Skip to content

Mohanad0101/LAB-17-FTP-Server

BranchesTags

Repository files navigation

LAB17 Учебный FTP-like сервер на Python: TCP, файлы, авторизация, SCP и безопасность

Уровень: beginner → advanced
ОС сервера: Ubuntu 24.04 inside Oracle VM VirtualBox
Рекомендуемый IP сервера: 192.168.56.101
Дополнительная клиентская VM: Linux Mint, если на университетском Windows нет прав администратора
Базовый источник идеи: https://github.com/fa-python-network/5_FTP_server

0. Назначение лабораторной работы

В этой лабораторной работе студент создаёт собственный учебный файловый сервер на Python. Сервер работает по TCP, принимает текстовые команды от клиента, выполняет файловые операции внутри разрешённой папки и возвращает ответ.

Важно: это не промышленный FTP-сервер и не полная реализация официального FTP-протокола. Это учебная модель, которая помогает понять базовые принципы сетевой передачи файлов, клиент–серверного взаимодействия, авторизации, многопоточности и безопасной работы с путями файловой системы.

После этой лабораторной студенту будет намного проще понимать настоящие инструменты вроде scp, sftp, FTP-серверов, SSH, сетевых сокетов и серверной безопасности.

1. Что студент изучит

К концу LAB17 студент сможет:

  1. Объяснить модель client–server простыми словами.
  2. Написать TCP-сервер на Python с использованием модуля socket.
  3. Сделать сервер, который обслуживает несколько клиентов через threading.
  4. Реализовать команды файлового сервера: help, pwd, ls, mkdir, rmdir, upload, download, cat, rename, rm, quit.
  5. Понять, почему нужны разные порты для разных версий сервера.
  6. Проверять сервер через nc, Python-клиент и Linux Mint VM.
  7. Использовать scp для реальной передачи файлов между клиентом и сервером.
  8. Предотвращать простую атаку directory traversal, например ../../etc/passwd.
  9. Вести логирование действий сервера.
  10. Подготовить лабораторную работу как GitHub portfolio project.

2. Почему используются разные порты

В LAB17 есть 3 серверные программы. Они не должны работать на одном и том же порту, иначе возникнет ошибка Address already in use.

Файл Порт Назначение
basic_server.py 9090 первый простой сервер для понимания TCP
threaded_server.py 9091 многопоточный сервер для нескольких клиентов
ftp_server.py 9092 финальный FTP-like сервер с авторизацией, логами и безопасными путями

Проверить открытые порты можно так:

ss -tulnp | grep 909

Если порт занят, остановите старую программу через Ctrl+C или найдите процесс:

sudo lsof -i :9092

3. Общая архитектура LAB17

flowchart TB
    subgraph ClientZone["Client side"]
        C1["Ubuntu terminal\nusing nc"]
        C2["Python smart_client.py"]
        C3["Linux Mint VM\n192.168.56.102"]
        C4["Windows PowerShell\nscp / ssh"]
    end

    subgraph ServerZone["Ubuntu Server VM - 192.168.56.101"]
        B["basic_server.py\nTCP :9090"]
        T["threaded_server.py\nTCP :9091"]
        F["ftp_server.py\nTCP :9092"]
        SSH["OpenSSH Server\nTCP :22"]
    end

    subgraph Storage["Server storage"]
        W["server_workspace/public\nallowed file area"]
        L["logs/server.log"]
    end

    C1 -->|"text command"| B
    C1 -->|"text command"| T
    C2 -->|"short commands"| F
    C3 -->|"nc / python client"| F
    C4 -->|"scp upload/download"| SSH
    B --> W
    T --> W
    F --> W
    F --> L
    SSH --> W
Loading

4. Как работает один запрос

sequenceDiagram
    participant Client as Client / nc / smart_client
    participant Server as ftp_server.py :9092
    participant Parser as Command Parser
    participant Auth as Auth Check
    participant Safe as Safe Path Resolver
    participant FS as Workspace Files
    participant Log as logs/server.log

    Client->>Server: upload student lab17 docs/hello.txt Hello
    Server->>Parser: split command and arguments
    Parser->>Auth: check username/password
    Auth-->>Parser: OK
    Parser->>Safe: resolve docs/hello.txt
    Safe-->>Parser: allowed path inside workspace
    Parser->>FS: write file content
    Parser->>Log: record operation
    Server-->>Client: OK uploaded: docs/hello.txt
Loading

5. Безопасность: почему нельзя доверять пути от клиента

Клиент может отправить опасный путь:

../../etc/passwd

Если сервер слепо откроет такой путь, пользователь сможет прочитать системные файлы. Поэтому финальный сервер использует Path.resolve() и проверяет, что итоговый путь остаётся внутри server_workspace/public.

flowchart LR
    A["Client path"] --> B{"Path stays inside\nserver_workspace/public?"}
    B -->|"Yes"| C["Allow operation"]
    B -->|"No"| D["Reject: ERROR forbidden path"]
    D --> E["Write security warning to log"]
Loading

6. Подготовка Ubuntu 24.04 Server VM

Установите необходимые инструменты:

sudo apt update
sudo apt install python3 python3-venv python3-pip netcat-openbsd tree curl iproute2 net-tools openssh-server lsof -y
sudo systemctl enable --now ssh

Проверьте Python:

python3 --version

Проверьте IP сервера:

ip addr show

Для VirtualBox Host-only Adapter в этой лабораторной ожидается:

192.168.56.101

Если у вас другой IP, используйте именно ваш адрес.

7. Создание проекта без Git clone

В этой версии лабораторной студент не клонирует готовый репозиторий. Он создаёт файлы сам, чтобы понять структуру проекта и назначение каждого файла.

Создайте папки:

mkdir -p ~/LAB17_FTP_SERVER
cd ~/LAB17_FTP_SERVER

mkdir -p server_workspace/public
mkdir -p client_downloads
mkdir -p logs
mkdir -p tests
mkdir -p screenshots

Проверьте структуру:

tree

Ожидаемо:

.
├── client_downloads
├── logs
├── screenshots
├── server_workspace
│   └── public
└── tests

8. Учебный протокол команд

Финальный сервер принимает одну команду на одно TCP-соединение. Это важно для понимания nc.

Формат команд с авторизацией:

command username password [arguments]

Данные для входа:

username: student
password: lab17

Правильные команды:

help
login student lab17
pwd student lab17
ls student lab17
mkdir student lab17 docs
upload student lab17 hello.txt Привет из клиента
download student lab17 hello.txt
rename student lab17 hello.txt message.txt
rm student lab17 message.txt
quit

Важное замечание про nc

Команда ниже открывает новое соединение, отправляет login, получает ответ и сразу закрывает соединение:

echo "login student lab17" | nc 127.0.0.1 9092

Следующая команда снова откроет новое соединение. Поэтому сервер не помнит предыдущий login:

echo "mkdir docs" | nc 127.0.0.1 9092

Поэтому при использовании nc нужно писать логин и пароль в каждой защищённой команде:

echo "mkdir student lab17 docs" | nc 127.0.0.1 9092

9. Task 1 Basic TCP server на порту 9090

Идея перед кодом

Первый сервер нужен для начинающих. Он показывает главный принцип: клиент подключается к IP и порту, отправляет текст, сервер читает текст и возвращает ответ.

Создайте файл:

nano basic_server.py

Вставьте код:

"""
LAB17 - Basic TCP File Server
Port: 9090
Purpose: first step for beginners. It accepts one command per TCP connection.
"""
import os
import socket

HOST = "0.0.0.0"
PORT = 9090
WORKSPACE = "server_workspace/public"

os.makedirs(WORKSPACE, exist_ok=True)


def process(request: str) -> str:
    """Process a small set of commands without authentication."""
    request = request.strip()

    if not request:
        return "ERROR empty request"

    if request == "help":
        return "OK commands: help, pwd, ls, mkdir <folder>, quit"

    if request == "quit":
        return "OK goodbye"

    if request == "pwd":
        return "OK /"

    if request == "ls":
        items = os.listdir(WORKSPACE)
        return "OK " + ("\n".join(items) if items else "empty directory")

    if request.startswith("mkdir "):
        folder_name = request.split(" ", 1)[1].strip()
        if not folder_name:
            return "ERROR folder name is required"
        path = os.path.join(WORKSPACE, folder_name)
        os.makedirs(path, exist_ok=True)
        return f"OK folder created: {folder_name}"

    return "ERROR unknown command"


def main() -> None:
    print(f"Basic server is listening on {HOST}:{PORT}")
    print(f"Workspace: {WORKSPACE}")

    with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as server:
        server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
        server.bind((HOST, PORT))
        server.listen(5)

        while True:
            conn, addr = server.accept()
            with conn:
                print(f"Client connected: {addr}")
                data = conn.recv(4096)
                if not data:
                    conn.sendall(b"ERROR empty request")
                    continue
                response = process(data.decode("utf-8", errors="replace"))
                conn.sendall(response.encode("utf-8"))


if __name__ == "__main__":
    main()

Запустите сервер:

python3 basic_server.py

В другом терминале проверьте:

echo "help" | nc 127.0.0.1 9090
echo "pwd" | nc 127.0.0.1 9090
echo "mkdir docs" | nc 127.0.0.1 9090
echo "ls" | nc 127.0.0.1 9090

10. Task 2 Threaded server на порту 9091

Идея перед кодом

Обычный сервер обслуживает одного клиента за раз. В реальных системах несколько клиентов могут подключаться одновременно. Для этого мы используем threading: каждое подключение получает отдельный поток.

Создайте файл:

nano threaded_server.py

Вставьте код из файла threaded_server.py финальной версии проекта или используйте готовый файл из пакета преподавателя.

Запустите:

python3 threaded_server.py

Проверьте:

echo "help" | nc 127.0.0.1 9091
echo "upload note.txt Hello from threaded server" | nc 127.0.0.1 9091
echo "cat note.txt" | nc 127.0.0.1 9091

Для проверки нескольких клиентов откройте несколько терминалов и отправьте команды одновременно.

11. Task 3 Final FTP-like server на порту 9092

Идея перед кодом

Финальный сервер добавляет важные профессиональные элементы:

  • авторизация student / lab17;
  • разные файловые команды;
  • логирование в logs/server.log;
  • безопасная обработка путей;
  • многопоточность;
  • понятные ответы OK и ERROR.

Создайте файл:

nano ftp_server.py

Вставьте код из файла ftp_server.py финальной версии проекта.

Запустите сервер:

python3 ftp_server.py

Проверьте команды через nc:

echo "help" | nc 127.0.0.1 9092
echo "login student lab17" | nc 127.0.0.1 9092
echo "pwd student lab17" | nc 127.0.0.1 9092
echo "mkdir student lab17 docs" | nc 127.0.0.1 9092
echo "upload student lab17 docs/hello.txt Hello from Lab17" | nc 127.0.0.1 9092
echo "ls student lab17 docs" | nc 127.0.0.1 9092
echo "cat student lab17 docs/hello.txt" | nc 127.0.0.1 9092
echo "download student lab17 docs/hello.txt" | nc 127.0.0.1 9092
echo "rename student lab17 docs/hello.txt docs/message.txt" | nc 127.0.0.1 9092
echo "rm student lab17 docs/message.txt" | nc 127.0.0.1 9092

Проверьте защиту от выхода за пределы рабочей папки:

echo "cat student lab17 ../../etc/passwd" | nc 127.0.0.1 9092

Ожидаемый ответ:

ERROR forbidden path outside workspace

12. Почему команда login не работает как постоянная сессия в nc

Если студент делает так:

echo "login student lab17" | nc 127.0.0.1 9092
echo "mkdir docs" | nc 127.0.0.1 9092

вторая команда будет ошибочной, потому что это новое TCP-соединение. nc не хранит состояние между командами.

Правильно для nc:

echo "mkdir student lab17 docs" | nc 127.0.0.1 9092

Правильно для smart_client.py:

login student lab17
mkdir docs
upload docs/note.txt This file was created from smart client
ls docs
cat docs/note.txt

13. Task 4 Smart client

Идея перед кодом

Чтобы студенту не приходилось каждый раз писать student lab17, мы создаём умный клиент. Он принимает короткую команду, автоматически добавляет логин и пароль, отправляет команду серверу и показывает ответ.

Создайте файл:

nano smart_client.py

Вставьте код из файла smart_client.py финальной версии проекта.

Запустите финальный сервер в одном терминале:

python3 ftp_server.py

Во втором терминале запустите клиента:

python3 smart_client.py

Пример работы:

myftp@shell$ login student lab17
OK login successful
myftp@shell$ mkdir docs
OK folder created: docs
myftp@shell$ upload docs/note.txt This file was created from smart client
OK uploaded: docs/note.txt
myftp@shell$ ls docs
OK note.txt
myftp@shell$ cat docs/note.txt
OK
This file was created from smart client
myftp@shell$ save docs/note.txt local_note.txt
OK saved to client_downloads/local_note.txt
myftp@shell$ quit
OK goodbye
Client closed.

14. Task 5 Проверка из Linux Mint VM

Зачем нужна Linux Mint VM

В университете студент может не иметь прав администратора на Windows-компьютере. Например, он не может редактировать hosts file или устанавливать некоторые инструменты. Поэтому удобно создать вторую VM с Linux Mint и использовать её как клиент.

Настройка:

VM Роль Пример IP
Ubuntu 24.04 сервер 192.168.56.101
Linux Mint клиент 192.168.56.102

На Linux Mint установите инструменты:

sudo apt update
sudo apt install netcat-openbsd python3 openssh-client -y

Проверьте соединение:

ping 192.168.56.101

Проверьте сервер:

echo "help" | nc 192.168.56.101 9092
echo "mkdir student lab17 from_mint" | nc 192.168.56.101 9092
echo "upload student lab17 from_mint/test.txt Hello from Linux Mint" | nc 192.168.56.101 9092
echo "cat student lab17 from_mint/test.txt" | nc 192.168.56.101 9092

Если соединения нет, проверьте firewall на Ubuntu:

sudo ufw status
sudo ufw allow 9092/tcp

15. Task 6 Использование SCP для реальной передачи файлов

Что такое SCP

scp это команда для безопасного копирования файлов между машинами через SSH. В отличие от нашего учебного TCP-сервера, scp использует OpenSSH, шифрование, системных пользователей Linux и порт 22.

Документация: https://man.openbsd.org/scp.1
Ubuntu OpenSSH Server: https://ubuntu.com/server/docs/openssh-server

15.1 Проверка SSH на Ubuntu Server

На Ubuntu Server:

sudo systemctl status ssh

Если SSH не установлен:

sudo apt update
sudo apt install openssh-server -y
sudo systemctl enable --now ssh

Проверьте IP:

ip addr show

15.2 Upload файла с Linux Mint на Ubuntu Server

На Linux Mint создайте файл:

echo "Hello from Linux Mint client" > mint_upload.txt

Отправьте файл на Ubuntu Server:

scp mint_upload.txt mohannad@192.168.56.101:/home/mohannad/LAB17_FTP_SERVER/server_workspace/public/

Замените mohannad на имя пользователя вашей Ubuntu VM.

На Ubuntu Server проверьте:

ls -l ~/LAB17_FTP_SERVER/server_workspace/public/
cat ~/LAB17_FTP_SERVER/server_workspace/public/mint_upload.txt

15.3 Download файла с Ubuntu Server на Linux Mint

На Linux Mint выполните:

scp mohannad@192.168.56.101:/home/mohannad/LAB17_FTP_SERVER/server_workspace/public/mint_upload.txt ./downloaded_from_server.txt

Проверьте:

cat downloaded_from_server.txt

15.4 Копирование папки через SCP

Отправить папку:

scp -r my_folder mohannad@192.168.56.101:/home/mohannad/LAB17_FTP_SERVER/server_workspace/public/

Скачать папку:

scp -r mohannad@192.168.56.101:/home/mohannad/LAB17_FTP_SERVER/server_workspace/public/my_folder ./my_folder_copy

15.5 SCP из Windows PowerShell

Если на Windows доступен OpenSSH Client, можно выполнить:

scp .\hello.txt mohannad@192.168.56.101:/home/mohannad/LAB17_FTP_SERVER/server_workspace/public/

Скачать файл:

scp mohannad@192.168.56.101:/home/mohannad/LAB17_FTP_SERVER/server_workspace/public/hello.txt .\hello_downloaded.txt

Если Windows не позволяет использовать нужные инструменты, используйте Linux Mint VM как клиент.

16. Разница между нашим сервером и SCP

Критерий LAB17 FTP-like server SCP
Протокол учебный TCP protocol SSH/SCP
Шифрование нет да
Пользователи student/lab17 внутри кода реальные Linux users
Порт 9092 22
Цель обучение socket/file protocol реальная безопасная передача файлов
Безопасность учебная защита путей промышленный уровень через SSH

17. Проверка логов

Финальный сервер пишет логи в:

logs/server.log

Проверить последние записи:

tail -n 20 logs/server.log

Проверить security warning:

echo "cat student lab17 ../../etc/passwd" | nc 127.0.0.1 9092
tail -n 20 logs/server.log

18. Быстрый финальный тест

Запустите финальный сервер:

python3 ftp_server.py

В другом терминале выполните:

echo "help" | nc 127.0.0.1 9092
echo "login student lab17" | nc 127.0.0.1 9092
echo "mkdir student lab17 docs" | nc 127.0.0.1 9092
echo "upload student lab17 docs/final.txt Final LAB17 test" | nc 127.0.0.1 9092
echo "ls student lab17 docs" | nc 127.0.0.1 9092
echo "download student lab17 docs/final.txt" | nc 127.0.0.1 9092
echo "cat student lab17 ../../etc/passwd" | nc 127.0.0.1 9092

Ожидаемые признаки успеха:

  • help возвращает список команд;
  • login возвращает OK login successful;
  • mkdir создаёт папку;
  • upload создаёт файл;
  • download возвращает содержимое файла;
  • опасный путь возвращает ошибку безопасности.

19. Частые ошибки

Ошибка: Address already in use

Причина: порт уже занят.

Решение:

sudo lsof -i :9092

Остановите старый процесс или используйте правильный порт.

Ошибка: Connection refused

Причина: сервер не запущен или выбран неправильный порт.

Проверьте:

python3 ftp_server.py
ss -tulnp | grep 9092

Ошибка: ERROR invalid username or password

Причина: команда требует логин и пароль.

Неправильно для nc:

echo "mkdir docs" | nc 127.0.0.1 9092

Правильно:

echo "mkdir student lab17 docs" | nc 127.0.0.1 9092

Ошибка: Linux Mint не подключается к Ubuntu

Проверьте:

ping 192.168.56.101
sudo ufw status
sudo ufw allow 9092/tcp

Также проверьте VirtualBox Network: обе VM должны быть в одной Host-only network.

Ошибка SCP: Permission denied

Проверьте имя пользователя Ubuntu:

whoami

Проверьте SSH:

sudo systemctl status ssh

Проверьте путь назначения. Лучше использовать домашнюю папку пользователя, например:

/home/mohannad/LAB17_FTP_SERVER/server_workspace/public/

20. Задание для отчёта студента

В отчёт нужно добавить:

  1. Скриншот IP адреса Ubuntu Server.
  2. Скриншот запуска basic_server.py на порту 9090.
  3. Скриншот проверки basic_server.py через nc.
  4. Скриншот запуска threaded_server.py на порту 9091.
  5. Скриншот запуска ftp_server.py на порту 9092.
  6. Скриншот успешного upload/download.
  7. Скриншот ошибки безопасности для ../../etc/passwd.
  8. Скриншот работы smart_client.py.
  9. Скриншот SCP upload/download.
  10. Краткое объяснение: чем отличается учебный TCP file server от SCP.

21. Grading checklist

Критерий Баллы
Создана структура проекта 5
Работает basic server на 9090 10
Работает threaded server на 9091 10
Работает final FTP-like server на 9092 20
Реализованы файловые команды 15
Авторизация работает корректно 10
Защита от directory traversal 10
Smart client работает без повторного ввода логина в каждой команде 10
SCP upload/download выполнены 5
Отчёт со скриншотами и объяснениями 5
Итого 100

22. Минимальные источники для студента

23. Final note

Эта лабораторная работа специально построена от простого к профессиональному:

  1. сначала студент понимает TCP;
  2. затем видит проблему нескольких клиентов;
  3. затем добавляет авторизацию и безопасные пути;
  4. затем сравнивает свой учебный сервер с реальным инструментом scp.

Такой порядок помогает не просто копировать код, а понимать сетевую инженерию, Linux-практику и серверное программирование.

About

No description, website, or topics provided.

Resources

Readme
Activity

Stars

0 stars

Watchers

0 watching

Forks

1 fork
Report repository

Releases

No releases published

Packages

 
 
 

Contributors

Languages