（计算机软件与理论专业论文）基于internet的多媒体协同办公系统的研究与实现.pdf

摘要 摘要 在互联网技术日新月异的今天，网络已经成为很多人不可或缺的 一种交流方式。网络和多媒体技术的不断发展给企业提供了新一代办 公方式多媒体协同办公。不同于传统的办公方式，多媒体协同办 公借助于互联网这一强大的工具，为企业员工提供了一。种新的实时办 公方式。 本文以实现多媒体协同办公系统为目的，在深入学习t c p i p 协 议、c m p p 协议和多媒体技术的基础上完成多媒体网上办公系统的总 体设计，并详细讨论了其中的关键技术，最后实现了多媒体协同办公 系统。本文主要做了以下工作： 1 ) 详细分析了系统的功能，设计了一个多媒体网络协同办公系 统。 2 ) 设计和实现了系统的即时通信子系统，详细阐述了该子系统 关键模块的功能与实现。 3 ) 设计了会议子系统的物理和逻辑结构。 4 ) 在c m p p 协议的基础上设计并实现了一个用于短信收发的通用 短消息服务平台。 多媒体网络协同办公系统的完成，能为企业和政府机关提供一个 实时交流、实时通信的办公平台，目前该系统已经再河南移动集团测 试。 关键词：协同办公系统，办公自动化，h n e m e t ，多媒体 北京交通大学硕士学位论文 a b s t r a c t l h ej n t e m e lh a sb e e n 卸m d l s p e n 鞠b l em e l h 删o fc o 哪吼i c a t j o nw 油i t s h p i dg r d 叭b 1 1 l ej n t e 伊a i i o no f l i l i e m e ta n dm u l i 打肿d i ap r o v i d ec o i p o f a t i 伽s 州l ha n e wm o d eo fw o r k m u l t j i 鹏d i ai n t 嘲e to ，o p e 均t i o no 伍c es y s t e m u l l l i h t r a d i i i o n a l0 f f i c eh 址t h o d ，m u 垴眦d i ai n t e m e tc o o p e 强l i o n0 缁c es y s t e me n a b l e e m p 】o y e e sw h oa n p 盯a t e 。0 0 p e m t ew i t hc a c ho t h e rb a 辩d 呻耻t w o f k n e 】e c l u 化a i 傩a ti n l p 】e m e n l i n gl h em 圳呲d i ai n t e m e t 珊r a 6 加o 伍c e s y s t e m o nt h cb 舾i s0 fc 眦f u lt e s e a r c ho f 硎pp r o t o c o l 、伽p pp m t o 咖a n d m u l t i 。m e d i al e c h n o l o g y ，lf i n i s h e dt h eo v 锨nd e s i g 日，粕dt h e ns p e c i f i e di h ek e y t e c h i q u e so f 也es ) ，s t e ma n dc v e m u a l l yi l p l e n 他n l e dt l l es y s t e m 1 ) 触e r 柚a l y z i n gt h ef l l n “o n0 ft h es y s t e m ，i 细i s b e dt h eo v e 抬nd c s j 和0 f t l l em u l t i m e d i ah l l e m e tc 0 0 p e 例衄。砸c es y s i e m 2 ) id e s i 鲫a n di i i l p l e m e tt h es u b s y s i e mn 锄e dl m ( i 1 1 蛐叫m e s s a g i n g ) ，t h 蛐 s p e c i f y t l l e f u n c t i 伽柚d i i l l p l e m e n t a l i o no f t h c 啪d i l l e s o f t h es u b - s v s t e m 3 ) ld 鹊j 驴t l i ep h y s i c a l 柚dl o g j c a lo 曙卸i z a t i o nf o rt h e 如b - s y s t e mn a m e d c o n f e r e n c e 4 ) ld e s 咖di n l p l 伽如tag e n e f a ls e r v i c ep l a t f o lf o rs h o nm e a g em a t h a st h cf h n c 曲d0 f n d i n g di e i v i n gs h 嘣m e s s a g e s t h em l l l t 抽e d i ai n t 啪e tc c 唧e 睫t i o n0 伍c es y s t c mp r 州d e se n i e q s 髂粕d g o v e m m e n tw i t har e a l m 衄c 0 咖仰i c a 廿衄。伍c cp l a 怕m n 删i h es y s i 锄i s 哪df o ri n c 埘琳n tb u s 妇璐b yh c n a nm o b 订e g u p 聊w o r d s ：c 0 0 p e r a 帆e 伽沁s y s i e m ，o 墒c ea u t 0 l a t j z a 廿o n ( 0 a ) ，i n t e 加e t ， m u l t m d a 1 i 独创性声明 y 8 7 9 s 0 7 本人声明，所呈交的学位论文是我个人在导师指导 下进行的研究工作及取得的研究成果。尽本人所知，除 了文中特别加以标注和致谢的地方外，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 京交通大学或其他教学机构的别种学位或证书而大量 使用过的材料。与我一起工作的同志对本研究所做的任 何贡献已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人签名：蕉! 盘 日期：盟年三月旦日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论 文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许 论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。论 文中所有创新和成果归北京交通大学计算机与信息技 术学院所有。未经许可，任何单位和个人不得拷贝。版 权所有，违者必究。 本人签名：座查生 日期：丑年土月笪日 绪论 第1 章绪论 1 1 论文的背景和意义 1 1 1论文的背景 随着9 0 年代和新世纪初计算机网络、通讯技术、多媒体技术的 迅速发展和广泛应用，以及i n t e m c t 深入到社会的各个角落，彻底改 变了人们传统的生活、工作观念，使以计算机网络为基础、协同工作 为目标的协同办公自动化有了发展契机。 办公系统的出现有利于部门转交职能，提高运作的效率，提高部 门管理运作的透明度，更好地实现社会公共资源的共享，提高社会资 源的运作效率。协同办公是一神交互式办公方式，可以打破时间空间 和部门分隔的制约，将机构管理和服务职能由传统手工、纸面、封闭 的运作方式转换为自动、电子、开放的方式，在网络上加以实现。 目前，办公系统的类型可大致分为三种：第一种系统，是以个 人电脑、办公套件为主要标志，实现了数据统计和文档写作电子化， 即将办公信息从原始纸介质方式转向比特方式。第二种系统，是以网 络技术为主要特征，实现了工作流程自动化，电子邮件，即将收发文 从传统的手工方式转向工作流自动化方式。这种类型的系统目前应用 较为广泛。第三种系统，特点是：实时通信、实时交流。以协同管理 为核心，提供丰富的学习功能和交流共享机制，确保使用者可随时随 地根据需要与组织沟通，使职员在办公系统中的地位从被动向主动转 变并提高整体的运作效率。这是目前少数比较大的软件厂商正力图实 现的平台系统，也是本文探讨的类型。 另外，对一些企业来说开发自己的办公系统成本较高，实施与维 北京交通大学硕士学位论文 护也较为困难。而且，传统的办公系统在通信手段、广域网支持方面 不够，系统的扩展性和伸缩性较差。 在此背景下，北京凯华网络和河南移动集团合作开发了“多媒体 协同办公系统”。该系统作为河南移动集团新的增值业务，其目标是 为企业、政府机关提供一个实时交流、实时通信的办公平台。该系统 目前在河南移动集团测试。本课题就是以该项目开展的。 多媒体协同办公系统充分利用现有的网络资源( i n t e m e t 、g s m 、 p s t n ) ，采用运营的方式，企业、政府部门可以按照规模来租用，企 业员工只有在计算机上安装客户端软件就可以使用；而且，系统具有 强大的网络和多媒体功能，为企业员工提供了多种协同办公方式：音 频、视频、短消息、电话语音、文字、文档交流、会议等。 1 1 2 论文的研究意义 本文以实现多媒体协同办公系统为目的，在深入学习硎p 协 议、c m p p 协议和多媒体技术的基础上完成多媒体协同办公系统的总 体设计，并详细讨论了其中的关键技术，最后实现了多媒体协同办公 系统。本课题的完成具有以下意义： 1 ) 多媒体协同办公系统的总体设计对其他实时办公系统设计有 一定的参考意义。 2 ) 系统中的即时通信子系统也可以用于娱乐，为互联网上的用 户提供一种实时的聊天工具。 3 ) 短消息服务平台是一个通用平台，不仅可以为本系统提供短 消息服务，还可以为其他应用程序，服务提供商( s p ) 提供短消息支 持。 4 ) 多媒体协同办公系统的完成，一方面为企业、政府机关提供 绪论 一个实时交流、实时通信的办公平台：另一方面河南移动集团利用该 系统开展增值应用，增加营业收入。 本文按照软件工程的实施原则，将多媒体技术、网络通信技术、 控制技术应用到多媒体协同办公系统的开发中，使系统具有较完备的 功能和良好的开放性及可扩展性。 1 2论文的主要工作和组织 1 2 1论文的主要工作 本文以实现多媒体协同办公系统为目的，在深入学习t c p l p 协 议、c m p p 协议和多媒体技术的基础上完成多媒体协同办公系统的总 体设计，并详细讨论了其中的关键技术，最后实现了多媒体协同办公 系统。本文主要做了以下工作： 1 ) 详细分析了系统的功能，设计了一个多媒体协同办公系统。 2 ) 设计和实现了系统的即时通信子系统，详细阐述了该子系统 关键模块的功能与实现。 3 ) 设计了会议子系统的物理和逻辑结构。对网络数据传输模块 的接口进行了设计。对视频音频通信模块进行了深入的分析和研究， 应用d i r c c t s h o w 技术设计和实现了该模块。 4 ) 在c m p p 协议的基础上设计并实现了一个用于短信收发的通用 短消息服务平台。 1 2 2论文的组织 论文共六章，结构安排如下： 第一章为绪论。主要介绍论文课题的背景和意义，然后介绍了论 文的主要工作和组织。 北京交通人学硕士学位论文 第二章为系统的总体结构设计。本章对系统进行了总体设计，并 对各个模块的功能进行了详细说明。系统采用c s 构架，分为两部分： 服务器端和客户端。服务器端由四个服务器组成：即时通信服务器、 会议子服务器、短消息服务平台和语音接入服务器。客户端由即时通 信界面和会议界面两部分组成。 第三章为即时通信子系统的设计与实现。本章对即时通信子系统 进行了总体设计，并对服务器端、客户端的关键模块进行分析、设计。 即时通信予系统采用( 粥模式构架，分为两部分：服务器端和客户端。 服务器端由三个服务器组成，分别是主服务器、事务服务器和中继服 务器。客户端在逻辑上是多层结构，将传输模块与功能模块分开，由 协议解析模块完成功能模块与传输模块之间的通信。 第四章为会议子系统的研究与实现。本章主要介绍了纯软件实现 的会议子系统的主要功能及构建方法，设计了系统的总体结构模型。 对会议子系统的网络数据传输模块的接口进行了设计。对视频音频 通信模块进行了深入的分析和研究，应用d i r c c t s h d w 技术设计和实 现了该模块。 第五章为短消息服务平台的设计与实现。本章在深入研究c m p p 协议的基础上，设计了一个基于c m p p 协议的短消息服务平台，为其 他应用程序提供了一个可以收发短消息的统一平台。应用程序不必关 心c m p p 协议的具体实现，只要通过与短消息服务平台建立t c p 连 接，通过该连接从短消息服务平台发送和接收短消息。短消息服务平 台与短信网关i s m g 长连接，设计了三个队列来完成c m p p 消息包的 处理，已发送队列的设计解决了超时消息的处理，保证了系统的通信 可靠性。 4 第六章为进行了全文总结，对文章的主要工作进行总结，并指出 了系统设计中存在的问题以及下一步工作重点。 1 3本章小结 本章为绪论。主要介绍论文课题的背景和意义，然后介绍了论文 的主要工作和组织。 北京交通大学硕士学位论文 第2 章系统总体结构设计 2 1 系统的总体需求 本系统是北京凯华网络和河南移动集团合作开发的多媒体网上 办公平台。该系统充分利用现有的移动网络资源，致力于帮助企业提 高工作效率、降低沟通成本，是一种低成本、集成多种实时沟通方式 的企业办公工具。 本系统包括客户端和服务器端两部分。客户端的最终用户是安装 本系统客户端软件的企业用户。客户端的使用客户群体定位为普通计 算机使用者，包括非计算机专业人士。服务器由系统管理员维护、管 理。因此，客户端必须为用户提供友好的操作界面，使非计算机人士 能够快速上手，方便使用。服务器将提供调试信息、系统异常信息等 关键信息反馈给系统管理员。 2 2系统的总体结构设计 本系统是采用c s 模式构架，由服务器端和客户端两部分组成。 用户通过客户端连接服务器。实现协同办公。用户首次登录系统时， 需要访问服务器站点下载客户端软件。登录后可以与其他员工进行文 字、文件传输、音频、视频、短消息、会议等交流。用户可以申请会 议并邀请其他人参加。被邀请人可以收到会议短消息通知。在网络带 宽合适的条件下，保障用户能够以多对多的方式使用视频、音频顺畅 的进行交流，达到较好的会议效果。此外，向用户提供诸如白板、文 本聊天、文档共享、程序共享等会议功能。系统结构如图2 1 所示。 6 系统总体结构设计 圈2 1 系统结构框图 服务器由四组独立的服务器组成：即时通信服务器、会议服务器、 短消息服务平台和语音接入服务器。这四个服务器在逻辑上是四个独 立的程序组( 每个服务器包含多个程序) ，这四个程序组物理上可以 运行于同一个服务器上，也可以在不同的服务器上，而且可以根据需 要增加某个程序组。 客户端由即时通信界面和会议界面两部分组成。即时通信界面是 客户端的主界面，用户只有登录会议后才启动会议界面。 服务器间的通信： 1 ) 即时通信服务器与会议服务器间的通信：他们之间采用卫c p 连接。当用户有会议请求时，由即时通信服务器向会议服务器请求， 会议服务器为本次申请建立会议室、分配相关资源，然后将会议字符 串传给即时通信服务器，即时通信服务器再将会议字符串组成登录字 7 北京交通大学硕七学位论文 符串传给客户端，用户就可以启动会议界面，琶录会议服务器进入会 议室。当有用户连接、退出会议服务器，会议服务器会向即时通信服 务器报告用户的状态改变。 2 ) 即时通信服务器与短消息服务平台的通信：即时通信服务器与 短消息服务平台互为s e r v e r a i e n t 。当用户有短消息请求时，即时通 信服务器主动与短消息服务平台建立短连接，当消息传送完毕立即关 闭连接。当短消息服务平台收到短消息时，主动与即时通信服务器建 立短连接，消息传送完毕立即关闭连接。 3 ) 会议服务器与语音接入服务器的通信：会议服务器与语音接入 服务器采用( s 模式。语音接入服务器为服务器端，会议服务器为客 户端。当有语音接入请求时，会议服务器与语音接入服务器建立t c p 连接，传输要连接的用户信息。语音信息以u d p 传输。 2 3系统功能模块概述 多媒体协同办公系统的主要功能可以分为四个部分：即时通信 ( 1 s t 锄tm e s 阻g i i i g ) 子系统、会议子系统、短消息服务平台和电话 语音接入。在设计上，为了增强程序的可重用性，以上四个模块独立 设计，减少各个部分间的关联性。 1 ) 即时通信子系统 即时通信( 1 n s t 柚tm e s s a g i n g ，简称呻作为一种低成本的网上 实时通讯工具，兼顾电子邮件的文本传输功姥和电话的即时性要求。 它的发展初期主要以娱乐性为主，而现在越来越多的企业开始将这一 技术融入到现代商务活动中，用来解决企业员工的沟通及协同问题 f 2 1 。 即时通信子系统主要提供以下功能： 系统总体结构设计 a 文字交流：用户能够对所选择的通信对象发送文字信息，这是 即时通信子系统的最基本功能。 b 文件传送：用户能够对选择的通信对象发送文件传送请求，在 对方接受请求后可以进行文件传输。 c 音频、视频：对于配置适当设备和驱动程序的用户可以选择通 信对象进行音频、视频交流。 d 会议：用户可以申请会议，并邀请其他用户参加会议。 e 短消息：用户可以通过客户端给其他用户发送手机短消息。 2 ) 会议子系统 会议子系统是个典型的纯软件网络视频会议系统。会议系统是指 通过现有的各种通讯传输媒体，将人物的静态动态图像、语音、文 字、图片等多种信息分送到各个用户的计算机上，使得在地理上分散 的用户可以共聚一处，通过图形、声音等多种方式交流信息。与会者 不仅可以听到发言者的声音，而且还可以看到发言者的图像及背景， 同时还可以交流有关该议题的数据、文字、图表等信息，增强大家对 会议内容的理解。 会议子系统提供以下功能： a 高效、可靠的网络数据传输机制 b 会议控制； c 多方视频共享； d 多方音频共享； e 附加功能，包括白板、文本聊天、文档演示、程序共享等。 3 ) 短消息服务平台 短消息是指简短的字符信息。在短消息通信系统里，则指由短消 9 北京交通大学硕士学位论文 息实体发起，通过g s m 网络传输到指定目的地址的有限长度的文本 信息。短消息服务平台是应用程序与各短消息网关( 1 s m g ) 直接通 信的接口。 在本系统中，短消息服务平台为即时通信予系统的用户间短消 息、会议邀请和系统维护短消息提供接口。 4 ) 电话语音接入 当企业的某个员工申请会议，而被邀请的员工不能通过p c 参加 会议，可以通过语音接入的方式，发送一路音频数据到该员工的电话 上，同时该员工的语音也通过电话传回会议服务器，从而其他与会者 也能听到该员工的语音。 电话语音接入子系统提供以下功能： a 接收来自会议子系统的多路音频数据： b 将多路音频数据混音为一路音频数据； c 将音频数据编码为板卡( t b 6 柏) 支持的格式( a l a w ) ； d 。将处理过的一路音频数据发送给板卡( t b 6 4 0 ，由板卡完成 到用户电话的放音： e 接收来自板卡的电话语音数据； f 将电话语音数据传给会议子系统。 2 4本章小结 系统采用d s 构架，分为两部分：服务器端和客户端。服务器端 由四个服务器组成：即时通信服务器、会议子服务器、短消息服务平 台和语音接入服务器。这四个服务器在逻辑上是四个独立的程序组 ( 每个服务器包含多个程序) ，这四个程序组物理上可以运行于同一 个服务器上，也可以在不同的服务器上，而且可以根据需要增加某个 1 0 系统总体结构没计 程序组。客户端由即时通信界面和会议界面两部分组成。 明。 本章对系统进行了总体设计，并对各个模块的功能进行了详细说 北京交通大学硕士学位论文 第3 章即时通信子系统设计与实现 3 1即时通信系统溉述 3 1 1即时通信系统的产生 8 0 年代后期，进入9 0 年代以来，随着电脑和互联网的普及，尤 其是移动互联网的发展，标志着以“联网、易用、时尚”为特征的后 p c 时代的到来传统的3 c 被赋予了新的含义，人们利用电脑和互联网 的时间越来越多，以“社区( c o m m u n i t y ) ”、“内容( o o n t e m ) ”、“商务 ( c o m m c r c c ) ”为主要特征的网络即时通信( 1 n s t a n tm e s s a 画n gl m ) ，最大 程度的体现了网络给人们生话带来的变化，使得人们的沟通更加方 便、快捷、使人们真正有了天涯若比邻的“地球村”的感觉。 网络即时通信是一种在后p c 时代兴起的，以e m e l 网络及其 他有线、无线网络为基础的，在交互双方之间实时地传送语音、文字、 图像等信息的通信方式。1 9 9 6 年7 月，四个以色列的年轻人在特拉维 夫成立了一家名为m i r a b i l j s 的小公司，公司的名称取自拉丁语，意为 神奇。四个月之后，世界第一个即时通信软件l c q 在他们手中诞生， 自此拉开了神奇的序幕。他们没想到，当初仅仅是为了使连接在同一 个服务器上的用户能相互交流而开发的l c o ，在后来的日子里能如此 风光无限；他们更没想到，即时通信软件迅速席卷了全球网民。 即时通信软件的最大特点是在网上进行信息的实时交流。它的产 生有着深刻的社会和技术原因。大凡人们都有渴望社交、获得社会尊 重、实现自我的需求，这正是网络即时通信软件风行的驱动力。而物 质文明的日益发选所带来的副作用，又使得人们习惯地与周围的人保 持距离，以致人们更愿意对陌生人敞开心扉。与传统的通信方式相比， 持距离，以致人们更愿意对两生人敞开心扉。与传统的通信方式相比， 即时通信子系统设计与实现 即时通信具备快捷、廉价、隐蔽性等特点在网络上可以跨年龄、身 份、行业、地域的限制，达到人与人、人与信息之间的零距离交流。 从这点上讲，网络即时通信的出现改变了人们的沟通方式和交友文 化，大大拓展了个人生活交流的空间。 3 1 2即使通信系统的优势 即时通信系统的互动性高于传统的b b s 和e - m a i l o 传统的邮件 投递方式现在被称为“蜗牛邮件”，因为收件人至少要等一天才能从 邮局收到信件。而e 咖a i l 虽然在发送后的几秒种内即可抵达收件人的 电子信箱，不过e m a i l 的致命弱点是发送者很难知道收信人是否即时 上线接收邮件。而即时通信系统可以使信息的收发双方在线土进行互 动交流。利用它可以实时传送文字信息、语音信息和发送文件。另外， 它还可以作为单位内部联络的一种方式。可以用来召丌网络会议。比 起实地的会议来，不仅快捷，而且节省开支。 近年来，随着无线通信的快速发展，移动互联网为传统的i l l t c m e t 注入了新的活力，同时也为即时通信带来了一场革命，交互双方已经 不再局限于以网络终端设备为唯一的接入手段，p c 机在传统的网络 即时通信中所起的作用正在被手机、传呼机，甚至普及率己经相当高 的电话所取代。这使得网络即时通信更加大众化和人性化，即使不会 使用电脑的入现在也可以享受到即时通信给人们生活带来的变化。 另外，即时通信软件被加入了越来越多的新功能，使它正从毫无 商业应用价值的聊天、游戏转变出来，成为能为商业企业带来商机和 实惠的领域。所有的这一切都让人们对网络即时通信赋予了越来越多 的注意力。可以说，即时通信的发展把后p c 时代的特征体现得淋漓 尽致，人们从来没有像今天这样感受到天涯咫尺。 北京交通大学硕士学位论文 3 2 子系统总体结构 即时通信子系统采用c s 架构，由服务器和客户端两部分组成，。 服务器实现用户身份验证、状态通知、文字信息转发、文件传送中转、 视频，音频数据中转、短消息转发、会议申请等功能。客户端实现文 字通信、文件传送、视频通信、语音通信，短消息，用户状态通知等 功能。用户信息、组织结构、服务器信息等数据用数据库保存和组织。 服务器由三个服务器程序组成，分别为：主服务器( m a i ns e n ，e r ) 、 事务服务器( 1 h n s a d i o ns e r v e r ) 和中继服务器( r c l a ys e r v e r ) 。三个 服务器实际上均为独立的应用程序，可以独立运行，在物理上是独立 的，在逻辑上构成一个统一的服务器。每个服务程序可以单独运行在 相互独立的计算机上，也可以运行在同一台计算机上。 事务服务器、中继服务器与主服务器之间通过t c p 连接建立通 讯链路。在整个服务器框架中，根据负载情况可以动态地增加服务器 的数量。 客户端之间根据需要采用t c p ，u d p 协议实现网络通讯，客户端 和服务器之间采用代p 协议实现网络通信。 系统整体框架以及与其他服务器关系如图3 1 所示。 1 4 即时通信子系统设计与实现 图3 1 系统结构框架及与其他服务器关系 客户端软件层次结构如图3 ，2 所示。 厂面i 用户 用户视频 登录 状态 文字文件短消 会议 更新 通信传输 音频 息模 模块 模块模块 通信 模块 模块模块 块 协议解析模块 底层网络通信模块 图3 _ 2 客户端软件层次结构图 1 5 北京交通大学硕十学位论文 客户端软件在逻辑上分为四级： g u l ：用户看到的界面： 用户功能模块：负责管理用户登录模块、用户状态更新模块、文 字通信模块、文件传输模块、视频音频通信模块、短消息模块和会议 模块七个子模块； 协议解析模块：为下层的网络通信模块和上层的功能模块提供承 上启下的接口，对网络通信包进行封装及解包的操作，负责将上层的 数据按照自定义的格式进行封包并提供给网络传输层，或是从网络传 输层中得到通信包，按照自定义格式进行解包，并将解包后所得到的 数据提交给上层的应用； 底层网络通信模块：为上层提供与服务器通信的网络接口，包括 u d p 通讯和t c p 通讯。底层网络通信模块是客户端最底层的模块。 数据库中共有四个表： 1 ) 用户信息表：保存企业员工的基本信息、状态信息、登录服 务器编号； 2 ) 组织结构表：保存企业组织结构，包括部门名称，部门代码， 上级部门代码等； 3 ) 临时消息表：保存用户发给离线用户的消息； 4 ) 服务器信息表：保存服务器信息，包括服务器i d ，服务器类 型，名称，位置，m 地址，端口，连接的客户端数量和状态等。 3 3 系统功能概述 3 3 1 服务器端 1 ) 主服务器 主服务器是办公系统的管理服务器。所有其他服务器由主服务器 即时通信子系统设计与实现 管理，当系统中有其他服务器出现故障时主服务器向管理员反馈故障 信息。 主服务器的功能模块如图3 3 所示。 主服务器 00 更新模块 服务模块数据维护模块服务器管理模块 图3 - 3 主服务器功能结构图 主服务器主要包括四个模块：更新模块、服务模块、数据维护模 块和服务器管理模块。 更新模块：主服务器保存客户端、其他服务器的安装程序和软件 版本信息。当有更新时，将更新的程序发送到相应的服务器。对于服 务器更新程序，主服务器将更新程序发到相应的服务器，重新启动更 新的模块；对于客户端更新程序，主服务器将客户端程序分发到各个 事务服务器，由事务服务器处理客户端的更新。 服务模块：主要处理服务器的分配。服务器分配包括：事务服务 器分配、中继服务器分配、会议服务器分配和语音接入服务器分配。 客户端启动时主服务器为其分配一个合适的事务服务器。当客户端有 文件传送、视频、音频中转请求时，由事务服务器向主服务器请求一 个中继服务器，主服务器选择一个合适的中继服务器，将其信息传给 事务服务器。当客户端有会议请求时，由事务服务器向主服务器请求 北京交通大学硕士学位论文 一个会议服务器，主服务器选择一个合适的会议服务器，将其信息传 给事务服务器。 服务器管理模块：服务器管理指的是办公系统中其他服务器的管 理。主要处理服务器状态更新和查询。同时当某个事务服务器出现故 障时，自动将该服务器上的客户端迁移到其他的服务器上。 服务器分配原则：使同一企业的用户分配到同一个服务器上和 i p 匹配。用户登录时，主服务器检查是否有与该用户同企业的用户已 经登录，若有则该用户分配到该服务器上，否则为用户分配一个l p 最匹配的服务器。 2 ) 事务服务器 事务服务器功能模块如图3 4 所示。 事务服务器 更新模块li 服务模块ii 数据维护模块l 管理模块 用 户 登 录 删驯断熊 会i i 会i i 会 议l i 议 i 议 申惜惦 请i f 请l 录 图3 4 事务服务器功能结构图 1 8 数 据 库 管 理 中 转 请 求 即时通信子系统设计与实现 事务服务器主要由四个模块组成：更新模块、服务模块、数据维 护模块和管理模块。 用户登录：处理用户登录消息，验证用户的登录。 资料下发：用户登录后，向用户下发企业组织结构信息和企业员 工信息。即客户端显示的好友列表。 用户资料修改：处理用户资料修改消息。验证用户资料的合法性， 符合规则的资料将被修改，并回送修改成功失败信息。 文字信息发送：通过数据维护模块的接口查询目的用户的当前状 态，如果目的用户在线，将消息转发。如果该用户离线，通过数据库 管理模块的接口将该消息写入未发送信息表。 文件传送、视频、音频请求：当客户端间建立直接传送机制失败 时，为其提供中转，通过管理模块的中转请求向主服务器请求，主服 务器选择一个为之服务的中继服务器并为该次中转分配序号。 短消息请求：处理短消息中转，通过数据维护模块查询用户的相 关信息，将短消息和用户信息发给主服务器，由主服务器将消息发往 短消息服务平台。 数据维护模块：管理服务器本地内存数据结构和数据文件。 连接队列更新：处理连接队列更新，对相关数据结构更新。 用户状态更新：处理用户状态更新消息，对相关数据结构更新。 中转请求：处理中转请求消息，主要有文件、视频、语音、短消 息中转请求。管理模块与主服务器连接，将中转请求发往主服务器， 对于短消息请求由主服务器发往短消息服务器平台，其他请求主服务 器分配服务器并下发相关的服务器信息。 3 ) 中继服务器 1 9 北京交通大学硕七学位论文 中继服务器功能模块如图3 5 所示。 图3 - 5 中继服务器功能结构图 中继服务器分为三个模块：中转模块，数据维护模块和管理模块。 中转模块主要处理文件传送，视频、音频信息的中转。管理模块负责 与主服务器的连接及其之间的信息传递。 3 3 2 客户端 从图3 2 可知，客户端的功能模块主要就是登陆模块、状态更新 模块、文字消息通信模块、文件传输模块、视频音频通信模块、短消 息模块、以及会议模块。在这些模块同其他客户端或服务器进行通信 时，均先调用协议解析模块对消息进行解析，在通过底层网络通信模 块进行消息的传递。 3 4 关键模块的设计与实现 3 4 1 主服务器的设计与实现 主服务器是整个系统的管理服务器。其主要功能有： 1 监听来自客户端的连接请求； 2 和客户端建立t c p 连接，为客户端分配合适的事务服务器： 即时通信子系统设计与实现 3 监听来自信其他服务器的连接请求； 4 为中继服务器请求分配合适的中继服务器： 5 为会议请求分配合适的会议服务器； 6 将短消息转发到短消息服务平台； 7 定期检查服务器的状态，并更新数据库中的服务器信息； 8 将故障服务器上的客户端迁移到台适的服务器上。 主服务器包括四个模块：更新模块、服务模块、数据维护模块和 服务器管理模块。 主服务器启动后先初始化各个功能模块，初始化的流程如图3 - 6 所示。 主服务器 寤动 1 。1 。 1 更鬻 函霸藉嗣 件 。_ j r 赢 _ 创建客户端j 竺堕塑里l 庶 幽 t 瓦西藏羁酮 些堕塑旦i。? 。1 。 匿 ：j b 创建全局数j 据j 。j f 监听 图3 - 6 主服务器初始化流程图 j e 京交通夫学硕士学位论文 说明： a 读取配置文件：读取配置参数，包括；客户端监听端口、服务 器监听端口、最大事务服务器数、最大中继服务器数、最大会议服务 器数、单个事务服务器最大同时连接客户端数、单个中继服务器最大 可中转传送数目、单个会议服务器最大同时连接客户端数等。 b - 客户端监听端口：是为客户端连接开放的t c p 端口。 c 服务器监听端口：是为服务器连接开放的t c p 端口。 d 全局数据主要包括：软件版本信息，服务器信息。 软件版本信息数掘结构如下所示： t y p e d e fs t m c tv e r s i o n i n f 0 1 砖 p m b p em j y p e ；胛f 0 t y p e 为e n l 珊类型，标识程序类 型：客户端、事务服务器、中继服 务器、会议服务器、短消息服务平台、 语音接入服务器 d w o r dd w f v m s ： d w o r dd w d v l s ： l v c r s i o n i n f o ； 服务器信息数据结构如下所示： t y p e d e fs t r i l c ts e e r i n f 0 t a g s e r v e 毋p cs t y p e ；，s e n r e 蛳为咖m 类型，标识服务 器类型 c h a r 锄砌e 【1 6 】；丑务器名称 c h 盯s l o c a t i o n f 3 2 】；棚艮务器位置 c h a r i p l l 6 】；，服务器】p 地址 即时通信子系统设计与实现 u l n t p o r t ；服务器端口 u l n tc u 疋l i e n t n u m ：，当前登录到该服务器的客户端数 目，对中继服务器是当前提供的中转 服务的数目 u i n ts t a t e 服务器状态 s e r v e “n f o ； e 监听客户端连接端口和服务器连接端口，等待客户端和服务器 的连接请求。 服务器管理模块是负责管理整个系统中的其他服务器。当有新的 服务器启动后，主动连接主服务器，主服务器将其信息写入数据库的 服务器信息表中。服务器管理模块维护与其他继服务器的连接，定期 查询他们的状态并更新队列和数据库的服务器信息表。当有客户端与 事务服务器、中继服务器、会议服务器断开连接时，这些服务器主动 向主服务器的服务器管理模块报告状态信息。当事务服务器出现故障 时，通过服务器状态查询，主服务器可以获取故障信息，通过短消息 服务平台可以给管理员发送异常信息。 3 4 2事务服务器的设计与实现 事务服务器为客户端可见的大多数功能提供服务。其功能主要 有： 1 监听客户端的登录请求并验证其合法性； 2 更新客户端程序； 3 与主服务器连接，当有客户端退出时向主服务器报告当前状态 信息； 4 为客户端下发企业员工资料和企业组织结构，即在客户端显示 2 3 北京交通大学硕士学位论文 的好友列表； 5 处理用户资料修改； 6 中转客户端间的文字信息： 7 响应用户的文件传送、视频、音频请求，先为客户端建立点对 点连接，若失败则向主服务器请求分配一个中继服务器，然后 将中继服务器信息传送给客户端 8 响应客户端的申请会议请求，将请求发给主服务器，由主服务 器分配合适的会议服务器，并产生登录会议字符串发给事务服 务器，再由事务服务器回送给客户端； 9 响应客户端的短消息转发请求，将请求发给主服务器，由主服 务器将短消息发往短消息服务平台； 1 0 当有用户的状态改变时，将状态信息发给所有的在线用 户，同时更新数据库： 1 1 维护连接队列。 更新模块：事务服务嚣保存客户瑞软件的安装程序和软件版本 信息。客户端更新模块流程如图3 _ 7 所示。 吾 生一 ( 竺塞 ) 图3 _ 7 客户端更新模块流程图 2 4 意 蓦 即时通信子系统设计与实现 客户端程序更新可以向前更新为最新版本的程序，也可以向后回 到以前的版本。 用户登录流程如图3 8 所示。 将用户连接信息 写入连接队列 。1 。1 j l 一一 更新数据库中该 用户的状态 为连接用户发送 该用户状态信息 。_ 1 。_ 。1 j l 一 f 发企业组织结 构和员工信息 圈3 - 8 用户登录流程豳 用户登录流程是：收到用户请求，验证用户帐号与密码是否正确， 若不正确，则断开连接，否则将用户连接信息加入连接队列，更新数 据库中该用户的状态，为连接用户发送该用户的状态信息，然后为该 用户发送企业组织结构和员工信息，若该用户有暂存信息，则将消息 发给该用户，并在数据库中删除，至此用户登录结束。 文件传送，视频音频转发请求： 用户间首先尝试直接点对点连接，如果两个客户端能够直接传送 文件，发送视频、音频，则直接传送。用户间可能由于某个用户或者 该据 一 万数除 夏在删一 蒽并中 _ 1 一消户库一 一 蒋用 一军 是 一 梦一 誊 北京交通人学硕士学位论文 全部用户位于有防火墙的子网中，导致不能直接传送文件或者进行视 频、音频通信。客户端向事务服务器发起请求，由事务服务器向主服 务器请求分配一个合适的中继服务器，由中继服务器完成文件、视频、 音频转发。 文件传送，视频、音频转发请求流程如图3 9 所示。 接收客户端文 件、视频、音频 转发请求 向圭服务器请 求中继服务器 主服务器分配 中继服务器 事务服务器将中 继服务器信息传 给客户端 结束 图3 9 文件传送，视频、音频转发请求流程图 会议模块包括：会议申请、会议邀请、会议记录。会议模块是 即时通信子系统与会议子系统连接的模块。通过即时通信子系统的会 议模块可以方便的召开会议。 会议申请流程如图3 1 0 所示。 即时通信子系统设计与实现 图3 - 1 0 会议申请流样图 会议申请流程：由客户端向事务服务器发起会议申请请求，事务 服务器接收请求后，向主服务器发请求，主服务器将选择一个合适的 会议服务器，由该会议服务器生成连接字符串发给事务服务器，会议 模块生成登录会议字符串，事务服务器向客户端回送登录会议字符 串，客户端可以登录会议。1 3 4 3中继服务器的设计与实现 中继服务器负责文件、视频、音频的转发。客户端首先尝试u d p 直接传送，如果客户端中有一方处于有防火墙的子网中，则客户端间 直接的点对点连接可能失败，这就需要中继服务器进行数据中转，从 而实现客户端间的文件传送，视频、音频通信。 假设a ，b 是位于不同子网的两个客户端，他们之间的文件传送， 视频，音频通信流程如图3 1 1 所示。 北京交通人学硕士学位论文 图3 1 1 文件、视频、音频数据中转流程图 说明：当位于子网a 的客户端a 要同位于子网b 的客户端b 进 行文件传送，视频、音频通信时，首先客户端a 尝试与客户端b 直 接建立u d p 连接，若成功则客户端a 、b 直接进行文件传送，视频、 音频通信，否则客户端a 向事务服务器发送中转请求，事务服务器接 收请求后，向主服务器请求中继服务器，主服务器分配一个合适的中 继服务器和中转标识，并将客户端信息和中转标识发给该中继服务 器，然后将中继服务器信息传给事务服务器，事务服务器将中继服务 器信息发给客户端a 、b ，客户端a 、b 向中继服务器发送连接请求， 中继服务器匹配发送方和接收方，客户端a 就可以往中继服务器发送 数据，中继服务器接到数据后，直接将消息发往客户端b 的u d p 端 口。至此，客户端a 、b 实现了文件传送和视频、音频通信。 中继服务器维护两个队列；发送队列，接收队列。 发送队列存储所有当前所有请求发送中转服务的客户端连接；接 即时通信子系统设计与实现 收队列存储所有当前请求接收中转服务的客户端连接。 主服务器为每个中转请求分配一个唯一的标识，发送队列和接收 队列凭借这个标识匹配发送端和接收端。 发送队列数据结构： t y p e d ds t r | l dr e l a y s q i n 姐h g u l n t 6 4u s e r l d ：用户l d s o c 玎s ；与客户端连接的套接字 u t a g ；主服务器分配的中转标识 ) r e l q s q i h f o ； 接收队列中数据结构： t ”e d e fs t n l c tr e l a y s q i n f 酊h g u i n t 6 4u s e r l d ；用户l d s o c l ( i 玎s ；，与客户端连接的套接字 u i 卜r r “t a g ；，主服务器分配的中转标识 c h a ri p 【1 6 】； u i n r p o n ； ) r e l a y r q i n f o ； 客户端从事务服务器收到中继服务器信息后，向中继服务器发送 中转请求，中继服务器记录客户端信息，并将其加入发送队列和接收 队列。当客户端向中继服务器发送数据时，中继服务器在发送队列中 找到该客户端信息，根据其中的中转标识在接收队列中找接收客户端 信息，若找到则根据接收客户端信息将消息转发给接收客户端。否则 若超过设置的最大等待时间，则认为本次中转失败，释放接收队列中 该客户端的信息。 j b 京交通大学硕十学位论文 3 4 4 底层网络通信模块的设计与实现 底层网络通信模块主要实现以下几个功能： 1 为协议解析模块提供网络通信的发送，接收消息的接口： 2 建立与服务器的连接，监听来自服务器端的消息，和向服务器 端发送消息； 3 提供与其他客户端的消息发送和监听。 所有消息类型的数据，由上层模块发出，经由协议解析层封装后， 交给底层网络通信模块发送。所有来自其他客户端和服务器端的数 据，底层网络通信模块接收后，交给协议解析层解包，然后传给上层 模块。底层网络通信模块提供t c p 和u d p 两种方式供上层调用。 对于t c p 、u d p 连接底层网络通信模块各提供两个接口，处理 接收和发送消息。 底层网络通信模块主要提供以下接口： b o o l o p c n t 印( c h a r + i p ，u i n tp o n ) 参数说