1、指导教师/带队教师（签字）2017 年 7 月日，摘要随着互联网技术的飞速发展，信息共享的时代己经到来。在实现数据传输 与信息共享的诸多方式中，FTP 无疑是应用最广的一种方式。FTP 协议是计算机网络中的应用层协议，提供了可靠的文件传输功能，并且具有跨平台特性， 两个不同类型的操作系统只要都支持 FTP 协议就可以进行文件传输工作。因此， 探讨文件传输协议（FTP）的内容和工作原理，分析 FIP 客户端与服务器的连接过程及 FP 请求与应答工作模式,设计 C/S 架构下的 FTP 系统的实现方案，在.NET 平台利用 C#语言搭建起 FTP 系统的窗体界面，并且使用.NET 类库实现了文件上
2、传、删除和修改等功能。关键词：FTP 协议服务器客户端.NETIIAbstractWith the rapid development of Internet technology, the era of information sharing has arrived. In many ways of realizing data transmission and information sharing, FTP is undoubtedly the most widely used method. FTP protocol is an application layer protocol i
3、n computer network, provides a reliable file transfer function, and has the characteristics of cross platform, two different types of operating system as long as can support the FTP protocol for file transfer work. Therefore, to explore the file transfer protocol （FTP） content and working principle,
4、 analysis of the connection process and the FP request and response mode FP the client and the server implementation scheme of FTP system design under the C/S framework, the window body interface.NET platform using C# language to build FTP system, and use the.NET Library to achieve the file upload,
5、delete and modify functions.Keywords:FTPprotocol;server;client;.net目录摘要IABSTRACTII第一章 绪论11.1 研究背景11.2 国内外研究现状21.3 课程设计主要研究内容和架构2第二章 需求分析32.1 需求分析32.2 功能列表32.3 系统权限3第三章 技术方案43.1 .NET 架构平台43.1.1 .NET 的体系结构43.1.2 .NET 框架的特色43.2 开发工具53.2.1 Visual Studio5第四章 总体设计64.1 系统体系结构模型64.2 FTP 系统模型64.3 系统工作流程设计74.
6、4 系统功能模块介绍84.2.1 登陆与注销84.2.2 模式选择94.2.3 文件管理94.2.4 目录管理9第五章 详细设计105.1 登陆与注销105.2 文件管理115.2.1 文件下载115.2.2 文件上传125.2.3 文件重命名125.2.4 文件删除135.4 目录管理135.4.1 目录显示135.4.2 目录切换145.4.3 目录添加155.4.4 目录重命名155.4.5 目录删除16第六章 软件测试176.1 测试方法176.2 测试用例176.3 测试过程及结果18第七章 总结20参考文献21附录22第一章 绪论网络的首要目的就是实现信息共享，文件传输是其中重要的
7、一个方面，随着 Internet 的迅猛发展，信息数据的传输量大大增加，数据的网络传输显得越来越重要。利用 FTP（File Transfer Protocol）文件传输协议来实现远程文件的传输是软件设计常用的方法。FTP 是基于客户端/服务器结构的文件传输协议，它相对成熟，并有着改进和增强 FTP 文件传输协议的相关协议支持。目前 FTP 客户端软件很多，主要分为 3 类:第一类是传统的 DOS 环境下的 FTP 操作，由于其效率低和操作繁琐，目前使用很少;第二类是图形化界面的 FTP 软件，目前主要有 WS-FTP、CuteFTP 等;第三类是浏览器，同样支持 FTP 协议，但速度相对于专
8、业软件来说较慢。设计并实现了 FTP 服务器/客户端，能实现连接、下载、上传等功能，操作简便、交互性强。1.1 研究背景互联网技术的飞速发展，推动了全世界范围内资料信息的传输与共享，深刻地改变了人们的工作和生活方式。FTP 技术作为文件传输的重要手段，己经得到了广泛的使用。通常人们可以使用电子邮箱、即时通讯客户端（例如 QQ）和FTP 客户端来进行资料的传输。在这几种常用的方式中，电子邮箱必须以附件的形式来传输文件，并且对文件大小有限制;即时通讯客户端中的文件传输一般要求用户双方必须在线，如今虽然增加了离线传输的功能，但该功能本质上是通过服务器暂时保存用户文件实现的，与 FTP 原理类似。此外
9、通过这两种方式传输文件资料有一个共同的缺陷:需要传输的文件无法以目录系统的形式呈现给用户。所以，FTP 文件传输系统有其无可替代的优势，在文件传输领域始终占据重要地位，因此对其进行的研究颇有现实意义。FTP 之所以流行于全世界很大程度归功于匿名 FTP 使用及推厂。用户不需要注册就可以通过匿名 FTP 登录到远程主机来获取所需的文件。所以，每一位用户都可以在匿名 FTP 主机上获取所需的文件，匿名 FTP 为世界各个角落的人提供了一条通往巨大资源库的道路，人们可以在资源库中自由下载所需要的资源，并且这个资源库还在不断地扩充中。另外在 Internet 上，匿名 FTP 是软件分发的主要方式，许
10、多程序通过匿名 FTP 分布，每一个程序开发者都可以搭建FTP 服务器来发布软件。早期的 FTP 文件传输系统以命令行的形式呈现，发展至今涌现出很多图形界面的 FTP 应用软件，比较常见的有 F1ashFXP、CuteFTP,Serv-U。这些 FTP 软件都采用 C/S 架构，即包含客户端和服务器两个部分，基于 FTP 协议实现信息交互。用户通过客户端进行基本的上传下载操作，实现资源文件的共享。然27而，绝大部分网络浏览器提供的文件下载器并不具备文件资源管理功能或管理起来很不方便，另外，市面上大部分 FTP 软件都是收费、不开源的并且会出现功能冗余、配置繁琐的情况。所以自主设计一个客户端与服
11、务器两者兼具并且具备良好人机交互界面的 FTP 文件传输系统就显得尤为重要。1.2 国内外研究现状1971 年，第一个 FTP 的 RFC （Request For Comments，是一系列以编号排定的文件，包含了关于 Internet 几乎所有重要的文字资料）由 A.K.Bhushan 提出，同一时期由 MIT 和 Havard 实现，即 RFC114。在随后的十几年中，FTP 协议的官方文档历经数次修订，直到 1985 年，一个作用至今的 FTP 官方文档RFC959 问世。如今所有关于 FTP 的研究与应用都是基于该文档的。FTP 服务有一个重要的特点就是其实现并不局限于某个平台，在
12、Windows, DOS, UNIX 平台下均可搭建 FTP 客户端及服务器并实现互联互通。自 FTP 协议的第一个 RFC 版本发布以来，历经数十年的发展，海内外涌现出来众多优秀的支持 FTP 协议的软件。国外的软件有:Serv-U , F1ashFXP , CuteFTP 等;国内的软件有:迅雷、网络蚂蚁、ChinaFTP 等。其中国外的软件大部分需要付费使用，国内几乎没有FTP 开源软件，软件质量参差不齐，难以保证安全性。虽然目前大部分操作系统都自带 FTP 功能，但是自带的 FTP 功能都是基于命令行进行操作，这就需要用户熟记相关操作指令，不够人性化，用户使用起来相当不便，所以很有必要
13、设计一个开源的、功能完善的、具有友好人机交互界面的 FTP 文件传输系统。1.3 课程设计主要研究内容和架构本课题是在 Visual Studio 2013 开发环境下开发 FTP 客户端以及服务器。基于.net 平台和标准 FTP 协议开发，主要涉及到多线程网络编程的诸多技术，比如网络 I/O，线程同步等技术。本课题设计的 FTP 客户端有其特色功能:支持文件传输，同时具备良好的人机交互界面;设计的 FTP 服务器采用了多线程技术， 使得服务器能够从容应对高并发访问。本课题主要工作是在.net 环境下开发网络应用程序，在开发的过程中所做的工作如下:（1） 熟悉计算机网络，TCP/IP 模型以
14、及 FTP 标准协议。（2） 熟悉 Visual Studio 2013 开发工具和 C#编程语言。（3） 研究 FtpWebRequest、FtpWebResponse 类，熟练掌握编写网络应用程序的方法。（4） 研究基于流的 I/O 操作模式和多线程编程技术并将其应用于所开发的程序。（5） 设计并实现 FTP 客户端/服务器，实现了预期的功能，解决了高并发访问的问题。第二章 需求分析2.1 需求分析作为一个实用的 FTP 系统，基本功能必不可少，包括用户登录以及用户信息验证，此外最重要就是文件上传与下载。用户在使用 FTP 客户端时，可以选择主动模式或者被动模式连接服务器。可以选择验证用户
15、名与密码或者匿名登陆。服务器会验证用户名与密码，判断用户能否登上服务器，划分用户的权限。这样可以保障安全性。用户使用 FTP 客户端程序主要为访问服务器，获取或者上传服务器文件。本文 FTP 系统采用 C/S 模式完成文件上传与下载，服务器与客户端分别完成数据连接时的信息发送与响应返回功能，两者配合使用，使得 FTP 系统具有较强的实用性。2.2 功能列表功能分组功能名功能简要说明登录与注销登录服务器要核对用户名和密码，判断是否为匿名用户，显示不同功能模块退出服务器与服务器断开连接，功能模块不可用模式选择选择连接模式使用主动连接模式或者被动连接模式选择传输类型选择 Binary 或者 ASCI
16、I 数据传输类型目录管理显示列表将服务器的文件资源显示在列表中跳转目录输入路径改变当前目录新建目录在服务器端新建文件夹，需要用户实名登陆重命名文件夹将服务器文件夹重命名，需要用户实名登陆文件管理上传文件将本地文件上传至服务器，需要用户实名登陆下载文件将服务器文件下载至本地删除文件将服务器文件从服务器删除，需要用户实名登陆重命名文件将服务器文件重命名，需要用户实名登陆表 2-1 功能列表2.3 系统权限普通用户登陆后拥有所有功能。匿名用户匿名登陆后只拥有下载功能以及目录跳转要求。第三章 技术方案3.1 .NET 架构平台. NET 是 Microsoft XML Web services 平台，
17、XML Web services 的应用程序是通过 Internet 进行通讯和共享数据，而与操作系统、设备和编程语言无关。Microsoft .NET 平台也正提供了创建 XML Web services 功能并将相关服务集成在一起，使用户可无缝地使用。3.1.1 .NET 的体系结构框架由公共语言运行时（CLR）、共享对象类库，ASP.NET 三部分组成，其体系架构如图 3-1 所示。共享对象类ASP.NET CLR操作系统图 3-1 .NET 框架组成图公共语言运行时（Common Language Runtime, CLR）是架构在操作系统服务之上的，是所有.NET 程序语言公用的运行
18、时期组件。它是负责应用程序的实际执行，满足所有应用程序的需求，如果要执行任一程序语言开发出的程序，就必须安装该程序语言的运行时期组件，因为它包含了该语言程序的核心功能， 如函数和对象等。共享对象类集成了不同程序语言的对象库，成为所有程序共享的对象库， 其中包括 Web 类（ASP. NET ）、数据类（ADO. NET） , XML 类、绘图类、系统类、Windows 窗体类等，它既是.NET 应用软件开发的基础类库，也是.NET 平台本身的实现基础，其中.NET 类库的组织是以命名空间为基础的，最顶层的名字空间为 System。ASP.NET 是共享对象类库中的一员，它提供了一个 Web 应
19、用程序模型，其中该模型提供了一些 Web 窗体、控件及基础架构，该模型的作用能让程序设计者可轻松地建立 Web 应用程序;它提供了一些对应 HTML 元素的 HTML 控件以及功能更强的 Web 控件，这些控件在服务器端执行，然后在客户端的浏览器以 HTML 的方式显示。3.1.2 .NET 框架的特色1、透过因特网的标准做整合。以 XML （extensible Markup Language,延伸标注语言）及 SOAP （Simple Object Access Protocol，简单对象存取协议）等标准通讯协议，将各种由不同环境所组成的应用程序及组件整合在一起工作。2、松散的整合组件。现
20、阶段，要建立多层且功能可扩充的系统，其架构非常复杂，而且工具很少，而.NETFramework 不需要很严谨的定义每个组件的结构即可很轻松的整合，提高程序的扩展性。3、支持多种程序语言。许多程序设计者会使用多种语言来开发他们的解决方案，这是因为每种语言都有它的长处，.NETFramework 把这些语言整合起来，可以让开发人员使用不同的程序语言来开发解决方案:4、提高程序的开发效率。利用.NET 框架的自动内存管理，以及丰富的控件等特色，可使程序设计人员减少写程序会发生的问题，专心于撰写企业处理数据的规则，从而，缩短项目的开发时间。5、完善的数据安全。目前因特网最受大家注目的是它的安全性，.N
21、ETFramework 在设计安全模型时将所有的数据与程序代码做完善的安全防护。6、可用操作系统的服务。Windows 提供了比其它作业平台更丰富的服务及资源，.NETFramework 将这些操作系统所提供的功能包装起来，以更简单的方式提供给程序设计者使用。3.2 开发工具3.2.1 Visual StudioMicrosoft Visual Studio（简称 VS）是美国微软公司的开发工具包系列产品。VS 是一个基本完整的开发工具集，它包括了整个软件生命周期中所需要的大部分工具，如 UML 工具、代码管控工具、集成开发环境（IDE）等等。所写的目标代码适用于微软支持的所有平台，包括 Mi
22、crosoftWindows、WindowsMobile、Windows CE、.NET Framework、.NET Compact Framework 和Microsoft Silverlight 及 Windows Phone。Visual Studio 是目前最流行的 Windows 平台应用程序的集成开发环境。最新版本为 Visual Studio 2017 版本，基于. NET Framework 4.5.2 。第四章 总体设计4.1 系统体系结构模型用户计算机查找编辑重命名删除新建下载登录上传开发 FTP 服务器/客户端软件必须遵循 FTP 的工作模式，FTP 独特的优势在于它在
23、两台通信主机之间使用了两条 TCP 连接，一条用于数据传送，一条用于控制信息的传送。这种将命令和数据分开传送的思想大大提高 FTP 工作的效率。图 4-1 给出本系统的体系结构模型。图 4-1 FTP 体系结构模型客户端与服务器建立连接是典型的“三次握手”，过程如下:客户端发送请求与服务器控制连接的协议包;服务器同意建立连接，发送应答;最后，客户端向服务器发送确认，至此，连接建立。与此同时，FTP 要求客户向服务器提供用户名和口令，一旦连接成功一个或多个文本或图像二进制文件都能被安全传送，在整个交互过程中，控制连接始终处于连接状态，数据连接在每一次文件传送时先打开后关闭，FTP 依靠可靠传输协
24、议 TCP，不必担心可靠性和连接的管理。4.2 FTP 系统模型FTP （ File Transfer Protocol）文件传送协议，位于 OSI 体系中的应用层， 是一个用于从一台主机向另一台主机传送文件的协议，基于 C/S 架构。用户通过 FTP 客户端连接到在某个远程主机上的 FTP 服务器。用户通过 FTP 客户端向服务器程发送指令，服务器根据指令的内容执行相关操作，最后将结果返回给客户端。例如，用户向 FTP 服务器发送文件下载命令，服务器收到该命令后将指定文件传送给客户端，并将执行结果返回给客户端。FTP 系统和其他 C/S 系统的不同之处在于它在客户端和服务器之间同时建立了两条
25、连接来实现文件的传输，分别是控制连接和数据连接。控制连接用于客户端和服务器之间的命令和响应的传递;数据连接则用于传送数据信息。当用户通过 FTP 客户端向服务器发起一个会话的时候，客户端会通过熟知端口 21 与 FTP 服务器建立一个 TCP 连接，即控制连接。客户端使用此连接向FTP 服务器发送所有 FTP 命令并读取所有应答。而对于大批量的数据，如数据文件或详细目录列表，FTP 系统会建立一个独立的数据连接去传送相关数据。以主动传输方式为例，客户端使用 PORT 命令向服务器发送地址和端口，服务器与客户端指定的地址和端口建立连接，然后在这条连接上面进行文件的上传或下载。FTP 工作模型示意
26、图如图 4-2 所示。FTP客户端FTP服务器端控制连接数据连接文件系统服务器数据传输层服务器协议层客户端数据传输层客户端协议层客户端接口图 4-2 FTP 工作模型示意图4.3 系统工作流程设计FTP 客户端的工作流程设计如下:（1） 用户输入用户名和密码进行登录操作。（2） 连接 FTP 服务器成功后发送 PORT 或 PASV 命令选择传输模式，处理TYPE 命令确定数据传输方式。（3） 发送 LIST 命令通知服务器将目录列表发送给客户端。（4） 服务器通过数据通道将远程目录信息发送给客户端，客户端对其进行解析并显示到对应的服务器目录列表框中。（5） 通过控制连接发送相应的命令进行文件
27、的下载和上传、目录的下载和上传以及目录的新建或删除等操作。（6） 启动下载或上传线程执行文件的下载和上传任务。（7） 使用结束，断开与 FTP 服务器的连接。FTP 系统工作流程图如图 4-3 所示。开始验证用户、密码Y操作完毕结束启动进程请求文件目录传输模式、数据传输方式文件下载目录删除目录新增文件重命名操作请求N图 4-3 FTP 系统工作流程图4.4 系统功能模块介绍按照需求分析中的功能列表，以及对每个模块的功能分析，可以整理得出系统的功能模块总体结构如图 4-4 所示：下上删新载 传 除 建文 文 文 目件 件 件 录选择连 接模式择数据类型登退陆出服服务务器器登陆与注销重命名目录FT
28、P系统删除目录显示目录4.2.1 登陆与注销图 4-4 系统功能模块总体结构图登陆时，用户可以选择实名登陆或者匿名登陆。不同的登陆方式将显示不 同的功能界面，从而达到动态的赋予用户不同的权限，增加了服务器的安全性。实名用户可以使用 FTP 服务器的所有功能。匿名用户只能下载服务器上的文件。注销将断开客户端与服务器的连接，使所有的功能不可用。4.2.2 模式选择用户可以选择主动连接方式或者被动连接方式与服务器进行连接。主动模式下客户端高位端口与服务器低位端口连接，被动模式下客户端高位端口与服务器高位端口连接。数据传输方式可以选择 Binary 格式或者 ASCII 格式。4.2.3 文件管理文件管理模块是系统的主要模块，是用户在客户端进行的主要活动，也是 所
