TFTP serverの実装

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せせらかつもと
5 years ago
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1 TFTP サーバーの実装デジタルビジョンソリューション佐藤史明 1

2 1 プレゼンのテーマ組み込みソフトのファイル転送を容易に基礎知識 TFTP とは実践 1 実際に作ってみよう実践 2 組み込みソフトでの実装案最後におさらい 2

3 プレゼンのテーマ組み込みソフトのファイル転送を容易にテーマ選択の理由現在従事しているプロジェクトでお客様からファームウェアなどのファイル転送を独自方式からTFTPに変更したいと要望があったその検討内容をこの場で展開したいと考えたためお客様が TFTP を採用したい理由対向装置がLinuxで動作するためファイル転送の仕組みを独自で作成するのではなく LinuxのTFTPコマンドを使用してファイル転送を行うようにし対向装置側の工数を削減したい 3

4 1 プレゼンのテーマ組み込みソフトのファイル転送を容易に基礎知識 TFTP とは実践 1 実際に作ってみよう実践 2 組み込みソフトでの実装案最後におさらい 4

5 基礎知識 TFTP とは TFTP Trivial File Transfer Protocolの略 UDPを用いてコンピュータ間でファイルを転送するプロトコル認証機能が無いためユーザ名やパスワードを必要としないファイルシステムのファイル一覧などの取得機能も無いつまり TFTP は軽量で簡素なファイル転送プロトコル 5

6 基礎知識 TFTP とは TFTP の PDU ( プロトコルが扱うデータの単位 ) 1. Read Request (RRQ) サーバーのファイル読み込み要求 2. Write Request (WRQ) サーバーへの書き込み要求 3. Data (DATA) サーバーもしくはクライアントからのデータ転送 4. Acknowledgement (ACK) 確認応答 5. Error (ERROR) エラー通知 6

7 基礎知識 TFTP とは Read Request(RRQ), Write Request(WRQ) OP コード (2 オクテット ) (OP Code) ファイル名 ( 可変長 ) (Filename) Null (1 オクテット ) モード ( 可変長 ) (Mode) Null (1 オクテット ) OP Code 説明 Mode 説明 1 RRQ 2 WRQ netascii octet mail 全ての受信データをホストが自分のフォーマットに変換しなければならないファイルが転送されるフォーマットは送信元マシンのものになる現在殆ど使われていないファイルとしてではなくユーザに直接送信するモードこのモードは廃止するので実装使用しないこと 7

ブロックを送るたびにインクリメントするブロック内のデータが512オクテット未満であればデータ全てが転送されたことが示され転送が終了することになっている

8 基礎知識 TFTP とは Data (DATA) OP コード (2 オクテット ) (OP Code) ブロック番号 (2 オクテット ) データ (0~512 オクテット ) OP Code 説明 3 DATA ブロック番号には転送するデータブロックの番号が入るブロックには必ず1から番号が付けられブロックを送るたびにインクリメントするブロック内のデータが512オクテット未満であればデータ全てが転送されたことが示され転送が終了することになっているデータ全体のサイズが 512 オクテットの倍数の場合には最後にデータを 0 オクテットにした本 PDU を送信することでデータが全て転送されたことを示す 8

9 基礎知識 TFTP とは Acknowledgement (ACK) OP コード (2 オクテット ) (OP Code) ブロック番号 (2 オクテット ) OP Code 説明 4 ACK 前のブロックに対する応答確認を受信するまで送信側は次のパケットを送信しない応答確認が失われた場合送信側はタイムアウトを待ち前のデータブロックを再送する受信側も応答確認を再送するようになっていて送信側は応答確認の再送を受信した場合データブロックを再送する 9

Code 説明 5 ERROR エラー状態から復旧できる可能性はTFTPではほとんどなく

10 基礎知識 TFTP とは Error (ERROR) OP コード (2 オクテット ) (OP Code) エラーコード (2 オクテット ) (Error Code) エラーメッセージ ( 可変長 ) Null (1 オクテット ) OP Code 説明 5 ERROR エラー状態から復旧できる可能性はTFTPではほとんどなくエラーが起こると転送をすぐに終了する例外は未知のポート宛のパケットを受信した時でポート番号が未知のため転送が行われていることがわからず受信側は破棄してしまう 10

11 基礎知識 TFTP とは書き込みシーケンスクライアントポート50000 ( 例 ) 1 送信元ポートは50000で宛先ポートは 69で書き込み要求を送信サーバーポート69 書き込み要求 (WRQ) ポート ( 例 ) ポート ( 例 ) ポート ( 例 ) 2 送信元ポート番号をランダムに決定し ACK を返すこの時のブロック番号はデータを受け取っていないので 0 を設定する確認応答 (ACK) 3 ブロック番号 1 のデータを転送宛先は ACK に設定されていたポート番号を設定 DATA ( ブロック 1) 4 データ受信側は DATA を受け取る度に ACK を返す確認応答 (ACK) ポート 3001 ( 例 ) ポート 3001 ( 例 ) ポート 3001 ( 例 ) ファイル送信側はファイルを512octetごとに分割して送信する分割データにはシーケンスの番号となるブロック番号が1から順に付与されるデータを受け取った側は確認応答 (ACK) を返す最終的に512octet 未満のデータを受信したらファイル転送が終了したことを認識する最後のデータが512octetの場合は送信側は0octetのデータを送信することで受信側にファイル転送が終了したことを認識させる 11

12 基礎知識 TFTP とは読み込みシーケンスクライアントポート50000 ( 例 ) 1 送信元ポートは50000で宛先ポートは 69で読み込み要求を送信サーバーポート69 読み込み要求 (RRQ) 2 送信元ポート番号をランダムに決定しブロック番号 1のデータを送るポート50000 ( 例 ) ポート3001 ( 例 ) DATA ( ブロック1) 3 確認応答を返すポート50000 ( 例 ) ポート3001 ( 例 ) 確認応答 (ACK) ファイル送信側はファイルを512octetごとに分割して送信する分割データにはシーケンスの番号となるブロック番号が1から順に付与されるデータを受け取った側は確認応答 (ACK) を返す最終的に512octet 未満のデータを受信したらファイル転送が終了したことを認識する最後のデータが512octetの場合は送信側は0octetのデータを送信することで受信側にファイル転送が終了したことを認識させる 12

13 基礎知識 TFTP とはサーバーがポート番号をランダムにするのは? 複数のクライアントに対応するためクライアント A ポート DATA ポート 3001 サーバーポート 69 クライアント B RRQ データ転送にポート番号 69 を使用すると他クライアントからの RRQ/WRQ を受け取ることができないそのためサーバーはデータの送受信には 69 以外のポート番号を使用するポート

14 基礎知識 TFTP とは再送の仕組み TFTP は再送などの信頼性確保の機能を持たない UDP を使用しているつまり信頼性を確保する仕組みを自分で用意する必要がある再送が必要なケース再送が必要なケースは2 種類考えられる Data (DATA) がロスト Acknowledgement (ACK) がロスト 14

基礎知識 TFTP とは再送のケース 1 DATA のロストクライアント 192.168.0.

6 ポート 50000 ( 例 ) ポート 50000 ( 例 ) ポート 50000 ( 例 ) DATA ( ブロック 5) 1

15 基礎知識 TFTP とは再送のケース 1 DATA のロストクライアントサーバーポート ( 例 ) ポート ( 例 ) ポート ( 例 ) DATA ( ブロック 5) 1 受信側が一定時間経過後に前のブロック番号で確認応答を再送する確認応答 (ACK ブロック 4) 2 送信側がブロック 5 の DATA を送信することで復帰 DATA ( ブロック 5) ポート 3001 ( 例 ) ポート 3001 ( 例 ) ポート 3001 ( 例 ) 15

16 基礎知識 TFTP とは再送のケース 2 ACK のロストクライアントサーバーポート ( 例 ) DATA ( ブロック 5) ポート 3001 ( 例 ) ポート ( 例 ) ポート ( 例 ) 確認応答 (ACK ブロック 5) 1 送信側が一定時間経過後に先程の DATA を再送する DATA ( ブロック 5) ポート 3001 ( 例 ) ポート 3001 ( 例 ) ポート ( 例 ) 2 受信側が先程の ACK を再送することで復帰確認応答 (ACK ブロック 5) ポート 3001 ( 例 ) 16

17 1 プレゼンのテーマ組み込みソフトのファイル転送を容易に基礎知識 TFTP とは実践 1 実際に作ってみよう実践 2 組み込みソフトでの実装案最後におさらい 17

18 実践 1 作ってみよう目標 VMware 上で動作する Linux で自作の TFTP サーバープログラムを動作させ Windows 上で動作する TFTP クライアントとの間でファイルの送受信ができることを確認する TFTP サーバー Ubuntu(VMware) TFTP クライアント Windows7 64bit Ubuntu は Windows7 上の仮想環境 (VMware) で動作させる NAT 接続だとうまくいかなかったのでブリッジ接続フリーソフトの Tftpd64 を使用 18

19 実践 1 作ってみようポイントになりそうなのは WRQ/RRQを受信したら子プロセスを生成しデータの転送はそちらに行わせるデータ転送を行う子プロセスはメイン処理 ( 無限ループ ) の中でタイムアウト付きの selectを使用してパケットの受信とタイムアウト処理 ( 再送 ) を行うことができるようにするデータは512byte 固定で送られてくるため次のデータの書き込み位置は 512byte ブロック番号で求めることができる (fseek 関数 ) 19

20 実践 1 作ってみようファイル読み込みシーケンス 20

21 実践 1 作ってみようファイル書き込みシーケンス 21

22 1 プレゼンのテーマ組み込みソフトのファイル転送を容易に基礎知識 TFTP とは実践 1 実際に作ってみよう実践 2 組み込みソフトでの実装案最後におさらい 22

23 実践 2 組み込みソフトでの実装案より小さなプログラムにするために組み込みソフトウェアは汎用 PC とは異なりメモリといった資源がかなり制限されるそのためより小さいプログラムにすることを目指す要求を考える要望されているシステムではファイルを転送するクライアントが決定しており接続も 1:1で行うそのためサーバー側でポート番号をランダムに決定する必要はなくポート番号 69のみで実現可能 1タスクで対応可能になりスタック使用量を減らしコード量も抑えることができる 23

24 実践 2 組み込みソフトでの実装案 TFTP サーバータスクのメイン処理 UDP 通信端点生成無限ループメールボックス受信メッセージ WRQ/RRQ ACK T.O ERROR WRQ/RRQ 受信タイムアウト ( 再送 ) ACK 受信 ERROR 受信 24

25 実践 2 組み込みソフトでの実装案ファイルシステムが用意されていないケース使用する OS によってはファイルシステムが用意されていないケースがあるその場合は RAM 上に読み書き用の領域を確保することで対応可能たとえば... fseek でファイル位置を移動させていたのをポインタ移動で対応ファイル名は読み書きしたい情報の識別子として使用 25

26 1 プレゼンのテーマ組み込みソフトのファイル転送を容易に基礎知識 TFTP とは実践 1 実際に作ってみよう実践 2 組み込みソフトでの実装案最後におさらい 26

27 最後におさらい TFTPはUDPを使用する軽量で簡素なプロトコル信頼性確保のために自分で仕組みを用意する必要がある ( 再送制御 ) RRQ/WRQの処理をするのはポート番号 69 複数クライアントに対応するには RRQ/WRQ 以降の処理を行う別ポート番号の口を用意する 1:1なら固定で割り当て 1タスクで処理できるそれによって実装量もスタックなどの資源使用量も減らせるファイルシステムをサポートしていない組み込みソフトでも読み書き用の領域を RAM 上に用意することでTFTPを利用することができる 27

28 最後におさらい参考資料 RFC1350 THE TFTP PROTOCOL (REVISION2) マスタリング TCP/IP 応用編使用したフリーソフト Tftpd

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PowerPoint Presentation コンピュータ科学 III 担当 : 武田敦志 http://takeda.cs.tohoku-gakuin.ac.jp/ IP ネットワーク (1) コンピュータ間の通信 to : x Data to : x y Data to : y z Data 宛先 B のパケットは z に渡す A 宛先 B のパケットは y に渡すルーティング情報