ftp主动模式与被动模式交互过程分析

1.相关介绍

1.1主动模式和被动模式

主动模式：服务端通过指定的数据传输端口（默认20），主动连接客户端提交的端口，向客户端发送数据。

被动模式：服务端采用客户端建议使用被动模式，开启数据传输端口的监听，被动等待客户端的连接然后向客户端发送数据。

一言以蔽之，服务端主动连接客户端就是主动模式，服务端被动等待客户端连接（客户端主动连接服务端）就是被动模式。

ftp有主动模式被动模式而ssh等其他协议没有这种说法的根源是：ftp要使用别的端口来传输数据。

1.2本文环境

192.168.220.128--centos 6.5，作为服务端，通过yum安装的vsftpd，使用默认配置

192.168.220.130--windows 7，作为客户端。

windows cmd中的ftp只支持主动模式我们以之来演示主动模式的交互过程，一般的ftp客户端都优先采用被动模式这里我们以FileZilla Client来演示被动模式的交互过程。

2.主被动交互过程数据包分析

2.1主动模式交互过程分析

在cmd中登录后，执行ls -l，以下是ls -l执行的交互数据包

4--客户端（52667）请求服务端（21）连接本机192.168.220.128:52670

5--服务端（21）向客户端（52667）表示可以，不过下次最好用被动模式

6--客户端（52667）请求服务端（21）执行：ls -l

7--握手包1，服务端默认数据连接端口（20），主动连接客户端给过来的端口（52670）

8--握手包2，客户端（52670）向服务端（20）表示同意连接

9--握手包3，服务端（20）确认与客户端（52670）建立连接

10--服务端（21）向客户端（52667）表示以下是命令执行返回结果

11--返回结果数据包1

12--返回结果数据包2

13--挥手包1，服务端（20）向客户端（52670）表示数据已完成传输

14--挥手包2，客户端（52670）回复服务端（20）己方也准备处理完成

15--服务端（21）向客户端（52667）表示数据已传输完成

16--客户端（52667）向服务端（21）表示好的

17--挥手包3，客户端（52670）向服务端（20）表示可断开连接

18--挥手包4，客服端（20）向客户端（52670）确认断开连接

2.2被动模式交互过程分析

在FileZilla Client中登录后，点击列出根目录，以下是点击列出根目录后的交互数据包

21--客户端（52550）请求服务端执行：cd /

22--服务端（21）回复客户端：250 Directory successfully changed.

23--客户端（52550）请求服务端执行：pwd

24--服务端（21）回复客户端：257 "/"

25--客户端（52550）请求下一操作使用被动模式

26--服务端（21）同意采取被动模式，并返回自己将要监听的地址192.168.220.128:64758

27--客户端（52550）请求执行：ls

28--握手包1，客户端52552请求连接64758

29--握手包2，服务端64758回复同意连接请求

30--握手包3，客户端52552回复服务端64758确认建立数据传输链路连接

31--服务端表示将要发回命令执行结果

35--返回结果数据包1（64758端口到52552端口）

36--返回结果数据包2（64758端口到52552端口）

37--挥手包1，服务端（64758）表示自己数据已完全传输

38--挥手包2，客户端（52552）表示自己数据也将完成传输

39--服务端（21）向客户端（52550）表示执行结果已完全返回

40--客户端（52550）向服务端（21）表示好的

41--挥手包3，客户端（52552）向服务端（64758）表示可断开数据传输链路

42--挥手包4，服务端（64758）回复客户（52552）端确认断开

3.关于NAT下的ftp等几个问题的讨论

3.1在被动模式中，服务端数据传输的端口由客户端指定吗

答案是否定的。在一些资料中可以看到客户端决定服务端端口的说法，但在2.2交互过程中我们已可以清楚地看到，客户端只是决定使用被动模式，服务端应允后就传回了自己监听的端口。

3.2nat环境下ftp存在问题的根本原因是什么

在实践中我们会发现，网络nat环境下不论是主动模式还是被动模式，当执行ls等需要建立数据传输链路的文件时，都会出现超时报错（ftp:connect: Connection timed out.）。

根本的原因是ftp传输数据要使用别的端口，直接的原因是要么是客户端在应用层中指出自己的ip:port（主动模式）要么是服务端在应用层中指出自己的ip:port

在主动模式中，服务端主动连接客户端的ip:port，所以（从原理上讲）只要将服务端的数据传输端口（默认20）也做映射使该端口也能访问客户端网络即可。（但实际遇到的情况中，即便做了映射也还是不行，暂未明其原因）

在被动模式中，服务端指出自己的ip:port，比如我们这里假设服务端真实ip为10.10.220.128，映射ip为192.168,.220.128，服务端将要监听的地址10.10.220.128:64758，发给客户端（192。168.220.130），客户端（192.168.220.130）就向10.10.220.128:64758发起连接请求。但实际上客户端只有到达其映射地址（192.168.220.128）的路由，并没有直接到10.10.220.128的路由，所以连接请求必然是没有回应的。

3.3为什么我们可以ftp服务器

众所周知，上网时个人一般都只能分配到一个私网地址，从这角度来说我们要ftp到服务器，使用主动模式肯定会出问题，但在实际操作中可以看到一般都可以成功ftp。推测可能是nat设备拦载了ftp指定ip:port的数据包，将其修改为了映射出去的ip:port。