答案解析：

(1) 在进行文件传输时，FTP 的客户与服务器之间要建立两个并行的 TCP 连接：控制连接和数据连接。控制连接在整个会话期间一直保持打开，FTP客户所发出的传送请求，通过该控制连接发送给服务器的控制进程，但控制连接并不用来传输文件。实际用于传输文件的是数据连接。服务器的控制进程在接收到FTP客户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，用来连接客户和服务器的数据传送进程。数据传送进程实际完成文件的传送，在传送完毕后关闭数据传送连接并结束运行。

第一问。FTP的控制连接是持久的。

第二问。FTP的数据连接是非持久的。

第三问。H登录FTP服务器时，建立的TCP连接是控制连接。

(2) 第一问。FTP是基于TCP的，建立TCP连接的三次握手的过程如下：

建立TCP连接时，三次握手中第一次握手需要消耗一个序号，第三次握手允许携带数据。建立数据连接时，选择的初始序号为100，因此，发送文件F时，第一个字节的序号为100+1=101。

因此，H通过数据连接发送F时，F的第一个字节序号是101。

第二问。FTP是基于TCP的，释放TCP连接的四次握手的过程如下：

释放TCP连接前，已经完成文件F的传送，文件F的大小为18000B，占用从101开始的18000个序号，即101~18100，

释放TCP连接时，第一次挥手需要消耗一个序号，即seq = u = 18101，第二次挥手ack= u +1=18102。

因此，在断开数据连接的过程中，FTP发送的第二次挥手的ACK序号是18102。

(3) 发送方维持一个拥塞窗口 (congestion window, cwnd)，拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地变化。发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口。

发送方控制拥塞窗口的原则是：只要网络没有出现拥塞，拥塞窗口就再增大一些，以便把更多的分组发送出去。但只要网络出现拥塞，拥塞窗口就减小一些，以减少注入到网络中的分组数。

最大报文段长度 (maximum segment size, MSS) 是 TCP 协议的一个选项，用于在TCP连接建立时，收发双方协商通信时每一个报文段所能承载的最大数据长度（不包括报文段头）。

慢开始算法

开始时，将拥塞窗口设置为一个 MSS 的数值，每收到一个对新的报文段的确认后，把拥塞窗口增加至多一个 MSS 的数值。可以分析出，每经过一个传输轮次 (transmission round)，拥塞窗口大小加倍，逐渐增大到拥塞窗口的数值，一个传输轮次所经历的时间就是一个往返时间 RTT。

拥塞避免算法

每经过一个往返时间将发送方的窗口加 1 MSS。只要发送方判断网络出现拥塞，就将慢开始门限 ssthresh 设置为出现拥塞时发送方窗口值的一半，然后执行慢开始算法。

接下来对本题进行分析。

TCP 连接建立后，初始时，cwnd = 1 MSS。文件F大小为18000B的，MSS=1000B，文件F大小为18 MSS。

第一个 RTT 主机H将文件F第1个 MSS 发送出去，F初始序号为101且MSS=1000B，即将101~1100号字节发送出去，主机H得到肯定应答后，即收到确认序号为1101的确认段时，调整当前拥塞窗口大小为上一轮次拥塞窗口大小的两倍，即调整 cwnd = 2 MSS。

第二个 RTT 主机H将文件F第2、3个 MSS 发送出去，F初始序号为101且MSS=1000B，即将1101~2100、2101~3100号字节发送出去，主机H得到肯定应答后，即收到确认序号为2101、3101的确认段时，调整当前拥塞窗口大小为上一轮次拥塞窗口大小的两倍，即调整 cwnd = 4 MSS。此时 cwnd 到达拥塞控制初始阈值为4MSS，转而是使用拥塞避免算法。

第三个 RTT 主机H将文件F第4、5、6、7个 MSS 发送出去，F初始序号为101且MSS=1000B，即将3101~4100、4101~5100、5101~6100、6101~7100号字节发送出去，主机H得到肯定应答后，即收到确认序号为4101、5101、6101、7101的确认段时，调整当前拥塞窗口大小为上一轮次拥塞窗口大小加1MSS，即调整 cwnd = 5 MSS。

第四个 RTT 主机H将文件F第8、9、10、11、12个 MSS 发送出去，F初始序号为101且MSS=1000B，即将7101~8100、8101~9100、9101~10100、10101~11100、11101~12100号字节发送出去，主机H得到肯定应答后，即收到确认序号为8101、9101、10101、11101、12101的确认段时，调整当前拥塞窗口大小为上一轮次拥塞窗口大小加1MSS，即调整 cwnd = 6 MSS。

第五个 RTT 主机H将文件F第13、14、15、16、17、18个 MSS 发送出去，F初始序号为101且MSS=1000B，即将12101~13100、13101~14100、14101~15100、15101~16100、16101~17100、17101~18100号字节发送出去，主机H得到肯定应答后，即收到确认序号为13101、14101、15101、16101、17101、18101的确认段时，调整当前拥塞窗口大小为上一轮次拥塞窗口大小加1MSS，即调整 cwnd = 7 MSS。此时文件F传输完毕。

根据上述分析，可画出如下示意图。

第一问。F发送过程中，当H收到确认序号为2101的确认段时，处于第二个RTT范围内，此时使用的是慢开始算法。在慢开始算法中，发送方每收到一个对新的报文段的确认后，拥塞窗口大小增加至多 1 个 MSS。若拥塞窗口大小未达到拥塞窗口阈值，则拥塞窗口大小增加 1 个 MSS；若拥塞窗口大小达到拥塞窗口阈值，则拥塞窗口大小不变。第一个RTT结束时，cwnd = 2 MSS，第二个 RTT 中，主机H将文件F第2个 MSS 发送出去，F初始序号为101且MSS=1000B，即将1101~2100号字节发送出去，主机H得到肯定应答后，即收到确认序号为2101的确认段时，此时cwnd = 2 MSS<4MSS，未达到拥塞控制初始阈值，拥塞窗口大小增加 1 个 MSS，即达到3MSS。

因此，F发送过程中，当H收到确认序号为2101的确认段时，H的拥塞窗口调整为3 MSS。

第二问。F发送过程中，当H收到确认序号为7101的确认段时，处于第三个RTT范围内，此时使用的是拥塞避免算法。在拥塞避免算法中，发送方每收到一个对新的报文段的确认后，若已发送报文段不是该轮次最后一个报文段，则拥塞窗口大小不变；若已发送报文段是该轮次最后一个报文段，则拥塞窗口大小增加 1 个 MSS。当H收到确认序号为7101的确认段时，表示第三个RTT最后一个报文段被接收，第二个RTT结束时cwnd = 4 MSS，第三个RTT结束时在此基础上增加1MSS，达到 5 MSS。

因此，F发送过程中，当H收到确认序号为7101的确认段时，H的拥塞窗调整为5 MSS。

(4) 第一问。根据 (3) 的分析，从请求建立数据连接开始，到确认F已被服务器全部接收为止，需要经过6个RTT，其中第1个RTT用于建立连接的第一次和第二次握手，第三次握手携带数据，后5个RTT用于传输数据。

为了简化模型，假设同一个TCP段的发送和确认在同一个RTT内完成，可画出如下示意图。

因为RTT=10ms，6RTT=60ms，H从请求建立数据连接开始，到确认F已被服务器全部接收为止，至少需要60ms。

第二问。期间应用层传输数据量为文件F的大小18000B，根据第一问的分析，该传输过程至少需要60ms。因此，应用层数据平均发送速率是18000B/60ms=2.4Mbps。