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TFTP:简单文件传输协议(Trivial File Transfer Protocol)

2012-11-08 10:28 工业·编程 ⁄ 共 4923字 ⁄ 字号 暂无评论

    简单文件传输协议是一 种用来传输文件的简单协议,运行在 UDP(用户数据报协议)上。TFTP 的被设计为小而简单容易的运行,因此,它缺乏标准 FTP 协议的许多特征。TFTP 只能从远程服务器上读、写文件(邮件)或者读、写文件传送给远程服务器。它不能列出目录并且当前不提供用户认证。

当前 TFTP 有 3 种传输模式:netASC11 模式即 8 位 ASC11;八位组模式(替代了以前版本的二进制模式),如原始八位字节;邮件模式,在这种模式中,传输给用户的不是文件而是字符。主机双方可以自己定义其它模式。

在 TFTP 协议中,任何一个传输进程都以请求读写文件开始,同时建立一个连接。如果服务器同意请求,则连接成功,文件就以固定的 512 字节块的长度进行传送。每个数据包都包含一个数据块,在发送下一个包之前,数据块必须得到确认响应包的确认。少于 512 字节的数据包说明了传输的结束。如果包在网络中丢失,接收端就会超时并重新发送其最后的包(可能是数据也可能是确认响应),这就导致丢失包的发送者重新发 送丢失包。发送者需要保留一个包在手头用于重新发送,因为 LOCK 确认响应保证所有过去的包都已经收到。注意传输的双方都可以看作发送者和接收者。一方发送数据并接收确认响应,另一方发送确认响应并接受数据。

TFTP 的当前版本为 v2 。

协议结构

基本 TFTP 协议头结构:

16 bits
String
16 bits
String
16 bits

Opcode
Filename
0
Mode
0

Opcode:操作代码或命令。以下为 TFTP 命令:

Opcode
Command
Description

1
Read Request
Request to read a file

2
Write Request
Request to write to a file

3
File Data
Transfer of file data

4
Data Acknowledge
Acknowledgement of file data

5
Error
Error indication

Filename:传送的字段名称。

Mode:数据模式。协议传输的文件数据格式。可以是 NetASCII,也可以是标准 ASCII,八位二进制数据或邮件标准 ASCII。

1. 初始连接

初 始连接时候需要发出WRQ(请求写入远程系统)或RRQ(请求读取远程系统),收到一个确定应答,一个确定可以写出的包或应该读取的第一块数据。通常确认 包包括要确认的包的包号,每个数据包都与一个块号相对应,块号从1开始而且是连续的。因此对于写入请求的确定是一个比较特殊的情况,因此它的包的包号是 0。如果收到的包是一个错误的包,则这个请求被拒绝。创建连接时,通信双方随机选择一个TID,因此是随机选择的,因此两次选择同一个ID的可能性就很小 了。每个包包括两个TID,发送者ID和接收者ID。这些ID用于在UDP通信时选择端口,请求主机选择ID的方法上面已经说过了,在第一次请求的时候它 会将请求发到TID 69,也就是服务器的69端口上。应答时,服务器使用一个选择好的TID作为源TID,并用上一个包中的TID作为目的ID进行发送。这两个被选择的ID 在随后的通信中会被一直使用。下例是一个写入的例子,其中WRQ,ACK和DATA代表写入请求,确认和数据。

1. 主机A向主机B发出WRQ,其中端口为69
2. B机向A机发出ACK,块号为0,包括B和A的TID

此 时连接建立,第一个数据包以序列号1从主机开始发出。以后两台主机要保证以开始时确定的TID进行通信。如果源ID与原来确定的ID不一样,这个包会被认 识为发送到了错误的地址而被抛弃。错误的包是被发送到正确端口的,但是包本身有错误。设想发送方发出一个请求,这个请求在网络的那个设备中被复制成两个 包,接收方先后接收到两个包。接收方会认为为这是两个独立的请求,会返回两个应答。当这两个应答其中之一被接收到时,连接已经建立。第二个应答再到达时, 这个包会被抛弃,而不会因为接收到第二个应答包而导致第一个建立的连接失败。

2. TFTP包

TFTP支持五种类型的包,我们在以上已经说明这五种类型的包:
opcode operation
1 Read request (RRQ)
2 Write request (WRQ)
3 Data (DATA)
4 Acknowledgment (ACK)
5 Error (ERROR)

包头中包括了这个包所指定的操作码。

2 bytes string 1 byte string 1 byte
------------------------------------------------
| Opcode | Filename | 0 | Mode | 0 |
------------------------------------------------

Figure 5-1: RRQ/WRQ包

RRQ 和WRQ包(代码分别为1和2)的格式如上所示。文件名是NETASCII码字符,以0结束。 而MODE域包括了字符串"netascii","octet"或"mail",名称不分大小写。接收到NETASCII格式数据的主机必须将数据转换为 本地格式。OCTET模式用于传输文件,这种文件在源机上以8位格式存储。假设每个机器都存在一个8位的格式,这样的假设是最一般的。比如DEC-20, 这是一种36位机,我们可以假设它是4个8位外加另外4位而构成。如果机器收到OCTET格式文件,返回时必须与原来文件完全一样。在使用MAIL模式 时,用户可以在FILE处使用接收人地址,这个地址可以是用户名或用户名@主机的形式,如果是后一种形式,允许主机使用电子邮件传输此文件。如果使用 MAIL类型,包必须以WRQ开始,否则它与NETASCII完全一样。我们的讨论建立在发送方和接收方都在相同模式的情况下,但是双方可以以不同的模式 进行传输。例如一个机器可以是一台存储服务器,这样一台服务器需要将NETASCII格式转换为自己的格式。另外,我们可以设想DEC-20这种机器,它 使用36位字长,用户这边可以使用特殊的机制一次读取36位,而服务器却可以仍然使用8位格式。在这两种情况下,我们看到了两台机器使用不同格式的情况。 可以在两台主机间定义其它的传输方式,但是定义要小心,因为这种传输方式不为人知,而且也没有权威机构为其指定名称或定义它的模式。

2 bytes 2 bytes n bytes
----------------------------------
| Opcode | Block # | Data |
----------------------------------
Figure 5-2: DATA包

数据在数据包中传输,其格式如上图所示。数据包的OP码为3,它还包括有一个数据块号和数据。数据块号域从1开始编码,每个数据块加1,这样接收方可以确 定这个包是新数据还是已经接收过的数据。数据域从0字节到512字节。如果数据域是512字节则它不是最后一个包,如果小于512字节则表示这个包是最后 一个包。除了ACK和用于中断的包外,其它的包均得到确认。发出新的数据包等于确认上次的包。WRQ和DATA包由ACK或ERROR数据包确认,而 RRQ数据包由DATA或ERROR数据包确认。下图即是一个ACK包,操作码为4。其中的包号为要确认的数据包的包号。

2 bytes 2 bytes
---------------------
| Opcode | Block # |
---------------------
Figure 5-3: ACK包

WRQ数据包被ACK数据包确认,WRQ数据包的包号为0。

2 bytes 2 bytes string 1 byte
-----------------------------------------
| Opcode | ErrorCode | ErrMsg | 0 |
-----------------------------------------
Figure 5-4: ERROR包

一个ERROR包,它的操作码是5,它的格式如上所示。此包可以被其它任何类型的包确认。错误码指定错误的类型。错误的值和错误的意义在附录中。错误信息是供程序员使用的。

3. 正常终止

传输的结束由DATA数据标记,其包括0-511个字符。这个包可以被其它数据包确认。接收方在发出对最后数据包的确认后可以断开连接,当然,适当的等待 是比较好的,如果最后的确定包丢失可以再次传输。如果发出确认后仍然收到最后数据包,可以确定最后的确认丢失。发送最后一个DATA包的主机必须等待对此 包的确认或超时。如果响应是ACK,传输完成。如果发送方超时并不准备重新发送并且接收方有问题或网络有问题时,发送也正常结束。当然实现时也可以是非正 常结束,但无论如何连接都将被关闭。

4. 早终结

如果请求不能被满足,或者在传输中发生错误,需要发送ERROR包。这仅是一种传输友好的方式,这种包不会被确认也不会被重新传输,因此这种包可能永远不会被接收到。因此需要用超时来侦测错误。

I. 附录

包头的次序

2 bytes
----------------------------------------------------------
| Local Medium | Internet | Datagram | TFTP Opcode |
----------------------------------------------------------

TFTP格式

Type Op # 没有包头的格式

2 bytes string 1 byte string 1 byte
-----------------------------------------------
RRQ/ | 01/02 | Filename | 0 | Mode | 0 |
WRQ -----------------------------------------------

2 bytes 2 bytes n bytes
---------------------------------
DATA | 03 | Block # | Data |
---------------------------------

2 bytes 2 bytes
-------------------
ACK | 04 | Block # |
--------------------

2 bytes 2 bytes string 1 byte
----------------------------------------
ERROR | 05 | ErrorCode | ErrMsg | 0 |
----------------------------------------

读文件的初始连接

1. 主机A发RRQ到A,包括源=A的ID和目的=69
2. 主机B发送DATA,其中包号=1,这个包被传送到A,源=B的ID,目的=A的ID

错误码

Value Meaning
0 未定义,请参阅错误信息(如果提示这种信息的话)
1 文件未找到
2 访问非法
3 磁盘满或超过分配的配额
4 非法的TFTP操作
5 未知的传输ID
6 文件已经存在
7 没有类似的用户

Internet用户数据报头

(TFTP不一定非要在UDP上实现。)

Format

0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Source Port | Destination Port |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Length | Checksum |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

域的值

Source Port 由传输发起方选择
Dest. Port 由目的地选择(如果是RRQ或WRQ,其值为69)
Length 包括UDP包头的包长度
Checksum 校验码,如果是0,则未使用校验

注意:TFTP将传输标记TID传送给UDP作为源和目的端口

安全问题

因为TFTP没有安全控制机制,因此安全问题应该多加考虑。通常TFTP允许下载数据而不允许上传数据。

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