python網絡-TFTP客戶端開發(25)

一、 TFTP協議介紹

TFTP（Trivial File Transfer Protocol,簡單文件傳輸協議）

是TCP/IP協議族中的一個用來在客戶端與服務器之間進行簡單文件傳輸的協議

特點：

• 簡單
• 占用資源小
• 適合傳遞小文件
• 適合在局域網進行傳遞
• 端口號為69
• 基於UDP實現

二、TFTP下載過程

TFTP服務器默認監聽69號端口

當客戶端發送“下載”請求（即讀請求）時，需要向服務器的69端口發送

服務器若批准此請求,則使用一個新的、臨時的 端口進行數據傳輸

1、搜索

當服務器找到需要現在的文件后，會立刻打開文件，把文件中的數據通過TFTP協議發送給客戶端

2、分段

如果文件的總大小較大（比如3M），那么服務器分多次發送，每次會從文件中讀取512個字節的數據發送過來

3、添加序號

因為發送的次數有可能會很多，所以為了讓客戶端對接收到的數據進行排序，所以在服務器發送那512個字節數據的時候，會多發2個字節的數據，用來存放序號，並且放在512個字節數據的前面，序號是從1開始的

4、添加操作碼

因為需要從服務器上下載文件時，文件可能不存在，那么此時服務器就會發送一個錯誤的信息過來，為了區分服務發送的是文件內容還是錯誤的提示信息，所以又用了2個字節 來表示這個數據包的功能（稱為操作碼），並且在序號的前面

5、發送確認碼（ACK）

因為udp的數據包不安全，即發送方發送是否成功不能確定，所以TFTP協議中規定，為了讓服務器知道客戶端已經接收到了剛剛發送的那個數據包，所以當客戶端接收到一個數據包的時候需要向服務器進行發送確認信息，即發送收到了，這樣的包成為ACK(應答包)

6.發送完畢

為了標記數據已經發送完畢，所以規定，當客戶端接收到的數據小於516（2字節操作碼+2個字節的序號+512字節數據）時，就意味着服務器發送完畢了

TFTP數據包的格式如下:

 

三、代碼實現

#coding=utf-8

from socket import *
import struct#結構體模塊
import sys

if len(sys.argv) != 2:
    print('-'*30)
    print("tips:")
    print("python xxxx.py 192.168.1.1")
    print('-'*30)
    exit()
else:
    ip = sys.argv[1]#從程序外部獲取參數

# 創建udp套接字
udpSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

#構造下載請求數據
cmd_buf = struct.pack("!H8sb5sb",1,"test.jpg",0,"octet",0)

#發送下載文件請求數據到指定服務器
sendAddr = (ip, 69)
udpSocket.sendto(cmd_buf, sendAddr)

p_num = 0

recvFile = ''

while True:
    recvData,recvAddr = udpSocket.recvfrom(1024)

    recvDataLen = len(recvData)

    # print recvAddr # for test

    # print len(recvData) # for test

    cmdTuple = struct.unpack("!HH", recvData[:4])

    # print cmdTuple # for test

    cmd = cmdTuple[0]
    currentPackNum = cmdTuple[1]        

    if cmd == 3: #是否為數據包

        # 如果是第一次接收到數據，那么就創建文件
        if currentPackNum == 1:
            recvFile = open("test.jpg", "a")

        # 包編號是否和上次相等
        if p_num+1 == currentPackNum:
            recvFile.write(recvData[4:]);
            p_num +=1
            print '(%d)次接收到的數據'%(p_num)

            ackBuf = struct.pack("!HH",4,p_num)

            udpSocket.sendto(ackBuf, recvAddr)
        # 如果收到的數據小於516則認為出錯
        if recvDataLen<516:
            recvFile.close()
            print '已經成功下載！！！'
            break

    elif cmd == 5: #是否為錯誤應答
        print "error num:%d"%currentPackNum
        break

udpSocket.close()

運行效果：

四、代碼說明

我們寫的是TFTP客戶端的代碼實現，要想實現客戶端的下載功能，首先我們要有一個TFTP服務器，從網上可以下載Tftp32服務器軟件

五、struct.pack()和struct.unpack()說明

python中的struct主要是用來處理C結構數據的，讀入時先轉換為Python的字符串類型，然后再轉換為Python的結構化類型，比如元組(tuple)啥的~。一般輸入的渠道來源絡的二進制流。

在轉化過程中，主要用到了一個格式化字符串(format strings)，用來規定轉化的方法和格式下面來談談主要的方法：

1、struct.pack(fmt,v1,v2,.....)

將v1,v2等參數的值進行一層包裝，包裝的方法由fmt指定。被包裝的參數必須嚴格符合fmt。最后返回一個包裝后的字符串

2、struct.unpack(fmt,string）

顧名思義，解包。比如pack打包，然后就可以用unpack解包了。返回一個由解包數據(string)得到的一個元組(tuple), 即使僅有一個數據也會被解中len(string) 必須等於 calcsize(fmt)，這里面涉及到了一個calcsize函數。struct.calcsize(fmt)：這個就是用來計算fmt格式所描述的結構的大小。

格式字符串(format string)由一個或多個格式字符(format characters)組成，對於這些格式字符的描述參照Python manual如下:

import struct

buffer = struct.pack("ihb", 1, 2, 3)
print(buffer)
print(repr(buffer))
print(struct.unpack("ihb", buffer))

print("-----------------------------------")

data = [1, 2, 3]
buffer = struct.pack("!ihb", *data)
print(buffer)
print(repr(buffer))
print(struct.unpack("!ihb", buffer))

運行結果為：

b'\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x03'
b'\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x03'
(1, 2, 3)
-----------------------------------
b'\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x03'
b'\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x03'
(1, 2, 3)

首先將參數1,2,3打包，打包前1,2,3明顯屬於python數據類型中的integer，pack后就變成了C結構的二進制串，轉成 python的string類型來顯示就是'\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x03'。由於本機是小端('little- endian', 故而高位放在低地址段。i 代表C struct中的int類型，故而本機占4位，1則表示為01000000;h 代表C struct中的short類型，占2位，故表示為0200;同理b 代表C struct中的signed char類型，占1位，故而表示為03。

在Format string 的首位，有一個可選字符來決定大端和小端，列表如下：

如果沒有附加，默認為@，即使用本機的字符順序(大端or小端)，對於C結構的大小和內存中的對齊方式也是與本機相一致的(native)，比如有的機器integer為2位而有的機器則為四位;有的機器內存對其位四位對齊，有的則是n位對齊(n未知，我也不知道多少)。還有一個標准的選項，被描述為：如果使用標准的，則任何類型都無內存對齊。比如剛才的小程序的后半部分，使用的format string中首位為！即為大端模式標准對齊方式，故而輸出的為'\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x03'，其中高位自己就被放在內存的高地址位了。