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