Added table of contents to protocol.tex.
[doldaconnect.git] / doc / protocol / protocol.tex
1 \documentclass[twoside,a4paper,11pt]{article}
2
3 \usepackage[T1]{fontenc}
4 \usepackage[utf8x]{inputenc}
5 \usepackage[ps2pdf]{hyperref}
6 \usepackage{reqlist}
7
8 \newcommand{\urlink}[1]{\texttt{<#1>}}
9 \newcommand{\unix}{\textsc{Unix}}
10
11 \title{Dolda Connect protocol}
12 \author{Fredrik Tolf\\\texttt{<fredrik@dolda2000.com>}}
13
14 \begin{document}
15
16 \maketitle
17
18 \tableofcontents
19
20 \section{Introduction}
21 Dolda Connect consists partly of a daemon (a.k.a. server) that runs in
22 the background and carries out all the actual work, and a number of
23 client programs (a.k.a. user interfaces) that connect to the daemon in
24 order to tell it what to do. In order for the daemon and the clients
25 to be able to talk to each other, a protocol is needed. This document
26 intends to document that protocol, so that third parties can write
27 their own client programs.
28
29 It is worthy of note that there exists a library, called
30 \texttt{libdcui} that carries out much of the low level work of
31 speaking the protocol, facilitating the creation of new client
32 programs. In itself, \texttt{libdcui} is written in the C programming
33 language and is intended to be used by other programs written in C,
34 but there also exist wrapper libraries for both GNU Guile (the GNU
35 project's Scheme interpreter) and for Python. The former is
36 distributed with the main Dolda Connect source tree, while the latter
37 is distributed separately (for technical reasons). To get a copy,
38 please refer to Dolda Connect's homepage at
39 \urlink{http://www.dolda2000.com}.
40
41 \section{Transport format}
42 Note: Everything covered in this section is handled by the
43 \texttt{libdcui} library. Thus, if you read this because you just want
44 to write a client, and are using the library (or any of the wrapper
45 libraries), you can safely skip over this section. It may still be
46 interesting to read in order to understand the semantics of the
47 protocol, however.
48
49 The protocol can be spoken over any channel that features a
50 byte-oriented, reliable virtual (or not) circuit. Usually, it is
51 spoken over a TCP connection or a byte-oriented \unix\ socket. The
52 usual port number for TCP connections is 1500, but any port could be
53 used\footnote{However, port 1500 is what the \texttt{libdcui} library
54   uses if no port is explicitly stated, so it is probably to be
55   preferred}.
56
57 \subsection{Informal description}
58
59 On top of the provided byte-oriented connection, the most basic level
60 of the protocol is a stream of Unicode characters, encoded with
61 UTF-8. The Unicode stream is then grouped in two levels: lines
62 consisting of words (a.k.a. tokens). Lines are separated by CRLF
63 sequences (\emph{not} just CR or LF), and words are separated by
64 whitespace. Both whitespace and CRLFs can be quoted, however,
65 overriding their normal interpretation of separators and allowing them
66 to be parts of words. NUL characters are not allowed to be transferred
67 at all, but all other Unicode codepoints are allowed.
68
69 Lines transmitted from the daemon to the client are slightly
70 different, however. They all start with a three-digit code, followed
71 by either a space or a dash\footnote{Yes, this is inspired by FTP and
72   SMTP.}, followed by the normal sequence of words. The three-digit
73 code identifies that type of line. Overall, the protocol is a
74 lock-step protocol, where the clients sends one line that is
75 interpreted as a request, and the daemon replies with one or more
76 lines. In a multi-line response, all lines except the last have the
77 three-digit code followed by a dash. The last line of a multi-line
78 response and the only line of a single-line response have the
79 three-digit code followed by a space. All lines of a multi-line
80 response have the same three-digit code. The client is not allowed to
81 send another request until the last line of the previous response has
82 been received. The exception is that the daemon might send (but only
83 if the client has requested it to do so) sporadic lines of
84 asynchronous notification messages. Notification message lines are
85 distinguished by having their three-digit codes always begin with the
86 digit 6. Otherwise, the first digit of the three-digit code indicates
87 the overall success or failure of a request. Codes beginning with 2
88 indicate the the request to which they belong succeeded. Codes
89 beginning with 3 indicate that the request succeeded in itself, but
90 that it is considered part of a sequence of commands, and that the
91 sequence still requires additional interaction before considered
92 successful. Codes beginning with 5 are indication of errors. The
93 remaining two digits merely distinguish between different
94 outcomes. Note that notification message lines may come at \emph{any}
95 time, even in the middle of multiline responses (though not in the
96 middle of another line). There are no multiline notifications.
97
98 The act of connecting to the daemon is itself considered a request,
99 solicitating a success or failure response, so it is the daemon that
100 first transmits actual data. A failure response may be provoked by a
101 client connecting from a prohibited source.
102
103 Quoting of special characters in words may be done in two ways. First,
104 the backslash character escapes any special interpretation of the
105 character that comes after it, no matter where or what the following
106 character is (it is not required even to be a special
107 character). Thus, the only way to include a backslash in a word is to
108 escape it with another backslash. Second, any interpretation of
109 whitespace may be escaped using the citation mark character (only the
110 ASCII one, U+0022 -- not any other Unicode quotes), by enclosing a
111 string containing whitespace in citation marks. (Note that the citation
112 marks need not necessarily be placed at the word boundaries, so the
113 string ``\texttt{a"b c"d}'' is parsed as a single word ``\texttt{ab
114   cd}''.) Technically, this dual layer of quoting may seem like a
115 liability when implementing the protocol, but it is quite convenient
116 when talking directly to the daemon with a program such as
117 \texttt{telnet}.
118
119 \subsection{Formal description}
120
121 Formally, the syntax of the protocol may be defined with the following
122 BNF rules. Note that they all operate on Unicode characters, not bytes.
123
124 \begin{tabular}{lcl}
125 <session> & ::= & <SYN> <response> \\
126  & & | <session> <transaction> \\
127  & & | <session> <notification> \\
128 <transaction> & ::= & <request> <response> \\
129 <request> & ::= & <line> \\
130 <response> & ::= & <resp-line-last> \\
131  & & | <resp-line-not-last> <response> \\
132  & & | <notification> <response> \\
133 <resp-line-last> & ::= & <resp-code> <SPACE> <line> \\
134 <resp-line-not-last> & ::= & <resp-code> <DASH> <line> \\
135 <notification> & ::= & <notification-code> <SPACE> <line> \\
136 <resp-code> & ::= & ``\texttt{2}'' <digit> <digit> \\
137  & & | ``\texttt{3}'' <digit> <digit> \\
138  & & | ``\texttt{5}'' <digit> <digit> \\
139 <notification-code> & ::= & ``\texttt{6}'' <digit> <digit> \\
140 <line> & ::= & <CRLF> \\
141  & & | <word> <ws> <line> \\
142 <word> & ::= & <COMMON-CHAR> \\
143  & & | ``\texttt{$\backslash$}'' <CHAR> \\
144  & & | ``\texttt{"}'' <quoted-word> ``\texttt{"}'' \\
145  & & | <word> <word> \\
146 <quoted-word> & ::= & ``'' \\
147  & & | <COMMON-CHAR> <quoted-word> \\
148  & & | <ws> <quoted-word> \\
149  & & | ``\texttt{$\backslash$}'' <CHAR> <quoted-word> \\
150 <ws> & ::= & <1ws> | <1ws> <ws> \\
151 <1ws> & ::= & <SPACE> | <TAB> \\
152 <digit> & ::= & ``\texttt{0}'' |
153 ``\texttt{1}'' | ``\texttt{2}'' |
154 ``\texttt{3}'' | ``\texttt{4}'' \\
155 & & | ``\texttt{5}'' | ``\texttt{6}'' |
156 ``\texttt{7}'' | ``\texttt{8}'' |
157 ``\texttt{9}''
158 \end{tabular}
159
160 As for the terminal symbols, <SPACE> is U+0020, <TAB> is U+0009,
161 <CRLF> is the sequence of U+000D and U+000A, <DASH> is U+002D, <CHAR>
162 is any Unicode character except U+0000, <COMMON-CHAR> is any
163 Unicode character except U+0000, U+0009, U+000A, U+000D, U+0020,
164 U+0022 and U+005C, and <SYN> is the out-of-band message that
165 establishes the communication channel\footnote{This means that the
166   communication channel must support such a message. For example, raw
167   RS-232 would be hard to support.}. The following constraints also
168 apply:
169 \begin{itemize}
170 \item <SYN> and <request> must be sent from the client to the daemon.
171 \item <response> and <notification> must be sent from the daemon to
172   the client.
173 \end{itemize}
174 Note that the definition of <word> means that the only way to
175 represent an empty word is by a pair of citation marks.
176
177 In each request line, there should be at least one word, but it is not
178 considered a syntax error if there is not. The first word in each
179 request line is considered the name of the command to be carried out
180 by the daemon. An empty line is a valid request as such, but since no
181 matching command, it will provoke the same kind of error response as
182 if a request with any other non-existing command were sent. Any
183 remaining words on the line are considered arguments to the command.
184
185 \section{Requests}
186 For each arriving request, the daemon checks so that the request
187 passes a number of tests before carrying it out. First, it matches the
188 name of the command against the list of known commands to see if the
189 request calls a valid command. If the command is not valid, the daemon
190 sends a reponse with code 500. Then, it checks so that the request has
191 the minimum required number of parameters for the given command. If it
192 does not, it responds with a 501 code. Last, it checks so that the
193 user account issuing the request has the necessary permissions to have
194 the request carried out. If it does not, it responds with a 502
195 code. After that, any responses are individual to the command in
196 question. The intention of this section is to list them all.
197
198 \subsection{Permissions}
199
200 As for the permissions mentioned above, it is outside the scope of
201 this document to describe the administration of
202 permissions\footnote{Please see the \texttt{doldacond.conf(5)} man
203   page for more information on that topic.}, but some commands require
204 certain permission, they need at least be specified. When a connection
205 is established, it is associated with no permissions. At that point,
206 only requests that do not require any permissions can be successfully
207 issued. Normally, the first thing a client would do is to authenticate
208 to the daemon. At the end of a successful authentication, the daemon
209 associates the proper permissions with the connection over which
210 authentication took place. The possible permissions are listed in
211 table \ref{tab:perm}.
212
213 \begin{table}
214   \begin{tabular}{rl}
215     Name & General description \\
216     \hline
217     \texttt{admin} & Required for all commands that administer the
218     daemon. \\
219     \texttt{fnetctl} & Required for all commands that alter the state of
220     connected hubs. \\
221     \texttt{trans} & Required for all commands that alter the state of
222     file transfers. \\
223     \texttt{transcu} & Required specifically for cancelling uploads. \\
224     \texttt{chat} & Required for exchanging chat messages. \\
225     \texttt{srch} & Required for issuing and querying searches. \\
226   \end{tabular}
227   \caption{The list of available permissions}
228   \label{tab:perm}
229 \end{table}
230
231 \subsection{Protocol revisions}
232 \label{rev}
233 Since Dolda Connect is developing, its command set may change
234 occasionally. Sometimes new commands are added, sometimes commands
235 change argument syntax, and sometimes commands are removed. In order
236 for clients to be able to cleanly cope with such changes, the protocol
237 is revisioned. When a client connects to the daemon, the daemon
238 indicates in the first response it sends the range of protocol
239 revisions it supports, and each command listed below specifies the
240 revision number from which its current specification is valid. A
241 client should should check the revision range from the daemon so that
242 it includes the revision that incorporates all commands that it wishes
243 to use.
244
245 Whenever the protocol changes at all, it is given a new revision
246 number. If the entire protocol is backwards compatible with the
247 previous version, the revision range sent by the server is updated to
248 extend forward to the new revision. If the protocol in any way is not
249 compatible with the previous revision, the revision range is moved
250 entirely to the new revision. Therefore, a client can check for a
251 certain revision and be sure that everything it wants is supported by
252 the daemon.
253
254 At the time of this writing, the latest protocol revision is 2. Please
255 see the file \texttt{doc/protorev} that comes with the Dolda Connect
256 source tree for a full list of revisions and what changed between
257 them.
258
259 \subsection{List of commands}
260
261 Follows does a (hopefully) exhaustive listing of all commands valid
262 for a request. For each possible request, it includes the name of the
263 command for the request, the permissions required, the syntax for the
264 entire request line, and the possible responses.
265
266 The syntax of the request and response lines is described in a format
267 like that traditional of \unix\ man pages, with a number of terms,
268 each corresponding to a word in the line. Each term in the syntax
269 description is either a literal string, written in lower case; an
270 argument, written in uppercase and meant to be replaced by some other
271 text as described; an optional term, enclosed in brackets
272 (``\texttt{[}'' and ``\texttt{]}''); or a list of alternatives,
273 enclosed in braces (``\texttt{\{}'' and ``\texttt{\}}'') and separated
274 by pipes (``\texttt{|}''). Possible repetition of a term is indicated
275 by three dots (``\texttt{...}''), and, for the purpose of repition,
276 terms may be groups with parentheses (``\texttt{(}'' and
277 ``\texttt{)}'').
278
279 Two things should be noted regarding the responses. First, in the
280 syntax description of responses, the response code is given as the
281 first term, even though it is not actually considered a word. Second,
282 more words may follow after the specified syntax, and should be
283 discarded by a client. Many responses use that to include a human
284 readable string to indicate the conclusion of the request.
285
286 \subsubsection{Connection}
287 As mentioned above, the act of connecting to the daemon is itself
288 considered a request, soliciting a response. Such a request obviously
289 has no command name and no syntax, but needs a description
290 nonetheless.
291
292 \revision{1}
293
294 \noperm
295
296 \begin{responses}
297   \response{200}
298   The old response given by daemons not yet using the revisioned
299   protocol. Clients receiving this response should consider it an
300   error.
301   \response{201 LOREV HIREV}
302   Indicates that the connection is accepted. The \param{LOREV} and
303   \param{HIREV} parameters specify the range of supported protocol
304   revisions, as described in section \ref{rev}.
305   \response{502 REASON}
306   The connection is refused by the daemon and will be closed. The
307   \param{REASON} parameter states the reason for the refusal in
308   English\footnote{So it is probably not suitable for localized
309     programs}.
310 \end{responses}
311
312 \input{commands}
313
314 \end{document}