实现 Linux FTP 服务器

概述

本项目旨在实现一个基于 RFC959 FTP 协议的 Linux FTP 服务器，支持基本的 FTP 操作，包括文件上传、下载、列出目录等功能。该服务器需要能够在被动模式（PASV）下正常工作。

知识要点

Linux 系统编程
网络编程
多线程编程
并发编程

任务说明

FTP（文件传输协议）是 TCP/IP 协议族中的一种应用层协议，基于 TCP 传输。

通常情况下，FTP 使用 TCP 的 20 和 21 端口，其中 20 端口用于数据传输，21 端口用于控制信息传输。是否使用 20 端口传输数据取决于 FTP 的传输模式：

主动模式：数据传输使用 20 端口；
被动模式：数据传输端口由服务器和客户端协商决定。

本项目要求实现一个支持被动模式（PASV）的 FTP 服务器，支持基本的上传、下载、列出目录等功能，并使用 2100 端口作为控制连接端口。

任务流程


                                            -------------
                                            |/---------\|
                                            ||   User  ||    --------
                                            ||Interface|<--->| User |
                                            |\----^----/|    --------
                  ----------                |     |     |
                  |/------\|  FTP Commands  |/----V----\|
                  ||Server|<---------------->|   User  ||
                  ||  PI  ||   FTP Replies  ||    PI   ||
                  |\--^---/|                |\----^----/|
                  |   |    |                |     |     |
      --------    |/--V---\|      Data      |/----V----\|    --------
      | File |<--->|Server|<---------------->|  User   |<--->| File |
      |System|    || DTP  ||   Connection   ||   DTP   ||    |System|
      --------    |\------/|                |\---------/|    --------
                  ----------                -------------

                  Server-FTP                   USER-FTP

FTP 客户端通过一个随机端口 N（通常大于 1024）向 FTP 服务器的 2100 端口发起连接请求。
FTP 服务器的主进程接收到请求后，创建一个服务端控制线程，与客户端控制线程建立控制连接，开始会话。
当 FTP 客户端需要传输数据文件时，客户端控制线程向服务端控制线程发送 PASV 命令。
服务端控制线程接收到 PASV 请求后，创建一个数据传输线程，并将生成的端口号告知客户端控制线程，返回 227 entering passive mode (h1,h2,h3,h4,p1,p2)，其中端口号为 p1*256+p2，IP 地址为 h1.h2.h3.h4。
```
假设服务器的 IP 地址为 192.168.1.1，生成的端口号为 5000
那么返回的响应将是：227 entering passive mode (192,168,1,1,19,136)
其中 19 和 136 分别是 5000 的高位和低位字节（5000 = 19*256 + 136）
```
客户端控制线程收到响应后，创建一个客户端数据传输线程，随机选择一个客户端数据传输端口，连接到服务端的数据传输端口（即前述的 IP 和端口号），然后进行数据文件传输。
数据传输完成后，服务端数据传输进程通知传输结束，关闭数据连接通道，但保留控制连接通道。
如果没有其他文件需要传输，控制连接通道也将关闭。

客户端设计

连接服务器：通过控制连接连接到服务器的 2100 端口。
请求被动模式（PASV）：发送 PASV 命令请求服务器提供用于数据传输的端口。
获取文件列表：通过控制连接发送 LIST 命令，并通过数据连接接收文件数据。
文件上传与下载：
- 上传：通过控制连接发送 STOR 命令，并使用数据连接上传文件。
- 下载：通过控制连接发送 RETR 命令，并使用数据连接下载文件。
完成文件传输后，客户端关闭数据连接。

服务器设计

监听客户端连接：监听 2100 端口，等待客户端建立控制连接。
处理被动模式请求：当客户端请求进入被动模式时，服务器生成一个随机端口用于数据传输。
文件传输：通过数据连接传输文件数据。
完成操作后，关闭本次数据连接。

提高要求（选做）

支持用户身份验证。
支持断点续传。
使用线程池优化服务器性能。
使用非阻塞 I/O 和 epoll 优化服务器性能。
优化大文件传输。

验收要求

实现 FTP 服务器的基本功能，支持被动模式（PASV）。
支持文件上传、下载、列出目录等功能。
支持提高要求中的部分或全部功能。
界面美观。
无资源与内存泄漏。

提交方式

在任务截止时间之前将代码上传到个人仓库。

年级	开始时间	截止时间
2024