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在项目中udp环境下需要进行文件传输，一种高效的文件传输。文件传输一般会想到FTP 和TFTP，但考虑限制条件，所以采用TFTP。

TFTP是什么？

TFTP是一种简单的文件传输协议。目标是在UDP之上上建立一个类似于FTP的但仅支持文件上传和下载功能的传输协议，所以它不包含FTP协议中的目录操作和用户权限等内容。

与FTP相似，TFTP传输过程中也有传输模式之分，模式的意思是如何解释数据包里的内容，比如是字符串还是二进制等。目前有三种模式：

· l netascii型：一种修改的8bit ascii码

· l octet型：即binary普通的二进制型

· l mail型：过时，不再使用

另外，通讯双方也可以自定义所需的传输模式

TFTP的通信流程

TFTP共定义了五种类型的包格式，格式的区分由包数据前两个字节的Opcode字段区分，分别是：

· l 读文件请求包：Read request，简写为RRQ，对应Opcode字段值为1

· l 写文件请求包：Write requst，简写为WRQ，对应Opcode字段值为2

· l 文件数据包：Data，简写为DATA，对应Opcode字段值为3

· l 回应包：Acknowledgement，简写为ACK，对应Opcode字段值为4

· l 错误信息包：Error，简写为ERROR，对应Opcode字段值为5

1、由客户端发起读文件/写文件的请求，同时可以进行请求连接

2、服务器监听到请求，打开连接，并向客户端发送文件，以每个定长为512字节的块进行发送。每个数据包包含一个数据块，在发送下一个包的时候必须被客户端确认回应一个回应包。

3、当发现某个数据包小于512个字节，说明传输终止。

4、如果出现网络丢包，收件方（客户端）会超时，并且重传最后的接收包（可以是数据包或者回应包），因此这将可以让发送者重新发送丢失包。当之前的包已经接受成功之后，发送者只需要保持一个重传包。注意 发送者 要做的事情：发送数据，接受 回应包；接受者要做的：发送回应包，接受数据。如下图所示:

读请求和写请求的回应是不一样的下图是读请求

有许多的错误会造成连接中断.

1、发送错误的包，这个包没有回应，也没有重发，（例如，TFTP服务器或者客户端会因为收到错误的信息终止）这样导致对方接受不到。所以引入了超时机制。通常错误由3种情况导致:

 (1)、不能满足请求的内容(例如：文件找不到，不允许接入，或者用户不存在)
（2）、由于网络延迟或者重置导致正在接收的包无法解析（例如包的格式不正确）
 (3)、必须访问资源丢失（例如磁盘满了，或者传输过程中拒绝访问）

TFTP意识到仅有一个错误条件是不会导致中断的，那就是接收包的源端口不正确。在这种情况下会向原始的服务器发一个错误包。

为了简单的实现，TFTP协议非常的有限。例如：固定大小的块可以使得分配空间更直接，在锁定等待回应包可以方便控制流并且不需要重排接到的数据包

TFTP的具体包结构

 因为TFTp是设计在udp上层的协议，并且是报文是基于网络协议，属于数据包将拥有一个网络包头，报文头，和TFTP头

另外数据包有可能还有其他的头（例如LNI,ARPA头等等）来允许他们通过本地的传输媒体。下面的表表示了一个包包含的内容: local medium header, if used, Internet header,

   Datagram header, TFTP header, followed by the remainder of the TFTP

   Packet.

TFTP不需要制定任何的网络头的值。另外报文头数据源和目标端口字段用于TFTP，长度字段但应tftp包的大小。用于TFTP的传输id(tid)会传到报文层当作端口使用，因此必须是0~65535（16位，2个字节）

          ---------------------------------------------------

         |  Local Medium  |  Internet  |  Datagram  |  TFTP  |

          ---------------------------------------------------

                      Figure 3-1: Order of Headers

TFTP支持5中操作类型的数据:

            opcode  operation

            1     Read request (RRQ) 读文件请求

            2     Write request (WRQ) 写文件请求

            3     Data (DATA) 数据

            4     Acknowledgment (ACK) 确认包

            5     Error (ERROR) 错误

TFTP的请求包。如下图

            2 bytes     string    1 byte     string   1 byte

            ------------------------------------------------

           | Opcode |  Filename  |   0  |    Mode    |   0  |

            ------------------------------------------------

                      Figure 5-1: RRQ/WRQ packet

上述协议中

Opcode 操作码

Filename:netascii的文件字节序号，0表示终止

Mode:类型主要 可以是 "netascii", "octet", or "mail" (这几个单词的字母不区分大小写)

数据包格式:

                   2 bytes     2 bytes      n bytes

                   ----------------------------------

                  | Opcode |   Block #  |   Data     |

                   ----------------------------------

                        Figure 5-2: DATA packet

Block# 从1开始，每一个新包自加。此限制，允许程序使用一个单一的数字来区分的新数据包之间的重复。每一个块的定长为512 （2^9）,如果出现某一块长度部位512，那就表示数据传输完成，终止传输。

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。

ACK包

                         2 bytes     2 bytes

                         ---------------------

                        | Opcode |   Block #  |

                         ---------------------

                         Figure 5-3: ACK packet

错误包结构

               2 bytes     2 bytes      string    1 byte

               -----------------------------------------

              | Opcode |  ErrorCode |   ErrMsg   |   0  |

               -----------------------------------------

                        Figure 5-4: ERROR packet

附录:

Order of Headers(头顺序)

                                                  2 bytes

    ----------------------------------------------------------

   |  Local Medium  |  Internet  |  Datagram  |  TFTP Opcode  |

    ----------------------------------------------------------

TFTP Formats(TFTP格式)

   Type   Op #     Format without header

          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  |

          ----------------------------------------

初始化一个读文件的连接

初始化连接协议

一旦发送请求(WRQ 写文件请求或者 RRQ读文件请求)，传输就已经建立，并且收到写的回应包，或读取第一个数据，的肯定答复。一般说回应包会包含已经回应的数据包的块序号。每一个数据包都和他的块序号关联，块序号从1开始，顺序增加。在特殊的情况下块序号是0，即当写请求的相应包是一个确认包的时候（通常，只要确认包是确认的数据包，确认包会包含被确认数据的块序号）。如果回应是一个错误包，请求会被拒绝。

为了建立连接，连接的每一段都会为自己在传输期间选则传输id（tid）。连接的tid是随机生成的，所以在一个过程中同时出现两个相同的tid的概率是非常少的。每一个包都包含两个tid，一个是源tid，一个是目标tid。这两个tid是用来支持udp（或者其他报文协议）作为源端口和目标端口。在响应请求的，正常情况操作下，服务器使用自己的TID作为源TID，而选择上一条请求消息的Tid作为目标TID。这两个TId作为接下来的传输。

例如：

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

错误码

   值          表示意思

   0         未定义Not defined, see error message (if any).
   1         文件找不到File not found.
   2         拒绝访问Access violation.
   3         磁盘满了或者超出了可分配空间Disk full or allocation exceeded.
   4         非法TFTP操作Illegal TFTP operation.
   5         传输ID未知Unknown transfer ID.
   6         文件不存在File already exists.
   7         没有该用户No such user.

TFTP总结

整体上来说，TFTP的一个重要特点就是简单及易于实现，这也是设计TFTP协议的一个初衷。

优点：

· l 每个数据包大小固定，这样在内存分配处理的时候比较直接

· l 实现简单

· l 每个数据包都有确认机制，可以实现一定程度的可靠性

缺点：

· l 传输效率不高

· l 滑动窗口机制太简单，并且该窗口仅有一个包的大小

· l 超时处理机制并不完善，RFC1350并没有给出详细的处理机制说明