【网络编程】TFTP简单文件传输协议、udp广播及多播-平芜编程栈

一、tftp概述

二、TFTP的通信过程

三、TFTP的协议报文分析

四、抓包工具wireshark

1、IP过滤

2、协议过滤

3、端口过滤

4、mac地址过滤

5、逻辑与与逻辑或

五、tftp示例

六、UDP广播

1、广播的概述

2、UDP广播的特点

3、UDP广播地址

4、广播与单播的对比

编辑 5、广播编程

6、udp多播（组播）

1、多播的概述

2、多播地址

3、多播地址结构体

一、tftp概述

tftp：简单文件传输协议、基于UDP协议。

数据传输模式：

octet：二进制模式 netascii：文本模式

二、TFTP的通信过程

TFTP通信过程总结（无选项）

服务器在69号端口等待客户端的请求。
服务器若批准此请求,则使用临时端口与客户端进行通信。
每个数据包的编号都有变化（从1开始）。
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包（数据或 ACK）。
数据的长度以512Byte传输 6、小于512Byte的数据意味着传输结束。

三、TFTP的协议报文分析

六种报文：

ERROR(5)差错码信息
差错码
1	File not found.
2	Access violation
3	Disk full or allocation exceeded
4	illegal TFTP operation
5	Unknown tlansfer ID
6	File already exists
7	No such user
8	Unsupported option(s) requested

TFTP带选项的读写报文：

通信过程：

tsize选项:
当读操作时，tsize选项的参数必须为“0”，服务器会返回待读取的文件的大小
当写操作时，tsize选项参数应为待写入文件的大小，服务器会回显该选项
blksize选项:
修改传输文件时使用的数据块的大小（范围：8～65464）
timeout选项:
修改默认的数据传输超时时间（单位：秒）

四、抓包工具wireshark

过滤规则：

1、IP过滤

ip.src==192.168.44.130只显示源IP为192.168.44.130的数据报文
ip.dst==192.168.44.130只显示目的IP为192.168.44.130的数据报文
ip.addr==192.168.44.130只显示示源IP或目的IP为192.168.44.130的数据报文

2、协议过滤

tcp udp arp tftp

3、端口过滤

udp.srcport==8000只显示源端口为8000的udp报文
udp.dstport==8000只显示目的端口为8000的udp报文
udp.port==8000只显示目的或源端口为8000的udp报文
tcp.srcport==8000只显示源端口为8000的tcp报文
tcp.dstport==8000只显示目的端口为8000的tcp报文
tcp.port==8000只显示目的或源端口为8000的tcp报文

4、mac地址过滤

eth.src==aa:bb:cc:dd:ee:ff只显示源mac为aa:bb:cc:dd:ee:ff的数据报文
eth.dst==aa:bb:cc:dd:ee:ff只显示目的mac为aa:bb:cc:dd:ee:ff的数据报文 eth.addr==aa:bb:cc:dd:ee:ff只显示源mac或目的mac为aa:bb:cc:dd:ee:ff的数据报文

5、逻辑与与逻辑或

and ==> && 逻辑与同时满足
or ==> || 逻辑或只要有一个满足就行

五、tftp示例

编写TFTP客户端（并不带选项）从服务器下载文件

流程：

sockfd = 创建UDP套接字
构建读请求报文、并发送到服务器的69号端口
fd=open以写的方式打开本地文件
while(1)
{
unsigned char buf[516]="";
int len = recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0, &dst_addr,sizeof(ds_addr));
write(fd,buf+4,len‐4);
if(len < 516)
break;
}
close(fd);
close(sockfd);

构建下载a.txt的报文：

unsigned char read_cmd[128]="";
int s_len = sprintf(read_cmd,"%c%c%s%c%s%c",0,1,"a.txt", 0,"octet", 0);
sendto(sockfd,read_cmd,s_len,0,dst_addr‐‐>69 )

tftp客户端（下载文件）：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <string.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <signal.h> static int sockfd; void sig_dispose(int sig) { if (SIGINT == sig) { close(sockfd); puts("\nclose!"); exit(0); } } /*********************************************************************** * 函数名称： int main(int argc, char *argv[]) 函数功能： tftp客户端程序，可以从tftp服务器下载程序 ************************************************************************/ int main(int argc, char *argv[]) { unsigned short p_num = 0; unsigned char cmd = 0; char cmd_buf[512] = ""; char recv_buf[516] = ""; struct sockaddr_in client_addr; socklen_t cliaddr_len = sizeof(client_addr); signal(SIGINT, sig_dispose); if (argc < 3) { // 如果参数个数小于3,则认为输入命令错误 printf("cmd example:./tftpc 192.168.8.8 hello.txt\n"); return 0; } sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if (sockfd < 0) { perror("socket error"); exit(-1); } struct sockaddr_in dest_addr; bzero(&dest_addr, sizeof(dest_addr)); dest_addr.sin_family = AF_INET; dest_addr.sin_port = htons(69); inet_pton(AF_INET, argv[1], &dest_addr.sin_addr.s_addr); // 构造下载请求,argv[2]为文件名 int len = sprintf(cmd_buf, "%c%c%s%c%s%c", 0, 1, argv[2], 0, "octet", 0); sendto(sockfd, cmd_buf, len, 0, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(dest_addr)); int fd = open(argv[2], O_WRONLY | O_CREAT, 0666); if (fd < 0) { perror("open error"); close(sockfd); exit(-1); } do { // 接收服务器发送的内容 len = recvfrom(sockfd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0, (struct sockaddr *)&client_addr, &cliaddr_len); cmd = recv_buf[1]; if (cmd == 3) // 是否为数据包 { // 接收的包编号是否为上次包编号+1 if ((unsigned short)(p_num + 1) == ntohs(*(unsigned short *)(recv_buf + 2))) { write(fd, recv_buf + 4, len - 4); p_num = ntohs(*(unsigned short *)(recv_buf + 2)); printf("recv:%d\n", p_num); // 十进制方式打印包编号 } recv_buf[1] = 4; sendto(sockfd, recv_buf, 4, 0, (struct sockaddr *)&client_addr, sizeof(client_addr)); } else if (cmd == 5) // 是否为错误应答 { close(sockfd); close(fd); unlink(argv[2]); // 删除文件 printf("error:%s\n", recv_buf + 4); exit(-1); } } while (len == 516); // 如果收到的数据小于516则认为出错 close(fd); return 0; }

六、UDP广播

1、广播的概述

广播：由一台主机向该主机所在子网内的所有主机发送数据的方式

广播只能用UDP或原始IP实现，不能用TCP。

以下几个协议都用到广播

地址解析协议（ARP）
动态主机配置协议（DHCP）
网络时间协议（NTP）

2、UDP广播的特点

处于同一子网的所有主机都必须处理数据
UDP数据包会沿协议栈向上一直到UDP层
运行音视频等较高速率工作的应用，会带来很大的负担
局限于局域网内使用

3、UDP广播地址

定向广播地址：主机ID全1

1、例：对于192.168.44.0/24，其定向广播地址为192.168.44.255

2、通常路由器不转发该广播

受限广播地址：255.255.255.255

路由器从不转发该广播

4、广播与单播的对比

单播：

广播：

5、广播编程

socket函数创建的套接字一般不支持广播。

setsockopt函数可以让套接字支持广播。

int setsockopt(int sockfd, int level,int optname,const void *optval, socklen_t optlen);

参数说明：

成功执行返回0，否则返回-1

示例：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <string.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> int main(int argc, char const *argv[]) { // 创建一个udp套接字 int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); // 使用setsockopt函数设置sockfd支持广播 int yes = 1; setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &yes, sizeof(int)); // 发送广播数据 struct sockaddr_in dst_addr; bzero(&dst_addr, sizeof(dst_addr)); // memset(&dst_addr,0,sizeof(dst_addr)); dst_addr.sin_family = AF_INET; dst_addr.sin_port = htons(8000); inet_pton(AF_INET, "192.168.131.255", &dst_addr.sin_addr.s_addr); sendto(sockfd, "broadcast msg", strlen("broadcast msg"), 0, (struct sockaddr *)&dst_addr, sizeof(dst_addr)); close(sockfd); return 0; }

6、udp多播（组播）

1、多播的概述

多播：数据的收发仅仅在同一分组中进行

多播的特点：

多播地址标示一组接口
多播可以用于广域网使用
在IPv4中，多播是可选的

2、多播地址

多播IP地址范围：224.0.0.1 ~ 239.255.255.254

多播mac地址映射：前5位固定，后23位映射

通信过程：

基于mac地址的不完备硬件过滤+基于IP地址的完备软件过滤

3、多播地址结构体

setsockopt函数支持多播：

int setsockopt(int sockfd, int level,int optname, const void *optval, socklen_t optlen);

参数说明：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <string.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> int main(int argc, char const *argv[]) { // 创建一个udp套接字 int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); // bind绑定固定端口 struct sockaddr_in my_addr; bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); my_addr.sin_family = AF_INET; my_addr.sin_port = htons(8000); my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(my_addr)); // 使用setsockopt函数加入224.0.0.2多播组中 struct ip_mreq mreq; // inet_pton(AF_INET,"224.0.0.2",&mreq.imr_multiaddr.s_addr); mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr("224.0.0.3"); // 多播组IP mreq.imr_interface.s_addr = inet_addr("192.168.44.131"); // 加入多播组的IP setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &mreq, sizeof(struct ip_mreq)); // 接收多播组的消息 while (1) { unsigned char buf[1500] = ""; recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL); printf("%s\n", buf); } close(sockfd); return 0; }