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北京邮电大学硕十学位论文即时消息网关系统、w 模块的设计与实现 即时消息网关系统w v 模块的设计与实现 摘要 伴随互联网和移动网的迅猛发展，即时消息业务已经成为一种用户之间进行 实时信息传递的主要手段。除提供传统的简单文本传送外，即时消息业务还能提 供富文本( 如表情、图片等) 、多媒体( 简短的语音、视频) 以及各类单个文件 的传送。同时，即时消息业务还提供了对用户在线状态进行实时跟踪的业务特性 一p r e s e i l c e 以及支持多个用户同时进行信息传递的业务特性g r o u p 。可以 预测，在不久的将来，即时消息业务很有可能跨越互联网与移动网，并且代替目 前的短信业务，成为“杀手级 业务。 然而，即时消息业务发展的现状也是有目共睹的。当前的即时消息业务有以 下特点：在互联网上，各即时消息业务提供商( m s n ，q q ，y a h o o 等) 各自为 战，彼此之间无法进行即时消息的互通；在移动网上，由于接入方式的限制，使 得即时消息业务无法很好的开展；各大规范组织( o m a 、i e t f 等) 都制定了自 己的即时消息规范，但是彼此之间存在差异，整合上存在困难。随着移动网络 3 g 的应用，接入上限制的问题将被打破，而剩下的即时消息业务规范制定落后 于当前业务发展的问题，将会成为即时消息业务发展的瓶颈。 对于上述问题，规范短时间内无法形成统一，而且，即便出现统一的规范， 是否能为各个即时消息业务提供商接受也是问题，在此现状下，即时消息业务网 关将成为目前解决这种互通问题的一个有效手段。本文涉及的即时消息网关是 w vi m p s 协议到s i p c 协议进行转换的网关。其中，w vi m p s 协议是由o m a 制定的主要用于手机终端、无线网络的即时消息协议，而s i p c 协议是由微软制 定的一个协议，由于互联网与移动网。 本论文主要侧重于即时消息网关的w v 模块。在对w vi m p s 协议进行深入 理解后，对、w 模块提出了一种总体设计方案，并加以实现。同时，详细分析、 设计并最终实现w v 模块的各个子模块。力求设计、实现一个高性能的、高扩 展性的、w 模块。 本论文主要分为六章。 第一章为引言部分，总体介绍了本论文的研究方向。 第二章介绍了即时消息业务的特征，详细介绍了w v 协议和s i p c 协议，并 且对比了两个协议各自的一些特性。 第三章提出了即时消息网关w v 模块的总体设计方案，并对各个子模块进行 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室l 北京邮电大学硕士学位论文即时消息网关系统w v 模块的设计与实现 了相应的划分。 第四章对w v 模块的子模块进行详细分析、设计。 第五章对w v 模块在设计与实现过程中碰到的一些关键问题进行详细阐述， 并提出目前比较好的一些解决方式。 第六章对w v 模块进行性能测试，并对一些数据进行分析。 第七章对论文工作进行总结，并提出展望。 关键字：即时消息w vs i p cm v c 网关 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 i l d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f w vm o d u l ei ni n s t a n tm e s s a g i n gg a t e w a y a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h ei n t e m e ta n dt h em o b i l en e t w o r k ，i n s t a n t m e s s a g es e r v i c eh a sb e c o m eak e ym e t h o df o rt r a n s m i t t i n gr e a l t i m ei n f o r m a t i o n i n a d d i t i o nt ot h et r a n s m i s s i o no fs i m p l et e x t ，i n s t a n tm e s s a g ea l s oc a nt r a n s m i tr i c ht e x t , m i t i m e d i aa n da l ld i f f e r e n tk i n d so ff i l e s a tt h es a m et i m e ，i ms e r v i c ea l s op r o v i d e s t h eb u s i n e s sp r o p e r t i e so ft r a c k i n go n l i n es t a t u so fu s e r s p r e s e n c ea n de x c h a n g i n g i n f o r m a t i o nf o rm a n yu s e r sa tt h es a m et i m e g r o u p w ec a np r e d i c tt h a t ，i nt h en e a r f e a t u r e i n s t a n tm e s s a g es e r v i c ei sl i k e l ya c r o s st h ei n t e r n e ta n dt h em o b i l en e t w o r k ， a n dr e p l a c i n gt h es h o r tm e s s a g eb u s i n e s s ，b e c o m e sa “k i l l e r b u s i n e s s h o w e v e r , t h ec u r r e n ts i t u a t i o no fi n s t a n tm e s s a g eb u s i n e s si sn o to p t i m i s t i c t h e r ea r es o m ec h a r a c t e r a s t i c sa b o u tc u r r e n ti ms e r v i c e f i r s t l y , s e r v i c ep r o v i d e r so f i mc a n tc o m m u n i c a t ew i t he a c ho t h e r , s u c ha sm s n ，q q ，a n d o o s e c o n d l y , i n t h em o b i l en e t w o r k b e c a u s eo ft h er e s t r i c t i o no fa c c e s s i n gm e t h o d ，i ms e r v i c ec a n t b ed e v e l o p e dv e r yw e l l t h i r d l y , m a j o ys t a n d a r d i z e do r g a n i z a t i o n s ( o m a ，i e t ee t c ) h a v et h e i ro w ni n s t a n tm e s s a g es t a n d a r d sw h i c ht h e r ea r es o m ed i f f e r e n c eb e t w e e n a n dc a n tb ei n t e g r a t e de a s i l y t h a n st ot h ea p p l i n go f3 gn e t w o r k , t h er e s t r i c t i o no f t h ea c c e s s i n gm e t h o di s s u ew i l lb eb r o k e n a n dt h er e m a i n i n gp r o b l e mt h a ti m n o r m s e t t i n gf i l l sb e h i n dt h ei ms e r v i c ed e v e l o p m e n tw i u b e c o m eab o t t l e n e c k f o rt h ea b o v ep r o b l e m au n i f i e ds t a n d a r dc a n tb ef o r m e di nas h o r tt i m e s o i n s t a n tm e s s a g eg a t e w a yw i l lb e c o m eae f f e c t i v em e a n st os o v l et h i si n t e r o p e r a b i l i t y p r o b l e m i nt h i sp a p e r , t h ei mg a t e w a yw i l lt r a n s l a t ef r o mw v i m p sp r o t o c o lt o s 口一cp r o t o c o la n dv i c ev e r s e w vi m p sp r o t o c o lw h i c hi sf o r m u l a t e db yo m a i s w i d e l yu s e di nc e l lp h o n ea n dw i r e l e s sn e t w o r k w k l e ，t h es i p cp r o t o c o lw h i c hi s f o r m u l a t e db ym i c r o s o f ti su s e di nt h ei n t e m e ta n dt h em o b i l en e t w o r k t h i st h e s i sf o c u s e so nt h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fw vm o d u l ei ni n s t a n t m e s s a g eg a t e w a y o nm ed e e p l yu n d e r s t a n t d i n go fw v i m p sp r o t o c o l ，w ep r o v i d ea p r a c t i c a b l es o l u t i o no fw v m o d u l ei nt h eg a t e w a ys t r u g g l i n gt oi m p l e m e n taw v m o d u l ew i t hh i g hc a p a b i l i t ya n dh i g he x t e n s i b i l i t y t h et h e s i sm a i n l yc o m p r i s e ss i xp a r t s t h em a i ni d e ao ft h ep a p e ri sd i s c u s s e di n 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 i i i 北京邮电大学硕上学位论文即时消息网关系统、w 模块的设计与实现 t h ef i r s tc h a p t e r i nt h es e c o n dc h a p t e r , t h ep r o p e r t i e so fi ms e r v i c e ，i n c l u d i n gt h e d e t a i l i s s u e so fw vp r o t o c o la n ds i p cp r o t o c o li si n t r o d u c e d i nt h et h i r dc h a p t e r , w e p r o v i d eap r a c t i c a ls o l u t i o nf o rt h ew v m o d u l ea n dd e p a r ti ti n t os u bm o d u l e s i nt h e f o r t hc h a p t e r , e a c hs u bm o d u l e si sc a r e f u l l ya n a l i z e da n dd e s i g n e d i nt h ef i f t hc h a p t e r , s o m ek e yi s s u e sa r ed i s c u s s e da n dw eg i v es o m ea c c e p t a b l es o l u t i o n i nt h es i x t h c h a p t e r , w em a k eas t r e s st e s tt ot h eg a t e w a ya n dg e ts o m ed a t af o ra n a l z i n g 1 1 1 e s e v e n t hc h a p t e ri n c l u d e st h ec o n c l u s i o n so ft h es t u d ya n do u rf u t u r ew o r k k e yw o r d s ：i m s i p cm v cg a t w a y 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 i v 北京邮电大学硕士学位论文即时消息网关系统w v 模块的设计与实现 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。 申请学位论文与资料若有不实之处， 本人签名：丝窒! 翌塾 本人承担一切相关责任。 日期： 呈皇! 墨：圣生 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被 查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、 缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守 此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本 学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日期：2 里里壁：三! 竺 日期：皿：丝k 北京邮电大学硕十学位论文 即时消息网关系统w v 模块的设计与实现 第1 章引言 近年来，伴随电信增值业务的迅猛发展，我们可以看到两大特点。一个特点 是电信网与互联网的融合。已经有越来越多的这类融合应用出现在我们身边，互 联网上的语音业务已经成熟，我们现在甚至可以使用互联网进行语音通话；同样， 电信网上的数据业务也日趋渐多。另外一个特点是新的接入方式不断出现。这类 新的接入方式呈现高速化和多样化的特点。接入方式的制约，限制了新业务的发 展，所以打破这种制约将会使得业务融合更为容易。接入方式的改变主要在两方 面，一个是更高带宽地提供，更高的带宽意味着可以传输更多的数据；一个是接 入方式的无线化，无线接入使得人们可以摆脱地域、所处环境的限制，随时随地 使用各类业务。 在增值业务快速发展的同时，继承了传统“杀手”业务一短信，特点的即 时消息业务越来越受到运营商的关注。即时消息业务是互联网上发展最广、使用 人数最多的一项业务，它支持多种方式的消息传递。即时消息业务可以在用户之 间实时地传送文本消息、多媒体消息甚至文件传送，并且可以有选择地让对方看 到你的在线信息。 据统计，2 0 0 5 年，全球即时通信用户共8 6 7 亿人，每天的即时通信条数达 到1 3 9 亿，市场达1 4 2 亿美元，而且这些数据都保持着强劲的发展势头。即时 消息工具已经开始赶超电子邮件，成为网民最主要的交流方式。但是与此同时， 各大i m 业务提供商推出的i m 工具均采用的私有协议，比如微软的m s n 、雅虎 的y a h o o ! 、美国在线公司( a o l ) 的a i m 和i c q ，以及在国内影响力最大的腾 讯q q 。这众多的i m 业务确是各自为战，不能实现有效互联互通。同时，移动 网络上的i m 业务目前还是空缺，由于网络融合、接入方式的改善，即时通信在 移动网络上的应用势必成为一个热点。 即时消息市场分裂的另一个原因是规范的混乱，包括i e t f 、o m a 各个规范 组织都有自己的即时消息规范，而且还可能不止一个。除了这些公开的规范，各 个厂家又使用自己的私有规范。这样现状也促成了即时消息市场规范落后于业务 发展的结果。目前i e t f 和o m a 都开始致力于几个主流i m 规范之间的互通工 作，但在此之前，即时消息互通网关将会是目前解决这些问题的一个重要方式。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 第3 页 北京邮电大学硕士学位论文即时消息网关系统w v 模块的设计与实现 第2 章项目背景 2 。1 即时消息业务简介 即时消息业务是一种实时的通信服务。区别于一般的语音通信，即时消息业 务提供的是一种文本或者多媒体信息的实时交互。同时，即时消息业务还提供了 在线状态、群组等相关功能，使得用户的业务体验更为丰富，服务也更为完善。 目前的即时消息业务主要是i n t e m e t 上的，而且发展的已经很全面了，除简 单文本外，还提供文件传送、文件共享以及与多媒体结合的语音、视频等业务。 本文涉及到的即时消息业务是基于i n t e m e t 和移动通信网的即时消息业务。 i n t e m e t 一侧主要是p c 机或移动电脑，移动通信网一侧可以是各类手机终端，如： 普通手机、智能手机、p d a 等。 2 2 即时消息业务特征 本系统为一个即时消息网关，因此主要涉及到两种即时消息协议，一个为 w v ( w i r e l e s sv i l l a g e ) 【1 】【2 】【3 删协议，一个为s i p c 协谢5 】【6 】【7 】【引，下面对两种即时 消息的业务特征进行说明。 i 联系人体系 联系人 业务使用者可以添加其他使用相同业务人成为自己的“联系人”类似通 讯录的概念，方便用户交互以及下文涉及的p r e s e n c e 信息的显示。用户可以通过 统一标识( 手机号或者唯一业务i d ) 进行增加、删除。 联系人列表 用于对联系入进行分组、统一管理。用户可以创建、删除联系人列表。创建 列表时可以同时一起把部分联系人加入到此新列表中去；用户也可以删除联系人 列表，删除列表的同时，列表中的所以联系人也将会被删除。类似，用户可以在 一个已存在的联系人列表中增加或者删除联系人，而一个联系人有可能同时存在 于多个联系人列表中。 身份验证 为防止出现错误添加或垃圾信息等问题，业务用户在添加联系人时，需要被 添加的联系人进行一些授权验证，才能成功添加。一般可以选择的方式为需要验 证、全部拒绝、全部接受等。需要验证：需要被添加者确认对方是否可以添加自 己；全部拒绝：拒绝所有添加请求；全部接受：任何人都可以添加自己，且无需 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室第4 页 北京邮电大学硕十学位论文即时消息网关系统w v 模块的设计与实现 进行添加确认。 黑白名单 黑名单用于阻止黑名单内的联系人给自己发送即时消息，同时对方也无法看 见自己的p r e s e n c e 状态信息；白名单与黑名单类似，只有白名单中的人可以给自 己发送消息且看见自己的p r e s e n c e 状态。黑白名单有启用和关闭两个状态，由用 户选择使用。 即时消息 发送即时消息 用户可以给他的联系人发送即时消息。可以发送给一个用户，也可以同时发 送给多个用户( 以临时群组的形式) 。对于比较小的文件，如手机间自定义的表 情文件，也可以通过即时消息的形式进行发送，由客户端进行相应的解释即可。 接收即时消息 对于不同大小的w v 消息，可以采用不同的接收方式。w v 主要有两种接收 方式，推形式( p u s h ) 和拉形式( p u l l ) 。对于推形式，服务器会把符合推形式( 消 息大小在一定范围内) 的消息直接下发给客户端；而对于拉形式，服务器只是发 送一个消息通知给客户端，其中包括此消息的一些关键信息( 如：信息发送者、 信息关键字、信息长度等) ，用户可以在看到这些关键信息以后再决定是否获取 完整的信息。 具体选用哪种方式由移动即时消息本身带宽以及流量限制等因素决定。 离线消息 离线消息对为接收用户已经退出系统后，他的联系人给他发送的消息。对于 这种信息，服务器会判断当前用户是否在线，如果不在线则会把这条消息缓存在 服务器上。当用户下次登录到系统的时候再下发给用户。 系统消息 系统向用户发送一些通知消息等。在这里，服务器相当于成为了用户的一个 联系人。完成消息发送。 p r e s e n c e 发布p r e s e n c e 用户登录上系统以后，可以向服务器发布自己的p r e s e n c e 状态。主要的状态 有“在线”，“忙碌”，“隐身”等，除此以外，系统还可以根据实际情况进行扩展， 如扩展为“手机在线”、“p c 在线等。 除上面这些状态外，用户的“昵称”、“心情短语等，也都属于p r e s e n c e 。 用户可以根据需求改变自己的p r e s e n c e 状态，如改变“昵称”，“心情短语 等。 获取联系人p r e s e n c e 用户可以“订阅 自己联系人的在线状态。此“订阅”可以是订阅联系人的 所有的p r e s e n c e 状态信息( 包括在线状态、昵称等) ，也可以只订阅所有p r e s e n c e 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 第5 页 北京邮电大学硕十学位论文 即时消息网关系统w v 模块的设计与实现 状态中的一部分。当“订阅”成功以后，如果此联系人p r e s e n c e 状态发生改变， 用户将会相应的收到通知。 查看订阅者 用户可以自行查看有谁订阅了自己p r e s e n c e 状态，即：获取订阅者。 p r e s e n c e 授权 用户可针对不同的联系人定制不用的p r e s e n c e 授权策略，即：一些联系人可 以看此用户的一部分信息，而另一些可以看到另外一部分。 此授权策略保证了一些敏感信息只公开给用户授权的联系人，而不是对所有 人都开放。 g r o u p 群组业务提供了类似聊天室的功能，在群组内部的对话可以被群组中的所有 用户看到。 g r o u p 类型 针对不同使用场景，g r o u p 可以有不同的类型。常见的有用户创建的群组， 这类群组由用户创建并进行管理；还有由系统创建的群组，这类群组由系统提供 者创建并管理，或者由服务器提供商创建并管理，一般为为满足相关业务需求而 创建。 g r o u p 特性 对群组所有者而言，他可以进行修改群组相关属性( 如群组名称、群组描述、 群组公告等) 、删除群组等操作。对于非群组所有者，他可以主动加入某个群组、 离开某个群组或要求某些用户加入到此群组中。 对于一些业务场景，还提供针对群组关键信息的搜索，方便用户查找。 g r o u p 授权 在用户加入g r o u p 前需要g r o u p 管理员进行“审批”，确定用户是否可以加 入到此群组。同时，管理员还可以把用户强行从g r o u p 中剔除。 其他特征 文件共享 用户可以与其联系人分享他的一些文件，如：m p 3 、视频等。 特性搜索 用户可以在服务器上搜索符合某一些自己感兴趣的信息的人，然后可以把这 些人加为自己的联系人。用户可以针对年龄、性别、兴趣爱好等信息进行搜索。 服务器会返回符合条件的部分搜索结果 与短信的结合 即时消息业务还可以与传统的短信业务结合，实现更广范围的即时消息。当 用户退出即时消息软件时，用户可以选择其状态为短信在线，在这种情况下，如 果他的联系人给他发送消息时，此即时消息信息将会以短信的方式发送给用户。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 第6 页 北京邮电大学硕士学位论文即时消息网关系统w v 模块的设计与实现 与语音、视频的结合 即时消息业务还可以与其他多媒体业务实现融合，如语音、视频等业务。此 类业务可以继续使用即时消息提供的联系人、群组、p r e s e n c e 等基础服务器，在 此上建立相关的语音、视频连接。 基于即时消息业务之上的业务。 传统的即时消息业务只是简单的文本消息的发送，在此之上，又出现了一些 基于即时消息的交互业务。如：基于即时消息的信息查询业务、翻译机一类的业 务。用户把自己感兴趣的东西以即时消息的形式发送给服务器方，服务器判断你 提交信息的内容，根据提交情况返回相应的数据信息。 2 3 相关协议介绍 目前制定即时消息( 通常还包含p r e s e n c e ) 相关协议的标准化组织有3 g p p ， o m a 和i e t f 。其中，3 g p p 和o m a 主要制定与移动即时消息和p r e s e n c e 相关 的协议，而i e t f 则主要针对i n t e r a c t 上的即时消息协议的制定。 i e t f 是较早制定p r e s e n c e 和即时消息相关协议的组织，由其制定的相关协 议主要包括i m p p 、s i p s i m p l e 和x m p p 。 o m a 针对p r e s e n c e 业务的工作组是p a g 组，针对即时消息业务的工作组为 m w g i m 组。这两个工作组的工作方向主要包括：w i r e l e s sv i l l a g e 协议、 s i p s i m p l e 协议、w i r e l e s sv i l l a g e - - s i p s i m p l e 的互联、开放接口。 3 g p p 在r 6 中采用了i e t f 的s i m p l e 作为即时消息和p r e s e n c e 业务的支撑 协议，这方面与o m a w i r e l e s sv i l l a g e 定义的协议不同【9 j 。 目前x m p p 已经在g o o s e 的g t a l k 上得以应用。除以上由各大组织支持的 协议以外，目前还有一些由企业支持的即时消息协议得到广泛的应用。如腾讯的 q q ，使用的是自己私有即时消息协议；微软的m s n ，使用的也是自己的协议。 本文的即时消息网关主要涉及两个协议。一个是w v 协议，一个是s i p c 协 议。s i p c 协议由微软提出，中国移动接受此协议作为企业标准，在其“综合即 时通信平台”【1 0 】中作为即时消息部分的核心协议使用。 2 3 1w vi m p s 协议 w v ( w i r e l e s sv i l l a g e ) 由e r i c s s o n 、m o t o r o l a 、n o k i a 于2 0 0 1 年4 月成立，专 门针对无线i m 定义相关标准，目标是提供开放性的工业标准，以实现全球化的 w i m 。它支持各类移动设备、移动服务及基于i n t e r n e t 的i m 服务之间的i m p s 业务；与i e t f 的c p i m t l j 草案兼容。w i r e l e s sv i l l a g e 的最新规范( v 1 3 ) 于2 0 0 5 年发布，包括体系结构规范及服务器与服务器之间、服务器与各类客户端之间、 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室第7 页 北京邮电人学硕士学位论文即时消息嗍关系统w v 模块的设计i j 实现 服务器与移动核心网络之间的协议，可实现前述的i m p s 四个基本特征。除3 个 发起者外，该组织的s u p p o r t e r 已超过1 7 0 个。目i 订，该组织已并入o m a 。 基于w i r e l e s sv i l l a g e 的即时消息系统结构如图2 1 所示： 图2 1 w vi m p s 系统结构 w i r e l e s sv i l l a g e 的系统结构是一个客户端服务器的系统，服务器即i m p s 服 务器，而客户端则为移动终端、固定p c 的客户端或是其他的应用。客户端可以 使用两种方式接入到服务器c s p ( c l i e n ts e r v e rp r o t o c 0 1 ) 和c l i ( c o m m a n d l i n ei n t e r f a c e ) 。i m p s 服务器之l 、 i j 使用s s p ( s e r v e r - t o s e r v e rp r o t o c 0 1 ) 【1 2j 互通。 i m p s 服务器与其他i m 系统的互通需要使用一个协议转换网关，网关与i m p s 服务器之间使用s s p 交互。如图2 1 的体系结构，使得i m p s 服务器具有很高的 可用性和可扩展性。 w i r e l e s sv i l l a g e 服务器是整个系统的核心，组成结构由图2 - 2 所示。它由4 个应用业务组件构成，同时通过业务访问点接入这些组件：p r e s e n c e 业务组件、 即时消息业务组件、群组业务组件、文件共享业务组件。 北京邮l 【1 人学嘲络与交换技术因家重点实验室第8 页 北京邮电大学硕士学位论文即时消息嘲关系统w v 模块的设计j 实现 w i r e l e s sv i l l a g es e r v e r c s 黟iq 燃喇 餮a c c e s si ”一”一 c l p 鼍 s e n 4 c ed i s c o v e r ya n d 鍪a c c e s s ： s e r v i c e 姆e m e n l 鏊，s 众m e 勰c n 鹈p ，叠岫删em 相一 铲。7s s p 。孺 毳a c c e s s , ，么 s e r v i c er e l a y 5 ：辫 s e r v i c ee l e m e n t s 争7 图2 - 2i m p s 服务器体系结构 w v 协议是为移动网络设计的即时消息协议，所以协议定义相对于其他互联 网即时消息协议比较简单。协议提供了一个完整的即时消息逻辑，同时提供了一 个最小的实现集，即：实现这部分逻辑就可以提供一个相对较好的即时消息服务。 由于移动网络的缘故，w v 协议采用了大部分无线终端都支持的h t t p 协议 作为w v 协议的承载，因此可以沿用现有网络基础，同时也可以继承h t r p 协 议简单、易用、方便扩展的优点。而且，出于无线网络带宽、流量限制和网络安 全方面的考虑，w v 协议传输前先使用了w b 1 3 j 编码进行压缩，然后才传输到客 户端，客户端需要先把w b 解压缩后才能对协议进行解析。反之，客户端上行 消息也需要进行压缩。 图2 - 3 为一个典型的w v 消息交互图： cl i e n ts e r v e r 图2 3w 消息登录流程图 如图2 3 所示，为一个典型的w v 消息交互流程。w v 消息基于h t t p 协议， 所以消息交互为同步的r e q u e s t r e s p o n s e 流程。所有w v 消息都有一个请求和一 个相应的应答。 北京邮电丈学网络与交换技术国家重点实验室 第9 页 北京邮电大学硕士学位论文即时消息网关系统w v 模块的设计与实现 表2 - 1 和表2 - 2 分别为x m l 格式定义的w v 消息。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 第l o 页 北京邮电人学硕士学位论文 即时消息网关系统w v 模块的设计与实现 如图所示，其中第一行的x m l 节点w v - c s p m e s s a g e 的x m l n s 属性指明了 此w v 消息的版本为w v l 3 版本。s e s s i o n 节点应该有一个s e s s i o n l d 字段，此 s e s s i o n l d 字段由服务器在用户登录成功时分配，由于h 1 曙协议的无状态性， 所以s e e s i o n l d 用于服务器标识此消息对应的用户( 客户端) ，除l o g i n 消息外， 其他消息都应用带这个字段。t r a n s a c t i o n 字段下有一个t r a n s a c t i o n i d 字段，一 个t r a n s a c t i o n 为一次完整的r e q u e s t r e s p o n s e 流程，此d 用于标识一个请求对。 同时，如果一次r e s p o n s e 不能返回所以信息，那么此请求会涉及多个同样 t r a n s a c t i o l d 的r e s p o n s e r e s p o n s e 。 t r a n s a c t i o n c o n t e n t 节点下为请求( 或响应) 的正文，此节点下的内容与具体 的请求对应。如表2 1 和表2 2 ，分别对应l o g i n r e q u e s t 和l o g i n r e s p o n s e 请求。 这些节点封装了与具体请求( 响应) 相关的所有细节内容，为w v 消息内容的 主体。针对不同的w v 消息，需要进行相应解析，提取到相关的有效信息。 2 3 2s i p c 协议 s i p c ( c o m p a c ts i p ) 1 4 1 1 5 1 是一个简化和增强的s i p 协议，以适应移动终端设 备的接入特点，但会话的逻辑过程与s i p 及相关协议确立的逻辑过程保持不变。 以下为一个s i p 消息与s i p c 消息的对比来说明 s i p 协议中的m e s s a g e 消息如下： 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室第1 l 页 北京邮电大学硕士学位论文即时消息网关系统w v 模块的设计与实现 s i p c 协议中的m e s s a g e 消息如下： 可以看到，同样的功能，s i p c 消息对比s i p 消息而言，主要在消息头上做 了很多简化工作，使得s i p c 消息更为简洁、效率更高。 2 3 3w vi m p s 与s i p c 协议特性对比 对比项分类 w v l m p ss t p c 复杂度相对简单复杂 扩展性( 适用性)弱，主要用于手机客户端 扩展性强，p c 手机均可 功能定义完整完整，可扩展 协议描述语言x m lx m l 承载协议 h t t p 类s i p 协议 网络连接方式t c p 短连接t c p 长连接 协议压缩w b 编码无 连接维护使用信令通道和数据通道，增稳定连接，无需特别维护 强连接稳定性 消息下发方式信令通道通知+ 数据通道主直接下发 动获取 表2 5 - wi m p s 与s i p c 对比表 如表2 5 ，其中列出了w v 与s i p c 在功能定义以及实现方式上的一些区别。 w v 协议在功能定义上为适合手机客户端，仅提供了一个完整的即时消息核心， 提供了基本的即时消息业务，扩展性比较弱；而s i p c 则充分利用其本身的高可 扩展性，可以定义复杂的逻辑功能。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室第1 2 页 北京邮电大学硕十学位论文即时消息网关系统1 v 模块的设计与实现 w v 协议与s i p c 协议都使用了x m l 作为数据封装方式。稍微有区别的是， w v 协议完全是x m l 文档描述的，而s i p c 协议还使用到了类似s i p 协议的会 话控制流程，只是对其中使用到的数据，用x m l 文档进行了封装。在底层协议 承载上，w v 协议使用了h t t p ，在h t t p 消息体中附带w v 协议。而s i p c 协 议则使用了类似s i p 的会话处理流程。在网络连接方面，w v 网络连接使用t c p 短连接的方式，而s i p c 使用t c p 长连接的方式。 在针对无线应用方面，、7 l 为此有一些特殊区别与s i p c 的属性。w v 消息 在通过h t i p 协议传输时，是需要进行压缩的。这样能很大程度减少无线应用带 宽以及网络流量上的限制。同时，w v 在维护网络连接上，使用了信令通道与数 据通道共用的方式，对于服务器下发的消息可以通过信令通道快速通知客户端， 增强消息传递的实时性。 通过以上对比，w v 协议为无线应用做了特殊情况下一些适配，而s i p c 协 议定义更为丰富、功能更强。 2 4 本章小结 即时消息业务正以前所未有的速度向前发展，得到了用户、运营商和服务提 供商的广泛关注，其基本的业务特征包括“即时消息收发”、“p r e s e n c e ”、“群组 等。互联网上的即时消息业务起步较早，使用更为广泛，但各主流产品都是基于 各自的私有规范不能有效互通；移动即时消息业务虽起步稍晚，但在标准化方面 做得更好。目前制定即时消息相关协议的标准化组织有3 g p p ，o m a 和i e t f ， i e t f 主要针对i n t e r n e t 上的即时消息协议的制定，同时提出了基本的即时消息业 务模型和框架，而3 g p p 和o m a 主要制定与移动即时消息和p r e s e n c e 相关的协 议。s i p c 协议是由微软公司提出并被中国移动接受的一个标准，它是一个简化 和增强的s i p 协议，目前基于s i p c 协议的即时消息系统“综合即时消息业 务平台 正在建设推广阶段。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室第1 3 页 北京邮电大学硕士学位论文即时消息网关系统w v 模块的设计与实现 第3 章网关w v 模块总体设计 3 1 功能定义与协议分析 3 1 1 基本业务流程 以下为一个典型的业务流程来说明即时消息网关的基本功能以及简单流程， 如图3 - 1 所示： 国w vu s e r l 批低q 。s 甲t甲 i r 一2 ) s v c - c r e a t e b u d d y l i s t ： ：；一 图3 - 1即时消息网关登录消息流程图 如图3 1 所示为一个典型的即时消息网关交互流程。以下详细说明： c r e a t e l i s t r e q u e s t ：此为w v 协议中创建联系人列表的请求，其中包含了 用户要创建的列表的i d 、列表名称、列表相关属性以及创建列表成功后 需要添加的默认联系人。 s v c c r e a t e b u d d y l i s t ：此为s i p c 协议定义的创建联系人列表的请求， 网关把w v 协议的请求转换为此请求发送到s i p c 服务器，在服务器中 完成相关业务逻辑处理。 s v c r s p c r e a t e b u d d y l i s t ：s i p c 协议定义的创建联系人列表请求的返 回消息。如果成功创建的话，此消息将会返回2 0 0o k 。如果创建失败， 则消息会返回相应的错误码标识错误原因。 s v c a d d b u d d y ：s i p c 协议定义的增加联系人消息。一般情况，此消息 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室第1 4 页 北京邮电大学硕士学位论文即时消息网关系统w v 模块的设计与实现 需要一些参数，如被添加用户的i d 、此用户被添加到的列表的i d 等， 才能完成相应的添加。 s v c r s p a d d b u d d y ：s i p c 协议定义的增加联系人消息的返回消息。如 果成功增加，此消息将返回2 0 0o k ，否则，将返回相应的错误码标识错 误原因。 s t a t u s ：w v 协议定义的c r e a t e l i s t r e q u e s t 的返回消息。如果成功完成请 求的所有内容的话，此消息将会返回2 0 0 。如果部分成功( 如：创建列 表成功，但是添加联系人失败) ，此消息将会返回2 0 1 ，同时在消息体中 携带错误码标识错误原因。其中，w v 的错误码是根据s i p c 返回的错 误码情况来确定的。 w v 消息与s i p c 消息都是“请求响应”式的同步消息，因此可以保证协议 流程映射上的完整性。 在w v 协议与s i p c 协议的定义上也存在一些设计层面上的区别。w v 协议 一个请求定义的功能比较丰富，如图3 1 ，同时包含创建列表和添加联系人，这 是由w v 协议主要用于无线应用的特点决定的。这样功能全面的请求消息的定 义，可以减少客户端到服务器之间的消息交互次数，更好的利用带宽。而s i p c 消息的功能则比较单一，一个请求响应只完成功能独立的一个操作。 以上流程为客户端请求的流程，对应服务器主动下发的流程，如图3 2 曰曰回 图3 - 2 即时消息网关p r e s e n c e 通知消息流程图 如图3 2 所示为一个服务器主动下发消息的流程图。 n t f p r e s e n c e ：s i p c 协议定义的p r e s e n c e 通知消息。其中携带了通知内 容，如联系人当前在线状态、心情短语等。 n t f r s p p r e s e n c e ：s i p c 协议定义的p r e s e n c e