FTP

FTP
Название	File Transfer Protocol
Уровень (по модели OSI)	Прикладной
Семейство	TCP/IP
Создан в	1971 год
Порт/ID	21/TCP для команд, 20/TCP для данных, 49152-65534/TCP динамически
Назначение протокола	Передача файлов
Спецификация	RFC 959
Основные реализации (клиенты)	Сравнение FTP-клиентов
Основные реализации (серверы)	Сравнение FTP-серверов
Расширяемость	Доп. команды
Медиафайлы на Викискладе

FTP (англ. File Transfer Protocol) — протокол передачи файлов по сети, появившийся в 1971 году задолго до HTTP и даже до TCP/IP, благодаря чему является одним из старейших прикладных протоколов. Изначально FTP работал поверх протокола NCP, на сегодняшний день широко используется для распространения ПО и доступа к удалённым хостам. В отличие от TFTP, гарантирует передачу (либо выдачу ошибки) за счёт применения квитируемого протокола.

Протокол построен на архитектуре «клиент-сервер» и использует разные сетевые соединения для передачи команд и данных между клиентом и сервером. Пользователи FTP могут пройти аутентификацию, передавая логин и пароль открытым текстом, или же, если это разрешено на сервере, они могут подключиться анонимно. Можно использовать протокол SSH для безопасной передачи, шифрующей (скрывающей) логин и пароль, а также содержимое файла.

Первые клиентские FTP-приложения были интерактивными инструментами командной строки, реализующими стандартные команды и синтаксис. С тех пор были разработаны графические пользовательские интерфейсы для многих используемых по сей день операционных систем. Среди этих интерфейсов как компоненты программы общего веб-дизайна вроде Microsoft Expression Web, так и специализированные FTP-клиенты (например, FileZilla).

Описание протокола

Свойство	FTP	HTTP
Встроена аутентификация пользователей	Да	Нет
Изначально предусмотрен для передачи	Больших двоичных файлов	Небольших текстовых файлов
Модель соединения	Двойное подключение	Одиночное подключение
Поддерживает текстовый и двоичный режимы передачи	Да	Нет
Поддерживает указание типов передаваемых данных (MIME заголовки)	Нет	Да
Поддерживает операции над файловой системой (mkdir, rm, rename, и т. д.)	Да	Нет

Достаточно яркая особенность протокола FTP в том, что он использует множественное (как минимум — двойное) подключение. При этом один канал является управляющим, через который поступают команды серверу и возвращаются его ответы (обычно через TCP-порт 21), а через остальные происходит собственно передача данных, по одному каналу на каждую передачу. Поэтому в рамках одной сессии по протоколу FTP можно передавать одновременно несколько файлов, причём в обоих направлениях. Для каждого канала данных открывается свой TCP порт, номер которого выбирается либо сервером, либо клиентом, в зависимости от режима передачи.

Протокол FTP (как и HTTP) имеет двоичный режим передачи, что сокращает накладные расходы трафика и уменьшает время обмена данными при передаче больших файлов.

Начиная работу через протокол FTP, клиент входит в сессию, и все операции проводятся в рамках этой сессии (проще говоря, сервер помнит текущее состояние). Протокол HTTP ничего не «помнит» — его задача — отдать данные и забыть, поэтому запоминание состояния при использовании HTTP осуществляется внешними по отношению к протоколу методами.

FTP работает на прикладном уровне модели OSI и используется для передачи файлов с помощью TCP/IP. Для этого должен быть запущен FTP-сервер, ожидающий входящих запросов. Компьютер-клиент может связаться с сервером по порту 21. Это соединение (поток управления) остаётся открытым на время сессии. Второе соединение (поток данных), может быть открыт как сервером из порта 20 к порту соответствующего клиента (активный режим), или же клиентом из любого порта к порту соответствующего сервера (пассивный режим), что необходимо для передачи файла данных. Поток управления используется для работы с сессией — например, обмен между клиентом и сервером командами и паролями с помощью telnet-подобного протокола. Например, «RETR имя файла» передаст указанный файл от сервера клиенту. Вследствие этой двухпортовой структуры FTP считается внешнеполосным протоколом, в отличие от внутриполосного HTTP.

Соединение и передача данных

Протокол определён в RFC 959. Сервер отвечает по потоку управления трёхзначными ASCII-кодами состояния с необязательным текстовым сообщением. Например, «200» (или «200 ОК») означает, что последняя команда была успешно выполнена. Цифры представляют код ответа, а текст — разъяснение или запрос. Текущая передача по потоку данных может быть прервана с помощью прерывающего сообщения, посылаемого по потоку управления.

FTP может работать в активном или пассивном режиме, от выбора которого зависит способ установки соединения. В активном режиме клиент создаёт управляющее TCP-соединение с сервером и отправляет серверу свой IP-адрес и произвольный номер клиентского порта, после чего ждёт, пока сервер запустит TCP-соединение с этим адресом и номером порта. В случае, если клиент находится за брандмауэром и не может принять входящее TCP-соединение, может быть использован пассивный режим. В этом режиме клиент использует поток управления, чтобы послать серверу команду PASV, и затем получает от сервера его IP-адрес и номер порта, которые затем используются клиентом для открытия потока данных с произвольного клиентского порта к полученному адресу и порту. Оба режима были обновлены в сентябре 1998 года для поддержки IPv6. В это время были проведены дальнейшие изменения пассивного режима, обновившие его до расширенного пассивного режима.

При передаче данных по сети могут быть использованы четыре представления данных:

• ASCII — используется для текста. Данные, если необходимо, до передачи конвертируются из символьного представления на хосте-отправителе в «восьмибитный ASCII», и (опять же, если необходимо) в символьное представление принимающего хоста. В частности, изменяются символы перевода строки (CR /chr(13)/, LF /chr(10)/ в Windows на LF /chr(10)/ в Unix/Linux. Как следствие, этот режим не подходит для файлов, содержащих не только обычный текст.
• Режим изображения (обычно именуемый бинарным) — устройство-отправитель посылает каждый файл байт за байтом, а получатель сохраняет поток байтов при получении. Поддержка данного режима была рекомендована для всех реализаций FTP.
• EBCDIC — используется для передачи обычного текста между хостами в кодировке EBCDIC. В остальном этот режим аналогичен ASCII-режиму.
• Локальный режим — позволяет двум компьютерам с идентичными установками посылать данные в собственном формате без конвертации в ASCII.

Для текстовых файлов предоставлены различные форматы управления и настройки структуры записи. Эти особенности были разработаны для работы с файлами, содержащими Telnet или ASA-форматирование.

Передача данных может осуществляться в любом из трёх режимов:

• Поточный режим — данные посылаются в виде непрерывного потока, освобождая FTP от выполнения какой бы то ни было обработки. Вместо этого вся обработка выполняется TCP. Индикатор конца файла не нужен, за исключением разделения данных на записи.
• Блочный режим — FTP разбивает данные на несколько блоков (блок заголовка, количество байт, поле данных) и затем передаёт их TCP.
• Режим сжатия — данные сжимаются единым алгоритмом (обычно кодированием длин серий).

Аутентификация

FTP-аутентификация использует схему имя пользователя/пароль для предоставления доступа. Имя пользователя посылается серверу командой USER, а пароль — командой PASS. Если предоставленная клиентом информация принята сервером, то сервер отправит клиенту приглашение и начинается сессия. Пользователи могут, если сервер поддерживает эту особенность, войти в систему без предоставления учётных данных, но сервер может предоставить только ограниченный доступ для таких сессий.

Хост, обеспечивающий FTP-сервис, может предоставить анонимный доступ к FTP. Пользователи обычно входят в систему как «anonymous» (может быть регистрозависимым на некоторых FTP-серверах) в качестве имени пользователя. Хотя обычно пользователей просят прислать адрес их электронной почты вместо пароля, никакой проверки фактически не производится. Многие FTP-хосты, предоставляющие обновления программного обеспечения, поддерживают анонимный доступ.

FTP-ALG

Специально для работы FTP-протокола через межсетевые экраны было сделано расширение NAT, называемое FTP-ALG, позволяющее транслировать входящие соединения от сервера к клиенту через NAT. В процессе такого соединения FTP-ALG подменяет передаваемые данные от клиента, указывая серверу истинный адрес и порт, с которым сможет соединиться сервер, а потом транслирует соединение от сервера от этого адреса клиенту на его адрес. Несмотря на все меры и нововведения, принятые для поддержки FTP-протокола, на практике функция FTP-ALG обычно отключается во всех роутерах и маршрутизаторах с целью обеспечения дополнительной безопасности от вирусных угроз.

NAT и обход брандмауэров

FTP обычно передаёт данные при наличии соединения сервера с клиентом, после того как клиент отправил команду PORT. Это создаёт проблему как для NAT, так и для брандмауэров, которые не разрешают соединения из интернета к внутренним хостам. Для NAT дополнительной проблемой является то, что представление IP-адресов и номера порта в команде PORT относится к IP-адресу и порту внутреннего хоста, вместо публичного IP-адреса и NAT-порта. Существует два подхода к этой проблеме. Первый заключается в том, что FTP-клиент и FTP-сервер используют команду PASV, которая вызывает соединение для передачи данных, установленное от клиента к серверу. Второй подход — изменение для NAT значений команды PORT с помощью шлюза на прикладном уровне.

История

Первая реализация протокола (1971 год) предусматривала обмен между клиентом и сервером сообщениями, состоящими из заголовка (72 бит) и данных переменной длины. Заголовок сообщения включал в себя запрос к FTP-серверу или ответ от него, тип и длину передаваемых данных. В качестве данных передавались параметры запроса (например, путь и имя файла), информация от сервера (например, список файлов в каталоге) и сами файлы. Таким образом, команды и данные передавались по одному и тому же каналу.

В 1972 году протокол был полностью изменён и принял вид, близкий к современному. Команды с параметрами от клиента и ответы сервера передаются по TELNET-соединению (канал управления), для передачи данных создаётся отдельное соединение (канал данных).

В последующих редакциях была добавлена возможность работы в пассивном режиме, передачи файлов между FTP-серверами, введены команды получения информации, смены текущего каталога, создания и удаления каталогов, сохранения файлов под уникальным именем. Некоторое время существовали команды для передачи электронной почты через FTP, однако впоследствии они были исключены из протокола.

В 1980 году FTP-протокол стал использовать TCP. Последняя редакция протокола была выпущена в 1985 году.

В 1997 году появилось дополнение к протоколу, позволяющее шифровать и подписывать информацию в канале управления и канале данных. В 1999 году выпущено дополнение, посвящённое интернационализации протокола, которое рекомендует использовать кодировку UTF-8 для команд и ответов сервера и определяет новую команду LANG, устанавливающую язык ответов.

Поддержка веб-браузерами

Большая часть обычных веб-браузеров может извлекать файлы, расположенные на FTP-серверах, хотя они могут не поддерживать расширения протоколов вроде FTPS. Когда указан FTP-адрес, а не HTTP-адрес, доступный контент на удалённом сервере представляется аналогично остальному веб-контенту. Полностью функциональный FTP-клиент может быть запущен в Firefox как расширение FireFTP.

С 2020 года браузер Chrome (как, возможно, и другие) будет полностью лишён поддержки протокола FTP.

Синтаксис

Синтаксис FTP URI описан в RFC1738, в форме: ftp://[<пользователь>[:<пароль>]@]<хост>[:<порт>]/<путь> (параметры в квадратных скобках необязательны). Например:

ftp://public.ftp-servers.example.com/mydirectory/myfile.txt (недоступная ссылка) (недоступная ссылка)

или:

ftp://user001:secretpassword@private.ftp-servers.example.com/mydirectory/myfile.txt (недоступная ссылка) (недоступная ссылка)

Более детально об указании имени пользователя и пароля написано в документации браузеров. По умолчанию, большинство веб-браузеров используют пассивный (PASV) режим, который лучше обходит брандмауэры конечного пользователя.

Безопасность

FTP не разрабатывался как защищённый (особенно по нынешним меркам) протокол и имеет многочисленные уязвимости в защите. В мае 1999 авторы RFC 2577 свели уязвимости в следующий список проблем:

• Скрытые атаки (bounce attacks)
• Спуф-атаки (spoof attacks)
• Атаки методом грубой силы (brute force attacks)
• Перехват пакетов, сниффинг (packet capture, sniffing)
• Защита имени пользователя
• Захват портов (port stealing)

FTP не может зашифровать свой трафик, все передачи — открытый текст, поэтому имена пользователей, пароли, команды и данные могут быть прочитаны кем угодно, способным перехватить пакет по сети. Эта проблема характерна для многих спецификаций Интернет-протокола (в их числе SMTP, Telnet, POP, IMAP), разработанных до создания таких механизмов шифрования, как TLS и SSL. Обычное решение этой проблемы — использовать «безопасные», TLS-защищённые версии уязвимых протоколов (FTPS для FTP, TelnetS для Telnet и т. д.) или же другой, более защищённый протокол, вроде SFTP/SCP, предоставляемого с большинством реализаций протокола Secure Shell.

Безопасный FTP

Существует несколько методов безопасной передачи файлов, которые иногда называются «Безопасным FTP».

FTPS

Основная статья: FTPS

Явный FTPS — расширение стандарта FTP, позволяющее клиентам требовать того, чтобы FTP-сессия была зашифрована. Это реализуется отправкой команды «AUTH TLS». Сервер обладает возможностью позволить или отклонить соединения, которые не запрашивают TLS. Это расширение протокола определено в спецификации RFC 4217. Неявный FTPS — устаревший стандарт для FTP, требующий использования SSL- или TLS-соединения. Этот стандарт должен был использовать отличные от обычного FTP порты.

SFTP

Основная статья: SFTP

SFTP, или «SSH File Transfer Protocol», не связан с FTP, за исключением того, что он тоже передаёт файлы и имеет аналогичный набор команд для пользователей. SFTP, или безопасный FTP, — это программа, использующая SSH (Secure Shell) для передачи файлов. В отличие от стандартного FTP он шифрует и команды, и данные, предохраняя пароли и конфиденциальную информацию от открытой передачи через сеть. По функциональности SFTP похож на FTP, но так как он использует другой протокол, клиенты стандартного FTP не могут связаться с SFTP-сервером и наоборот.

FTP через SSH (не SFTP)

FTP через SSH (не SFTP) относится к практике туннелирования обычной FTP-сессии через SSH-соединение. Поскольку FTP использует несколько TCP-соединений, туннелирование через SSH особенно затруднительно. Когда много SSH-клиентов пытаются установить туннель для канала управления (изначальное «клиент-сервер» соединение по порту 21), защищён будет только этот канал; при передаче данных программное обеспечение FTP на любом конце установит новые TCP-соединения (каналы данных), которые обойдут SSH-соединение и, таким образом, лишатся целостной защиты.

Иначе, для клиентского программного обеспечения SSH необходимо иметь определённые знания о FTP для отслеживания и перезаписи сообщений потока управления FTP и автономного открытия новых перенаправлений для потока данных FTP.

Программные пакеты, поддерживающие этот режим:

• Tectia ConnectSecure (Win/Linux/Unix) из пакета SSH Communications Security
• Tectia Server for IBM z/OS из пакета SSH Communications Security
• FONC (под лицензией GPL)
• Co:Z FTPSSH Proxy

FTP через SSH иногда относят к безопасным FTP, но не стоит путать его с другими методами, такими как SSL/TLS (FTPS). Другие методы передачи файлов с помощью SSH и не связанные с FTP — SFTP и SCP. В каждом из них и учётные, и файловые данные всегда защищены протоколом SSH.

Основные команды

• ABOR — Прервать передачу файла.
• CDUP — Сменить каталог на вышестоящий.
• CWD — Сменить каталог.
• DELE — Удалить файл (DELE filename).
• EPSV — Войти в расширенный пассивный режим. Применяется вместо PASV.
• HELP — Выводит список команд, принимаемых сервером.
• LIST — Возвращает список файлов каталога. Список передаётся через соединение данных.
• MDTM — Возвращает время модификации файла.
• MKD — Создать каталог.
• NLST — Возвращает список файлов каталога в более кратком формате, чем LIST. Список передаётся через соединение данных.
• NOOP — Пустая операция.
• PASS — Пароль.
• PASV — Войти в пассивный режим. Сервер вернёт адрес и порт, к которому нужно подключиться, чтобы забрать данные. Передача начнётся при введении следующих команд: RETR, LIST и т. д.
• PORT — Войти в активный режим. Например PORT 12,34,45,56,78,89. В отличие от пассивного режима для передачи данных сервер сам подключается к клиенту.
• PWD — Возвращает текущий каталог.
• QUIT — Отключиться.
• REIN — Реинициализировать подключение.
• RETR — Скачать файл. Перед RETR должна быть команда PASV или PORT.
• RMD — Удалить каталог.
• RNFR и RNTO — Переименовать файл. RNFR — что переименовывать, RNTO — во что.
• SIZE — Возвращает размер файла.
• STOR — Закачать файл. Перед STOR должна быть команда PASV или PORT.
• SYST — Возвращает тип системы (UNIX, WIN, …).
• TYPE — Установить тип передачи файла (бинарный, текстовый).
• USER — Имя пользователя для входа на сервер.

Коды ответов FTP

Основная статья: Список кодов ответов FTP

Ниже представлено краткое описание кодов ответа, которые могут быть возвращены FTP-сервером. Эти коды были стандартизированы IETF в RFC 959. Как было сказано ранее, код ответа — трёхзначное число. Первая цифра отвечает за один из трёх исходов: успех, отказ или указание на ошибку либо неполный ответ.

• 2xx — Успешный ответ
• 4xx/5xx — Команда не может быть выполнена
• 1xx/3xx — Ошибка или неполный ответ

Вторая цифра определяет тип ошибки:

• x0z — Синтаксическая.
• x1z — Информация. Соответствует информационному сообщению.
• x2z — Соединения. Сообщение относится к управляющему соединению либо к соединению данных.
• x3z — Соответствует сообщениям об аутентификации пользователя и его правах.
• x4z — Не определено.
• x5z — Файловая система. Соответствует сообщению о состоянии файловой системы.

Третья цифра окончательно специфицирует ошибку.

Пример

В примере жирным шрифтом выделены команды, которые подаёт клиент; обычным шрифтом — сообщения сервера. Примечания отделены двумя слэшами:

220 FTP server ready.

220 Hello World!
USER anonymous
331 Anonymous login ok, send your complete email address as your password
PASS ************
230 Logged in anonymously.
PASV
227 Entering Passive Mode (192,168,254,253,233,92) //Клиент должен открыть соединение на переданный IP
LIST
150 Here comes the directory listing. // Сервер передаёт список файлов в каталог
226 Directory send OK.
CWD incoming
250 Directory successfully changed.
PASV
227 Entering Passive Mode (192,168,254,253,207,56)
STOR example.avi
150 Ok to send data. // Клиент передаёт содержимое файла
226 File receive OK.
QUIT
221 Goodbye.

Аргумент 192,168,254,253,207,56 означает, что соединение к серверу ожидается на узле с IP-адресом 192.168.254.253 на порту 207 << 8 + 56 = 53048 (где << — операция побитового сдвига, 207 записывается в младший разряд, а потом сдвигается в старший, чтобы в младший записать {{{1}}}

На многих FTP-серверах существует каталог (под названием incoming, upload и т. п.), открытый на запись и предназначенный для закачки файлов на сервер. Это позволяет пользователям наполнять сервера свежими данными.

FXP

FXP (англ. File eXchange Protocol — протокол обмена файлами) — способ передачи файлов между двумя FTP-серверами напрямую, без закачки файлов на компьютер пользователя. При FXP-сессии клиент открывает два FTP-соединения к двум разным серверам, запрашивая файл на первом сервере, указывая в команде PORT IP-адрес второго сервера.

Несомненным преимуществом поддержки стандарта FXP является то, что на конечных пользователей, желающих скопировать файлы с одного FTP-сервера на другой, уже не действует ограничение пропускной способности их собственного интернет-соединения. Нет необходимости скачивать себе файл, чтобы потом загрузить его на другой FTP-сервер. Таким образом, время передачи файлов будет зависеть только от скорости соединения между двумя удаленными FTP-серверами, которая в большинстве случаев заведомо больше «пользовательской».

FXP стал использоваться злоумышленниками для атак на другие серверы: в команде PORT указывается IP-адрес и порт атакуемого сервиса на компьютере жертвы, и командами RETR/STOR производится обращение на этот порт от лица FTP-сервера, а не атакующей машины, что позволяло устраивать масштабные DDoS-атаки с использованием сразу многих FTP-серверов, либо обходить систему безопасности компьютера жертвы, если он полагается только на проверку IP клиента и используемый для атаки FTP-сервер находится в доверенной сети или на шлюзе. В результате сейчас практически все серверы проверяют соответствие IP-адреса, указанного в команде PORT, IP-адресу FTP-клиента и по умолчанию запрещают использование там IP-адресов третьих сторон. Таким образом, использование FXP невозможно при работе с публичными FTP-серверами.

Документы

• Первоначальная спецификация FTP RFC 959
• Расширения безопасности RFC 2228
• Интернационализация FTP RFC 2640
• Расширение NAT-PT для поддержки FTP RFC 2766
• Шифрование KEA и SKIPJACK RFC 2773
• Расширение команд FTP RFC 3659
• Реестр команд и расширений FTP RFC 5797 (есть перевод на русский)