本文重點在于對飛鴿協議原理及部分網絡知識進行普及性的介紹,盡量避免用專業的術語嚇跑非計算機專業朋友,如果有介紹的不合理的地方,也歡迎高手出來拍磚。
飛鴿概述
飛鵒傳書作為免費的開源軟件,在全世界各國享有聲譽,其原作者是H.Shirouzu,其windows平臺的C++源碼下載地址為http://www.azhi.net/IPMsg/ipmsg206src.zip。除windows平臺的實現以外,還存在大量其它平臺的飛鴿實現,如Mac,Linux,甚至還存在平臺無關的Java版本。
本人開發的飛鴿傳書,實際上是在M8平臺上實現了該協議子集。從而能夠實現局域網內用戶發現,接收PC版飛鴿傳入的消息、文件、文件夾。
本人實現的飛鴿,可參考如下兩個帖子:
1 http://bbs.meizu.com/thread-791903-1-1.html
2 http://bbs.meizu.com/thread-814371-1-1.html
飛鴿能夠實現這種異構平臺之間的通信,在于它的源碼和協議是開放的,只要遵守相應的傳輸協議,就可以實現通信。
這里要強調一個概念,網絡傳輸類應用程序,協議是重中之重。那么,協議到底是什么呢?協議可以讓運行于兩個不同平臺的程序之間做到“心有靈犀一點通”,也有點像黑幫內部的切口:A說了天王蓋地虎,B就要說寶塔鎮荷妖。
有點扯遠了,計算機網絡應用中的協議,是要解決一些很實際的問題,比如,以飛鴿為例,計算機A向計算機B可以發消息,也可以傳文件。都是通過網絡傳遞數據,B如何能知道,這些數據中什么是消息,什么是文件呢?這就需要設計通信協議,通過一些命令字描述當前或即將傳送的數據是什么內容。從而使得接收方,能夠正確理解發送方發出的內容。
網絡基礎,TCP/IP協議簡介
TCP/IP是很復雜的,要介紹這個已經遠遠超出我的能力范圍,但我仍然可以對它的上層使用做簡單的介紹。
前面我們花了大量的篇幅加口水強調協議在網絡應用中的重要性。那所謂的飛鴿協議,與我們平時常常聽到的TCP/IP有什么區別和聯系呢?這個問題問的好(我自己問的)!
計算機網絡的設計有著非常多的成功的可取之處,其中之一就是分層。按照問題所在的領域,將問層劃分到不同的層中去解決(讀者可自行參考OSI的七層模型以及TCP/IP的五層模型)。TCP/IP協議在傳輸層提供的UDP和TCP傳輸協議,成為了我們構建應用層軟件(如,聊天,下載,郵件,http等等)的基礎。
TCP傳輸協議規定了通信雙方需要一個“連接-接受”這樣的連接確認過程,既所謂的三次握手過程。一但連接建立成功,雙方可以通過該連接,進行可靠的數據通信。
UDP傳輸協議不需要雙方進行連接,發送方只需要指定接收方的地址和端口,若接收方此時正在該端口等待接收,那接收方就有可能(網絡質量不好的話,可能會丟,不過局域網里通常不會發生這樣的情況)收到消息。
除此之外,還有一個重要的概念是廣播,將數據包發送到廣播地址(用UDP協議發送),則該網段的所有用戶,都可以收到這條數據。
飛鴿協議分析
飛鴿的協議也屬于應用層協議,它描述了飛鴿程序通信時的語法和語義。
其語法定義如下(所有的命令字,都必需符合這樣的格式要求):
Ver(1): PacketNo:SenderName:SenderHost:CommandNo:AdditionalSection
每部分分別對應為:版本號(現在是1):數據包編號:發送主機:命令:附加數據
其中:
數據包編號,一般是取毫秒數。利用這個數據,可以唯一的區別每個數據包;
SenderName指的是發送者的昵稱(m8飛鴿被我統一的寫死為m8,現在知道怎么定制了吧?);
發送主機,指的是發送主機的主機名;
命令,指的是飛鴿協議中定義的一系列命令,具體見下文;
附加數據,指的是對應不同的具體命令,需要提供的數據,具體見下文。
上面介紹了數據包的語法,即格式,這些命令都是通過UDP協議向其它主機發送的。
接下來列出協議的命令,包括命令字及附加選項:
1) Command functions (Low 8 bits from command number 32 bits)
IPMSG_NOOPERATION No Operation
IPMSG_BR_ENTRY Entry to service (Start-up with a Broadcast command)
IPMSG_BR_EXIT Exit from service (End with a Broadcast command)
IPMSG_ANSENTRY Notify a new entry
IPMSG_BR_ABSENCE Change absence mode
IPMSG_BR_ISGETLIST Search valid sending host members
IPMSG_OKGETLIST Host list sending notice
IPMSG_GETLIST Host list sending request
IPMSG_ANSLIST Host list sending
IPMSG_SENDMSG Message transmission
IPMSG_RECVMSG Message receiving check
IPMSG_READMSG Message open notice
IPMSG_DELMSG Message discarded notice
IPMSG_ANSREADMSG Message open confirmation notice(added from version-8)
IPMSG_GETFILEDATA File Transfer request by TCP
IPMSG_RELEASEFILES Discard attachment file
IPMSG_GETDIRFILES Attachment hierarchical file request
IPMSG_GETINFO Get IPMSG version info.
IPMSG_SENDINFO Send IPMSG version info.
IPMSG_GETABSENCEINFO Get absence sentence
IPMSG_SENDABSENCEINFO Send absence sentence
IPMSG_GETPUBKEY RSA Public Key Acquisition
IPMSG_ANSPUBKEY RSA Public Key Response
2) Option flag (High 24 bits from command number 32 bits)
IPMSG_ABSENCEOPT Absence mode(Member recognition command)
IPMSG_SERVEROPT Server(Reserved)
IPMSG_DIALUPOPT Send individual member recognition command
IPMSG_SENDCHECKOPT Transmission check
IPMSG_SECRETOPT Sealed message
IPMSG_READCHECKOPT Sealed message check(added from ver8)
IPMSG_PASSWORDOPT Lock
IPMSG_BROADCASTOPT Broadcast message
IPMSG_MULTICASTOPT Multi-cast(Multiple casts selection)
IPMSG_NEWMUTIOPT New version multi-cast(reserved)
IPMSG_AUTORETOPT Automatic response(Ping-pong protection)
IPMSG_NOLOGOPT No log files
IPMSG_NOADDLISTOPT Notice to the members outside of BR_ENTRY
IPMSG_FILEATTACHOPT File attachment
IPMSG_ENCRYPTOPT Code
IPMSG_NOPOPUPOPT (No longer valid)
IPMSG_RETRYOPT Re-send flag(Use when acquiring HOSTLIST)
3) Extended code flag (hex format combination)
IPMSG_RSA_512
IPMSG_RSA_1024
IPMSG_RSA_2048
IPMSG_RC2_40
IPMSG_RC2_128
IPMSG_RC2_256
IPMSG_BLOWFISH_128
IPMSG_BLOWFISH_256
IPMSG_SIGN_MD5
4) Extended files for attachment (fileattr low 8 bits)
IPMSG_FILE_REGULAR
IPMSG_FILE_DIR
IPMSG_FILE_RETPARENT
IPMSG_FILE_SYMLINK
IPMSG_FILE_CDEV
IPMSG_FILE_BDEV
IPMSG_FILE_FIFO
IPMSG_FILE_RESFORK
5) Attachment file extended attribute(fileattr high 24 bits)
IPMSG_FILE_RONLYOPT
IPMSG_FILE_HIDDENOPT
IPMSG_FILE_EXHIDDENOPT
IPMSG_FILE_ARCHIVEOPT
IPMSG_FILE_SYSTEMOPT
6) Extended file attribute for attachment file
IPMSG_FILE_UID
IPMSG_FILE_USERNAME
IPMSG_FILE_GID
IPMSG_FILE_GROUPNAME
IPMSG_FILE_PERM
IPMSG_FILE_MAJORNO
IPMSG_FILE_MINORNO
IPMSG_FILE_CTIME
IPMSG_FILE_MTIME
IPMSG_FILE_ATIME
IPMSG_FILE_CREATETIME
IPMSG_FILE_CREATOR
IPMSG_FILE_FILETYPE
IPMSG_FILE_FINDERINFO
IPMSG_FILE_ACL
IPMSG_FILE_ALIASFNAME
IPMSG_FILE_UNICODEFNAME
基于上面介紹的內容,我們可以判斷:
1:100:shirouzu:jupiter:32:Hello 表示 shirouzu用戶發送了 Hello 這條消息(32對應為IPMSG_SEND_MSG這個命令,具體需要看源碼中的宏定義)。
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以下內容未完待續,困了,明天再寫
好,接下來我們進入具體場景的分析:
登錄/離線通知
登錄過程需要實現向局域網內的用戶廣播,告訴他們,“我來也!”。收到這條消息的用戶則立即回復,“知道了,我在這里”,同時將新登錄的用戶加入到用戶列表中。發送方也可根據收到的回復信息,了解到當前網絡中,都有哪些已經登錄了的用戶。
具體的數據包如下:
登錄方(要發送到廣播地址,如255.255.255.255):
1:XXX:m8:<主機名稱>:IPMSG_BR_ENTRY:
接收方回復(發送到發送方的IP地址):
1:XXX:<接收方主機名>:IPMSG_ANSENTRY:
相應的,用戶離線時,應向廣播地址發送,“我去也!”,收到這條消息的用戶,需要將發送方從自己的用戶列表中移除,并且不需要回復。
具體的數據包如下:
即將離線用戶:
1:XXX:m8:<主機名稱>:IPMSG_BR_EXIT:
發送/接收消息
發送消息是飛鴿協議中最重要的部分,通過和一些命令選項,可以實現復雜的功能:
最基本的情況下,發送方通過 IPMSG_SEND_MSG 命令,可以將消息發送到接收方
1:12345:m8:<主機名稱>:IPMSG_SEND_MSG:你好,飛鴿
使用命令時,“附加數據”開使發揮作用了它里面包含了要發送的消息。
通常情況下,由于UDP的不可靠性,還需要為 IPMSG_SEND_MSG 命令設定 IPMSG_SENDCHECKOPT選項,也就是要求接收方回復回執信息。
1:12345:m8:<主機名稱>:IPMSG_SEND_MSG|IPMSG_SENDCHECKOPT:你好,飛鴿
接收方收到IPMSG_SEND_MSG時,如果遇到IPMSG_SENDCHECKOPT選項,就要立即回復如下信息:
1:XXX:<用戶名>:<主機名>:IPMSG_RECVMSG:12345
IPMSG_RECVMSG命令通過附加數據段中的數據(12345),告訴發送方,我收到了你的編號為12345的消息包。
除了上面介紹的IPMSG_SENDCHECKOPT選項,飛鴿還支持加密得選項,現有的m8版本沒有實現該功能,所以暫不對這一塊進行介紹。
發送/接收文件
文件的傳輸,要稍微復雜一些,它是通過 IPMSG_SEND_MSG 命令與 IPMSG_FILEATTACHOPT選項的組合,通知接收方“現在有文件要發給你了”,同時要將一些描述文件屬性的數據(如文件名、大小、創建時間、類別屬性如文件夾),發送給接收方,具體格式如下:
file1ID:filename:size:mtime:fileattr[:extend-attr=val1[,val2...][:extend-attr2=...]]:\a:file2ID...
這里需要注意的有幾點,第一,一條文件傳送命令,可以攜帶多條文件信息;第二,多個文件信息之前,要用\a分割;第三,size, mtime和fileattr 是用十六進制數描述的);第四,如果文件名中包含“:”,則需要將其轉義為“::”。
相應的,接收方收到文件傳送命令后,首先需要從文件屬性的數據中解析出要接收的文件的屬性。然后向發送方相同的端口進行TCP連接,連接成功后,通過TCP通道向發送方發送IPMSG_GETFILEDATA命令用于接收文件或發送IPMSG_GETDIRFILES命令,用于接收文件夾。具體接收文件的命令如下:
1:XXX:m8:<主機名>:IPMSG_GETFILEDATA:packetID:fileID : offset
這條命令通過packetID,讓發送方明白對方請求的文件是源于哪個命令包;通過fileId讓發送方確定要發哪個文件;通過offset;讓發送方明白要從哪個字節開始發送。
發送方的TCP通道收到上面的命令,就會發送對方請求的文件;而接收方將收到的數據保存到磁盤上即可。