考点三：文件传输协议
1.FTP概述
文件传输协议（File Transfer Protocol，FTP）的目标是提高文件的共享性，提供非直接使用远程计算机，使存储介质对用户透明，能可靠高效地传送数据。FTP是因特网上使用得最广泛的文件传送协议。它具有如下特点：
（1）FTP提供交互式访问，允许客户指明文件的类型与格式，并允许文件具有存取权限。
（2）FTP屏蔽了各计算机系统的细节，适合在异构网络中的任意计算机之间传送文件。
（3）FTP使用客户机-服务器模式。一个FTP服务器进程可同时为多个客户机-进程提供服务。FTP的服务器进程由两大部分组成：一是主进程，负责接收新的请求；二是有若干个从属进程，每个从属进程负责为一个客户机进行FTP服务。
（4）FTP减少或消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性。
（5）FTP基于TCP的协议。
2.FTP的两个连接
FTP在工作过程中使用两个连接：一个是数据连接；另一个是控制连接。而且FTP使用分离的控制连接，也称为“带外”（Out of Band）传送。使用两个连接，一方面使协议更加简单和更容易实现；另一方面在传输文件时可以同时利用控制连接与服务器进行交互（如客户机发送请求终止文件传输）。
控制连接在整个会话期间一直保持打开，FTP客户机发出的传送请求通过控制连接发送给服务器的控制进程，但控制连接不用来传送文件。传送文件的是数据连接。服务器的控制进程在接收到FTP客户机发送来的文件传输请求后就创建“数据传送进程”和“数据连接”，用来连接客户机和服务器的数据传送进程。数据传送进程实际是完成文件的传送，在传送完成后关闭“数据传送进程”。FTP的两个连接示意图如图6-5所示。
图6-5 FTP的两个连接示意图
FTP是一种文件传输协议，它支持两种模式：一种模式称为Standard（也就是Active，主动方式）；另一种是Passive（也就是PASV，被动方式）。Standard模式FTP的客户机发送PORT命令到FTP服务器。Passive模式FTP的客户机发送PASV命令到FTP服务器。
（1）Standard模式。FTP客户机首先和FTP服务器的TCP 21端口建立连接，通过这个通道发送命令，客户机需要接收数据的时候在这个通道上发送PORT命令。PORT命令包含了客户机用什么端口接收数据。在传送数据的时候，服务器通过自己的TCP 20端口发送数据。FTP服务器必须和客户机建立一个新的连接用来传送数据。
（2）Passive模式。Passive模式在建立控制通道的时候和Standard模式类似，当客户机通过这个通道发送PASV命令的时候，FTP服务器打开一个位于1024～5000的随机端口，并且通知客户机在这个端口上传送数据的请求，然后FTP服务器将通过这个端口进行数据的传送，此时FTP服务器不需要建立一个新的和客户机之间的连接。
3.简单文件传送协议（TFTP）
TFTP是一个很小且易于实现的文件传送协议。它使用客户机-服务器模式和UDP数据报，因此TFTP需要提供差错改正措施。TFTP只支持文件传输而不支持交互。它没有一个庞大的命令集，没有列目录的功能，也不能对用户进行身份鉴别。
【政哥点拨】
1.当一台计算机从FTP服务器下载文件时，在该FTP服务器上对数据进行封装的5个转换步骤是（ ）。
A.比特、数据帧、数据包、数据段、数据 B.数据、数据段、数据包、数据帧、比特
C.数据包、数据段、数据、比特、数据帧 D.数据段、数据包、数据帧、比特、数据
解析 B FTP协议在传输层采用TCP协议，在网络层采用IP协议。所以，数据从应用层下来，到传输层被封装成数据段，在网络层被封装成数据包，在数据链路层被封装成帧，接着在物理层被封装成比特流。
2.为传送数据，FTP客户机与服务器之间需要建立的与其他客户机-服务器模型不同的双重连接是（ ）。
A.控制连接和TCP连接 B.数据连接和端到端连接
C.控制连接和数据连接 D.TCP连接和端到端连接
解析 C 本题考查使用FTP协议传输文件的客户机与服务器之间的两种连接方式。FTP为了传送数据，必须建立两个连接，即控制连接和数据连接。FTP的工作原理如图6-6所示。
图6-6 FTP的工作原理
FTP的工作过程经历了连接建立、传输FTP包与释放连接3个阶段，具体如下：
①连接建立。FTP客户机利用公开的端口号21向FTP服务器发起FTP连接请求，建立控制连接，用于传输FTP命令。
②在控制连接建立以后，将进入建立数据传输连接阶段。FTP服务器默认的数据传输端口号为20。在数据传输连接建立之后，FTP客户机就可以从FTP服务器下载或上传文件了。
③文件传送完毕，关闭数据连接。若客户机进程不再请求文件，则释放掉控制连接。
政哥应试提醒: 在考试中，主要考查的是FTP的概念及FTP的两个连接的特点，以及端口。
难度系数：★★
牛刀小试
1.FTP指的是（ ）协议。
A.文件传输 B.用户数据报 C.域名服务 D.简单邮件传输
2.完成文件传输服务的TCP/IP协议是（ ）。
A.SMTP B.FTP C.SNMP D.Telnet
3.在因特网协议中，FTP协议需要两个端口进行数据传输：一个端口是作为控制连接的端口，端口号是21；另一个端口是数据传输端口，端口号是（ ）。
A.22 B.25 C.20 D.2121
4.FTP客户机发起对FTP服务器的连接建立的第一阶段建立（ ）。
A.传输连接 B.数据连接 C.会话连接 D.控制连接
5.在FTP会话期间的任何时间内，必定存在（ ）。
A.数据连接 B.控制连接 C.数据连接和控制连接 D.无任何连接
6.下列关于FTP的特点，说法不正确的是（ ）。
A.可以在不同的操作系统之间通信 B.在传输层使用UDP服务
C.采用全双工通信 D.基于客户机-服务器模式工作
7.下列关于FTP的说法中，正确的是（ ）。
A.数据连接先于控制连接被建立，但是控制连接的关闭，在于数据连接关闭以后
B.控制连接是由客户机发起的，而数据连接是由FTP服务器发起的
C.数据连接只能用于传送文件，控制连接既可用于传送控制信息，也可用于传输文件
D.FTP不允许客户机指明文件的类型和格式
8.假设在因特网上有一台FTP服务器，其名称为ftp.bit.edu.cn，IP地址为202.12.66.88，FTP服务器进程在默认端口守候并支持匿名访问（用户名：anonymous，口令：guest）。如果某个用户直接用服务器名称访问该FTP服务器，并从该服务器下载文件File1和File2，请给出FTP客户机进程与FTP服务器进程之间的交互过程。
牛刀小试解析
1.A 解析 本题考查FTP的含义。FTP（File Transfer Protocol）即文本传输协议，广泛应用于因特网主机之间的共享文件。用户数据报（User Datagram Protocol，UDP）不是应用层协议，是传输层协议。DNS（Domain Name System）是域名解析服务。SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）是简单邮件传输协议。
2.B 解析 本题考查FTP协议具有的文件传输功能特点。FTP是文件传输协议。常说某某计算机开了FTP服务器便是启动了文件传输服务。下载文件，上传主页，都要用到FTP服务器。SMTP是简单邮件传输协议，用于邮件传输。
SNMP（Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议），是由互联网工程任务组（Internet Engineering Task Force，IETF）定义的一套网络管理协议。该协议基于简单网关监视协议（Simple Gateway Monitor Protocol，SGMP）。利用SNMP，一个管理工作站可以远程管理所有支持这种协议的网络设备，包括监视网络状态、修改网络设备配置、接收网络事件警告等。
Telnet协议我们已经讲了很多了，该协议提供本地计算机上操作远程主机完成工作的能力。终端用户可以在Telnet程序中输入命令，这些命令在服务器上执行，就像直接在服务器的控制台上输入一样。
3.C 解析 本题考查FTP协议的两个熟知端口。FTP协议有两个连接，即控制连接和数据连接，这两个连接分别采用两个不同的端口号。控制连接采用端口号21来传送控制信息，数据连接通过端口号20来传送数据信息。
4.D 解析 关于FTP在会话期间的两个连接，进行一个小总结。FTP协议采用C/S模式，一个FTP服务器进程可以同时为多个客户机请求服务。FTP服务器进程由一个主进程和若干个从属进程组成。主进程负责接收新的请求，从属进程则负责处理单个请求。
FTP的工作过程如下：
①FTP服务器打开熟知端口号21，等待客户机进程发出连接请求。
②有客户机进程请求，启动从属进程来处理客户机进程发来的请求。从属进程有一定的生命周期，处理完客户机请求之后即终止。
③回到等待状态，等待其他客户机进程的连接请求。
5.B 解析 大家知道，FTP会话期间，控制连接会一直存在，但是数据连接不一定一直存在。同样，一个控制连接只需建立一次，可以有几次数据连接和释放。
6.B 解析 FTP协议具有以下特点：
①可以在不同的操作系统之间通信。
②使用TCP服务。
③全双工通信。
④基于客户机-服务器模式工作。
7.B 解析 本题考查FTP协议的特点。FTP建立的数据连接后于控制连接，其释放先于控制连接，而且控制连接在整个会话期间一直保持打开状态。所以，A项不正确。
FTP客户机发出的传送请求通过控制连接发送给服务器的控制进程，但是控制进程并不用来传送文件。所以，C项不正确。
服务器的控制进程在接收到FTP客户机发来的文件传输请求之后，就通过20端口与客户机建立“数据传送进程”和“数据连接”，返回客户机的请求数据。所以，B项正确。
FTP允许客户机指明文件的类型和格式。所以，D项不正确。
8.解析 交互过程大致如下：
①FTP客户机进程访问FTP服务器ftp.bit.edu.cn，首先要完成对该服务器域名的解析，最终获得该服务器的IP地址202.12.66.88。
②FTP的客户机进程与服务器进程之间使用TCP建立起一条控制连接，并经过它传送包括用户名和口令在内的各种FTP命令。
③控制连接建立之后，客户机进程和服务器进程之间使用TCP建立一条数据连接，通过该数据连接进行文件File1的传输。
④当文件File1传输完成之后，客户机进程与服务器进程释放数据连接。
⑤客户机进程和服务器进程之间使用TCP建立一条数据连接，通过该数据连接进行文件File2的传输。
⑥当文件File2传输完成之后，客户机进程与服务器进程分别释放数据连接和控制连接。