计算机网络原理FTP实验报告
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1.实验综述：
本实验中，笔者通过Socket编程实现了一个简单的FTP协议。实现的程序包括客户端（client.cpp）和服务端（server.cpp）两个部分，并支持如下功能：
（1）GET命令（下载服务端文件到客户端所在目录）；
（2）PUT命令（上传客户端文件到服务端工作目录）；
（3）PWD命令（打印服务端工作目录）；
（4）DIR命令（列出服务端工作目录下的文件）；
（5）CD命令（改变服务端工作目录）；
（6）？命令（查看帮助）；
（7）QUIT命令（关闭客户端与服务端的控制连接并退出客户端和服务端）。
上述支持的命令中，除？命令和QUIT命令外，命令执行时，客户端会先与服务端建立数据连接，在数据连接上完成传输后再断开设计连接，从而实现了FTP协议的设计思想。
最终实验程序能够正确完成FTP协议基本的文件传输功能，对较大的文件同样支持，符合本实验的要求。
2.设计思路说明：
本实验的两个核心是FTP连接模型的建立和文件、数据的传输，笔者对二者的实现思路分别如下所述。
FTP的连接建立过程如下：
（1）服务器启动后，建立控制连接Socket并监听控制连接端口；
（2）客户端启动并连接至该端口；
（3）服务器接受来自客户端的连接，此时控制连接建立；
（4）服务器建立数据连接Socket，将其绑定在数据连接端口上并监听；
（5）客户端每接收到除？命令和QUIT命令外的任一命令时，判定命令格式是否合法，将合法的命令发送到服务器，等待来自服务器的响应；
（6）服务器接收到命令后，监听数据连接端口等待连接，通过控制连接向客户端发送响应后等待客户连接至数据端口；
（7）客户端接收到响应后，连接到数据端口，等待来自服务器的响应；
（8）服务器接受来自客户端的连接，此时数据连接建立。服务器通过数据连接向客户端发送响应；
（9）客户端接收到响应后，开始数据传输操作；
（10）数据传输完成后，客户端关闭数据Socket，服务端关闭接收客户端数据连接所得的Socket；
（11）客户端接收到QUIT命令时，将命令发送给服务器后，关闭控制连接Socket 并退出；服务器接收到QUIT命令时，关闭自身的控制连接Socket、自身的数
据连接Socket并退出。
各命令的数据传输过程如下：
（1）GET命令和PUT命令：
这两条命令用于进行文件的传输，文件的传输以4096字节大小的块（块大小可通过修改DATA_BUFFER_SIZE宏更改）进行。传输过程如下：
a)发送方通过Linux的stat结构获得文件的大小，将其以4字节的块发送
给接收方，发送方、接收方分别计算出文件的块数（块大小为4096），
便于后续使用。
b)发送方通过Linux的stat结构获得文件的权限，将其以mode_t大小的
块发送给接收方，接收方保存文件的权限以便后续使用。
c)以a)步计算出的文件的块数作为循环次数，发送方对待发送文件循环读
入，每次读入4096字节的存入一长4096字节的读缓存中，先将实际
读入的字节数（即read函数的返回值）以4字节的块发送给接收方，
再将读缓存的内容以4096字节的块发送给接收方。接收方根据接收到
的实际读入的字节数，将接收到的缓存的有效部分写入新文件中。
d)上一步骤完成后，利用fchmod函数，将b)步接收到的文件权限赋予新
文件。此时传输完成。
（2）PWD命令、DIR命令和CD命令：
这三条命令的响应均以一块4096字节的缓存发送，服务器端将响应写入缓存中，再将缓存以4096字节的块发送给客户端，客户端接收后进行相
应的操作。
3.思考题回答：
（1）答：
建立两个连接分别传输命令和数据，实现了控制和数据传输的分离，这样做在多线程实现时好处有二：一是在数据传输时，控制连接仍可实现对命令的响应；
二是数据传输不会影响到控制命令的传输，这不仅使得编程更加方便，而且即使
数据传输出错或卡死，客户端和服务端仍可对其他命令作出响应。
（2）答：
主动方式和被动方式的控制连接建立过程相同，区别在于数据连接的建立过程：主动模式下，由客户端指定并打开数据连接使用的端口并通知服务器连接该
端口建立连接；而被动模式下，由服务器指定并打开数据连接使用的端口并通知
客户端连接该端口建立连接。设计两个模式是因为主动模式下，服务器对客户端
数据连接端口的连接可能会被客户端的防火墙屏蔽，而被动模式下，客户端对服
务器数据连接端口的连接可能会被服务器的防火墙屏蔽，故二者各有利弊。
（3）答：
原因是传输每个文件时，客户端都会与服务器建立数据连接，传输完毕这一文件后再断开，从而大大降低了传输效率。可以考虑在文件足够小时，将多个文
件在一次数据连接建立后就传送过去，从而减少建立连接所占用的时间，提高传输速度。
