TFTP 协议(修订版 2)

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简介: TFTP 是一种用于传输文件的非常简单的协议。它的名字就是由此而来的,Trivial File Transfer Protocol 或 TFTP。每个非终端数据包都被单独确认。本文档描述了协议及其数据包类型。该文件还解释了一些设计决策背后的原因。

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RFC1350:THE TFTP PROTOCOL (REVISION 2),July 1992


本备忘录的状态


此 RFC 为 Internet 社区指定了 IAB 标准跟踪协议,并请求讨论和改进建议。本协议的标准化状态及现状请参考现行版本的《IAB官方协议标准》。本备忘录的分发不受限制。


概括


TFTP 是一种用于传输文件的非常简单的协议。它的名字就是由此而来的,Trivial File Transfer Protocol 或 TFTP。每个非终端数据包都被单独确认。本文档描述了协议及其数据包类型。该文件还解释了一些设计决策背后的原因。


致谢


该协议最初由 Noel Chiappa 设计,并由他、Bob Baldwin 和 Dave Clark 重新设计,并由 Steve Szymanski 评论。该文件的当前版本包括与 Larry Allen、Noel Chiappa、Dave Clark、Geoff Cooper、Mike Greenwald、Liza Martin、David Reed、Craig Milo Rogers(USC-ISI)、Kathy Yellick 和作者。确认和重传方案受到 TCP 的启发,错误机制由 PARC 的 EFTP 中止消息提出。


Noel Chiappa 完成了 1992 年 5 月的修订,以修复“Sorcerer's Apprentice”协议错误 [4] 和其他小的文档问题。


这项研究得到了国防部高级研究计划局的支持,并由海军研究办公室根据合同编号 N00014-75-C-0661 进行监督。


1、 目的


TFTP 是一种简单的文件传输协议,因此被命名为普通文件传输协议或 TFTP。它已在 Internet 用户数据报协议(UDP 或数据报)[2] 之上实现,因此它可用于在不同网络上实现 UDP 的机器之间移动文件。(这不应排除在其他数据报协议之上实现 TFTP 的可能性。)它被设计为小而易于实现。因此,它缺乏常规 FTP 的大部分功能。它唯一能做的就是从/向远程服务器读取和写入文件(或邮件)。它不能列出目录,并且目前没有用户身份验证的规定。与其他 Internet 协议一样,它传递 8 位字节的数据。


当前支持三种传输模式:


netascii。(这是“美国信息交换标准代码”[1] 中定义的 ascii,并在“Telnet 协议规范”[3] 中指定了修改)请注意,它是 8 位 ascii。本文档中将使用术语“netascii”来表示此特定版本的 ascii。);


octet,八位字节(这取代了本文档先前版本的“二进制”模式。)原始 8 位字节;


mail,邮件,netascii 字符发送给用户而不是文件。(邮件模式已过时,不应实施或使用。)其他模式可以由成对的协作主机定义。


有关 TFTP 的进一步有价值的指令和建议,应参考参考文献 [4](第 4.2 节)。


2、 协议概述


任何传输都以读取或写入文件的请求开始,该文件也用于请求连接。如果服务器批准请求,则打开连接并以 512 字节的固定长度块发送文件。每个数据包包含一个数据块,在发送下一个数据包之前必须通过确认包确认。小于 512 字节的数据包表示传输终止。如果数据包在网络中丢失,预期接收者将超时并可能重新传输他的最后一个数据包(可能是数据或确认),从而导致丢失数据包的发送者重新传输丢失的数据包。发送方必须只保留一个数据包以进行重传,因为锁步确认可确保已收到所有旧数据包。请注意,传输中涉及的两台机器都被视为发送者和接收者。一个发送数据并接收确认,另一个发送确认并接收数据。


大多数错误会导致连接终止。通过发送错误数据包来指示错误。这个数据包没有被确认,也没有被重传(即,一个 TFTP 服务器或用户可能在发送错误消息后终止),因此连接的另一端可能无法得到它。因此,当错误数据包丢失时,超时用于检测这种终止。错误是由三种类型的事件引起的:无法满足请求(例如,找不到文件、访问冲突或没有此用户),接收到无法由网络中的延迟或重复解释的数据包(例如,格式不正确的数据包),并失去对必要资源的访问(例如,磁盘已满或在传输期间访问被拒绝)。


TFTP 只识别一种不会导致终止的错误情况,即接收到的数据包的源端口不正确。在这种情况下,错误数据包被发送到始发主机。


该协议非常严格,以简化实现。例如,固定长度的块可以直接进行分配,锁步确认提供流量控制并消除重新排序传入数据包的需要。


3、 与其他协议的关系


如前所述,TFTP 设计为在数据报协议 (UDP) 之上实现。由于数据报是在 Internet 协议上实现的,因此数据包将具有 Internet 报文头、数据报报文头和 TFTP 报文头。此外,数据包可能有一个报文头(LNI、ARPA 报文头等)以允许它们通过本地传输介质。如图 3-1 所示,数据包的内容顺序为:本地媒体头(如果使用)、Internet 头、数据报文头、TFTP 头,然后是 TFTP 数据包的其余部分。(这可能是也可能不是数据,具体取决于 TFTP 报文头中指定的数据包类型。) TFTP 没有指定 Internet 报文头中的任何值。另一方面,TFTP 使用数据报文头的源端口和目的端口字段(其格式在附录中给出),长度字段反映了 TFTP 数据包的大小。TFTP 使用的传输标识符(TID's)被传递到数据报层用作端口;因此它们必须在 0 到 65535 之间。TID 的初始化在初始连接协议部分讨论。


TFTP 报文头由一个 2 字节的操作码字段组成,指示数据包的类型(例如,DATA、ERROR 等)。这些操作码和各种类型的数据包的格式将在 TFTP 数据包一节中进一步讨论。


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图 3-1:报文头顺序


4、 初始连接协议


通过发送请求(写入外部文件系统的 WRQ,或读取外部文件系统的 RRQ)并接收确定回复、写入确认包或读取的第一个数据包来建立传输。通常,确认包将包含被确认的数据包的块号。每个数据包都有一个与之关联的块号;块号是连续的并以 1 开头。由于对写入请求的确定响应是确认包,因此在这种特殊情况下,块号将为零。(通常,由于确认包是对数据包的确认,因此确认包将包含正在确认的数据包的块号。)如果回复是错误包,则请求已被拒绝。


为了创建连接,连接的每一端都为自己选择一个 TID,用于该连接的持续时间。为连接选择的 TID 应该是随机选择的,因此同一数字被立即连续选择两次的概率非常低。每个数据包都与连接两端的两个 TID 相关联,即源 TID 和目标 TID。这些 TID 被传递给支持的 UDP(或其他数据报协议)作为源端口和目标端口。请求主机如上所述选择其源 TID,并将其初始请求发送到服务主机上已知的 TID 69 十进制(八进制 105)。在正常操作下,对请求的响应使用服务器选择的 TID 作为其源 TID,并使用请求者为先前消息选择的 TID 作为其目标 TID。然后将两个选定的 TID 用于传输的其余部分。


例如,以下显示了用于建立连接以写入文件的步骤。请注意,WRQ、ACK 和 DATA 分别是数据包的写请求、确认和数据类型的名称。附录包含一个用于读取文件的类似示例。


1. 主机 A 向主机 B 发送一个“WRQ”,源 = A 的 TID,目的地 = 69。

2. 主机 B 向主机 A 发送“ACK”(块号 = 0),源 = B 的 TID,目的地 = A 的 TID。


此时连接已经建立,第一个数据包可以由主机 A 发送,序列号为 1。在下一步和所有后续步骤中,主机应确保源 TID 与在步骤 1 和 2 中达成一致。如果源 TID 不匹配,则应丢弃该数据包,因为该数据包是从其他地方错误发送的。错误数据包应该被发送到错误数据包的来源,同时不干扰传输。仅当 TFTP 实际上接收到具有不正确 TID 的数据包时,才能执行此操作。如果支持协议不允许,则不会出现此特定错误情况。


下面的示例演示了可能发生上述情况的协议的正确操作。主机 A 向主机 B 发送请求。在网络中的某处,请求数据包被复制,因此向主机 A 返回两个确认,在主机 B 上选择不同的 TID 以响应这两个请求。当第一个响应到达时,主机 A 继续连接。当请求的第二个响应到达时,它应该被拒绝,但没有理由终止第一个连接。因此,如果为主机 B 上的两个连接选择不同的 TID,并且主机 A 检查它接收到的消息的源 TID,则可以维持第一个连接,而通过返回错误数据包来拒绝第二个连接。


5、 TFTP 数据包


TFTP 支持五种类型的数据包,所有这些类型都在上面提到过:


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数据包的 TFTP 报文头包含与该数据包关联的操作码。


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图 5-1:RRQ/WRQ 数据包


RRQ 和 WRQ 数据包(分别为操作码 1 和 2)的格式如图 5-1 所示。文件名是 netascii 中以零字节结尾的字节序列。mode字段包含netascii中的字符串“netascii”、“octet”或“mail”(或大小写任意组合,如“NETASCII”、NetAscii等),表示协议中定义的三种模式。接收 netascii 模式数据的主机必须将数据转换为自己的格式。octet模式用于传输文件,该文件是正在传输文件的机器的 8 位格式。假设每种类型的机器都有一个更常见的 8 位格式,并且选择了该格式。例如,在DEC-20,36位机器上,这是四个8位字节到一个带有四位中断的字。如果主机收到八位字节文件然后返回,返回的文件必须与原始文件相同。mail模式使用邮件收件人的名称代替文件,并且必须以 WRQ 开头。否则与 netascii 相同模式。邮件收件人字符串应该是“用户名”或“用户名@主机名”的形式。如果使用第二种形式,它是允许中继计算机转发邮件的选项。


上面的讨论假设发送者和接收者都在相同的模式下运行,但没有理由必须是这种情况。例如,可以构建一个存储服务器。这样的机器没有理由需要将 netascii 翻译成它自己的文本形式。相反,发送者可能会以 netascii 格式发送文件,但存储服务器可能会简单地存储它们而不以 8 位格式进行转换。另一种这样的情况是目前存在于 DEC-20 系统上的问题。netascii 和 octet 都不能访问一个字中的所有位。人们可能会为这种机器创建一种特殊模式,它读取一个字中的所有位,但接收器以 8 位格式存储信息。当从存储站点检索到这样的文件时,必须将其恢复到其原始形式才能使用,因此也必须实现反向模式。用户站点必须记住一些信息才能实现这一点。在这两个示例中,请求数据包将指定外部主机的八位字节模式,但本地主机将处于其他模式。TFTP 中没有指定这样的机器或应用程序特定模式,但有一种与该规范兼容。


也可以定义其他模式来合作主机对,尽管这必须小心。不要求任何其他主机实现这些。没有中央机构可以定义这些模式或为其分配名称。


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图 5-2:数据包


数据实际上以数据包的形式传输,如图 5-2 所示。数据包(操作码 = 3)具有块号和数据字段。数据包上的块号从 1 开始,每增加一个新的数据块就增加 1。此限制允许程序使用单个数字来区分新数据包和重复数据包。数据字段的长度为 0 到 512 个字节。如果是 512 字节长,则该块不是最后一个数据块;如果它的长度为 0 到 511 个字节,则表示传输结束。(有关详细信息,请参阅正常终止部分。)


除非发生超时 [4],否则除了重复 ACK 和用于终止的数据包之外的所有数据包都会得到确认。发送 DATA 包是对前一个 DATA 包的第一个 ACK 包的确认。WRQ 和 DATA 包由 ACK 或 ERROR 包确认,而 RRQ 和 ACK 包由 DATA 或 ERROR 包确认。图 5-3 描述了一个 ACK 包;操作码是 4。ACK 中的块号与正在确认的 DATA 包的块号相呼应。WRQ 用块号为零的 ACK 包来确认。


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图 5-3:ACK 包


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图 5-4:ERROR 包


ERROR 数据包(操作码 5)采用图 5-4 中描述的形式。ERROR 数据包可以是任何其他类型数据包的确认。错误代码是一个整数,表示错误的性质。附录中给出了值和含义表。(请注意,本文档的此版本中添加了几个错误代码。)错误消息旨在供人使用,并且应该在 netascii 中。像所有其他字符串一样,它以零字节终止。


6、 正常终止


传输的结束由包含 0 到 511 个字节数据的 DATA 包标记(即,数据报长度 < 516)。与所有其他 DATA 数据包一样,该数据包由 ACK 数据包确认。确认最终 DATA 数据包的主机可以在发送最终 ACK 时终止其连接端。另一方面,鼓励赋闲。这意味着发送最终 ACK 的主机将在终止之前等待一段时间,以便在最终 ACK 丢失时重新传输它。如果确认器再次收到最终的 DATA 包,则确认器将知道 ACK 已丢失。发送最后一个 DATA 的主机必须重新传输它,直到数据包被确认或发送主机超时。如果响应是 ACK,则传输成功完成。如果数据的发送方超时并且不再准备重新传输,则传输可能仍然成功完成,之后确认方或网络可能出现问题。在这种情况下,传输也可能不成功。无论如何,连接已经关闭。


7、 提前终止


如果请求不能被批准,或者在传输过程中发生错误,则发送一个 ERROR 数据包(操作码 5)。这只是一种礼貌,因为它不会被重新传输或确认,因此它可能永远不会被接收到。超时也必须用于检测错误。


8、 附录


8.1、 报文头顺序


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8.2、 TFTP 格式


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8.3、 读取文件的初始连接协议


1. 主机 A 向主机 B 发送一个“RRQ”,源 = A 的 TID,目标 = 69。

2. 主机 B 向主机 A 发送一个“DATA”(块号 = 1),源 = B 的 TID,目的地 = A 的 TID。


8.4、 错误代码


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互联网用户数据报文头 [2]。(这只是为了方便起见。TFTP 不需要在 Internet 用户数据报协议之上实现。)


格式


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字段值


Source Port:源端口,由数据包的发起者选择。


Dest. Port:目的端口,由目标机器选择(RRQ 或 WRQ 为 69)。


Length:长度,UDP 数据包的字节数,包括 UDP 头。


Checksum:校验和,参考2描述了计算校验和的规则。(这个的实现者应该确保这里使用了正确的算法。)如果未使用,字段包含零。


注意:TFTP 将传输标识符 (transfer identifiers,TID) 传递给 Internet 用户数据报协议,以用作源端口和目标端口。


参考

[1] USA Standard Code for Information Interchange, USASI X3.4-1968.
[2] Postel, J., "User Datagram Protocol," RFC 768, USC/Information Sciences Institute, 28 August 1980.
[3] Postel, J., "Telnet Protocol Specification," RFC 764, USC/Information Sciences Institute, June, 1980.
[4] Braden, R., Editor, "Requirements for Internet Hosts -- Application and Support", RFC 1123, USC/Information Sciences Institute, October 1989.


安全注意事项


由于 TFTP 不包括登录或访问控制机制,因此必须注意授予 TFTP 服务器进程的权限,以免违反服务器主机文件系统的安全性。TFTP 通常与控件一起安装,这样只有具有公共读取访问权限的文件才能通过 TFTP 获得,并且不允许通过 TFTP 写入文件。

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