《TCP/IP详解卷1》读书心得及基于RFC手撮一个TFTP Server

文章目录

- [1 书籍概况](#1 书籍概况)
- [2 核心工具与技能](#2 核心工具与技能)
- - [2.1 协议分析工具](#2.1 协议分析工具)
  - [2.2 Java网络编程](#2.2 Java网络编程)
- [3 实践案例：TFTP服务器开发](#3 实践案例：TFTP服务器开发)
- - [3.1 需求背景](#3.1 需求背景)
  - [3.2 协议要点](#3.2 协议要点)
  - [3.3 Java实现](#3.3 Java实现)
- [４小结](#４小结)

1 书籍概况

书籍版本 ：第2版（建议与旧版对照阅读）
适用人群 ：
- 网络应用开发者
- 系统管理员
- 频繁使用TCP/IP应用的用户

2 核心工具与技能

2.1 协议分析工具

RFC文档
- 标准协议来源（如HTTP1.1对应RFC2616）
- 查询站点：www.faqs.org/rfcs

RFC2616（HTTP协议）的内容：

Wireshark
- 抓包必备工具，依赖 WinPcap 驱动
- Windows版通过 WinPcap 实现抓包功能
  以下是wireshark的截图：
  
  以下是 WinPcap 的安装界面

以下是wireshark的入门书籍：

2.2 Java网络编程

工具列表

分类	类库	功能
传输层以上	Java Socket API / NIO、Mina、Netty	封装了TCP和UDP包的细节，提供高层网络通信接口。
传输层及以下	JPCap	直接操纵TCP、UDP、ICMP、IP等底层协议数据包。

JPCap库

Jpcap主要用于捕获、发送网络数据包。它提供以下功能：

捕获末加工的原始数据包。
保存捕获到的数据包到本地文件，从本地文件读出先前捕获的数据包。
自动分辨数据包的类型并产生相应的Java类（如：Ethenet、IPv4、IPv6、ARP/RARP、TCP、UDP和ICMP包）。
根据用户在程序代码中指定的过滤规则过滤数据包。
向网络发送各种数型的数据包

JPCap库可用于开发以下几种应用

网络以及协议的分析器：类似于 Wireshark。
网络监听器
网络流量记录器
网络流量发生器
用户级的网桥、路由
网络入侵检测系统
网络扫描器
网络安全工具箱

JPCap库注意事项：

需安装WinPcap
需匹配JRE位数（32/64位）
注意命名空间差异（jpcap vs net.sourceforge）

3 实践案例：TFTP服务器开发

3.1 需求背景

设备升级工具需集成TFTP Server服务
现有Java库缺陷：
- 不支持选项协商（默认512字节/包）
- 文件传输限制32MB

3.2 协议要点

TFTP Server的实现涉及以下4个主要的协议:

RFC编号	描述	代替	选项
RFC1350	基础协议	783	-
RFC2347	option extension	1782	选项应答OACK
RFC2348	block size option	1783	blksize
RFC2349	Timeout Interval and Transfer Size Options	1784	timeout、tsize

核心RFC协议：

RFC1350（基础协议），如下图所示：
RFC2347（选项协商），如下图所示：

抓包

为了对这些协议有一个感性的认识，我们构建一个场景来

运行一个c版的tftp服务端：tftpd32.exe，客户端使用tftp来下载一个文件:tftp -i 10.18.75.97 get session.log, 然后使用Wireshark进行抓包，如下：

列表
RRQ包：
OACK包
ACK包
DATA包
ACK包

关键包类型总结：

RRQ（读请求）。由客户端发起，里面包含了文件名，文件大小，文件类型等信息
OACK（选项确认）。由服务端发起，表示收到这个文件读求。
DATA（数据包）。下载时由服务端发起，上传时由客户端发起。
ACK（确认包）。客户端/服务端在收到数据包后确认。

3.3 Java实现

因为TFTP是使用UDP来传输的，这里直接使用socket api。

主要用到JDK中的2个UDP通信类：

java 复制代码

DatagramSocket  // 套接字
DatagramPacket  // 数据包

TFTP包的结构如下 ：

TFTP包的实现

ACK代码片断

块号与字节的转换

说明：

块编号：0-65535。用2个字节来表示大端小端顺序。
网络字节序列：大端。高位在前，低位在后。Java：小端。低位在前，高位在后。

４小结

前文的TFTP实现主要偏原理的介绍，不能用于生产环境。作者开发了一个可用于生产环境的TFTP Server，基于netty实现，已托管在github上，参见: netty-tftp。

此项目严格遵守以下rfc规范：

功能特性如下：

可传输大于32M的文件。
支持协商选项blksize。用于配置每次传输多少字节，当块大小为8192B时，会比512B要快16倍。
支持协商选项timeout，用于配置丢包时重试等待的时间。当网络状态良好时，timeout可以配置得低一些，这样传输会快一些。
支持协商选项tsize，用于指示要传输的文件的大小，可以据此实现下载进度功能。
实现了简单的权限功能，可以配置为是否可读、是否可写、是否可覆盖。

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