面试题：网络编程之Telnet协议交互过程

Question

详细描述Telnet客户端与服务器之间完整的交互流程，包括如何进行选项协商以及数据传输过程中的转义机制。

Answer 1

Telnet客户端与服务器交互流程

1. 连接建立
   • 客户端使用TCP协议向服务器的23号端口发起连接请求。若服务器处于监听状态，接收到请求后，通过三次握手建立TCP连接。此时，客户端和服务器之间的物理通信链路已就绪。
2. 选项协商
   • 初始状态：连接建立后，双方进入选项协商阶段。Telnet采用NVT（Network Virtual Terminal）标准，NVT定义了一套通用的字符表示和控制序列，以屏蔽不同终端系统之间的差异。
   • 选项代码：Telnet选项通过特定的代码标识，如选项1代表“回显（ECHO）”，选项3代表“抑制继续（SUPPRESS GO AHEAD）”等。
   • 协商方式：
     • WILL：客户端或服务器发送WILL <option - code>表示希望开启某个选项。例如，客户端发送WILL ECHO，表示希望服务器开启回显功能，即服务器将客户端发送的数据回显给客户端。
     • WONT：发送WONT <option - code>表示希望关闭某个选项。
     • DO：DO <option - code>由一方请求另一方开启某个选项。如服务器发送DO ECHO给客户端，请求客户端开启回显功能。
     • DONT：DONT <option - code>用于请求另一方关闭某个选项。
     • 当一方收到DO或WILL请求时，它必须以WILL或DO（同意请求），或DONT或WONT（拒绝请求）响应。例如，客户端收到服务器的DO ECHO，若同意，则回复WILL ECHO；若不同意，则回复WONT ECHO。
3. 数据传输
   • NVT字符表示：数据以NVT格式传输。NVT将每个字符编码为7位ASCII码，并通过TCP连接传输。例如，字符'A'的ASCII码是65，在传输时就以二进制01000001的形式发送。
   • 转义机制：
     • IAC（Interpret As Command）：由于Telnet控制命令和普通数据都在同一TCP连接中传输，为了区分控制命令和普通数据，引入了IAC（值为255，即11111111）作为转义字符。
     • 单字节命令：如果接收到的字节是IAC，且紧随其后的字节不是IAC，那么第二个字节被解释为Telnet控制命令。例如，IAC后跟246（IP，Interrupt Process）表示中断服务器上正在运行的进程。
     • 双字节命令：如果接收到连续两个IAC字节（IAC IAC），则表示实际数据中的值255，而不是控制命令。这是因为如果单纯出现255这个值，会被误认成IAC控制命令起始，所以用两个IAC表示数据中的255。
4. 连接关闭
   • 当客户端或服务器想要关闭连接时，会发送TCP的FIN（Finish）包。另一方收到FIN包后，回复ACK（Acknowledgment）确认。然后，另一方也发送FIN包，最初发起关闭的一方再回复ACK，完成四次挥手，关闭TCP连接，结束Telnet会话。