基于TCP的Telnet服务器设计

前面我们已经实现了基于RAW API的TCP服务器和客户端，也在此基础上实现了HTTP应用。接下来我们实现一个基于TCP的Telnet服务器应用。

1、Telnet****协议简介

Telnet协议是TCP/IP协议族中的一员，是Internet远程登陆服务的标准协议和主要方式。它为用户提供了在本地计算机上完成远程主机工作的能力。在终端使用者的电脑上使用telnet程序，用它连接到服务器。终端使用者可以在telnet程序中输入命令，这些命令会在服务器上运行，就像直接在服务器的控制台上输入一样。可以在本地就能控制服务器。要开始一个telnet会话，必须输入用户名和密码来登录服务器。Telnet是常用的远程控制Web服务器的方法。

Telnet是位于OSI模型的第7层---应用层上的一种协议，是一个通过创建虚拟终端提供连接到远程主机终端仿真的TCP/IP协议。这一协议需要通过用户名和口令进行认证，是Internet远程登陆服务的标准协议。应用Telnet协议能够把本地用户所使用的计算机变成远程主机系统的一个终端。它提供了三种基本服务：

• Telnet定义一个网络虚拟终端为远程系统提供一个标准接口。客户机程序不必详细了解远程系统，他们只需构造使用标准接口的程序；
• Telnet包括一个允许客户机和服务器协商选项的机制，而且它还提供一组标准选项；.
• Telnet对称处理连接的两端，即Telnet不强迫客户机从键盘输入，也不强迫客户机在屏幕上显示输出。

2、TELNET****服务器的设计

Telnet是一种基于TCP实现的远程登录方式，Telnet协议也分配有固定端口23，在这里我们就是用这一端口来实现一个Telnet服务器。这个服务器可以提供给多个客户端访问。

我们要实现的这个Telnet服务器是比较简单的一个设计。当客户端成功链接到服务器后，服务器就会提示用户登录，成功登陆后就可以向服务器发送命令，当发送不同的命令时，服务器给出不同的响应。具体的操作流程设计如下：

从上面的流程图看其实我们设计的Telnet服务器功能已经非常明确了。但有两点需要描述一下。首先是关于连接状态的设定，在这里我们只是简单的将状态定义为两种：已登录和未登录。如果已登录则按命令交互来解析。如果未登录则按登录密码来解析。

另一方面，为了实现命令交互，我们需要为Telnet服务器设定命令。我们简单的设定6种命令："hello"、"date"、"time"、"version"、"quit"与"help"等命令。事实上我们实现Telnet服务器主要就是处理：如何接收和响应这些命令。

3、TELNET****服务器的实现

我们已经设计了Telnet服务器的基本功能。接下来就是如何实现它了。我们已经有前面实现TCP服务器的基础。所以实现他的重点就是我们设计的Telnet服务器了。

我们依然采用实现普通TCP服务器结构来实现Telnet服务器，只是在信息处理回调函数上更复杂一点。还有就是端口方面我们采用Telnet的惯用端口。首先必然是Telnet服务器的初始化。

1/* TELNET服务器初始化配置*/2voidTelnet_Server_Initialization(void) 3{4structtcp_pcb*pcb;56/* 生成一个新的TCP控制块 */7pcb = tcp_new();89/* 控制块邦定到本地IP和对应端口 */10tcp_bind(pcb, IP_ADDR_ANY, TCP_TELNET_SERVER_PORT);1112/* 服务器进入侦听状态 */13pcb = tcp_listen(pcb);1415/* 注册服务器accept回调函数 */16tcp_accept(pcb, TelnetServerAccept);17}

其实初始化部分就是我们已经熟悉的TCP服务器的初始化，只是使用了Telnet的惯用端口。接下来就是实现在初始化中注册的Telnet服务器接收回调函数。该函数为tcp_accept_fn类型，注册到了监听控制块的accept字段。在服务器上有新连接建立时就会被内核调用。

1/* TELNET接收回调函数，客户端建立连接后，本函数被调用 */2staticerr_tTelnetServerAccept(void*arg, struct tcp_pcb *pcb,err_terr)3{4u32_tremote_ip;5charlinkInfo [100];6u8_tiptab[4];7telnet_conn_arg *conn_arg =NULL;8remote_ip = pcb->remote_ip.addr;910iptab[0] = (u8_t)(remote_ip >>24);11iptab[1] = (u8_t)(remote_ip >>16);12iptab[2] = (u8_t)(remote_ip >>8);13iptab[3] = (u8_t)(remote_ip);1415//生成登录提示信息16sprintf(linkInfo,"Welcome to Telnet! your IP:Port --> [%d.%d.%d.%d:%d]\\r\\n", \\17iptab[3], iptab[2], iptab[1], iptab[0], pcb->remote_port);1819conn_arg =mem_calloc(sizeof(telnet_conn_arg),1);20if(!conn_arg)21{22returnERR_MEM;23}2425conn_arg->state = TELNET_SETUP;26conn_arg->client_port = pcb->remote_port;27conn_arg->bytes_len =0;28memset(conn_arg->bytes,0, MAX_MSG_SIZE);2930tcp_arg(pcb, conn_arg);3132/* 注册Telnet服务器连接错误回调函数 */33tcp_err(pcb, TelnetServeConnectError);34/* 注册Telnet服务器消息处理回调函数*/35tcp_recv(pcb, TelnetServerCallback);3637/* 连接成功，发送登录提示信息 */38tcp_write(pcb, linkInfo,strlen(linkInfo),1);39tcp_write(pcb, LOGIN_INFO,strlen(LOGIN_INFO),1);4041returnERR_OK;42}

在这个函数中，我们实现的功能主要是三方面：注册Telnet服务器消息处理回调函数；注册Telnet服务器连接错误回调函数；初始化Telnet服务器的状态。这个初始化是在连接建立后，Telnet服务器与客户端的交互初始化，比如登录状态，用户提示等。

在上面的函数中，我们注册了两个回调函数，接下来必然就是实现这两个函数。我们先来实现Telnet服务器信息处理回调函数。这个函数其实就是我们前面注册过的TCP服务器数据接收处理函数。这个函数是tcp_recv_fn类型。这是使用RAW API实现TCP服务器最重要的函数，因为我们实现的TCP服务器究竟有什么功能，完全依赖于这个函数及其所调用的函数。

1/* TELNET服务器信息处理回调函数，在有消息需要处理时，调用此函数 */2staticerr_tTelnetServerCallback(void*arg, struct tcp_pcb *pcb, struct pbuf *p,err_terr)3{4telnet_conn_arg *conn_args = (telnet_conn_arg *)arg;5charsndbuf[50];6intstrlen =0;7intret =0;89if(NULL== conn_args || pcb->remote_port != conn_args->client_port)10{11if(p!=NULL)12{13pbuf_free(p);14}15returnERR_ARG;16}1718if(p !=NULL)19{20/* 更新接收窗口 */21tcp_recved(pcb, p->tot_len);2223ret =TelnetCommandInput(pcb, conn_args, p);2425if(ret ==1)//是完整命令26{27switch(conn_args->state)28{29caseTELNET_SETUP:30{31if(strcmp(conn_args->bytes,PASSWORD) ==0)//密码正确32{33strlen =sprintf(sndbuf,"##Hello! This is an LwIP-based Telnet Server##\\r\\n");34tcp_write(pcb, sndbuf, strlen,TCP_WRITE_FLAG_COPY);35strlen =sprintf(sndbuf,"##Created by Moonan... ##\\r\\n");36tcp_write(pcb, sndbuf, strlen,TCP_WRITE_FLAG_COPY);37strlen =sprintf(sndbuf,"##Enter help for help. Enter quit for quit.##\\r\\n");38tcp_write(pcb, sndbuf, strlen,TCP_WRITE_FLAG_COPY);39strlen =sprintf(sndbuf,"LwIP Telnet>");40tcp_write(pcb,sndbuf,strlen,1);4142conn_args->state = TELNET_CONNECTED;//转换状态43}44else//密码错误，提示重新登录45{46strlen =sprintf(sndbuf,"##PASSWORD ERROR! Try again:##\\r\\n");47tcp_write(pcb, sndbuf, strlen,TCP_WRITE_FLAG_COPY);48}49memset(conn_args->bytes,0, MAX_MSG_SIZE);50conn_args->bytes_len =0;51break;52}53caseTELNET_CONNECTED:54{55if(TelnetCommandParse(pcb, conn_args->bytes) ==0)56{57memset(conn_args->bytes,0, MAX_MSG_SIZE);58conn_args->bytes_len =0;59}60else61{62/* 服务器关闭连接 */63ServerCloseTelnetConnection(pcb);64}65break;66}67default:68{69break;70}71}72}73pbuf_free(p);74}75elseif(err == ERR_OK)76{77/* 服务器关闭连接 */78ServerCloseTelnetConnection(pcb);79}8081returnERR_OK;8283}

在这个函数中，我们实现了Telnet服务器的各种功能，如登录验证，命令检查，命令响应等。已经具备一个Telnet服务器的基本框架。接下来还要实现Telnet连接错误回调函数。这个函数是tcp_err_fn类型，在这个程序中主要完成连接异常结束时的一些处理，可以释放一些必要的资源。在这个函数被内核调用时，连接实际上已经断开，相关控制块也已经被删除。所以在这个函数中我们可以重新初始化连接及其资源。

1/* TELNET连接错误回调函数，连接故障时调用本函数 */2staticvoidTelnetServeConnectError(void*arg,err_terr)3{4Telnet_Server_Initialization();5}

至此，我们就实现了一个简单的Telnet服务器，当然它只是一个雏形，需要开发更复杂的功能则需要修改这几个回调函数。

4、TELNET****服务器总结

我们已经实现了一个简单的Telnet服务器。当然，我们的目的主要是以此来学习基于LwIP的复杂的TCP应用。事实上理解了TCP服务器的实现机制，诸如此类基于TCP的高级应用协议并不是特别复杂的事情。