（计算机应用技术专业论文）基于xmpp的即时多媒体通信系统的设计与实现.pdfVIP

摘要 随着耳联网应用的普及，人们希望能够使用更为丰富和先进的即时通信技术， 来改进通信效率，提高协作能力。其中将多媒体通信引a g i j 时通信足主要的应用之 一。本文主要探讨了基于x m p p 的即时多媒体通信系统的关键技术，并在此基础 上，设计并交现了一个原型系统。 本文先简单介绍了x m p p 的核，i l , 协议的主要内容和工作机制，说明其开发性 和可扩展性，这是研究和开发的基础。接着阐述x m p p 应用丁二即时通信领域的扩 展。并在此基础上，分析和探讨了x m p p 的主要研究热点和问题。 然后，本文分析了基于x m p p 进行即时多媒体通信需要解决的关键问题。首 先，为了进行端到端的多媒体传输，必须在x m p p 核- t l , 的基础上，加入信令控制的 扩展，以便进行即时多媒体通信的双发能够直接与对方进行通信。其次，为了进行 多媒体数据的即时传输，必须能够在双方之间建立端到端的传输途径。最后，需要 与客户机的多媒体系统进行集成，以便能够把本方产生的多媒体数据传输给对方， 同时，把对方的多媒体数据在本方表现。就这些问题，本文分析了基于x m p p 的 j i n g l e 解决方案。 接下来，基于j i n g l e 解决方案，本文提出了一个可以支持即时多媒体通信的框 架。设计并实现了以下一些关键组件和算法：基于s t u n 和i c e 的端到端传输建立 机制；基于x m p p 的信令控制机制。通过这些组件，客户机在进行即时多媒体通信 的时候，可以很方便的探测自身所处的网络环境，很容易的穿透n a t 与对方进行 网络连接和传输。并且可以在将来，很容易的进行扩展以支持多种会话方式。 该解决方案的设计与实现，证明了基于x m p p 的即时多媒体通信技术具有简 单，强大且扩展性极强的特性，具有很好的应用价值。 关键词：x m p p ，j i n g l e ，s t u n ，n a t ，i m ，m u l t i m e d i a a b s t r a c t 英文摘要i i w i c ht h ed e v e l o p m e n to fi n t e r n e tt e c h n o l o g y i n s t a n tm e s s a g i n ga p p l i c a t i o nb e - c o m e sm o r ea n dm o r ep o p u l a ri nb o t hc o n s u m i n ga n de n t e r p r i s em a r k e t m e a n w h i l e ， p e o p l ew a n tm o r ec o l o r f u la n da d v a n c e di n s t a n tm e s s a g i n g ，e s p e c i a l l yi n c l u d i n gi n - s t a n tm t f l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o n s ，t h j st h e s i sm a i n l yd i s c u s s e sk e yt e c h n o l o g i e sa n d i s s u e si ni n s t a n tm u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o n ，p r o p o s e sa n di m p l e m e n t sa ni n s t a n t m u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o ns y s t e mw h i c hi sb a s e do nx m p p ai e t fp r o p o s e dp r o - t o c o lf o ri n s t a n tm e s s a g i n ga n dp r e s e n c e t h i st h e s i sf i r s t l yg i v e saf o u n d a t i o n a li n t r o d u c t i o nt ox m p p ，i n c l u d i n gi t sc o r e p r o t o c o la n di me x t e n s i o n b s a r t h e rm o r e ，t h i st h e s i sd i s c u s s e sa n do u t l o o k sw h a ti s b e i n gs t u d i e da r o u n dx m p p ，w h a ta p p l i c a t i o ni tw i l lb r i n gm o r et ot h er e a lw o r l d i nt h ef o l l o w i n gc h a p t e r ，k e yi s s u e sa n dt e c h n o l o g i e sw i l lb ei n t r o d u c e di n t o t h em a i np a x ti no r d e rt od oi n s t a n tm u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o nu s i n gx m p pa si t s b a s e ，t h e s ei s s u e sa r ea sf o l l o w s ：s i g n a l l i n gm e c h a n i s mt om a k eb o t hs i d e si nc o l m a n i c a t i o nt od i r e c t l yk n o wa n dc o n t a c te a c ho t h e r i ft h e yw a n tt od om u l t i m e d i a c o m m u n i c a t i o n ；p 2 pm e c h a n i s mt om a k eb o t hs i d e st os e tu pn e t w o r kc o n n e c t i o n a n dt r a n s f e ri np e e rt op e e rw a y ；t r a n s f e ra n dr e p r e s e n tt h em u l t i m e d i ad a t a b a s e d o nt h e s ei s s u e s ，j i n g l es c h e m au s i n gx m p pi sak i n do fa v a i l a b l ew a y u s i n gt h i ss c h e m a ，t h i st h e s i sd e s i g na n di m p l e m e n taf r a m e w o r kw h i c h c a l lb e e a s i l yi n t e g r a t e di n t oi n s t a n tm u l t i m e d i ae o m m l m i c a t i o ns t u d ya n dd e v e l o p m e n t a t t h es a m et i m e ，i tp r o v e st h a tt e c h n o l o g i e su s i n gx m p pi ni n s t a n tm u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o ni ss i m p l eb u te a s yt oe x t e n da n dw i t hm a n yf e a t u r e s k e y w o r d s ：x m pp ，j i n g l e ，s t u n ，n a t ，i m ，m u l t i m e d i a 第一章绪论 1 1即时通信的出现与发展 随着时代的不断进步，人们希望除了传统的通信手段之外，能够借助于互联网 来缩小沟通的时限，同时使得人跟人之间的协作和互动变得更为通畅。在即时消息 传递( i n s t a n tm e s s a g i n g ，以下简称i m ) 服务出现之前，电子邮件的出现部分的解 决了这个问题。虽然电子邮件已经成为人们生活和工作的必要工具，但是其依然有 着不够快捷方便的缺点。人们希望自己在上网的同时，能够即时地看到联系人的列 表以及每个联系人的当前状态。其次，人们希望能够跟联系人中的任何人进行实时 的通信，如果他也在线的话。 i m 的出现改变了这个状况。利用i m ，人们可以方便的维护自己地联系人列 表，并可以随时的给在线的联系人传递消息。这种消息传递的方式包括实时聊天， 传送文件，播放语音文件或者流媒体，以及实时的语音视频聊天等。 这种即时通信方式在出现之后，迅速成为互联网上的一项最重要的应用之一。 它不但改变了人们的生活习惯，提升了沟通的效率，而且能够让工作效率得到显著 的提高。当前，人们对这种通信方式产生了更高的要求，归纳起来有如下几个特点： 第一，希望能够让i m 随时随地的发生，而不仅仅限于p c 终端，比如能够在移动 电话和一些娱乐终端上进行i m ；其次，希望能够加入语音视频等多媒体方式，让 各种方式无缝的融合到一起：再者，希望这种沟通方式能够跟其他的语音系统比如 p s t n ，i p 电话等集成起来，使得使用不同系统的用户都能够实时的感知对方并能 相互传递信息。这些要求对传统的i m 系统提出了很大的挑战，如何把v o i p 甚至是 视频技术引入i m ，满足人们的即时通信需求，这是i m 技术下一步发展的目标。 另外一个问题是，在满足以上这些要求的同时，各种不同i m 系统之间的互联 也逐渐提上议程。这是因为，随着宽带网络，数据压缩，对等网络，v o i p 等技术的 发展，将多媒体通信方式引入i m ，很多时候，在技术上往往不会存在太多的问题。 但是，随着即时多媒体通信技术的发展，有很多公司，团体组织都提出了各自的协 议和技术实现。这种局面，一方面使得用户和开发者无从适从，另一方面也让系统 之间的互操作无法正常进行。照此发展下去，对这项技术的市场推广和实施都会带 来了许多不良影响。因此，吸收各种不同协议和技术的长处，提出统一的技术标准， 兼容各种技术规范，将是这项技术来束发展的关键所在。 第一章绪论 2 1 2 即时多媒体通信：s i m p l ev sj a b b e r 为了将即时通信与多媒体通信更好的结合起来，需要标准化即时通信的相关 技术，并将多媒体通信标准更好的引入即时通信。互联网工程任务组( i n t e r n e t e n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ，以下简称i e t ff 1 1 ) 专门成立了i m p p ( i n s t a n tm e s s a g i n g a n dp r e s e n c ep r o t o c 0 1 ) 工作组，研究制定相关的i m 标准和规范。到目前为止， i m p p 工作组主要提交了描述i m p p 基本框架与需求的r f c 2 7 7 8 【2 1 和r f c 2 7 7 9 【3 1 ，以及大量其他草案。因为这两个标准只是描述了i m 的框架和需求，并没有提 到如何实现，所以，一些厂商和研究机构也在积极开展具体的标准制定工作，并 向i e t f 提交了建议。在这其中，s i m p l e 和j a b b e r 软件基金会( j a b b e rs o f t w a r e f o u n d a t i o n ，以下简称j s f 【4 】4 ) 受到了最大的关注。两者有不同的历史来源，有不 同的技术规范和实现途径，各有优缺点且在短期内都获得了很大的发展。 s i m p l e 是s i pe x t e n s i o nf o ri n s t a n tm e s s a g i n ga n dp r e s e n c el e v e r a g i n g 工作 组的简称，其研究目标是将s i p 扩展应用于i m 。 s i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) 会话初始协议1 5 】是i e t f 制订的，用于多方 多媒体通信。按照i e t fr f c 2 5 4 3 的定义，s i p 是一个基于文本的应用层控制协 议，独立于底层传输协议，用于建立、修改和终止互联网上的双方或多方多媒体会 话。该协议利用支持代理，重定向及登记定位用户等功能，支持用户的移动。在应 用方面，它支持语音、视频、数据、e - m a i l 、游戏等。s i m p l e 的提出，使得s i p 不 但能够用于发起，建立和管理多媒体会话，而且还能够传输实时数据，比如文本聊 天消息，现场状态消息等。在s i m p l e 的理念里，i m 应用的数据传输，跟多媒体会 话的数据传输并无二样，它们应该统一起来。正是由于这一特性，s i m p l e 获得了 许多大公司的支持，这其中就有软件巨头m i c r o s o f t 。目前，s i m p l e 已经提交了 的草稿包括，s i p 用于在线检测的扩展( s i pe x t e n s i o nf o rp r e s e n c e ) 和用于即时消 息传递的扩展( s i pe x t e n s i o nf o ri n s t a n tm e s s a g i n g ) 【6 】。但是s i m p l e 还缺少i m 的一些核心功能，比如联系人列表管理功能，群组聊天功能等。 与s i m p l e 不一样的是，j s f 是一个非盈利的开放组织，它的目标在于开发 出一套可扩展性极强的基于x m l 的i m 标准，它的核心便是e x t e n s i b l em e s s a g i n g a n dp r e s e n c ep r o t o c o l ( 以下简称x m p p ) 。x m p p 定义了一套在互联网端到端之 一间以流的方式传输x m l 数据的规范，并在此基础上实现了i m 平台及其它应用。比 如，逐步加入对其他多媒体通信方式的扩展支持。x m p p 成为i e t f 标准之后，受 到了广大开发者团体的欢迎，并且得到了s u n ，h p 和g o o g l e 等公司的大力支持。 关于x m p p 的详细信息，包括它的历史来源，技术规范，主要应用以及当前的研究 和开发状况，未来的发展方向，将会在第二章予以论述。 1 3本文的主要工作及其意义 第一章绪论 3 由于除了x m p p 的核心协议已经成为i e t f 标准之外，其他支持即时多媒体 通信的许多协议仍在制定当中，本文力争抓住技术和标准发展的趋势，结合实际情 况，对基于x m p p 进行即时多媒体通信的核心问题进行深入的探讨。并在当前拟定 标准的范畴内，尝试用j a v a 语言实现了一个能够提供基于x m p p 的即时多媒体 通信基础的框架。具体内容如下： 本文提供了一个能够穿透大部分n a t 系统的p 2 p 传输框架，这其中包括对 s t u n 的部分实现，以及i c e 的部分实现。 本文提供了对j i n g l e 信令系统的原型实现，所有这些工作，相信可以对基于 x m p p 的即时多媒体通信机制提供一个验证和实践的良好例子。 1 4 论文的结构 本文的结构如下：首先，本章提供了对研究背景，研究内容和意义的介绍。介绍 了即时多媒体通信出现的应用背景和发展前景，以及当前的主要问题和解决方法。 第二章将会详细介绍x m p p 的核心工作机制，并着重于它的开放性和可扩展 性。首先会介绍了x m p p 的核心协议框架，这是所有应用的根基和起点。接着介绍 x m p p 用于i m 的扩展和规范。最后，还会提及x m p p 并不仅仅是一个i m 平台， 它还衍生出了许多其他的应用。 第三章分析基于x m p p 的多媒体通信支持协议，主要包括控制多媒体信令的 j i n g l e 协议，这是一个类似于s i p 的信令控制协议。 由于多媒体通信很多情况下需要提供端到端的穿透n a t 的传输支持，第三章 还探讨了实现这机制的几种可能方案，分别介绍了不同n a t 情况下的穿透机制， 并分析了基于不同传输层协议的工作方式。 第四章将会提供本文实现的框架的系统结构设计。介绍每一部分在即时多媒体 通信系统中的功能，原理以及和其他部分的交互。主要包括基于i c e 的p 2 p 传输 架构，基于x m p p 和j i n g l e 的多媒体信令控制系统。 第五章将会说明每一部分的代码实例以说明关键算法实现。最后一章是对该技 术框架的一个归纳和展望，并提出进一步研究和开发的方向。 第二章x m p p 简介 2 1x m p p 概况 2 1 1 t t z , 是x m 口p x m p p 是由j s f 提交并经过i e t f 批准的，用于实现开放的i m 平台的协议和 规范。它提出以x m l 流【见2 3 1 】的方式在互联网上两个端点之间实时的传输结构 化数据片段。x m l 流是在两个端点之间交换x m l 节【见2 3 1 】的容器，而不足单纯 的静态的x m l 文档【7 】。 2 ，1 2x m p p 的历史 x m p p 的研究和开发首先起源于j a b b e r 社区。1 9 9 9 年，j e r e m i em i l l e r 提出 要开发一种开放的叫做j a b b e r 的i m 平台。这种平台基于扩展性良好的x m l 技 术【8 】，同时又有所区别于传统的x m l 概念。其他的开发人员也迅速的加入到这 团体中来，基于开放和开源的原则，同步开发了基于x m l 流的服务器和客户。伴随 着开发活动的进行，相关的协议文档也在当年开始撰写。 2 0 0 1 年，j a b b e r 社区成立了j a b b e r 软件基金会。这一基金会虽然并不从事软 件开发工作，但是他们组织研究并开发了一系列的协议规范。j s f 不同于其他比如 i e t f ，w 3 c ，a p a c h e 软件基金会等组织的地方在于，他们的研究活动和过程是完 全公开化的，任何的研究和开发人员都可以参与他们的研究工作。正是由于这一特 点，使得j a b b e r 社区得到了很好的发展。 2 0 0 2 年，j s f 决定将他们的核心x m l 流协议作为草稿提交给i e t f 进行审 核。随后，i e t f 正式成立了x m p p 工作组，直接支持对x m p p 的标准化工作。在 j s f 和i e t f 的共同努力之下，终于在2 0 0 4 年，i e t f 通过了j s f 的最终工作草稿 并于当年发布了四个x m p p 相关的r f cf 9 - 1 2 。 2 2x m p p 的技术框架 2 2 1x m p p 通用的网络结构 虽然x m p p 标准并未约束用某种特定的网络结构来实现，但是x m p p 通用的 实现结构是客户机服务器架构。不过，跟传统的c s 结构不同的是，这种架构并不 第二章x m p p 简介 5 图2 1x m p p 通用的结构 只有一个中心服务器f 1 3 1 。 在这种架构里，客户机通过t c p 连接【1 4 】在5 2 2 2 端口访问服务器的x m p p 服 务。跟h t t p 协议【15 】的连接方式不同的是，这种连接是持久打开的，即从开始到 会话结束，客户和服务器之间的t c p 连接都是同一个。而服务器之间也同样通过 t c p 连接进行通信( 如图2 1 所示) 。 在这种结构里的各个实体的作用分别如下： 服务器 服务器作为通信的智能管理层，它主要负责： 管理不同端点之间的连接和会话，这种会话是以x m l 流的方式进行的f 2 3 1 1 。 在通信双方之间路由可寻址的x m l 节【2 3 1 】。 若通信双方跨越该服务器所管辖的域，则该服务器需要与其它服务器进行 x m p p 通信。 客户机 客户机通过一个t c p 连接服务器，而同一个经过验证和授权的用户则可以同 时和服务器维持多个不同的会话，这种会话以资源f 2 2 2 1 进行标识。这就意味着，同 第二章x m p p 简介 6 一个用户可以在不同的地方，以不同的方式同时获得服务。比如可以在p c 端连接 的同时，在移动电话上另起一个会话。而两者是可以区分的。 网关 网关是服务器上的一个特殊服务，它能够将正常的x m p p 数据转换成其他 消息传递系统的数据，并可以将传回的数据重新编码成x m p p 数据。通过网关， 使得x m p p 客户机可以跟非x m p p 客户机进行交互。这些例子包括，s m t p 系 统【1 6 ，i r c 系统【17 】，s i m p l e 系统，s m s 系统，以及其他i m 系统，比如m s n m e s s a g e r ，i c q 等。 x m p p 网络 每一个服务器将由一个网络地址来标识的，而不同服务器的标识通常并不一 样。每一个服务器和它所管理的用户形成一个x m p p 服务域。因此，整个x m p p 网络由许多不同的服务域组成的分布式网络。 2 2 2 寻址机制 x m p p 网络中的任意一个实体都足可寻址的。这种标识叫做j a b b e r 标识符或 者j i d 。一个有效的j i d 由三部分组成，包括域标识，节点标识和资源标识。 它的形式构成如下 j i d= 【n o d e ” 】d o m a i n 【”r e s o u r c e d o m a i n = f q d n a d d r e s s - 1 i ter a l f q d n= ( s u b - d o m a i n1 ( ”s u b d o m a i n ) ) s u b d o m a i n = ( i n t e r n a t i o n a l i z e dd o m a i nl a b e l ) a d d r e s s - 1 i t er a l = i p v 4 a d d r e s s i p v 6 a d d r e s s j i d 主要的标识对象包括普通的i m 用户，i m 用户所连接的服务器以及多用 户聊天的聊天室等。 2 2 3 基于x m l 的数据格式 x m l 流( x m l s t r e a m ) 和x m l 节( x m l s t a n z a ) 是x m p p 的核心概念 2 3 1 】，x m l 节可以包括任何结构化数据，而x m l 流则作为x m l 节的顶层容器，主要用于传输 控制信息。这种数据定义方式充分保证了x m p p 的可扩展性和强大的表达能力。 当一个客户机连接上服务器时，它打开一个单向x m l 流，而在该流里可以传 递由标准定义的或者自定义的x m l 节。服务器到客户机的传输依照同样的形式。 因此一个会话将会涉及到两个x m l 流，如图2 2 所示。 o 毒穗。 僦 。 o o 第二章x m p p 简介 7 。$ 镰制 图2 2 一个典型的聊天会话 2 2 4x m p p 的技术优势 x m p p 自从成为i e t f 的标准规范之后，获得了突飞猛进的发展。从技术上 看，主要是因为x m p p 具有以下一些技术优势 x m p p 是开放且可扩展的。 首先它的研究和开发过程是开放的。j a b b e r 社区由j s f 领导，并没有限制其 他人的参与。通过邮件列表和讨论组，任何人都可以对正在制定的标准提出自己的 建议。这样就有利于将业界最优秀的技术力量集中起来，制定出符合大多数开发者 要求的规范。 其次，基于x m l 的技术框架本身从开始就考虑到其开放和扩展性的。以 x m p p 作为出发点和根基，可以衍生出其他许多丰富多彩的应用【2 5 】。j s f 通过 j a b b e re n h a n c e m e n tp r o p o s a l ( 以下简称j e p ) 过程，已经并将会陆续推出x m p p 的扩展标准。让i m 应用更为成熟和稳定，也让其他需要即时传输的应用捧陈出新。 x m p p 既有利于集中管理，又不失灵活性。 ， 由于基于c s 的网络架构，并且又有一定的分布式特点，使得所有的通信都能 得到很好的管理和控制，使得跨机构的互联成为可能。 x m p p 将更多的功能迁移到服务器端 脚 第二章x m p p 简介8 这种特点使得客户机端的开发变得尤其简单。这是j a b b e r 社区特别强调的设 计理念。正是由于这一特点，基于x m p p 的客户机端实现可以有非常多的选择。 不管是是类似w i n d o w s 的桌面系统，还是新兴的移动开发平台，都能很好的实现 x m p p ，这使得i m 随时随地发生的理念成为可能。开发者可以选择适合自己的开 发平台和开发语言，而结果是用户有了更多的选择。这对于j a b b e r 的技术推广和应 用是至关重要的。 2 3x m p p 的核心内容 本节将着重介绍x m p p 核心协议【9 】的主要内容，包括x m l 流和节的概念，如 何使用t l s 保证连接的安全，如何使用s a s l 保证对用户的验证和授权等。 2 3 1x m l 流和x m l 节 一个x m l 流作为x m p p 网络任意两个实体间交换x m l 数据的载体或者容 器。当会话开始的时候( 即两个实体之间的t c p 连接已经打开) ，会话的发起端( 一 般是客户机端或者两个服务器之中的一个) ，向接收方发出一个 的开始标 签。当会话结束的时候，向另一端发出一个 结束标签。在此之间，会 话发起者可以向另一方传输任意数量的x m l 元素。这些元素包括用于验证连接 的t l s ，用于验证用户的s a s l 或者普通的x m l 段数据。这是传输的一个方向，同 时，在另一个方向上，即从接收端到发起端，将遵循同样的流程进行数据的传输。 一个x m l 节是从会话的一端向另一端发送的具有语义的结构化数据单元。它 直接位于 的子层，从它的开始标签，一直到结束标签，作为一个语义单 元。 如图2 2 所示的会话过程，当一个客户机端需要连接到服务器的时候，它在打开 的t c p 连接上向服务器发出一个 标签，当然，同时可以选择加上关于版 本，编码等信息的属性。另外，还需要加上标识用户的f r o m 属性，标识会话的i d 属性 等。如果服务器如果允许该会话的发生，随即用同样的 标签予以应答。当 用户与服务器之间完成连接和授权验证之后，即可以根据上层应用的需要，在两 者之间传递任意具有语义的x m l 元素数据。如果会话发生错误，任意一方均可用 e r r o r 子元素予以应答。这些情况包括，数据格式不符合x m l 的形式定义，连接 超时，寻址地址错误，非授权错误等 以下足两个简单的会话例子。其中一个包括完全的会话过程，而另一个则显示 会话出现了错误。 第二章x m p p 简介 9 例1 正常的会话过程( c ：代表客户机到服务器的数据流s ：代表服务器到客 户机的数据流，以下类同) c ： s ： 加密认证等 c ： a r tt h o un o tr o m e o a n dam o n t a g u e ? s ： n e i t h e r ，f a i rs a i n t ，i fe i t h e rt h e ed i s l i k e c ： s ： 例2 一个产生错误的会话 c ： s t r e a m ：g t r e a m t o = e x a m p l e t o m x m l n s = j a b b e r ：e i i e n t x m l n s ：s t r e a m = h t t p ：e t h e r x j a b b e r o r s s t r e a m s v e r s i o n f f i 1 0 s ： s ： d i g e s t - - b 6 p l a i n c ： s ： 谈判哪 为了认证会话的合法性，x m p p 采用了简单认证和安全层协议( s i m p l e a u t h e n t i c a t i o na n ds e c u r i t yl a y e r ，s a s l ) 【1 9 】。当成功进行t l s 谈判并已经发出新 的 s t r e a m 头之后，服务器发出信息指示客户机将会用到的认证机制。客户机端在 所列机制中选中一个并以 告知服务器端。接着就可以进行s a s l 了。 例4s a s l 过程 第二章x m p p 简介 1 2 c s ： 2 4x m p p 的i m 扩展 在x m p p 核心所定义的x i v l l 数据即时传输机制的基础上，x m p p i m 【1 0 】定 义了x m p p 用于i m 平台的扩展。主要是适应i m 应用研究和开发的需求，使用三 种典型的x m l 节来表达能够实现i m 的语义单元。 第二章x m p p 简介 1 3 2 4 1x m l 节定义 节主要用于传递即时文本消息，细化的类型包括c h a t ，e r r o r ，g r o u p c h a t ，h e a d l i n e ，n o r m a l 等，而其子元素则主要包括 ， ， 等。 节主要用于联系人列表的管理，包括订阅，取消订阅，主动查 询联系人当前状态等功能。包括u n a v a i l a b l e ，s u b s c r i b e ，s u b s c r i b e d ，u n s u b c r i b e ， u n s u b c r i b e d ，p r o b e ，e r r o r 等，其子元素包括 ， ， 等。 节则在i m 会话中用于动态信息的请求与应答等，主要包括s e t ，g e t ，r e s u l t 等 类型。 2 4 2 即时文本消息的交换 在会话建立后，任何一个实体均可与其联系人列表中的实体传送文本消息。当 服务器收到这种类型的x m l 节之后，将消息准确路由到接收方。如果接收方不在线 的话，服务器可以选择暂存该消息，并等待接收方再次登陆后再传递给它。 2 4 3 现场状态消息的交换 一般情况下，当会话建立之后，客户机端将首先向服务器通知本方的状态信息。 服务器在收到这个 节后，将之向联系人列表广播。接着，客户机端会发 出p r o b e 类型的 节，请求本方的联系人列表。服务器段会以r e s u l t 类型 的 节给出联系人列表。另外，s u b s c r i b e ，s u b s c r i b e d ，u n s u b c r i b e ，u n s u b c f i b e d 等 类型 拘 节用于动态增删本方的联系人列表。 以上所介绍的是对基本i m 功能的支持。通过j e p ，j s f 已经开发出了许多高 级的i m 应用。 2 5当前的主要研究和应用方向 i m 平台的扩展 使得基于x m p p 的i m 应用更为成熟和丰富。比如文件传输的应用【2 0 】多用 户聊天的应用1 2 1 1 ，聊天文本展示的多样化支持 2 2 1 等。 x m p r p co v e rx m p p 【2 3 ，2 4 s o a po v e rx m p p 【2 5 ，2 6 】 x m p p 的核心作为一个传输平台，能够即时传输任何结构化信息，用于其他 应用的研究和开发。首先，它的 ， ， 数据定义机制 并不仅仅限于承载i m 语义。通过x m p p 传输具有x m l - r p c 或者s o a p 语 第二章x m p p 简介 1 4 义的结构化数据足当前的一个重要的研究和应用方向。另外，它还可以应用 于其它需要即时传递数据的系统，比如虚拟在线会议应用，预警系统等。 x m p p 与s i m p l e 的互联 由于s i p 的广泛应用，s i m p l e 也得到了很好的发展。因此，在未来一段时 问之内，基于x m p p 和基于s i m p l e 的i m 系统将会共同存在。这也是j s f 目 前比较关注的一个研究方向，主要研究内容和结果可以参考i e t f 的工作草 稿【2 7 卜 x m p p 的即时多媒体扩展。 将音视频技术，流媒体技术，v o i p 等技术引入i m 系统，使得基于i m 的通信 更为丰富多彩，是未来一段时间内研究的热点问题之一，这也是本文的研究和 探讨的主题。具体内容可以参考下文。 第三章基于x m p p 的即时多媒体通信：系 统分析 虽然多媒体的编码与压缩技术研究取得了很大的进展，但是基于互联网的多媒 体通信领域依然有许多难题需要解决。而当前，应用与研究领域主要集中在以下几 个方面： 多媒体数据实时传输机制 这是多媒体通信的基础。基于互联网的多媒体传输主要是指在单播或者支持 多播的网络环境下实时传输音频视频数据的技术和规范。当前的研究成果主 要包括实时传输协议r t p 2 8 ，以及相关的负载定义。 多媒体会话控制机制 要建立端到端的多媒体传输，发起者必须首先知道对方的网络连接地址。而 在许多网络环境下，由于n a t 的存在，如果没有服务器的帮助，发起者是无 法直接获知对方的连接地址的，因此需要有一种机制能够帮助发起者获取对 方的网络地址。同样道理，必须提供一种机制能让双方协商所传输媒体的类 型和格式，这就需要一种会话控制协议。 首先，我们需要一种机制定义会话的属性，比如会话传输的媒体是什么，用 于传输多媒体数据的网络地址是什么等，这部分的研究成果主要集中在s d p ( s e s s i o nd e s c r i p t i o np r o t o c 0 1 ) 2 9 】o 在确定会话的属性之后，我们还需要一种机制来控制管理会话的建立，在会话 过程中根据需要调整会话的属性，以及最终要结束会话。这是信令系统研究 的内容。 当会话建立之后，就需要在会话参与者之间直接传输多媒体数据。不同于信 令消息传递的是，多媒体数据包的传输往往需要建立端到端的之间的连通性。 若参与者的一部分位n a t 【3 0 】或者防火墙的后面，这种端到端的连接将会被 割断。因此，需要一种机制，能够让多媒体数据包能够穿透n a t 。这方面的 研究主要集中在如何让多媒体传输能够穿越n a t 的s t u nf 3 1 1 ，t u r n 【3 2 1 ，i c e 3 3 1 等协议上。 第三章基于x m p p 的即时多媒体通信：系统分析 1 6 本章将分析与本文研究相关的若干主要问题。首先介绍基于x m p p 的会话定 义和控制机制，然后将讨论端到端传输的几种穿透机制以及它与信令系统的集成。 3 1信令控制 i e t f 相关工作组提出的s i p 及其支持协议作为多媒体会话的信令系统已经获 得很多的应用和推广。但足基于以下两个原因，j s f 并没有直接采用s i p 作为建立 即时多媒体通信的信令系统。 s i p 协议的设计一开始并没有考虑到i m 应用的需要，虽然后来加入对i m 的 支持，但是跟x m p p 的架构有着非常大的差异性； s i p 的设计与x m p p 的设计有很大的不同。比如，s i p 与x m p p 的设计理念 里尽量让客户端简单的理念背道而驰，所以若要在客户端加入对s i p 的直接 支持，必将使得原本简单的客户端变得臃肿无比。 基于上述原因，j s f 决定采取一个折中的设计方法，即在两个正常x m p p 实 体之间的多媒体会话采用基于x m p p 的会话控制机制j i n g l e ，而当需要在x m p p 实 体与非x m p p 实体之间进行多媒体会话时，在服务器端使用网关的方式进行协议 转换。这样，就可以在保持客户端简单和原有x m p p 网络架构的同时，加入对s i p 互联的支持。相关的研究工作目前也正在进行当中。 3 1 1j i n g l e 协议的提出 在j i n g l e 协议正式提出之前，j a b b e r 社区已经存在一些多媒体会话应用。其 中影响最大的是j i v e s o f t w a r e 的a s t e r i s k - i m 技术。它通过在x m p p 服务器上与 a s t e