FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）是一种用于在「客户端和服务器之间高效传输文件」的标准网络协议。它属于TCP/IP协议族的「应用层协议」，专门设计用于文件的上传、下载、管理和目录浏览。

FTP的核心工作原理：双通道通信

FTP独特之处在于它同时使用「两个独立的TCP连接」来工作：

「控制连接 (Control Connection)」：

「端口」：通常是服务器的「21号端口」。

「作用」：用于在客户端和服务器之间传输「命令和响应」。

「建立」：客户端主动连接到服务器的21端口。

「持久性」：在整个FTP会话期间，控制连接始终保持打开状态。客户端通过它发送命令（如USER, PASS, LIST, RETR, STOR, CWD等），服务器返回状态码和响应（如200 OK, 150 File status okay; about to open data connection, 226 Transfer complete等）。

「通信内容」：传输的是FTP指令本身和状态信息，「不是实际的文件数据」。

「数据连接 (Data Connection)」：

「端口」：「动态协商」（详见连接模式）。

「作用」：「专门用于传输实际的文件内容或目录列表」。

「临时性」：每当需要传输文件数据或目录列表时，才会建立一个新的数据连接。传输完成后，该数据连接「立即关闭」。

「建立方式」：取决于使用的连接模式（主动模式或被动模式）。

关键连接模式：谁“主动”发起数据连接

FTP数据连接的建立方式有两种，主要区别在于「由哪一方主动发起数据连接」：

「主动模式 (Active Mode)」：

「问题」：如果客户端位于防火墙或NAT（网络地址转换）设备之后，防火墙通常会阻止外部（服务器）发起的入站连接到客户端的随机端口(N)，导致连接失败。

客户端通过控制连接（端口21）连接到服务器。

客户端告诉服务器它将使用哪个「临时端口」(N)来监听数据连接（使用PORT命令）。

服务器从「20号端口」(数据端口) 「主动发起」连接到客户端指定的临时端口(N)。

数据连接建立，文件传输开始。

「被动模式 (Passive Mode - 现代更常用)」：

「优势」：因为数据连接是由客户端发起的（出站连接），所以更容易穿越客户端的防火墙。服务器端防火墙需要配置为允许入站连接到其动态数据端口范围(P)。

客户端通过控制连接（端口21）连接到服务器。

客户端发送PASV命令。

服务器响应，告诉客户端它将在哪个「临时端口」(P)上「监听」数据连接（服务器会动态选择一个端口P）。

客户端从自己的一个随机端口「主动发起」连接到服务器指定的临时端口(P)。

数据连接建立，文件传输开始。

FTP工作流程示例（下载文件，被动模式）

「连接控制通道」：用户启动FTP客户端，输入服务器地址。客户端连接到服务器的21端口（控制连接）。

「身份验证」：客户端发送USER username和PASS password命令进行登录（匿名登录通常用anonymous和邮箱）。

「进入被动模式」：客户端发送PASV命令。

「服务器响应端口」：服务器回复类似227 Entering Passive Mode (192,168,1,100,15,200)的消息。括号内数字表示服务器的IP地址（192.168.1.100）和它打开的数据端口号（15 * 256 + 200 = 4040）。

「请求文件」：客户端发送RETR filename.txt命令，请求下载文件。

「建立数据连接」：客户端从自己的一个随机端口（如1025）连接到服务器的指定数据端口（4040）。

「传输文件」：服务器通过新建立的数据连接（端口4040）发送filename.txt的文件内容。

「关闭数据连接」：文件传输完成，数据连接关闭。

「确认结果」：服务器通过控制连接发送226 Transfer complete。

「结束会话」：客户端发送QUIT命令，控制连接关闭。

FTP的特点

「优点」：

标准协议，几乎所有操作系统和平台都支持。

功能丰富（文件传输、目录操作、权限管理等）。

支持多种文件类型（ASCII、二进制/EBCDIC、本地格式等传输模式）。

「缺点（尤其是安全性）」：

「明文传输」：用户名、密码、命令和数据在网络上都是「未加密」的，容易被窃听（嗅探）。这是最大的安全隐患。

「复杂的防火墙/NAT穿透问题」：尤其是主动模式。

「缺乏现代特性」：如高效传输大文件、断点续传在原始FTP中非标准（后来有扩展）。

安全替代方案

由于FTP固有的安全隐患，强烈建议使用其加密变种：

「FTPS (FTP Secure)」：在FTP基础上添加SSL/TLS加密层（基于显式AUTH TLS或隐式专用端口）。

「SFTP (SSH File Transfer Protocol)」：「不是」FTP的扩展！它是基于SSH协议的安全文件传输协议，在单个加密连接（通常是22端口）上运行，安全性高且易于通过防火墙。功能与FTP类似，但协议完全不同。

「HTTPS / WebDAV」：通过HTTPS进行文件上传下载，或者使用WebDAV协议扩展HTTP的功能。

总结

FTP是一种通过「分离控制连接（命令/响应）和数据连接（文件内容）」 来实现文件传输的经典协议。理解其「主动模式」和「被动模式」对于解决网络连接问题至关重要。然而，由于其「明文传输」的关键安全缺陷，「在生产环境中应尽量避免使用原始FTP，转而使用FTPS或SFTP等加密替代方案」。