使用C语言实现tftp协议的客户端和服务端

TFTP协议是一种简单的文件传输协议，它可以用于在计算机之间传输文件。TFTP协议基于UDP协议，因此它不具备TCP协议的可靠传输保证。本文将介绍如何使用C语言实现TFTP协议的客户端和服务端。

## TFTP协议概述

TFTP协议是一种基于UDP协议的文件传输协议，它采用简单的请求/响应模式进行通信。TFTP协议主要有两种模式，分别是Netascii模式和Octet模式。

Netascii模式是一种ASCII码模式，它将传输的文件视为ASCII码字符流进行传输。在Netascii模式下，每个文件的换行符会被转换成Telnet的行结束符CR-LF（回车换行）。

Octet模式是一种二进制模式，它将传输的文件视为二进制数据流进行传输。在Octet模式下，每个文件的换行符会被保留。

TFTP协议定义了五种不同的请求/响应类型，分别是：

- RRQ：读请求
- WRQ：写请求
- DATA：数据包
- ACK：确认包
- ERROR：错误包

## TFTP客户端实现

TFTP客户端主要有两个功能，分别是向服务器请求文件和向服务器发送文件。下面是使用C语言实现TFTP客户端的代码示例。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

#define SERVER_IP "127.0.0.1"
#define SERVER_PORT 69
#define BUF_SIZE 512

void error(char *msg)
{
    perror(msg);
    exit(1);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int sockfd, n;
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buf[BUF_SIZE];

    if (argc < 3) {
        fprintf(stderr,"usage: %s <filename> <mode>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    // 创建套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0)
        error("ERROR opening socket");

    // 设置服务器地址
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);
    servaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

    // 发送读请求
    sprintf(buf, "%c%c%s%c%s%c", 0, 1, argv[1], 0, argv[2], 0);
    n = sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
    if (n < 0)
        error("ERROR sending read request");

    // 接收数据
    FILE *fp = fopen(argv[1], "wb");
    while (1) {
        // 接收数据包
        struct sockaddr_in cliaddr;
        socklen_t len = sizeof(cliaddr);
        n = recvfrom(sockfd, buf, BUF_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
        if (n < 0)
            error("ERROR receiving data");

        // 解析数据包
        unsigned short opcode = ntohs(*(unsigned short *)buf);
        unsigned short block = ntohs(*(unsigned short *)(buf + 2));
        if (opcode == 3) {
            // 写入文件
            fwrite(buf + 4, 1, n - 4, fp);

            // 发送确认包
            sprintf(buf, "%c%c%c%c", 0, 4, buf[2], buf[3]);
            n = sendto(sockfd, buf, 4, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, len);
            if (n < 0)
                error("ERROR sending ACK");

            if (n < BUF_SIZE - 4)
                break;
        } else if (opcode == 5) {
            // 接收到错误包
            fprintf(stderr, "ERROR: %s\n", buf + 4);
            break;
        } else {
            // 接收到无法识别的数据包
            fprintf(stderr, "ERROR: unrecognized packet\n");
            break;
        }
    }
    fclose(fp);
    close(sockfd);
    return 0;
}

上面的代码实现了TFTP客户端的读请求功能，它会向服务器发送一个RRQ请求，并接收服务器返回的数据包。如果接收到的数据包是一个数据包，则将数据写入指定的文件中，并发送一个ACK确认包。

## TFTP服务端实现

TFTP服务端主要有两个功能，分别是接收客户端的文件请求和接收客户端发送的文件。下面是使用C语言实现TFTP服务端的代码示例。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

#define SERVER_PORT 69
#define BUF_SIZE 512

void error(char *msg)
{
    perror(msg);
    exit(1);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int sockfd, n;
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    socklen_t len;
    char buf[BUF_SIZE];

    // 创建套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0)
        error("ERROR opening socket");

    // 设置服务器地址
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    servaddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

    // 绑定套接字
    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
        error("ERROR on binding");

    while (1) {
        // 接收请求
        len = sizeof(cliaddr);
        n = recvfrom(sockfd, buf, BUF_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
        if (n < 0)
            error("ERROR receiving request");

        // 解析请求
        unsigned short opcode = ntohs(*(unsigned short *)buf);
        if (opcode != 1) {
            // 接收到非读请求
            sprintf(buf, "%c%c%c%c%s%c", 0, 5, 0, 4, "Unsupported request", 0);
            n = sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, len);
            if (n < 0)
                error("ERROR sending error packet");
        } else {
            // 发送数据
            FILE *fp = fopen(buf + 2, "rb");
            if (fp == NULL) {
                // 文件不存在
                sprintf(buf, "%c%c%c%c%s%c", 0, 5, 0, 1, "File not found", 0);
                n = sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, len);
                if (n < 0)
                    error("ERROR sending error packet");
            } else {
                // 文件存在，发送数据包
                unsigned short block = 1;
                while (1) {
                    // 读取文件
                    n = fread(buf + 4, 1, BUF_SIZE - 4, fp);
                    if (n < BUF_SIZE - 4) {
                        if (feof(fp)) {
                            // 文件读取完成
                            sprintf(buf, "%c%c%c%c", 0, 3, block >> 8, block & 0xFF);
                            n += 4;
                            break;
                        } else {
                            // 文件读取出错
                            sprintf(buf, "%c%c%c%c%s%c", 0, 5, 0, 2, "Error reading file", 0);
                            n = sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, len);
                            if (n < 0)
                                error("ERROR sending error packet");
                            fclose(fp);
                            break;
                        }
                    } else {
                        // 发送数据包
                        sprintf(buf, "%c%c%c%c", 0, 3, block >> 8, block & 0xFF);
                        n += 4;
                        block++;
                    }
                    n = sendto(sockfd, buf, n, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, len);
                    if (n < 0) {
                        fclose(fp);
                        error("ERROR sending data");
                    }

                    // 接收ACK确认包
                    n = recvfrom(sockfd, buf, BUF_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
                    if (n < 0) {
                        fclose(fp);
                        error("ERROR receiving ACK");
                    }
                    opcode = ntohs(*(unsigned short *)buf);
                    unsigned short ack_block = ntohs(*(unsigned short *)(buf + 2));
                    if (opcode != 4 || ack_block != block - 1) {
                        // 接收到错误的ACK确认包
                        sprintf(buf, "%c%c%c%c%s%c", 0, 5, 0, 0, "ACK packet error", 0);
                        n = sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, len);
                        if (n < 0)
                            error("ERROR sending error packet");
                        fclose(fp);
                        break;
                    }
                }
                fclose(fp);
            }
        }
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

上面的代码实现了TFTP服务端的读请求功能，它会接收客户端发来的RRQ请求，并将指定的文件内容发送给客户端。如果接收到的数据包是一个ACK确认包，则继续发送下一个数据包。如果接收到的ACK确认包有误，则发送一个错误包告知客户端。