【0810作业】基于UDP的TFTP文件传输（下载、上传）

一、tftp协议概述

简单文件传输协议，适用于在网络上进行文件传输的一套标准协议，使用UDP传输。

特点：

① 是应用层协议

② 基于UDP协议实现

③ 数据传输模式

  • octet：二进制模式（常用）
  • mail：已经不再支持

二、tftp下载模型

三、tftp协议分析

差错码：0 未定义,差错错误信息1 File not found.2 Access violation.3 Disk full or allocation exceeded.4 illegal TFTP operation.5 Unknown transfer ID.6 File already exists.7 No such user.8 Unsupported option(s) requested.

四、TFTP通信过程总结

  1. 服务器在69号端口等待客户端的请求
  2. 服务器若批准此请求，则使用 临时端口 与客户端进行通信。
  3. 每个数据包的编号都有变化（从1开始）
  4. 每个数据包都要得到ACK的确认，如果出现超时，则需要重新发送最后的数据包或ACK包
  5. 数据长度以512Byte传输的，小于512Byte的数据意味着数据传输结束。

五、客户端下载文件（代码）

include <stdio.h>
include <head.h>
include <sys/types.h>
include <sys/socket.h>
include <arpa/inet.h>define PORT 69 //服务器绑定的端口号
define IP "192.168.1.109" //"192.168.122.120" //服务器的IP地址
define FILENAME "5.png"int main(int argc, const char *argv[])//创建报式套接字int cfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(cfd < 0){ERR_MSG("socket");return -1;}printf("cfd = %d\n",cfd);//绑定客户端的地址信息结构体到套接字上--->非必须绑定//若不绑定，则操作系统会给客户端绑定运行主机的IP和随机的端口号//填充要连接的服务器地址信息结构体，真实的地址信息结构体根据地址族制定//要发给谁，就填谁的地址信息//AF_INET : man 7 ipstruct sockaddr_in sin;socklen_t addrlen=sizeof(sin);sin.sin_family         = AF_INET;      //必须填AF_INETsin.sin_port           = htons(PORT);  //端口号：服务器绑定的端口号sin.sin_addr.s_addr    = inet_addr(IP);//服务器绑定的IP//编辑读写请求char buf[516]="";char *ptr=buf;unsigned short *p1=(short*)buf;   //操作码*p1=htons(1);char *p2=buf+2;          //文件名strcpy(p2,FILENAME);char *p3=p2+strlen(p2); //第一个0 *p3=0;char *p4=p3+1;   //模式  strcpy(p4,"octet");size_t size=2+strlen(p2)+1+strlen(p4)+1; //操作码+文件名+0+模式+0size_t res=0;//发送下载请求if(sendto(cfd,buf,size,0,(struct sockaddr*)&sin,sizeof(sin))<0){ERR_MSG("sendto");return -1;}//创建下载文件并清空int fd=open("./1.png",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0664);if(fd < 0){perror("open");return -1;}//循环收发，收文件，发送ack                                                                              while(1){//接收数据包res = recvfrom(cfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&sin,&addrlen);if(res < 0){ERR_MSG("recvfrom");return -1;}if(write(fd,buf+4,res-4) < 0 ){perror("write");return -1;}//发送ACK*p1=htons(4);if(sendto(cfd,buf,4,0,(struct sockaddr*)&sin,addrlen) < 0){ERR_MSG("sendto");return -1;}if(res-4 < 512){printf("download success\n");break;}}close(cfd);close(fd);return 0;   
}

六、【全】代码（客户端下载、上传文件）

#include <stdio.h>
#include <head.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>#define PORT 69              //服务器绑定的端口号
#define IP "192.168.1.107" //服务器的IP地址int do_download(int cfd,struct sockaddr_in sin);
int do_upload(int cfd, struct sockaddr_in sin);int main(int argc, const char *argv[])
{//创建报式套接字int cfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(cfd < 0){ERR_MSG("socket");return -1;}printf("cfd = %d\n",cfd);//绑定客户端的地址信息结构体到套接字上--->非必须绑定//若不绑定，则操作系统会给客户端绑定运行主机的IP和随机的端口号//填充要连接的服务器地址信息结构体，真实的地址信息结构体根据地址族制定//要发给谁，就填谁的地址信息//AF_INET : man 7 ipstruct sockaddr_in sin;socklen_t addrlen=sizeof(sin);sin.sin_family         = AF_INET;       //必须填AF_INETsin.sin_port           = htons(PORT);   //端口号：服务器绑定的端口号sin.sin_addr.s_addr    = inet_addr(IP); //服务器绑定的IPchar choose =0;while(1){printf("------------------------\n");printf("---------1. 下载--------\n");printf("---------2. 上传--------\n");printf("---------3. 退出--------\n");printf("------------------------\n");printf("------------------------\n");printf("请输入>>> ");choose = getchar();while(getchar() != 10);   //循环获取字符，直到遇到\n结束循环switch(choose){case '1':do_download(cfd,sin);break;case '2':do_upload(cfd,sin);break;case '3':goto END;break;default:printf("输入错误！请重新输入\n");}}
END://关闭文件描述符close(cfd);return 0;
}int do_download(int cfd, struct sockaddr_in sin)
{//组包准备发送下载请求char buf[516]="";char name[20]="";printf("请输入要下载的文件名>>> ");scanf("%s",name);while(getchar()!=10);unsigned short *p1=(short*)buf;   //操作码*p1=htons(1);char *p2=buf+2;          //文件名strcpy(p2,name);char *p3=p2+strlen(p2); //第一个0 *p3=0;char *p4=p3+1;   //模式  strcpy(p4,"octet");size_t size=2+strlen(p2)+1+strlen(p4)+1; //操作码+文件名+0+模式+0//发送下载请求if(sendto(cfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&sin,sizeof(sin)) < 0){ERR_MSG("sendto");return -1;}//创建下载文件并清空int fd = -1;   //必须初始化成一个无效的文件描述符socklen_t addrlen = sizeof(sin);ssize_t res = 0;unsigned short num = 0;  //记录本地的块编号//发送下载请求while(1){//接收数据bzero(buf,sizeof(buf));res = recvfrom(cfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&sin,&addrlen);if(res < 0){ERR_MSG("recvfrom");return -1;}if(3 == buf[1])  //数据包{//判断服务器返回的数据包的块编号与本地记录的块编号是否一致if(*(unsigned short*)(buf+2) == htons((num+1))){num++;  //更新本地记录的块编号if(-1 == fd){fd=open(name,O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0664);if(fd < 0){perror("open");return -1;}}//将数据写到文件中if(write(fd,buf+4,res-4) < 0 ){perror("write");return -1;}//发送ACKbuf[1] = 4;//*p1=htons(4);if(sendto(cfd,buf,4,0,(struct sockaddr*)&sin,sizeof(sin)) < 0){ERR_MSG("sendto");return -1;}//若接收到的数据小于512跳出循环，结束下载if(res-4 < 512){printf("%s 文件下载完毕\n",name);break;}}}else if(5 == buf[1])    //错误包{printf("错误: %d %s\n",ntohs(*(short*)(buf+2)),buf+4);close(fd);return -1;}}close(fd);return 0;
}int do_upload(int cfd, struct sockaddr_in sin)
{//组包准备发送上传请求char buf[516]="";char name[20]="";printf("请输入要上传的文件名>>> ");scanf("%s",name);while(getchar()!=10);int fd = open(name,O_RDONLY);if(fd < 0){if( errno == ENOENT){printf(">>>文件不存在，请重新输入<<<\n");return -2;}else{ERR_MSG("open");return -1;}}//组包准备发送上传请求unsigned short *p1=(short*)buf;   //操作码*p1=htons(2);char *p2=buf+2;          //文件名strcpy(p2,name);char *p3=p2+strlen(p2); //第一个0 *p3=0;char *p4=p3+1;   //模式  strcpy(p4,"octet");size_t size=2+strlen(p2)+1+strlen(p4)+1; //操作码+文件名+0+模式+0//发送上传请求if(sendto(cfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&sin,sizeof(sin)) < 0){ERR_MSG("sendto");return -1;}//循环接收发送数据包ssize_t res;unsigned short num = 0;socklen_t addrlen = sizeof(sin);while(1){//将数据从文件中读取到buf中bzero(buf,sizeof(buf));res = recvfrom(cfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&sin,&addrlen);if(res < 0){ERR_MSG("recvfrom");return -1;}//操作码的范围是1-5，因为是网络字节序//所以有效操作码存储在高位，即buf[1]的位置//printf("buf[1] = %d\n",buf[1]);   //4 服务器返回应答包if(4 == buf[1])  //数据包{//判断当前数据包的编号是否等于应答包的编号//防止数据包在传送过程丢包或重复收包if(num == ntohs(*(unsigned short*)(buf+2))){//修改操作码为数据包buf[1] = 3;//填充块编号num++;*(unsigned short*)(buf+2) = htons(num);//读取数据res = read(fd,buf+4,sizeof(buf)-4);if(res < 0){ERR_MSG("read");return -1;}else if(0 == res){printf("%s 文件上传完毕!\n",name);break;}//发送数据包//发送的数据包大小为，读取到的字节数res+操作码2byte+块编号2bytesif(sendto(cfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr*)&sin,sizeof(sin)) < 0){ERR_MSG("sendto");return -1;}}else{printf("文件上传失败，请检查网络环境\n");break;}}else if(5 == buf[1])    //错误包{printf("错误: %d %s\n",ntohs(*(short*)(buf+2)),buf+4);close(fd);return -1;}}close(fd);return 0;
}

下载：

上传：

 

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