常用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的研究方法

宋揚(yáng)

【摘要】本文介紹了互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和分析方法。介紹互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議文件RFC，并作為舉例分析了FTP協(xié)議

【關(guān)鍵字】RFC 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議

前言

近年來，互聯(lián)網(wǎng)正以令人眩目的速度增長(zhǎng)，這個(gè)增長(zhǎng)包括互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和與之相關(guān)的技術(shù)，規(guī)模的增長(zhǎng)帶來互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛普及，使其中的如IP，TCP，HTTP，F(xiàn)TP，TELNET，HTML，NNTP等等毫無爭(zhēng)議地成為事實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)又給以上技術(shù)提出新的要求和為其發(fā)展帶來了直接的動(dòng)力；技術(shù)的不斷提高又克服了一個(gè)又一個(gè)網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)出現(xiàn)的難題和障礙，技術(shù)和應(yīng)用的相互促進(jìn)，使人類文明能在事實(shí)上的邁入類信息社會(huì)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，發(fā)展的無序化日益嚴(yán)重，互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化無疑對(duì)保證互聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)技術(shù)健康發(fā)展起了決定性作用。

在這里作者對(duì)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)組織，互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化過程，互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)文件等做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，希望 能提供給讀者一個(gè)直接快速地深入了解互聯(lián)網(wǎng)的方法，同時(shí)鼓吹一種深入核心技術(shù)和融入世界規(guī)范的思想。

1 描述互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的官方文件 RFC（Request For Comment）

在互聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)和研究中，產(chǎn)生了一系列技術(shù)協(xié)議（protocol），而其中一些被互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)采用，解析這些協(xié)議的文件被稱為RFC（request for comments），中文意思是請(qǐng)求評(píng)注。由于RFC包含了一系列文件，所以下文用RFCs表示這一系列的文件。這些文件是關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的最權(quán)威的定義，是互聯(lián)網(wǎng) OFFICIAL PROTOCOL STANDARDS，參見RFC-2400。

RFCs文檔由互聯(lián)網(wǎng)中的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)-因特網(wǎng)活動(dòng)委員會(huì)IAB（互聯(lián)網(wǎng) Activities Board）負(fù)責(zé)編輯管理和發(fā)表。這里不對(duì)IAB做詳細(xì)介紹，有興趣請(qǐng)參閱RFC-1160 "The 互聯(lián)網(wǎng) Activities Board"和RFC-1601 "Charter of the 互聯(lián)網(wǎng) Architecture Board（IAB）"。 IAB下屬有因特網(wǎng)工程特別任務(wù)組IETF（互聯(lián)網(wǎng) Engineering Task Force）和因特網(wǎng)研究特別任務(wù)組IRTF（互聯(lián)網(wǎng) Research Task Force），這兩個(gè)任務(wù)組各有一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)組被稱做IESG（互聯(lián)網(wǎng) Engineering Steering Group）和IRSG（互聯(lián)網(wǎng) Research Steering Group）。 大部分的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)在IETF的工作組中進(jìn)行。

一篇RFC的發(fā)表必須得到IESG的同意，對(duì)于一些記錄實(shí)驗(yàn)工作的文章，編輯者在發(fā)表前通知了IESG，由相關(guān)的IETF工作組或IRTF研究組檢討并向作者提供評(píng)價(jià)意見。

2 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的分析方法

第一尋找可以找到RFCs文件的地方

有關(guān)互聯(lián)網(wǎng)的問題當(dāng)然最好在互聯(lián)網(wǎng)中找答案，RFCs文件在互聯(lián)網(wǎng)的許多地方可以找到，根據(jù)本人實(shí)踐，我發(fā)現(xiàn)以下站點(diǎn)對(duì)此組織得不錯(cuò)，資料查找起來非常方便。

http：//www.cis.ohio-state.edu/hypertext/information/rfc.html

第二確定您所研究的協(xié)議的最新版本的RFC文件。

如前文所述，在RFC-2400中有協(xié)議的完整清單，按照清單找到的RFC一般是協(xié)議的最新版本，如果協(xié)議的STATE是Standard就更好了。如下文所分析的FTP協(xié)議的RFC文件是RFC-959。

第三，獲取RFC文件

根據(jù)RFC文件編號(hào)查看以上站點(diǎn)的RFCs文件索引

http：//www.cis.ohio-state.edu/htbin/rfc/INDEX.rfc.html

在里面您可以很快地找到您要找的RFC文件。

第四，閱讀描述協(xié)議的RFC文件全文

這不用說了。

第五，實(shí)踐

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，雖然互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議不是什么真理，但如果能實(shí)踐一下對(duì)理解和掌握都有好處，許多互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的協(xié)議可視程度非常高，協(xié)議中許多控制和參數(shù)用英文短語來表示，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)如文本也是ASCII碼，如HTTP，F(xiàn)TP等，這類協(xié)議單純用Telnet就可以模擬一下客戶端程序的運(yùn)作，當(dāng)然，編程實(shí)現(xiàn)是最好的鍛煉。

第六，總結(jié)

總結(jié)確實(shí)是不錯(cuò)的學(xué)習(xí)方法，自己的文章是一面鏡子。

3.舉例：FTP協(xié)議分析

FTP協(xié)議的定義在 RFC-959 "FILE TRANSFER PROTOCOL"（Standard，Recommended）。

3.1介紹

FTP 文件傳輸協(xié)議（File Transfer Protocol）

FTP協(xié)議是一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議，在TCP上實(shí)現(xiàn)的。

開發(fā)FTP的目的是

1）促進(jìn)文件（計(jì)算機(jī)程序和/或數(shù)據(jù)）的共享。

2）鼓勵(lì)對(duì)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)間接或隱式（implicit）（通過程序）的使用。

3）對(duì)用戶屏蔽不同主機(jī)系統(tǒng)中的文件儲(chǔ)存的細(xì)節(jié)。

4）可靠和高效率地實(shí)現(xiàn)文件的傳送。

用戶雖然可以直接通過一個(gè)終端使用FTP協(xié)議，但FTP協(xié)議的設(shè)計(jì)主要是給程序使用的。

3.2常用的FTP命令解釋

由于篇幅所限，這里不對(duì)以上每個(gè)FTP命令做解釋，這里僅解釋一下作者認(rèn)為比較重要或常用的FTP命令，如果讀者需要深入了解請(qǐng)參閱 RFC-959 "FILE TRANSFER PROTOCOL"。

USER NAME（USER〈sp〉〈username〉）

本命令的參數(shù)〈username〉標(biāo)識(shí)用戶名，服務(wù)器憑這個(gè)用戶的權(quán)限使用文件系統(tǒng)。這個(gè)命令一般是在控制連接后的第一個(gè)命令。這個(gè)命令成功執(zhí)行后，服務(wù)器會(huì)等待PASS命令，PASS也成功執(zhí)行后，用戶才算等錄成功，可以存取Server-FTP中的文件。

PASSWORD（PASS〈sp〉〈password〉）

這個(gè)命令是USER命令的補(bǔ)充，向Server-FTP發(fā)送由〈password〉所表示的密碼，該命令執(zhí)行成功，USER命令所指示的〈username〉才算成功登錄。這里的〈password〉是明文傳送。

CHANGE WORKING DIRECTORY（CWD〈SP〉〈pathname〉）

令Server-FTP改變當(dāng)前目錄到〈pathname〉。

LOGOUT（QUIT）

這個(gè)命令表示用戶停止使用FTP，Server-FTP會(huì)關(guān)閉控制連接。

DATA PORT（PORT 〈SP〉〈host-port〉）

User-FTP這個(gè)命令告訴Server-FTP，等待Server-DTP連接的DTP（可能是User-DTP或其他的Server-DTP）的地址，〈host-port〉所指示的就是這個(gè)地址，具體的PORT命令形式如下。

PORT h1，h2，h3，h4，p1，p2

以上六個(gè)參數(shù)都是小于256的數(shù)字。

h1，h2，h3，h4表示IP地址，如192，168，0，1 表示IP地址是192.168.0.1的主機(jī)。

p1，p2，表示端口號(hào)，注意p1和p2都是小于256，所以1000表示為3，232（1000=3*256+232）

RETRIEVE（RETR〈SP〉〈pathname〉）

這個(gè)命令請(qǐng)求Server-FTP通過數(shù)據(jù)連接向User-DTP傳送由〈pathname〉指示的文件的數(shù)據(jù)。

STOR（RETR 〈SP〉〈pathname〉）

這個(gè)命令請(qǐng)求Server-FTP通過數(shù)據(jù)連接接收User-DTP傳送的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)保存在由〈pathname〉指示的文件中。注意〈pathname〉是在Server-FTP的主機(jī)上的。

PRINT WORKING DIRECTORY（PWD）

Server-FTP收到該命令后在回應(yīng)中返回當(dāng)前工作目錄名。

LIST（LIST [〈SP〉〈pathname〉]）

Server-FTP收到該命令后向User-DTP發(fā)送目錄〈pathname〉的文件目錄信息。如果沒有〈pathname〉參數(shù)，則返回當(dāng)前目錄的文件目錄信息。

STATUS（STAT [〈SP〉〈pathname〉]）

這個(gè)命令的回應(yīng)有兩種情況，沒有〈pathname〉參數(shù)和有〈pathname〉參數(shù)。

1）沒有參數(shù)，Server-FTP會(huì)在回應(yīng)中返回的一些狀態(tài)信息，如以下是我Linux上的Server-FTP返回的信息：

211-zfm.home FTP server status：

Version wu-2.4.2-VR17（1）Mon Apr 19 09：21：53 EDT 1999

Connected to zfl_k6.home（192.168.0.1）

Logged in as fszfl

TYPE：ASCII，F(xiàn)ORM：Nonprint；STRUcture：File；transfer MODE：Stream

No data connection

0 data bytes received in 0 files

0 data bytes transmitted in 0 files

0 data bytes total in 0 files

145 traffic bytes received in 0 transfers

4306 traffic bytes transmitted in 0 transfers

4501 traffic bytes total in 0 transfers

211 End of status

2）如果有〈pathname〉參數(shù)，則在回應(yīng)中返回〈pathname〉的目錄信息，如以下是我發(fā)送STAT . 的結(jié)果：

213-status of .：

total 64

drwxrwxr-x 2 fszfl fszfl 1024 Nov 25 01：37 .

drwx------ 12 fszfl fszfl 1024 Nov 29 00：35 ..

213 End of Status

這個(gè)功能好象和LIST有點(diǎn)相似，但LIST中的目錄信息在數(shù)據(jù)連接中返回的。

HELP [〈SP〉〈string〉]

這是幫助命令，如果沒有參數(shù)則返回FTP命令列表，如果有參數(shù)則返回〈string〉表示的命令的語法。

3.3 FTP回應(yīng)

3.3.1 回應(yīng)的格式

FTP回應(yīng)有3位數(shù)字編碼和有關(guān)信息的文本組成，編碼后一個(gè)分隔符，如果回應(yīng)中返回信息的長(zhǎng)度大于一行，則編碼后跟減號(hào)（-），否則跟空格（〈sp〉）。多于一行的信息可以參考上面的例子。注意最后還有"213 End of Status"表示信息的結(jié)束。FTP回應(yīng)使用的編碼是約定好的，信息文本可以由具體的Server-FTP設(shè)計(jì)。顯然，編碼為了方便程序設(shè)計(jì)，文本信息可以方便閱讀。

為了敘述方便，下文把這3位編碼稱為回應(yīng)碼。

3.3.2 回應(yīng)碼含義

3位回應(yīng)碼的每一位都有確定的含義。第一位表示命令的執(zhí)行結(jié)果，表示成功，失敗，或命令沒有完成。第二位表示回應(yīng)的類型，第三位一般指第二位的進(jìn)一步細(xì)化，預(yù)留給將來的發(fā)展。

第1位可能的取值：

1yz 初步確認(rèn)（Positive Preliminary reply）

表示請(qǐng)求的命令已經(jīng)開始，請(qǐng)等待進(jìn)一步的回應(yīng)，在此之前不要發(fā)送新的FTP命令。

2yz 完成確認(rèn)（Positive Completion reply）

表示請(qǐng)求的命令已經(jīng)成功完成，可以發(fā)送新的請(qǐng)求。

3yz 中間狀態(tài)確認(rèn)（Positive Intermediate reply）

請(qǐng)求的命令已經(jīng)被接受，等待下一條相關(guān)的命令提供進(jìn)一步的信息。這個(gè)回應(yīng)用于一些命令序列中，如USER和PASS，如果USER被接受則可以得到這個(gè)回應(yīng)，表明還需要密碼來完成用戶的登錄。

4yz 暫時(shí)否認(rèn)（Transient Negative Completion reply）

Server-FTP由于一些暫時(shí)的原因沒有接收命令，User-FTP最好重新請(qǐng)求這個(gè)命令。如果是命令序列，則需要從該序列的第一條指令開始。

5yz 命令有錯(cuò)（Permanent Negative Completion reply）

命令沒有被接收，具體的拒絕原因由回應(yīng)碼第二位指出。

第2位可能的取值，描述回應(yīng)的分類：

x0z 語法（Syntax）- 命令語法不正確，或Server-FTP沒有實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

x1z 信息（Information）- 描述如STAT或HELP等命令要求Server-FTP信息的返回。

x2z 連接（Connections）- 描述有關(guān)控制和數(shù)據(jù)連接。

x3z 帳戶和認(rèn)證（Authentication and accounting）- 登錄過程的回應(yīng)。

x4z 現(xiàn)在還沒有指定。

x5z 文件系統(tǒng)（File system）- 這個(gè)回應(yīng)反映服務(wù)器的文件系統(tǒng)的狀態(tài)。

第3位的的含義需要根據(jù)第1，2位的值再細(xì)化。

3.3.3 回應(yīng)舉例

3位回應(yīng)碼的不同組合產(chǎn)生了許多不同的含義，篇幅所限不一一列舉，具體請(qǐng)查 RFC-959。下面是幾個(gè)例子：

200 Command okay.

500 Syntax error，command unrecognized.

501 Syntax error in parameters or arguments

3.4 實(shí)踐

有條件的讀者可以按以上例子實(shí)踐一下，在win98的user-FTP程序中有debug命令，可以打開調(diào)式模式，調(diào)式模式中會(huì)顯示使用中的FTP命令和回應(yīng)，讀者可以很清晰地驗(yàn)證FTP的使用過程。

如果還有條件可以用TCP編程技術(shù)，按FTP的原理和約定編制一個(gè)簡(jiǎn)單的User-FTP或Server-FTP程序，應(yīng)該不是非常困難的事，但非常有利于理解。