【1.8.2】TFTP协议

September 07, 2020 web 阅读量：次

简单文件传输协议（Trivial File Transfer Protocol，TFTP）是 TCP/IP 协议族中一种简单的文件传输协议，用来在客户端与服务器之间进行文件传输。

一、TFTP简介

TFTP 基于 UDP 协议进行文件传输。与 FTP 协议不同的是，TFTP 传输文件时不需要用户进行登录。它只能从文件服务器上下载或上传文件，不能列出目录。本节将讲解 TFTP 协议的工作方式。

1.1 协议模式

TFTP 协议模式类似于客户端发送请求，服务器进行响应。由于 TFTP 是基于 UDP 协议的，而 UDP 数据包本身就不是很安全，即发送端发送的数据是否能成功到达接收端是不能确定的。

因此，为了能够让发送端知道接收端已经接收到了发送端发来的数据包，接收端对接收到的每一个数据包都进行确认。

1.2 报文类型

TFTP 客户端与服务器进行信息交互的过程中有 5 种报文类型。每种报文类型及含义如下：

Read Request（RRQ）：请求读取报文，表示客户端向 TFTP 服务器发送读取请求，希望从 TFTP 服务器上读取文件，即下载文件。
Write Request（WRQ）：请求写入报文，表示客户端向 TFTP 服务器发送写入请求，希望向 TFTP 服务器写入文件，即上传文件。
Data（DATA）：传输数据包报文，表示客户端与 TFTP 服务器之间进行文件的数据传输。
Acknowledgment（ACK）：确认报文，表示对请求读取、请求写入和传输数据包进行确认。
Error（ERROR）：差错报文，在文件传输过程中，如果出现读取和写入错误，将会产生这种数据包。

1.3 构建 TFTP 服务器

为了能够验证 TFTP 协议工作机制，需要构建一个 TFTP 服务器。netwox 工具提供了编号为 167 的模块，它可以构建 TFTP 服务器，允许用户完成简单的文件传输任务。

其语法格式如下：

netwox 167

二、如何将文件上传到TFTP服务器

上传文件指的是客户端将本地上的文件上传到 TFTP 服务器上。下面介绍客户端如何进行文件上传，以及上传时所涉及的各类型数据包。

客户端会向 TFTP 服务器发送请求写入（WRQ）数据包，指明要写入的文件。如果 TFTP 服务器允许该文件的写入，就返回一个 ACK 确认包，该包的编号为 0。客户端收到服务器的确认包以后，就开始向服务器写入文件。

文件数据以定长 512 字节进行传输，与 RRQ 包的传输方式一样，传输的每一个文件数据包都会得到服务器返回的确认包，并且数据包的数据编号也是从 1 开始。其工作流程如图所示。

上图中显示了客户端向 TFTP 服务器上传文件信息的工作流程，每个步骤含义介绍如下：

客户端向 TFTP 服务器发送写入请求（WRQ）。
服务器收到客户端的 WRQ 请求后，同意该请求，返回 ACK 确认包。这里的确认包的数据编号为 0。
客户端收到请求的确认包以后，得知服务器已经同意文件上传。客户端开始进行文件上传，向服务器发送文件信息数据。首先发送第 1 个 DATA 包，大小为 512 字节，此时包的数据编号为 1，因为步骤（2）中已经使用了数据编号 0。
服务器收到客户端发来的数据编号为 1 的 DATA 包，并进行确认，向客户端发送数据编号为 1 的 ACK 包。
客户端收到第 1 个 DATA 包返回的 ACK 包后，继续向服务器发送第 2 个 DATA 包，大小为 512 字节，此时的数据编号为 2。
服务器对第 2 个 DATA 包进行确认，向客户端发送数据编号为 2 的 ACK 包。
客户端收到第 2 个 DATA 包返回的 ACK 包后，继续向服务器发送第 3 个 DATA 包，大小小于 512 字节，此时的数据编号为 3。
服务器收到发来第 3 个的 DATA 包，发现包大小小于 512 字节，就认为客户端已经将文件的数据信息全部发送给了自己（服务器），表示上传完成。服务器对最后的 DATA 数据包进行确认，向客户端发送数据编号为 3 的 ACK 包。

2.1 构建 WRQ 包

为了能够更清晰地了解 TFTP 上传文件的整个过程，下面演示该操作。

在 netwox 工具中，编号为 166 的模块可以将客户端的文件上传到 TFTP 服务器上。其语法格式如下：

netwox 166 -i IP -f file1 -F file2

参数说明：

-i 选项指定 TFTP 服务器的 IP 地址。
-f 选项指定本地的文件名称。
-F 选项指定本地文件上传到服务器后的文件名称。

【实例】已知 TFTP 服务器的 IP 地址为 192.168.59.135，本地文件 Test-keep.txt 大小为 1226 字节。使用 netwox 工具将该文件上传到 TFTP 服务器上。具体步骤如下：

上传文件，上传后的文件命名为 keep.txt，执行命令如下：

root@daxueba:~# netwox 166 -i 192.168.59.135 -f Test-keep.txt -F keep.txt

执行命令后没有任何输出信息，但是会成功将文件上传到 TFTP 服务器上。

抓包，并查看上传文件整个过程产生的数据包，如图所示。

上图中，第 4～11 个数据包为上传文件整个过程的数据包。第 4 个数据包为客户端构建的 WRQ 请求包。通

过包的基本信息可以看到，源 IP 地址为 192.168.59.133，目标 IP 地址为 192.168.59.135，Info 列中的信息为 Write Request。

在 Trivial File Transfer Protocol 部分显示了报文格式，含义如下：

Trivial File Transfer Protocol
    Opcode: Write Request (2)                   #操作码, 这里值为2, 表示是一个WRQ请求
    DESTINATION File: keep.txt                  #上传后的文件名
    Type: octet                                 #数据格式为octet

第 5 个数据包是服务器返回的确认（ACK）包，如图所示。

通过包的基本信息可以看到，源 IP 地址为 192.168.59.135，目标 IP 地址为 192.168.59.133，Info 列中的信息为 Acknowledgement。

在报文字段信息中可以看到，Block 值为 0，表示该确认包的数据编码为 0。

第 6 个数据包为客户端向服务器上传文件时，发送数据信息的第一个 DATA 包，如图所示。

通过包的基本信息可以看到，源 IP 地址为 192.168.59.133，目标 IP 地址为 192.168.59.135，Info 列中的信息为 Data Packet。

在报文字段信息中可以看到，此时数据编码为 1，传输的数据大小为 512 字节。

第 7 个数据包为服务器返回给客户端的确认包，是对客户端发来的 DATA 包的确认，如图所示。

通过包的基本信息可以看到，源 IP 地址为 192.168.59.135，目标 IP 地址为 192.168.59.133，Info 列中的信息为 Acknowledgement。

在报文字段中可以看到，数据编码为 1，表示该包是第 1 个 DATA 包的确认包。

第 8 个数据包为客户端第 2 次给服务器发送的 DATA 包，如图所示。

通过包的基本信息可以看到，源 IP 地址为 192.168.59.133，目标 IP 地址为 192.168.59.135，Info 列中的信息为 Data Packet。

在报文字段信息中，数据编码为 2，说明这是发送的第 2 个 DATA 包，数据大小为 512 字节。第 9 个数据包为服务器返回的确认包。

第 10 个数据包为客户端向服务器发送的最后一个 DATA 包，如图所示。

该包的 Info 信息中可以看到（last）字样，表示这是上传文件时发送文件信息的最后一个 DATA 包，在报文字段中可以看到，该 DATA 包的大小为 202。

第 11 个数据包为服务器对客户端发送的最后一个 DATA 包的确认包。此时完成了上传文件的整个过程。

三、如何从TFTP服务器下载文件

下载文件是指客户端从 TFTP 服务器上下载文件。本节讲解客户端如何从 TFTP 服务器进行文件下载，以及下载所涉及的各类型的数据包。

3.1 工作流程

客户端会向 TFTP 服务器发送请求读取（RRQ）数据包，指明要从服务器上读取的文件。如果 TFTP 服务器接收了该请求，将打开连接，向客户端发送请求获取的文件数据。

发送的数据包是以定长 512 字节进行传输。如果文件数据大于 512字节，将分成多个数据包进行传输。

由于每个数据包都需要得到确认，所以发送的每个数据包都包含数据编号，并且从 1 开始进行排序。当发送的数据包小于 512 字节，则表示这是最后一个数据包，传输即将结束。其工作流程如图所示。

上图中显示了客户端从 TFTP 服务器上下载文件信息的工作流程，每个步骤含义如下：

客户端向 TFTP 服务器发送读取请求（RRQ）。
TFTP 服务器将文件数据返回给客户端，这里是第 1 个数据包（DATA包），数据编号为 1，大小为 512 字节。
客户端对发来的数据，即编号为 1 的 DATA 包进行确认。
服务器收到客户端的确认以后，继续发送第 2 个 DATA 包，数据编号为 2，大小为 512 字节。
客户端对发来的数据，即编号为 2 的 DATA 包进行确认，向服务器发送数据编号为 2 的 ACK 包。
服务器收到客户端的确认以后，继续发送第 3 个 DATA 包，数据编号为 3。此时，该数据包是文件的最后数据信息，大小小于 512 字节。
客户端收到服务器发来的 DATA 包，查看数据编号为 3，并且大小小于 512 字节，就认为服务器已经将文件的数据信息全部发送给了自己（客户端），表示下载完成。客户端对最后的 DATA 数据包进行确认，向服务器发送数据编号为 3 的 ACK 包。

3.2 报文格式

上图中的工作流程中涉及3种类型的数据包，即 RRQ，DATA 和 ACK。下面介绍这三种类型数据包的报文格式。

RRQ 请求报文格式

RRQ 类型的请求包是读取服务器上指定文件的信息。因此，该类型数据包的报文中包含了文件名字段。文件信息数据进行传输时需要指定传输模式，因此报文中还包含了模式字段。

RRQ 请求包格式如图所示。

每个字段含义如下：

操作码：表示 TFTP 报文类型，这里为 Read Request，值为 1。
文件名：位于 TFTP 服务器上的文件名称。
0：表示文件字段要以 0 字节作为结束。
模式：表示数据格式。如果为 netascii 时，表示主机必须将数据转换为 ASCII 格式；如果为 octet 时，表示使用 8bit 的字节流传输。
0：这里表示模式字段要以 0 字节作为结束。

DATA 报文格式

DATA 报文是用来传输数据的，因此报文中包含了“数据”字段。由于传输的数据包往往是多个，需要添加对应的编号，因此报文中包含了“数据编号”字段。

DATA 报文格式如图所示。

每个字段含义如下：

操作码：表示 TFTP 报文类型，这里为 Data Packet，值为 3。
数据编码：数据包对应的编号，从 1 开始进行排序。
数据：传输的文件数据及大小。

ACK 报文格式

ACK 是对每个 DATA 包的确认，由于每个 DATA 包的数据编号不同，因此该报文中包含数据编号字段。

ACK 报文格式如图所示。

每个字段含义如下：

操作码：表示 TFTP 报文类型，这里为 Acknowledgement，值为 4。
数据编号：用来对应 DATA 包中的“数据编号”字段。

构建 RRQ 包

为了能够更清晰地了解 TFTP 下载文件的整个过程，下面进行文件下载操作。

在 netwox 工具中，编号为 165 的模块可以从 TFTP 服务器上下载指定的文件。其语法格式如下：

netwox 165 -i IP -F file1 -f file2

参数说明：

-i 选项指定 TFTP 服务器的 IP 地址。
-F 选项指定 TFTP 服务器上的文件名称。
-f 选项用来指定文件下载后保存的名称。

【实例】已知 TFTP 服务器的 IP 地址为 192.168.59.135，在该服务器上存在一个 test.txt 文件。在 192.168.59.133 主机上使用 netwox 工具下载该文件。具体步骤如下：

在 TFTP 服务器上查看 test.txt 文件的大小，执行命令如下：

root@daxueba:~# du -b test.txt

输出信息如下：

1226       test.txt

其中，1226 表示文件大小为字节，test.txt 为文件名称。表示该文件大小为 1226 字节。

下载该文件到本地主机，下载后命名为 Test-keep.txt，执行命令如下：

root@daxueba:~# netwox 165 -i 192.168.59.135 -F test.txt -f Test-keep.txt

执行命令后没有任何输出信息，但是会成功下载 test.txt 文件。

通过抓包查看下载文件整个过程产生的数据包，如图所示。

上图中，第 28～34 个数据包为下载文件整个过程的数据包。第 28 个数据包为客户端构建的 RRQ 请求包。

通过包的基本信息可以看到源 IP 地址为 192.168.59.133，目标 IP 地址为 192.168.59.135，Info 列中的信息为 Read Request。

在 Trivial File Transfer Protocol 部分显示了报文格式，含义如下：

Trivial File Transfer Protocol
    Opcode: Read Request (1)                        #操作码, 这里值为1, 表示是一个RRQ请求
    Source File: test.txt                           #要下载的文件名
    Type: octet                                     #数据格式为octet

第 29 个数据包是一个 DATA（传输数据）包，如图所示。

该数据包为 TFTP 服务器返回给客户端的第一个 DATA 包，用来传输文件信息。通过包的基本信息可以看到源 IP 地址为 192.168.59.135，目标 IP 地址为 192.168.59.133，Info 列中的信息为 Data Packet。

其报文格式及信息如下：

Trivial File Transfer Protocol
    Opcode: Data Packet (3)                  #操作码, 这里值为3, 表示是一个DATA包
    [Source File: test.txt]                  #要下载的文件名
    Block: 1                                 #数据编码
Data (512 bytes)
    Data: 24377a243224313924302424382436303739313432646165...      #数据
    [Length: 512]                            #数据大小

从输出信息可以看到，服务器返回的文件数据信息，这里数据编码为 1，说明这是返回的第一个 DATA 包，数据大小为 512 字节。

第 30 个数据包为客户端返回给服务器的确认包，是对服务器发来的 DATA 包的确认，如图所示。

通过包的基本信息可以看到源 IP 地址为 192.168.59.133，目标 IP 地址为 192.168.59.135，Info 列中的信息为Acknowledgement。在报文字段中可以看到，数据编码为 1，表示该包是第一个 DATA 包的确认包。

第 31 个数据包为服务器第二次给客户端发送的 DATA 包，如图所示。

通过包的基本信息可以看到源 IP 地址为 192.168.59.135，目标 IP 地址为 192.168.59.133，Info 列中的信息为 Data Packet。

在报文字段信息中，可以看到与第 30 个数据包不同的是，这次的数据编码为 2，说明这是发送的第 2 个 DATA 包，数据大小为 512 字节。第 32 个数据包为客户端返回的确认包。

第 33 个数据包为服务器第 3 次给客户端发送的 DATA 包，如图所示。

在报文字段中，可以看到 Block 的值为 3，表示这是第 3 个 DATA 包，Length 的值为 202，表示该数据包大小为 202 字节，它小于 512 字节，说明该 DATA 包是服务器向客户端发送的最后一个 DATA 包。

第 34 个数据包为客户端对服务器发送的最后一次确认包，如图所示。

在该数据包的报文字段中可以看到 Block 的值为 3，表示是对最后一个 DARA 包的确认，是客户端发送给服务器的 ACK 包。此时完成了整个文件下载过程。

通过前面介绍知道文件 test.txt 大小为 1226 字节，服务器向客户端发送的第 1 个和第 2 个 DATA 包大小都为 512 字节，第 3 个 DATA 包大小为 202，这 3 个 DATA 包大小加起来正好为 1226 字节。

在进行文件下载时，为了判断文件是否在传输过程中有损坏，可以在下载文件时对文件进行 MD5 值校验。netwox 工具的第 176 个模块提供了该功能。它可以从TFTP服务器上下载指定文件并检查文件的 MD5 值。

其语法格式如下：

netwox 176 -i IP -F file -s MD5

参数说明：

-i 选项用来指定 TFTP 服务器的 IP 地址。
-F 选项用来指定 TFTP 服务器上的文件名称。
-s 选项用来指定预期的 MD5 哈希值。

【实例】以上面实例中的 test.txt 文件为例进行文件下载并检查其 MD5 值。这里假设文件的 MD5 值为 12345678901234567890123456789012，执行命令如下：

root@daxueba:~# netwox 176 -i 192.168.59.135 -F test.txt –s "12345678901234567890123456789012"

输出信息如下：

MD5 is e68fa2ccc1acea5d1173f2669fbc69e4 instead of 12345678901234567890123456789012

上述输出信息表示给定的值不正确。下载文件的 MD5 值应该为 e68fa2ccc1acea5 d1173f2669fbc69e4。在执行命令时，没有输出结果，表示指定的 MD5 值正确。

参考资料

http://c.biancheng.net/view/6485.html

药企，独角兽，苏州。团队长期招人，感兴趣的都可以发邮件聊聊：tiehan@sina.cn

个人公众号，比较懒，很少更新，可以在上面提问题，如果回复不及时，可发邮件给我： tiehan@sina.cn