FTP伺服器的實現（C語言）

我們在之前的文章中，曾經對FTP檔案傳輸協議做過詳細的介紹。本章，我們對如何用C語言實現FTP伺服器做一個簡單的介紹。

概述

FTP檔案傳輸協議

，是因特網上使用得最廣泛的檔案傳輸協議。FTP提供互動式的訪問，允許客戶指明檔案的格式與型別，並允許檔案具有儲存許可權。FTP遮蔽了不同作業系統之前的細節，因此適合在異構網路中任意計算機之間傳送檔案。

FTP的基本工作原理

FTP使用

C/S

方式，一個FTP伺服器可以為多個客戶程序提供服務，FTP伺服器程序由兩大部分組成：一個主程序，負責接收新的請求；另外有若干個從屬程序，負責處理單個請求。

主程序的工作步驟如下：

開啟埠號（一般為21），使客戶端能透過此埠號訪問；

等待客戶端發出連線請求；

啟動從屬程序來處理客戶程序發來的請求。從屬程序對客戶程序的請求處理完後即終止，從屬程序在執行期間可能會根據需要另外建立其他一些程序。

回到等待狀態，繼續等待其他客戶程序發來的連線請求。主程序和從屬程序是併發進行的。

在進行檔案傳輸時，FTP的客戶和伺服器之間要建立兩個並行的TCP連線：“

控制連線

”和“

資料連線

”。

控制連線

在整個會話期間一直保持開啟，FTP客戶所發出的傳送請求，透過控制連線傳送給伺服器端的控制程序，但是控制連線並不會用於傳輸資料。

實際傳輸檔案的是“資料連線”

。伺服器端的控制程序在接收到FTP客戶傳送來的檔案傳輸請求後，就會建立

“資料傳送程序”

和

“資料連線”

，用來連線客戶端和伺服器端的資料傳送程序。由於FTP使用了一個分離的控制連線，因此FTP的控制資訊是帶外控制的。

當客戶程序向伺服器程序發出建立連線請求時，透過伺服器埠號21請求連線，同時會告訴伺服器程序自己用於建立資料傳送連線的另一個埠號。伺服器一般使用埠號20同客戶程序建立資料連線，由於FTP使用兩個不同的埠號，所以資料連線和控制連線不會發生混亂。

綜上所述，我們可以畫出基本的演算法流程圖

程式碼實現：

首先是基本的定義

/* Commands enumeration */typedef enum cmdlist { ABOR， CWD， DELE， LIST， MDTM， MKD， NLST， PASS， PASV， PORT， PWD， QUIT， RETR， RMD， RNFR， RNTO， SITE， SIZE， STOR， TYPE， USER， NOOP} cmdlist；/* String mappings for cmdlist */static const char *cmdlist_str［］ = { “ABOR”， “CWD”， “DELE”， “LIST”， “MDTM”， “MKD”， “NLST”， “PASS”， “PASV”， “PORT”， “PWD”， “QUIT”， “RETR”， “RMD”， “RNFR”， “RNTO”， “SITE”， “SIZE”， “STOR”， “TYPE”， “USER”， “NOOP” }；

控制埠的定義

/* define FTP control port */#define CONTROLPORT 21

主函式

/** * Sets up server and handles incoming connections * @param port Server port */int main（）{ int sock = create_socket（CONTROLPORT ）； struct sockaddr_in client_address； int len = sizeof（client_address）； int connection， pid， bytes_read； while（1）{ connection = accept（sock， （struct sockaddr*） &client_address，&len）； char buffer［BSIZE］； Command *cmd = malloc（sizeof（Command））； State *state = malloc（sizeof（State））； pid = fork（）； memset（buffer，0，BSIZE）； if（pid<0）{ fprintf（stderr， “Cannot create child process。”）； exit（EXIT_FAILURE）； } if（pid==0）{ close（sock）； char welcome［BSIZE］ = “220 ”； if（strlen（welcome_message）BSIZE））{ /* TODO： output this to log */ buffer［BSIZE-1］ = ‘\0’； printf（“User %s sent command： %s\n”，（state->username==0）？“unknown”：state->username，buffer）； parse_command（buffer，cmd）； state->connection = connection； /* Ignore non-ascii char。 Ignores telnet command */ if（buffer［0］<=127 || buffer［0］>=0）{ response（cmd，state）； } memset（buffer，0，BSIZE）； memset（cmd，0，sizeof（cmd））； } else{ /* Read error */ perror（“server：read”）； } } printf（“Client disconnected。\n”）； exit（0）； }else{ printf（“closing。。。 ：（\n”）； close（connection）； } }}

功能的實現

/** * Handle USER command * @param cmd Command with args * @param state Current client connection state */void ftp_user（Command *cmd， State *state）{ const int total_usernames = sizeof（usernames）/sizeof（char *）； if（lookup（cmd->arg，usernames，total_usernames）>=0）{ state->username = malloc（32）； memset（state->username，0，32）； strcpy（state->username，cmd->arg）； state->username_ok = 1； state->message = “331 User name okay， need password\n”； }else{ state->message = “530 Invalid username\n”； } write_state（state）；}/** PASS command */void ftp_pass（Command *cmd， State *state）{ if（state->username_ok==1）{ state->logged_in = 1； state->message = “230 Login successful\n”； }else{ state->message = “500 Invalid username or password\n”； } write_state（state）；}/** PASV command */void ftp_pasv（Command *cmd， State *state）{ if（state->logged_in）{ int ip［4］； char buff［255］； char *response = “227 Entering Passive Mode （%d，%d，%d，%d，%d，%d）\n”； Port *port = malloc（sizeof（Port））； gen_port（port）； getip（state->connection，ip）； /* Close previous passive socket？ */ close（state->sock_pasv）； /* Start listening here， but don‘t accept the connection */ state->sock_pasv = create_socket（（256*port->p1）+port->p2）； printf（“port： %d\n”，256*port->p1+port->p2）； sprintf（buff，response，ip［0］，ip［1］，ip［2］，ip［3］，port->p1，port->p2）； state->message = buff； state->mode = SERVER； puts（state->message）； }else{ state->message = “530 Please login with USER and PASS。\n”； printf（“%s”，state->message）； } write_state（state）；}/** LIST command */void ftp_list（Command *cmd， State *state）{ if（state->logged_in==1）{ struct dirent *entry； struct stat statbuf； struct tm *time； char timebuff［80］， current_dir［BSIZE］； int connection； time_t rawtime； /* TODO： dynamic buffering maybe？ */ char cwd［BSIZE］， cwd_orig［BSIZE］； memset（cwd，0，BSIZE）； memset（cwd_orig，0，BSIZE）； /* Later we want to go to the original path */ getcwd（cwd_orig，BSIZE）； /* Just chdir to specified path */ if（strlen（cmd->arg）>0&&cmd->arg［0］！=’-‘）{ chdir（cmd->arg）； } getcwd（cwd，BSIZE）； DIR *dp = opendir（cwd）； if（！dp）{ state->message = “550 Failed to open directory。\n”； }else{ if（state->mode == SERVER）{ connection = accept_connection（state->sock_pasv）； state->message = “150 Here comes the directory listing。\n”； puts（state->message）； while（entry=readdir（dp））{ if（stat（entry->d_name，&statbuf）==-1）{ fprintf（stderr， “FTP： Error reading file stats。。。\n”）； }else{ char *perms = malloc（9）； memset（perms，0，9）； /* Convert time_t to tm struct */ rawtime = statbuf。st_mtime； time = localtime（&rawtime）； strftime（timebuff，80，“%b %d %H：%M”，time）； str_perm（（statbuf。st_mode & ALLPERMS）， perms）； dprintf（connection， “%c%s %5d %4d %4d %8d %s %s\r\n”， （entry->d_type==DT_DIR）？’d‘：’-‘， perms，statbuf。st_nlink， statbuf。st_uid， statbuf。st_gid， statbuf。st_size， timebuff， entry->d_name）； } } write_state（state）； state->message = “226 Directory send OK。\n”； state->mode = NORMAL； close（connection）； close（state->sock_pasv）； }else if（state->mode == CLIENT）{ state->message = “502 Command not implemented。\n”； }else{ state->message = “425 Use PASV or PORT first。\n”； } } closedir（dp）； chdir（cwd_orig）； }else{ state->message = “530 Please login with USER and PASS。\n”； } state->mode = NORMAL； write_state（state）；}/** QUIT command */void ftp_quit（State *state）{ state->message = “221 Goodbye， friend。 I never thought I’d die like this。\n”； write_state（state）； close（state->connection）； exit（0）；}/** PWD command */void ftp_pwd（Command *cmd， State *state）{ if（state->logged_in）{ char cwd［BSIZE］； char result［BSIZE］； memset（result， 0， BSIZE）； if（getcwd（cwd，BSIZE）！=NULL）{ strcat（result，“257 \”“）； strcat（result，cwd）； strcat（result，”\“\n”）； state->message = result； }else{ state->message = “550 Failed to get pwd。\n”； } write_state（state）； }}/** CWD command */void ftp_cwd（Command *cmd， State *state）{ if（state->logged_in）{ if（chdir（cmd->arg）==0）{ state->message = “250 Directory successfully changed。\n”； }else{ state->message = “550 Failed to change directory。\n”； } }else{ state->message = “500 Login with USER and PASS。\n”； } write_state（state）；}/** * MKD command * TODO： full path directory creation */void ftp_mkd（Command *cmd， State *state）{ if（state->logged_in）{ char cwd［BSIZE］； char res［BSIZE］； memset（cwd，0，BSIZE）； memset（res，0，BSIZE）； getcwd（cwd，BSIZE）； /* TODO： check if directory already exists with chdir？ */ /* Absolute path */ if（cmd->arg［0］==‘/’）{ if（mkdir（cmd->arg，S_IRWXU）==0）{ strcat（res，“257 \”“）； strcat（res，cmd->arg）； strcat（res，”\“ new directory created。\n”）； state->message = res； }else{ state->message = “550 Failed to create directory。 Check path or permissions。\n”； } } /* Relative path */ else{ if（mkdir（cmd->arg，S_IRWXU）==0）{ sprintf（res，“257 \”%s/%s\“ new directory created。\n”，cwd，cmd->arg）； state->message = res； }else{ state->message = “550 Failed to create directory。\n”； } } }else{ state->message = “500 Good news， everyone！ There‘s a report on TV with some very bad news！\n”； } write_state（state）；}/** RETR command */void ftp_retr（Command *cmd， State *state）{ if（fork（）==0）{ int connection； int fd； struct stat stat_buf； off_t offset = 0； int sent_total = 0； if（state->logged_in）{ /* Passive mode */ if（state->mode == SERVER）{ if（access（cmd->arg，R_OK）==0 && （fd = open（cmd->arg，O_RDONLY）））{ fstat（fd，&stat_buf）； state->message = “150 Opening BINARY mode data connection。\n”； write_state（state）； connection = accept_connection（state->sock_pasv）； close（state->sock_pasv）； if（sent_total = sendfile（connection， fd， &offset， stat_buf。st_size））{ if（sent_total ！= stat_buf。st_size）{ perror（“ftp_retr：sendfile”）； exit（EXIT_SUCCESS）； } state->message = “226 File send OK。\n”； }else{ state->message = “550 Failed to read file。\n”； } }else{ state->message = “550 Failed to get file\n”； } }else{ state->message = “550 Please use PASV instead of PORT。\n”； } }else{ state->message = “530 Please login with USER and PASS。\n”； } close（fd）； close（connection）； write_state（state）； exit（EXIT_SUCCESS）； } state->mode = NORMAL； close（state->sock_pasv）；}/** Handle STOR command。 TODO： check permissions。 */void ftp_stor（Command *cmd， State *state）{ if（fork（）==0）{ int connection， fd； off_t offset = 0； int pipefd［2］； int res = 1； const int buff_size = 8192； FILE *fp = fopen（cmd->arg，“w”）； if（fp==NULL）{ /* TODO： write status message here！ */ perror（“ftp_stor：fopen”）； }else if（state->logged_in）{ if（！（state->mode==SERVER））{ state->message = “550 Please use PASV instead of PORT。\n”； } /* Passive mode */ else{ fd = fileno（fp）； connection = accept_connection（state->sock_pasv）； close（state->sock_pasv）； if（pipe（pipefd）==-1）perror（“ftp_stor： pipe”）； state->message = “125 Data connection already open； transfer starting。\n”； write_state（state）； /* Using splice function for file receiving。 * The splice（） system call first appeared in Linux 2。6。17。 */ while （（res = splice（connection， 0， pipefd［1］， NULL， buff_size， SPLICE_F_MORE | SPLICE_F_MOVE））>0）{ splice（pipefd［0］， NULL， fd， 0， buff_size， SPLICE_F_MORE | SPLICE_F_MOVE）； } /* TODO： signal with ABOR command to exit */ /* Internal error */ if（res==-1）{ perror（“ftp_stor： splice”）； exit（EXIT_SUCCESS）； }else{ state->message = “226 File send OK。\n”； } close（connection）； close（fd）； } }else{ state->message = “530 Please login with USER and PASS。\n”； } close（connection）； write_state（state）； exit（EXIT_SUCCESS）； } state->mode = NORMAL； close（state->sock_pasv）；}/** ABOR command */void ftp_abor（State *state）{ if（state->logged_in）{ state->message = “226 Closing data connection。\n”； state->message = “225 Data connection open； no transfer in progress。\n”； }else{ state->message = “530 Please login with USER and PASS。\n”； } write_state（state）；}/** * Handle TYPE command。 * BINARY only at the moment。 */void ftp_type（Command *cmd，State *state）{ if（state->logged_in）{ if（cmd->arg［0］==’I‘）{ state->message = “200 Switching to Binary mode。\n”； }else if（cmd->arg［0］==’A‘）{ /* Type A must be always accepted according to RFC */ state->message = “200 Switching to ASCII mode。\n”； }else{ state->message = “504 Command not implemented for that parameter。\n”； } }else{ state->message = “530 Please login with USER and PASS。\n”； } write_state（state）；}/** Handle DELE command */void ftp_dele（Command *cmd，State *state）{ if（state->logged_in）{ if（unlink（cmd->arg）==-1）{ state->message = “550 File unavailable。\n”； }else{ state->message = “250 Requested file action okay， completed。\n”； } }else{ state->message = “530 Please login with USER and PASS。\n”； } write_state（state）；}/** Handle RMD */void ftp_rmd（Command *cmd， State *state）{ if（！state->logged_in）{ state->message = “530 Please login first。\n”； }else{ if（rmdir（cmd->arg）==0）{ state->message = “250 Requested file action okay， completed。\n”； }else{ state->message = “550 Cannot delete directory。\n”； } } write_state（state）；}/** Handle SIZE （RFC 3659） */void ftp_size（Command *cmd， State *state）{ if（state->logged_in）{ struct stat statbuf； char filesize［128］； memset（filesize，0，128）； /* Success */ if（stat（cmd->arg，&statbuf）==0）{ sprintf（filesize， “213 %d\n”， statbuf。st_size）； state->message = filesize； }else{ state->message = “550 Could not get file size。\n”； } }else{ state->message = “530 Please login with USER and PASS。\n”； } write_state（state）；}