ftp ALG 功能实现的概要说明

     近阶段了解了一下ALG(应用层网关Application Layer Gateway)，有些体会做一个记录，以供以后查阅。

     ALG，Application Layer Gateway的缩写,这是一般网络设备或者主机都必备的一个小模块，那ALG是为了完成一个什么功能呢？这首先要从IPV4的地址过少说起，因为IPV4地址过少，所以规定了部分地址给内部分配使用，这种地址段在互联网上是不分配的，其中有10.X.X.X和192.168.X.X，一般公司较大的就用前一种，公司较小的就用后一种。（比如我在公司的机器就是192.168.5.188）这样使用内部地址的机器要访问一个外部网络的服务器时，如大家平时在公司通过本地局域网的网关或路由器访问雅虎，这个时候网关或者路由器上必须有一个网络地址转换模块（NAT），可以把你的报文中的内部地址（192.168.X.X）转换成一个你从ISP处得到的外部地址，这样来完成网络访问。

      但是有一部分协议，像FTP，它分为控制连接和数据连接。如果你ftp一个外部服务器时，你的本机也就是客户端，客户端会和服务器端首先建立一个控制连接，这个时候一般连接的是服务器端的端口21，但是客户端和服务器端需要传递文件的时候，都要先通过控制连接协商出一个数据连接来。

       详细说明如下： FTP数据连接的协商分为两种模式，一种是主动模式，另一种是被动模式。

       主动模式的特点是，在客户端和服务器端要进行文件传递时，首先是客户端使用一个报文告诉服务器端，它将用某个IP地址的某个端口作为数据连接（这个信息就是报文的载荷），也就是通常说的PORT命令。服务器端收到这个报文后，回应一个同意的ACK报文，然后服务器端会主动用自己的IP地址加上端口20来发送一个SYN报文到客户端通过PORT命令告诉它的那个IP地址和端口，和客户端建立起一个数据连接。

       被动模式的特点是，在客户端和服务器端要进行文件传递时，首先是服务器端通过一个报文告诉客户端，它将用那一个IP地址的那一个端口作为数据连接（该报文以命令字227开始），也就是PASV命令。客户端收到这个报文之后，回应一个同意的ACK报文。然后客户端会用自己的IP地址，然后任选一个能够使用的端口（注意：通常情况下都不是20）和服务器端告诉它的那个IP地址和端口相连接，建立数据连接。

       了解完了这两种模式，就知道在客户端的报文经过了路由器NAT之后，服务器端看到的报文的客户端的报文的IP源地址和端口都已经被改变了，当然对于控制连接来说这没有影响，因为有网关或者路由器的NAT模块在中间做管理，但是对于正要通过控制连接建立的数据连接就有问题了，因为NAT改变的仅仅是IP报文头，而对于因为报文中PORT命令中包含的地址和端口信息没有做任何改动，这样服务器是无法和一个内部地址建立连接的，所以这个时候就出现了ALG这个功能。

       ALG就是在发现如果报文头做了NAT，在这个时候如果发现这个是一个FTP的连接的时候（还有很多其他的连接也需要做ALG的，这里仅仅是为了说明FTP的情况），就需要同时改变PORT命令中的地址和端口（当然，这个地址和端口也必须通过NAT分配的机制来获得）。因为FTP是一个TCP的连接，如果更改报文内容，那么就涉及到整个TCP连接的一些参数的更改，比如sequence number,TCP报文的checksum等等。当然也还存在某种时候要做ALG，某种时候不需要做ALG，这就需要按照具体是在哪个系统上实现具体对待了。