TFTP_cliet

2025-08-07

一、TFTP 协议基础

协议概述

TFTP（Trivial File Transfer Protocol）是一种简单的文件传输协议，基于 UDP 实现，无连接、轻量级，常用于网络设备启动或嵌入式环境。
端口号：69（服务器监听）。
传输模式：通常使用“octet”（二进制）和“netascii”（文本）两种模式。

报文格式

操作码	含义	报文格式描述
1	RRQ	2 字节 Opcode + 文件名 + 0 + 模式 + 0
2	WRQ	同上
3	DATA	Opcode(2B) + Block#(2B) + Data(0-512B)
4	ACK	Opcode(2B) + Block#(2B)
5	ERROR	Opcode(2B) + ErrorCode(2B) + ErrMsg + 0

传输流程

读取文件（RRQ）

客户端向服务器发送 RRQ 请求，包含文件名和传输模式。
服务器回复第一个 DATA 数据包（块号从1开始）。
客户端写入数据并发送对应 ACK。
服务器发送下一块 DATA。
重复以上步骤，直到收到数据长度小于 512 字节，表示文件传输结束。

写入文件（WRQ）

客户端发送 WRQ 请求，告知服务器准备上传文件。
服务器回应 ACK (块号 0)，表示可以开始发送数据。
客户端从块号 1 开始发送 DATA。
服务器对每个 DATA 发送 ACK。
当客户端发送最后一块数据，且数据长度小于 512 字节时，传输完成。

传输可靠性

TFTP 使用简单的停止等待（Stop-and-Wait）机制。
每个数据包发送后等待对应 ACK，超时重传。
支持重传次数限制，超过则中断传输。

二、程序结构与设计

主要数据结构

struct tftp_handle {
    int sockfd;                         // UDP 套接字
    int request_mode;                   // 请求类型：RRQ=1，WRQ=2
    int retry;                         // 重试计数
    int block_idx;                     // 当前块号（从1开始）
    FILE *fp;                         // 本地文件指针
    char filename[256];               // 文件名
    char encode[16];                  // 传输模式 "octet" 或 "netascii"
    struct sockaddr_in server_addr;  // 服务器地址
    struct sockaddr_in client_addr;  // 客户端地址（接收端地址）
};

核心函数设计

socket_init()
创建 UDP 套接字。
初始化服务器地址结构。
打开本地文件，RRQ 以写入模式打开文件（接收数据），WRQ 以读取模式打开（发送数据）。
参数校验（文件名长度、IP 地址格式）。
send_request()
构造 RRQ 或 WRQ 请求报文。
格式为：Opcode(2B) + 文件名 + 0 + 传输模式 + 0。
使用 sendto() 发送给服务器69端口。
Read_data()
通过 recvfrom() 接收 DATA 报文。
验证操作码是否为 DATA。
检查块号是否符合预期（防止重复或乱序）。
将数据写入本地文件。
发送 ACK 给服务器确认收到。
处理重复包，发送 ACK 并重试，防止丢包。
返回数据长度，数据长度小于512字节时认为传输结束。
Write_data()
初次调用时等待服务器对 WRQ 的 ACK（块号0）,以便初始化 client_addr。
读取本地文件数据，封装成 DATA 报文发送。
等待服务器 ACK，支持重传机制。
检查 ACK 的块号，防止重复 ACK。
发送完最后一块（<512字节）数据后结束。
send_ack()
构造 ACK 包（Opcode=4，Block#）。
发送给服务器，确认数据包接收。
resource_free()
关闭文件和套接字，释放资源。

错误处理机制

超时和重传：重试计数 retry，超过最大次数后停止传输。
收到错误报文（Opcode=5）后终止传输。
文件打开失败、网络异常等均有提示并终止。

程序流程简述

初始化套接字和文件。 ->
发送 RRQ/WRQ 请求。 ->
进入数据收发循环：{ RRQ：调用 Read_data() 循环接收数据包并 ACK。WRQ：调用 Write_data() 循环发送数据包并等待 ACK。 } ->
传输完成后释放资源。

抓包分析

调用 Write 模式时抓包

block0
客户端发 WRQ 请求给服务器 UDP 69 端口。
服务器收到 WRQ 后：会分配一个新的临时端口（非 69）作为后续数据传输的目标端口。这个在抓包中的表现为：服务器通过新的端口(58372)向客户端发送 ACK(block0)。
客户端socket收到这个 ACK 包需要“绑定”服务器的这个新端口（client_addr），确保后续的发送/接收针对正确的端口。
last_packet
整个写的过程就是客户端向服务器发送数据和block，服务器向客户端回复ACK和已收到的block，当客户端发送的数据长度小于512时，就是最后一个包，发完就结束了。