以在網(wǎng)交換機(jī)中TELNET的應(yīng)用 （2000-3-24）
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LAN 以太網(wǎng) 交換機(jī) 以在網(wǎng)
交換機(jī)中TELNET的應(yīng)用（丁夫 石冰心）
TELNET協(xié)議是當(dāng)今Internet應(yīng)用最廣泛的協(xié)議之一，尤其在使用UNIX操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)
上，它已成為不可或缺的一種工具。 更重要的是，TELNET協(xié)議提供了在Internet上異質(zhì)網(wǎng)之
間傳遞數(shù)據(jù)和控制信息的重要方法，具有很重要的實(shí)用價(jià)值和啟發(fā)意義。在
以太網(wǎng)交換機(jī)的
設(shè)計(jì)中，TELNET服務(wù)器是提供遠(yuǎn)程管理功能的必備部件，在其它各種網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中它也是必不
可缺的一部分。本文首先介紹了以太網(wǎng)交換機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理及TELNET服務(wù)器在其中
的地位和作用，然后介紹了TELNET協(xié)議的內(nèi)容及其實(shí)現(xiàn)方法。
1以太網(wǎng)交換機(jī)基本結(jié)構(gòu)及工作原理
交換芯片為ASIC芯片，主要完成在瑞口之間交換以太網(wǎng)幀的功能；另外還能提供對(duì)V
LAN、
組播（Multicast）、生成樹(shù)協(xié)議（STP，SPanning Tree Protocol）、RMON、SNMP MIB、流
量控制、三層交換等功能的支持。收發(fā)器負(fù)責(zé)將端口收到的以太網(wǎng)幀送到交換芯片，并將交
換芯片發(fā)出的幀送到端口上。10M／100M自適應(yīng)端口還負(fù)責(zé)10M／100M以太網(wǎng)幀的自適應(yīng)識(shí)別
上LED為指示端口狀態(tài)的發(fā)光二極管。虛線框內(nèi)為交換機(jī)的管理部分，為交換機(jī)提供智能功能，
是可選設(shè)備。CPU為RISC處理器芯片。CPU接口為符合特殊標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)總線和控制總線的接口
電路。串行接口（Serial，為標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口。
交換機(jī)的管理部分硬件類似一臺(tái)主機(jī)，由軟件支持運(yùn)行。為了達(dá)到實(shí)時(shí)性的要求，支撐
平臺(tái)使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（如VxWorks），再輔之以各種應(yīng)用程序構(gòu)成了管理部分的軟件部分。
其中設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（DeviceDriver）負(fù)責(zé)通過(guò)CPU接口與交換芯片交換數(shù)據(jù)和控制信息，
如交換芯片的寄存器的讀寫、交換部分RAM的讀寫、中斷的處理等等。用戶管理界面（User
Interface給管理員提供多種反好的人機(jī)界面。Shell提供一個(gè)菜單式的命令行界面，可以通
過(guò)串日或TELNET服務(wù)端口提供管理服務(wù)。SNMP／Web為另外兩種用戶管理界面，它們更友好，
功能也更豐富，分別通過(guò)SNMP端口和Web頁(yè)面管理交換機(jī)。這兩種方式和TELNET方式提供了遠(yuǎn)
程管理的功能。
TELNET服務(wù)器（TELNETDaemon接收從TCP的23號(hào)端口遠(yuǎn)程登錄的請(qǐng)求，并建立連接。這條
TCP連接作為Shell與遠(yuǎn)程登錄者之間的通信鏈路，透明地傳輸兩者之間的數(shù)據(jù)和控制信息。
2 TELNET協(xié)議介紹
TELNET協(xié)議提供了雙向的、面向字符（8bit數(shù)據(jù)）的通信方式。最初它被用作終端與面
向終端的進(jìn)程之間通信的標(biāo)準(zhǔn)，后來(lái)它也用于終端間的點(diǎn)時(shí)點(diǎn)通信以及在分布式環(huán)境下進(jìn)程
間的通信。TELNET使用客戶機(jī)／服務(wù)器模式。在本地系統(tǒng)運(yùn)行TELNET客戶機(jī)，而在遠(yuǎn)地主機(jī)
則運(yùn)行TELNET服務(wù)器。TELNET協(xié)議在TCP／IP協(xié)議堆中屬于應(yīng)用層（Application Laver），
工作在TCP層之上；TELNET服務(wù)器程序工作在TCP的23號(hào)端口上。TELNET協(xié)議有三個(gè)基本概念：
網(wǎng)絡(luò)虛擬終端、選項(xiàng)協(xié)商和對(duì)稱性。
2.1網(wǎng)絡(luò)虛擬終端
為了適應(yīng)許多計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)之間的差異，TELNET定義了所謂的網(wǎng)絡(luò)虛擬終端（NVT）。
NVT包括鍵盤和打印機(jī)，分別對(duì)應(yīng)于普通終端的鍵盤和顯示器。在發(fā)送數(shù)據(jù)前先把要發(fā)送的字
符轉(zhuǎn)換為NVT的字符，送給NVT鍵盤；把來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)（NVT字符）送給NVT打印機(jī)，經(jīng)過(guò)NVT
打印機(jī)過(guò)濾的字符交給上層軟件處理。
2.2選項(xiàng)協(xié)商
NVT并不能解決通信中所有的問(wèn)題，TELNET定義了自己的一些控制命令。通過(guò)TELNET的選
項(xiàng)協(xié)商（Option Negotiation），客戶機(jī)和服務(wù)器可以協(xié)商使用更多的終端功能。協(xié)商的對(duì)
話模式有四種：WILL；WONT；DO；DONT。
2.3對(duì)稱性
由于進(jìn)行選項(xiàng)協(xié)商的兩端是平等的，任一端都有可能將對(duì)方的確認(rèn)命令當(dāng)成是請(qǐng)求命令
而再次發(fā)出響應(yīng)命令，這樣就會(huì)造成協(xié)商過(guò)程的無(wú)限循環(huán)。為了避免循環(huán)的發(fā)生，協(xié)商過(guò)程
應(yīng)遵循下面三個(gè)規(guī)則：
a.只為選項(xiàng)的變化發(fā)出請(qǐng)求；
b.接收到的請(qǐng)求如果要求自己進(jìn)入已經(jīng)具有的狀態(tài)，此請(qǐng)求將不被理睬；
C.當(dāng)一端向另一端發(fā)送一個(gè)協(xié)商命令時(shí)（請(qǐng)求或響應(yīng)），如果該選項(xiàng)的使用（接受）將
影響到對(duì)方對(duì)接收數(shù)據(jù)的處理，那么這個(gè)命令應(yīng)該被插入到該選項(xiàng)開(kāi)始起作用的數(shù)據(jù)流的首
部（建立這一規(guī)則是因?yàn)閺恼?qǐng)求命令的發(fā)出到接收到響應(yīng)命令將會(huì)有一定的時(shí)延）。
3 TELNET協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法
雖然實(shí)現(xiàn)TELNET的應(yīng)用程序有服務(wù)器和客戶機(jī)之分，但如前所述，運(yùn)用TELNET協(xié)議進(jìn)行
通信的兩方是完全對(duì)稱的，就此而言是不分服務(wù)器和客戶機(jī)的。這里僅描述其中一方的軟件
實(shí)現(xiàn)，另一方的軟件是完全相同的。
3.1概述
TELNET軟件可由三大部分組成：NVT鍵盤、NVT打印機(jī)和命令解釋執(zhí)行體。
出流輸出NVT鍵盤所允許的字符和命令。如果輸出的是命令字符，調(diào)用命令執(zhí)行體完成
相應(yīng)功能；如果是普通字符，則可以將之發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。
NVT打印機(jī)的工作很簡(jiǎn)單：網(wǎng)絡(luò)上輸入的數(shù)據(jù)如果在所支持的95個(gè)字符內(nèi)，直接交給上
層軟件；如果輸入的數(shù)據(jù)為前面所述的八個(gè)特殊字符（NUL、LF、CR、BEL、BS、HT、VT和FF），
把它們轉(zhuǎn)換為本機(jī)所使用的相應(yīng)字符再上傳；對(duì)于其他字符，一律拋棄處理。
命令解釋執(zhí)行體將混雜在輸入流中的TELNET命令分離出來(lái)，解釋之后執(zhí)行相應(yīng)的操作。
它通過(guò)直接寫SOCKET發(fā)送TELNET命令。此外，NVT鍵盤和打印機(jī)的工作方式（如回顯、二進(jìn)
制方式收發(fā)等）都要受到命令解釋執(zhí)行體的選項(xiàng)協(xié)商結(jié)果的影響，因此命令解釋執(zhí)行體還要
通過(guò)選項(xiàng)來(lái)影響它們的工作方式。
3.2命令解釋執(zhí)行體的實(shí)現(xiàn)
命令解釋執(zhí)行作要接收識(shí)別TELNET命令序列，具有較多的狀態(tài)，是實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)。用有限
狀態(tài)機(jī)（Finite State Machine）來(lái)記錄狀態(tài)問(wèn)的變化轉(zhuǎn)移，并執(zhí)行相應(yīng)的操作，可以大為
簡(jiǎn)化程序的設(shè)計(jì)、提高編程效率，更能增強(qiáng)源代碼的可讀性，是實(shí)現(xiàn)命令解釋執(zhí)行體的理想
方法。
4結(jié)果及結(jié)論
為了突出重點(diǎn)，這里所示的FSM只支持TELNET協(xié)議中回顯、二進(jìn)制發(fā)送和抑制GA等基本
選項(xiàng)，并且沒(méi)有支持子協(xié)商選項(xiàng)（Sub－Negotiation）。但根據(jù)這里所使用的原理，其他的
選項(xiàng)協(xié)商和子協(xié)商的內(nèi)容都可以很容易加入。
筆者按照上述原理和實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)的TELNET服務(wù)器程序在VxWorks上運(yùn)行正常，能夠滿足
從不同系統(tǒng)的登錄連接。
