8184cfb92cf5a3505f43134febae46acf262bfdd
[doldaconnect.git] / doc / protocol / protocol.tex
1 \documentclass[twoside,a4paper,11pt]{article}
2
3 \usepackage[T1]{fontenc}
4 \usepackage[utf8x]{inputenc}
5 \usepackage{reqlist}
6
7 \newcommand{\url}[1]{\texttt{<#1>}}
8 \newcommand{\unix}{\textsc{Unix}}
9
10 \title{Dolda Connect protocol}
11 \author{Fredrik Tolf\\\texttt{<fredrik@dolda2000.com>}}
12
13 \begin{document}
14
15 \maketitle
16
17 \section{Introduction}
18 Dolda Connect consists partly of a daemon (a.k.a. server) that runs in
19 the background and carries out all the actual work, and a number of
20 client programs (a.k.a. user interfaces) that connect to the daemon in
21 order to tell it what to do. In order for the daemon and the clients
22 to be able to talk to each other, a protocol is needed. This document
23 intends to document that protocol, so that third parties can write
24 their own client programs.
25
26 It is worthy of note that there exists a library, called
27 \texttt{libdcui} that carries out much of the low level work of
28 speaking the protocol, facilitating the creation of new client
29 programs. In itself, \texttt{libdcui} is written in the C programming
30 language and is intended to be used by other programs written in C,
31 but there also exist wrapper libraries for both GNU Guile (the GNU
32 project's Scheme interpreter) and for Python. The former is
33 distributed with the main Dolda Connect source tree, while the latter
34 is distributed separately (for technical reasons). To get a copy,
35 please refer to Dolda Connect's homepage at
36 \url{http://www.dolda2000.com}.
37
38 \section{Transport format}
39 Note: Everything covered in this section is handled by the
40 \texttt{libdcui} library. Thus, if you read this because you just want
41 to write a client, and are using the library (or any of the wrapper
42 libraries), you can safely skip over this section. It may still be
43 interesting to read in order to understand the semantics of the
44 protocol, however.
45
46 The protocol can be spoken over any channel that features a
47 byte-oriented, reliable virtual (or not) circuit. Usually, it is
48 spoken over a TCP connection or a byte-oriented \unix\ socket. The
49 usual port number for TCP connections is 1500, but any port could be
50 used\footnote{However, port 1500 is what the \texttt{libdcui} library
51   uses if no port is explicitly stated, so it is probably to be
52   preferred}.
53
54 \subsection{Informal description}
55
56 On top of the provided byte-oriented connection, the most basic level
57 of the protocol is a stream of Unicode characters, encoded with
58 UTF-8. The Unicode stream is then grouped in two levels: lines
59 consisting of words (a.k.a. tokens). Lines are separated by CRLF
60 sequences (\emph{not} just CR or LF), and words are separated by
61 whitespace. Both whitespace and CRLFs can be quoted, however,
62 overriding their normal interpretation of separators and allowing them
63 to be parts of words. NUL characters are not allowed to be transferred
64 at all, but all other Unicode codepoints are allowed.
65
66 Lines transmitted from the daemon to the client are slightly
67 different, however. They all start with a three-digit code, followed
68 by either a space or a dash\footnote{Yes, this is inspired by FTP and
69   SMTP.}, followed by the normal sequence of words. The three-digit
70 code identifies that type of line. Overall, the protocol is a
71 lock-step protocol, where the clients sends one line that is
72 interpreted as a request, and the daemon replies with one or more
73 lines. In a multi-line response, all lines except the last have the
74 three-digit code followed by a dash. The last line of a multi-line
75 response and the only line of a single-line response have the
76 three-digit code followed by a space. All lines of a multi-line
77 response have the same three-digit code. The client is not allowed to
78 send another request until the last line of the previous response has
79 been received. The exception is that the daemon might send (but only
80 if the client has requested it to do so) sporadic lines of
81 asynchronous notification messages. Notification message lines are
82 distinguished by having their three-digit codes always begin with the
83 digit 6. Otherwise, the first digit of the three-digit code indicates
84 the overall success or failure of a request. Codes beginning with 2
85 indicate the the request to which they belong succeeded. Codes
86 beginning with 3 indicate that the request succeeded in itself, but
87 that it is considered part of a sequence of commands, and that the
88 sequence still requires additional interaction before considered
89 successful. Codes beginning with 5 are indication of errors. The
90 remaining two digits merely distinguish between different
91 outcomes. Note that notification message lines may come at \emph{any}
92 time, even in the middle of multiline responses (though not in the
93 middle of another line). There are no multiline notifications.
94
95 The act of connecting to the daemon is itself considered a request,
96 solicitating a success or failure response, so it is the daemon that
97 first transmits actual data. A failure response may be provoked by a
98 client connecting from a prohibited source.
99
100 Quoting of special characters in words may be done in two ways. First,
101 the backslash character escapes any special interpretation of the
102 character that comes after it, no matter where or what the following
103 character is (it is not required even to be a special
104 character). Thus, the only way to include a backslash in a word is to
105 escape it with another backslash. Second, any interpretation of
106 whitespace may be escaped using the citation mark character (only the
107 ASCII one, U+0022 -- not any other Unicode quotes), by enclosing a
108 string containing whitespace in citation marks. (Note that the citation
109 marks need not necessarily be placed at the word boundaries, so the
110 string ``\texttt{a"b c"d}'' is parsed as a single word ``\texttt{ab
111   cd}''.) Technically, this dual layer of quoting may seem like a
112 liability when implementing the protocol, but it is quite convenient
113 when talking directly to the daemon with a program such as
114 \texttt{telnet}.
115
116 \subsection{Formal description}
117
118 Formally, the syntax of the protocol may be defined with the following
119 BNF rules. Note that they all operate on Unicode characters, not bytes.
120
121 \begin{tabular}{lcl}
122 <session> & ::= & <SYN> <response> \\
123  & & | <session> <transaction> \\
124  & & | <session> <notification> \\
125 <transaction> & ::= & <request> <response> \\
126 <request> & ::= & <line> \\
127 <response> & ::= & <resp-line-last> \\
128  & & | <resp-line-not-last> <response> \\
129  & & | <notification> <response> \\
130 <resp-line-last> & ::= & <resp-code> <SPACE> <line> \\
131 <resp-line-not-last> & ::= & <resp-code> <DASH> <line> \\
132 <notification> & ::= & <notification-code> <SPACE> <line> \\
133 <resp-code> & ::= & ``\texttt{2}'' <digit> <digit> \\
134  & & | ``\texttt{3}'' <digit> <digit> \\
135  & & | ``\texttt{5}'' <digit> <digit> \\
136 <notification-code> & ::= & ``\texttt{6}'' <digit> <digit> \\
137 <line> & ::= & <CRLF> \\
138  & & | <word> <ws> <line> \\
139 <word> & ::= & <COMMON-CHAR> \\
140  & & | ``\texttt{$\backslash$}'' <CHAR> \\
141  & & | ``\texttt{"}'' <quoted-word> ``\texttt{"}'' \\
142  & & | <word> <word> \\
143 <quoted-word> & ::= & ``'' \\
144  & & | <COMMON-CHAR> <quoted-word> \\
145  & & | <ws> <quoted-word> \\
146  & & | ``\texttt{$\backslash$}'' <CHAR> <quoted-word> \\
147 <ws> & ::= & <1ws> | <1ws> <ws> \\
148 <1ws> & ::= & <SPACE> | <TAB> \\
149 <digit> & ::= & ``\texttt{0}'' |
150 ``\texttt{1}'' | ``\texttt{2}'' |
151 ``\texttt{3}'' | ``\texttt{4}'' \\
152 & & | ``\texttt{5}'' | ``\texttt{6}'' |
153 ``\texttt{7}'' | ``\texttt{8}'' |
154 ``\texttt{9}''
155 \end{tabular}
156
157 As for the terminal symbols, <SPACE> is U+0020, <TAB> is U+0009,
158 <CRLF> is the sequence of U+000D and U+000A, <DASH> is U+002D, <CHAR>
159 is any Unicode character except U+0000, <COMMON-CHAR> is any
160 Unicode character except U+0000, U+0009, U+000A, U+000D, U+0020,
161 U+0022 and U+005C, and <SYN> is the out-of-band message that
162 establishes the communication channel\footnote{This means that the
163   communication channel must support such a message. For example, raw
164   RS-232 would be hard to support.}. The following constraints also
165 apply:
166 \begin{itemize}
167 \item <SYN> and <request> must be sent from the client to the daemon.
168 \item <response> and <notification> must be sent from the daemon to
169   the client.
170 \end{itemize}
171 Note that the definition of <word> means that the only way to
172 represent an empty word is by a pair of citation marks.
173
174 In each request line, there should be at least one word, but it is not
175 considered a syntax error if there is not. The first word in each
176 request line is considered the name of the command to be carried out
177 by the daemon. An empty line is a valid request as such, but since no
178 matching command, it will provoke the same kind of error response as
179 if a request with any other non-existing command were sent. Any
180 remaining words on the line are considered arguments to the command.
181
182 \section{Requests}
183 For each arriving request, the daemon checks so that the request
184 passes a number of tests before carrying it out. First, it matches the
185 name of the command against the list of known commands to see if the
186 request calls a valid command. If the command is not valid, the daemon
187 sends a reponse with code 500. Then, it checks so that the request has
188 the minimum required number of parameters for the given command. If it
189 does not, it responds with a 501 code. Last, it checks so that the
190 user account issuing the request has the necessary permissions to have
191 the request carried out. If it does not, it responds with a 502
192 code. After that, any responses are individual to the command in
193 question. The intention of this section is to list them all.
194
195 \subsection{Permissions}
196
197 As for the permissions mentioned above, it is outside the scope of
198 this document to describe the administration of
199 permissions\footnote{Please see the \texttt{doldacond.conf(5)} man
200   page for more information on that topic.}, but some commands require
201 certain permission, they need at least be specified. When a connection
202 is established, it is associated with no permissions. At that point,
203 only requests that do not require any permissions can be successfully
204 issued. Normally, the first thing a client would do is to authenticate
205 to the daemon. At the end of a successful authentication, the daemon
206 associates the proper permissions with the connection over which
207 authentication took place. The possible permissions are listed in
208 table \ref{tab:perm}.
209
210 \begin{table}
211   \begin{tabular}{rl}
212     Name & General description \\
213     \hline
214     \texttt{admin} & Required for all commands that administer the
215     daemon. \\
216     \texttt{fnetctl} & Required for all commands that alter the state of
217     connected hubs. \\
218     \texttt{trans} & Required for all commands that alter the state of
219     file transfers. \\
220     \texttt{transcu} & Required specifically for cancelling uploads. \\
221     \texttt{chat} & Required for exchanging chat messages. \\
222     \texttt{srch} & Required for issuing and querying searches. \\
223   \end{tabular}
224   \caption{The list of available permissions}
225   \label{tab:perm}
226 \end{table}
227
228 \subsection{Protocol revisions}
229
230 Since Dolda Connect is developing, its command set may change
231 occasionally. Sometimes new commands are added, sometimes commands
232 change argument syntax, and sometimes commands are removed. In order
233 for clients to be able to cleanly cope with such changes, the protocol
234 is revisioned. When a client connects to the daemon, the daemon
235 indicates in the first response it sends the range of protocol
236 revisions it supports, and each command listed below specifies the
237 revision number from which its current specification is valid. A
238 client should should check the revision range from the daemon so that
239 it includes the revision that incorporates all commands that it wishes
240 to use.
241
242 Whenever the protocol changes at all, it is given a new revision
243 number. If the entire protocol is backwards compatible with the
244 previous version, the revision range sent by the server is updated to
245 extend forward to the new revision. If the protocol in any way is not
246 compatible with the previous revision, the revision range is moved
247 entirely to the new revision. Therefore, a client can check for a
248 certain revision and be sure that everything it wants is supported by
249 the daemon.
250
251 \subsection{List of commands}
252
253 Follows does a (hopefully) exhaustive listing of all commands valid
254 for a request. For each possible request, it includes the name of the
255 command for the request, the permissions required, the syntax the
256 entire request line, and the possible responses.
257
258 The syntax of the request and response lines is described in a format
259 like that traditional of \unix\ man pages, with a number of terms,
260 each corresponding to a word in the line. Each term in the syntax
261 description is either a literal string, written in lower case; an
262 argument, written in uppercase and meant to be replaced by some other
263 text as described; an optional term, enclosed in brackets
264 (``\texttt{[}'' and ``\texttt{]}''); or a list of alternatives,
265 enclosed in braces (``\texttt{\{}'' and ``\texttt{\}}'') and separated
266 by pipes (``\texttt{|}''). Possible repetition of a term is indicated
267 by three dots (``\texttt{...}''), and, for the purpose of repition,
268 terms may be groups with parentheses (``\texttt{(}'' and
269 ``\texttt{)}'').
270
271 Two things should be noted regarding the responses. First, in the
272 syntax description of responses, the response code is given as the
273 first term, even though it is not actually considered a word. Second,
274 more words may follow after the specified syntax, and should be
275 discarded by a client. Many responses use that to include a human
276 readable string to indicate the conclusion of the request.
277
278 \subsubsection{Connection}
279 As mentioned above, the act of connecting to the daemon is itself
280 considered a request, soliciting a response. Such a request obviously
281 has no command name and no syntax, but needs a description
282 nonetheless.
283
284 \noperm
285
286 \begin{responses}
287   \response{200}
288   The old response given by daemons not yet using the revisioned
289   protocol. Clients receiving this response should consider it an
290   error.
291 \end{responses}
292
293 \end{document}