在远程计算机的上的FTP服务器程序，它响应请求把你指定的文件传送到你的计算机中[9]。

在典型的FTP会话过程中，用户一般坐在本地主机前进行同远程主机之间的文件传输。

为了能够访问远程账户，用户必须提供用户标识和密码。

在通过了身份验证之后，用户就可以在本地主机和远程主机之间传输文件了。

用户通过FTP的用户代理与FTP进行交互。

用户首先需要远程提供主机名或IP地址，以便本地FTP的客户进程能够同远程主机上的FTP服务器进程建立连接。

然后，用户提供其标识和密码。

一旦验证通过，用户即可在两个系统之间传输文件。

FTP使用两个并行的TCP协议来传输文件，一个称为控制连接，另一个称为数据连接。

控制连接用来在两台主机之间传输控制信息，如用户标识、密码、操作远程主机文件目录的命令、发送和取向文件的命令等。

而数据连接则真正用来发送文件[10]。

FTP的控制和数据连接如图2-1图2-1 FTP工作原理示意图当用户启动一次与远程主机的FTP会话时，FTP首先建立一个TCP连接到FTP服务器的21号端口。

FTP的客户端则通过该连接发送用户标识和密码等，客户端还可以通过该连接发送命令以改变远程系统的当前工作目录。

当用户要求传送文件时，FTP服务器则在其20号端口上建立一个数据连接，FTP在该连接上传送完毕一个文件后会立即断开该连接。

如果再一次FTP会话过程中需要传送另一个文件，FTP服务器则会建立另一个连接。

在整个FTP会话过程中，控制连接是始终保持的，而数据连接则会随着文件的传输不断的打开和关闭。

2.3 FTP工作模式FTP采用C/S（客户端/服务器）模式进行通信，但与其他的C/S模式网络通信协议又有一个很大的区别。

通常在进行HTTP通信或是TELNET通信的时候，只需要一个端口进行通信。

即客户端只需要连接一个端口进行数据通信。

如TELNET的默认端口是23，用户从头到尾都只需使用这个端口。

但是FTP通信除了有一个默认端口21之外，还需要其他的端口。

其中默认端口（21）主要进行控制连接，进行命令协议和服务器端的响应码的传输；另外一个非标准端口主要进行数据传递，如文件的上载、下载等[11]。

至于非标准端口的产生则要根据用户选择的连接模式而定：如果客户选择的是主动模式（PORT），则需要用户端提供给服务器一个IP地址和一个非标准端口；而如果用户采用被动模式（PASV），则服务器端需要提供给客户端一个IP地址和一个非标准端口。

下表2-2是几个著名的TCP端口号：表2-2 TCP端口号控制连接是建立在USER-PIT和SERVER-PI之间用于交换命令与应答的通信链路。

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，FTP可以传输非连续的文件，这些文件的一部分称为页。

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。

具体工作模式如图2-2所示：图2-2 FTP工作模式在开始阶段，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。

2.4 简单文件传送协议TCP/IP协议族中还有简单文件传输协议，它是一个很小且易于实现的文件传送协议[RFC 783,RFC 1350].虽然TFTP也使用客户机/服务器方式，但它的传输层使用UDP支持，因此TFTP要自己实现纠错功能。

TFTP只支持文件传输，而不支持交互，且没有一个庞大的命令集。

TFTP没有列目录的功能，也不能对用户进行身份验证[12]。

TFTP的主要优点有两个。

第一，TFTP可用于UDP环境。

例如，当需要将程序或文件同时向许多计算机下载时往往就需要使用TFTP。

第二，TFTP代码所占用的内存空间较小。

这对存储容量较小的计算机或某些特殊用途的设备是很重要的。

这些设备不需要硬盘，只需要固化了TFTP、UDP、和IP的小容量只读存储器即可。

3 FTP客户端的设计3.1 设计目的FTP早已应用在网络的各个方面，比如我们在访问网络上的资源时，经常会遇到需要连接FTP服务器来下载，或者你制作了一个网站，想要将其上传至服务器，让大家能够访问它，这个时候就会用到FTP客户端。

一般来说，系统需求分析从以下几个方面来介绍：①用户需求。

软件要简单上手，能够匿名或者使用帐号登录到用户指定的服务器上，进行访问和数据的上传和下载。

②功能需求。

该系统主要包括以下几个方面：登录和连接服务器模块；浏览服务器/本地目录和文件模块；上传和下载文件模块。

由这三个模块构成该系统。

③性能需求。

整个系统操作应当简便，界面友好，运行稳定，执行速度快。

系统本身运行对计算机硬件平台和操作系统平台要求适中。

因此本文所设计的FTP客户端则适合大多数用户使用，界面设计的很简单，使用户可以一目了然，而且具备FTP客户端的基本功能，可以作为下载、上传文件的工具来使用。

3.2 开发语言程序中所用到的编程语言就是C++。

C++是在C语言的基础上开发的一种通用编程语言，应用广泛[13]。

C++支持多种编程范式－－面向对象编程、泛型编程和过程化编程。

最新正式标准C++14于2014年8月18日公布。