0 Telnet与远程登录

远程登录，即通过先登录一台主机，然后再通过网络远程登录到任何一台连接到网络的主机上（需要有登录账号和口令），而不需要为每一台主机连接一个硬件终端。

TCP/IP网络上，远程登录采用C/S模式，有两种远程登录的方法：

（1）Telnet，最古老的Internet应用，全称Telecommunication Network Protocol（电信网络协议）。Telnet受到TCP/IP的广泛支持，可以运行在不同操作系统的主机之间，Telnet客户端和服务器端之间通过选项协商机制，确定通信双方所能提供的通信功能。

（2）Rlogin，起源于伯克利Unix，现在也可以在其他操作系统上运行，比Telnet简单。

1 Telnet与C/S模式

  • Telnet客户进程同时与终端用户和TCP/IP协议模块进行交互，所以在客户进程上键入的任何信息，将会通过TCP连接传输到服务器端，同时键入的信息和返回的信息都会回显在终端上。
  • Telnet只使用一条TCP连接，意味着控制信息和数据信息将会在一条TCP连接上传输，因此必须要有相应的方式区分控制命令和数据。
  • Telnet客户进程和服务器进程属于用户应用程序。

2 NVT ASCII 与 Telnet 命令

  • NVT ASCII

    Telnet协议定义了一种通用字符终端——网络虚拟终端NVT（Network Virtual Terminal）。

    相应的，有NVT ASCII——7比特的ASCII字符集，网络之间的协议族都使用NVT ASCII。每7比特都将最高位置为0，然后以8比特的格式进行传送。

    每一行结束都有两个字符——CR（回车） LF（换行），也可以用\r\n表示。

    NVT ASCII应用广泛，FTP、SMTP等协议都使用其来描述客户端发出的命令以及服务器对命令的应答 。

  • Telnet命令

    Telnet通信的两个方向都采用带内信令方式，即在一个TCP连接上既传送数据又传送控制信令。

    IAC（Interpret as Command，字节码为0xff，即255），是Telnet命令的标识，其后会跟着相应的命令字节，所有IAC+命令字节构成了Telnet命令集。

  • 选项协商

    Telnet的连接双方在连接之初，首先会进行交互，以确定连接双方各自所需的通信功能，所用的方式就是选项协商机制。选项协商是对称的，即任何一方都可以主动地发送选项协商请求给对方。

    选项协商需要3个字节：（1）IAC字节；（2）WILL/DO/WONT/DONT，四个字节中的一个；（3）ID字节，用于指定激活或者禁止选项。

    虽然选项协商机制是对称的，但是客户端和服务器在协商的时候，各自的要求可以不一样，因为远程登录毕竟不是对称的应用，客户端有自己需要完成的任务，服务器则有属于自己的任务。

  • 子选项协商

    有些选项，不是简单地通过3个字节就能完全确定的，所以需要在3个字节的协商条件下，继续完成后续的协商，即子选项协商。

    子选项协商建立在之前的3字节选项的基础上，以IAC SB起始，接ID字节，接后续子选项字节，最后以IAC SE终止，例如：

    < IAC,SB,24,1,IAC,SE >

  • 通信方式

    Telnet客户端与服务器之间一共有四种通信方式：半双工、一次一个字符（默认方式）、一次一行（准行方式）以及行方式。

    其中，一次一个字符的默认方式，客户端所键入的每个字符都会单独发送到服务器进程，然后服务器进程将会回显大多数的字符（除非服务器应用程序没有启用回显功能）。

  • 同步方式与同步信号

    以Data Mark（DM）命令作为同步信号，该同步信号将以TCP紧急数据的形式发送（即标志比特URG=1），也即同步信号将随着数据流传输，用于告诉同步信号的接收端回到正常的处理过程上，即重新开始正常地接收数据、处理数据。

    为什么要使用TCP紧急数据的形式传输同步信号？因为，即使TCP数据流已经被TCP流量控制所终止，但是紧急数据（URG=1）还是可以进行传输，而同步信号（IAC+DM）就位于紧急数据的最后一个字节，这样一来就可以通过同步信号，告诉对方回到正常的数据传输和处理上。

3 总结

Telnet作为Internet最早的应用之一，其基于TCP的通信模式和流程，为后来的很多Internet应用提供了最基础的参照。对Telnet的学习和理解，以及后续的实现（又挖一个坑…），对未来理解和实现网络编程应该会有具有很大的帮助。