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摘要 伴随i n t e r n e t 和移动通信的快速发展，用于连接i n t e r n e t 和移动设备的w a p 技术 近年来得到了迅猛发展。w a p 以其深刻的业界和技术背景成为了移动电话和其他无线 终端表示和发布无线信息与电话服务的事实上的业界标准。作为事实上的业界标准， w a p 对于无线应用程序开发和无线数据服务的发展具有重要的意义。因此，有必要研 究w a p 协议及其核心技术并研究其在局域网中的应用。 本论文对w a p 核心协议为适应无线环境下的应用而采用的关键技术进行了研究 和分析。在对其核心协议研究与分析的基础上，结合当前w a p 应用的现状提出了w a p 网关平台的系统结构，并设计了w a p 网关平台中最能够体现w a p 关键技术的多个部 分，其中对负责协议转换的关键层w s p 进行了重点分析与研究。最后本文提供了一种 方案，实现负载均衡策略下的网关系统的运行。 关键字：w a pw a p 网关无线终端协议转换 a b s t r a c t w i t ht h ef a s td e v e l o p m e n t so fi n t e r n e ta n dm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ，t h ew a p ( w i r e l e s s a p p l i c a t i o np r o t o c 0 1 ) t e c h n i q u eh a sm a k e ng r e a tp r o g r e s si nr e c e n ty e a r sw h i c hc o n n e c t s i n t e r n e ta n dt h em o b i l ee q u i p m e n t s w a pb e c a m et h ei n t e r n a t i o n a ls t a n d a r df o re x p r e s s i n g a n dd i s s e m i n a t i n gw i r e l e s si n f o r m a t i o no v e rm o b i l ep h o n ea n do t h e rw i r e l e s st e r m i n a lb y v i r t u e so fi t sd e e pi n d u s t r i a la n dt e c h n o l o g i c a lb a c k g r o u n d b e i n gt h ei n d u s t r i a ls t a n d a r d ， w a pi so fs i g n i f i c a n ti m p o r t a n c et ot h ed e v e l o p m e n to fw i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o g r a ma n d w i r e l e s s d a t as e r v i c e s t h e r e f o r e ，i ti sn e c e s s a r yt os t u d yw a pp r o t o c o la n di t sc o r e t e c h n o l o g ya sw e l la si t sa p p l i c a t i o nm o b i l ei n t e r n e t t h i st h e s i sh a si nd e p ts t u d i e sa n da n a l y s i so nk e yt e c h n o l o g i e sf o r 飞姆c o r ep r o t o c o l t oa d a p tt ow i r e l e s sa p p l i c a t i o n b a s e do nt h es t u d i e sa n da n a l y s i so fi t sc o r ep r o t o c o la n d c u r r e n ts t a t u so fw a pa p p l i c a t i o n 。is i m u l a t e st h es y s t e ma r c h i t e c t u r eo f 陋g a t e w a y p l a t f o r m a n da l s od e s i g n ss e v e r a lc o m p o n e n t so ft h ek e yt e c h n o l o g yf o r 强姆g a t e w a y p l a t f o r m ，i n c l u d i n gm a j o ra n a l y s i sa n ds t u d i e so nt h ek e yl a y e ro fw s pf o rp r o t o c o l t r a n s l a t i o n a tt h ee n d ，n i sa r t i c l eo f f e r sas c h e m ew h i c hr e a l i z e st h es e r v i c e so fs e n d i n g a n dr e c e i v i n ge m a i l sb e t w e e nt h em o b i l ep h o n ea n dt h el a ns e r v e r k e y w o r d s ：w a p w a p g a t e w a y w i r e l e s st e r m i n a l p r o t o c o lt r a n s l a t e 长春理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，w a p 协议栈分析及其应用是本人在 指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律 结果由本人承担。 作者签名：退豳函遍年三月堕日 长春理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使 用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文 全文数据库和c n k i 系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和 电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编学位论文。 作者签名：里盘豳塑翌年主月卫日 指导导师签名：年互月丝日 第一章绪论 1 1 研究的目的和意义 w a j p 是英文“w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c o l ”的缩写，是“无线应用协议 之意。 它由一系列协议组成，用来标准化无线通信设备，例如：移动电话、移动终端。它负 责将i n t e m e t 和移动通信网连接到一起，客观上已成为移动终端上网的标准。w a p 将 移动网络和i n t e r n e t 以及i n t r a n e t 紧密地联系起来，提供一种与网络种类、承运商和终 端设备都无关的移动增值业务。移动用户可以像使用他们的台式计算机访问信息一样， 用他们的袖珍移动设备( 如w a p 手机支持w a p 协议的手机) 访问i n t e r n e t ，从而 在移动中随时随地在手机屏幕上浏览i n t e m e t 上的内容，诸如收发电子邮件、查询数据、 浏览金融信息、财经信息等。 互联网可以满足人们对大量信息资源的有效访问，移动通信则让人们随时随地进 行通信，两者正在日益深刻地影响着未来信息基础设施的发展。结合两者的技术优势， 不受信息源和用户访问位置的限制，以统一的标准向用户提供无处不在的信息网络服 务，是制定w a p 标准的目的。 现代社会正在向以移动通信、互联网为核心的信息社会发展，这一趋势将在数年 内改变全世界。不久的将来，几乎所有的信息都将存储在互联网上，对互联网的访问， 不管是个人还是企业都将是必不可少的。不久前诺基亚以公司内部所有员工为对象进 行了调查，结果是：坐在办公桌前的时间只占工作时间的4 3 。为此，人们必然追求 在移动中访问信息资源乜，。 移动电话和互联网这两个有着强大的市场需求驱动的业务相互结合就犹如火借风 势、风助火威，必将进一步促进二者的发展。移动电话和互联网的结合将成为打破时 间与空间制约的动力，以手机为首的移动通信设备将逐步成为互联网接入的主角。有 人甚至预测：只有无线( 移动通信) 才是今后的主要通信基础设施，可上网手机的登 场将使互联网用户成倍增加。因此，可以说移动电话和互联网结合已是大势所趋，而 且商机无限。 综上所述，本课题的研究具有一定的技术先进性和实际应用价值。 1 2 国内外研究现状 看到w a p 技术应用的巨大市场，世界许多知名的移动通信设备公司纷纷推出自己 的w a p 解决方案，其中比较著名的方案当属三大移动设备公司e r i c s s o n 、m o t o r o l a 和 n o k i a 公司推出的解决方案。下面我们就简要介绍一下三大公司的w a p 解决方案3 。 n o k i a 公司除研究开发了w a p l 0 服务器系统之外，还与v i s a 联合推出了移动电 子商务的解决方案，目的是希望金融机构和移动电话运营商能够通过移动电话，为客 户提供安全的支付服务。两家将推出利用移动电话进行无线网上安全支付的标准化方 案，以满足不同市场对于安全、风险管理和争议处理的要求。双方还将建立基于w a p 标准的开放式规格，使移动用户可以通过i n t e r n e t 完成安全而有保证的支付。为了使支 付更加方便，简化用户的支付过程，双方还将合作开发电子移动钱包( e w a l l e t ) 等功能 系统h 3 。 m o t o r o l a 公司以m i x & m ys p h e r ei n t e r n e t 连接方案为核心，发布了一个完整的端 到端的w a p 解决方案。1 9 9 9 年1 1 月1 6 日，m o t o r o l a 还公布了针对中国市场的w a p 解决方案。同时，该公司还在中国推广“掌中网”的概念、技术和终端产品，即“m o t o r o l a 无线i n t e r n e t 一揽子方案。“掌中网 的各种终端产品通过g s m 、c d m a 、f l e x 等 平台，不仅可以用于通信也可以用于通过无线电通信方式获得i n t e m e t 的个性化信息服 务，并具有很好的移动性、便携性及实用功能，而且还能够支持、交互式的信息应用 与电子商务。 。 e r i c s s o n 一直关注无线技术与i n t e r n e t 的真正结合，致力于向用户尤其是蜂窝系统 运营商、服务商和相关企业提供各类无线i n t e m e t 解决方案，以促进无线数据通信事业 的发展，增强这些客户的生产力及市场竞争能力。除了进一步扩大市场和出售移动 i n t e m e t 解决方案之外，e r i c s s o n 还与一些关键领域中的诸如客户服务器应用软件和操 作系统、网络内容提供、接入系统集成及分销方面的行业领先者建立伙伴关系，甚至 通过战略性投资进行收购，以加强无线i n t e m e t 解决方案的推广和影响。同时，e r i c s s o n 公司向无线i n t e r n e t 开发商提供应用软件开发工具和建筑群，以开发第三方的解决方 案。 w a p 产业在全球的发展过程中，欧洲走在了前面。因为欧洲大陆正在迅速成为 世界领先的因特网服务的最大实验室，欧洲也很可能成为这些公司争抢份额的战场。 无论是外国公司还是本地公司都向欧洲注入了大量的研究资金。朗讯技术公司、德州 仪器公司、日本电气公司、加拿大北方电讯网络公司都正纷纷加强他们在欧洲的移动 电话业务。 瑞典最热的新星公司之一m e l o d y 公司，希望通过倡导“地点技术 ，帮助当地 的商店发送信息给过路人的手机以拉拢顾客。比m e l o d y 公司历史稍长的竞争对手， 总部位于斯德哥尔摩的n o c o m 公司专门制作用于发送到手机上的微型公司网址。法 国新星w e b r a s k a 公司出售巴黎交通堵塞的最新图像，堵塞情况可以从手机的显示屏 浏览。米兰的软件开发商u b i q u t i y 正在为意大利银行安装“用手机上银行”软件。 同本和美国在这场无线网络的竞赛中也不甘落后踌1 。日本电报电话移动通讯网络 公司推出了广受欢迎的无线因特网服务。2 0 0 1 年，同本成为全球第一个跃入“第三 代 ( 3 g ) 移动电话市场的国家。“第三代 移动电话的高速数据技术给电视会议、 立体声网上播放以及任何一项有市场的移动服务铺平道路。 对国内而言，这是个千载难逢的大好时机。早在2 0 0 0 年，中国移动就推出了将 g s m 网络与i n t e r n e t 网络沟通融合在一起的w a p 业务，为因特网与移动通信之间架 起了一座应用平台。在中国移动w a p 正式商用近一年后，2 0 0 3 年7 月，中国联通的 w a p 业务丌始计费。 2 0 0 4 年4 月份中国移动w a p 网关的第五次扩容，在w a p 网关系统的基础上，增 强网关对新业务的支撑能力，以帮助企业实现更丰富的创新服务。2 0 0 4 年6 月，中国 移动推出了手机上网“m o 这一业务品牌的新营销运动，标志着w a p 这一业务已正 式的品牌全面进入市场，通过制造流行，给与手机用户带来更多的手机上网体验，从 而让手机的无限互联网应用成为一种潮流，像“移动梦网”，“动感地带”等业务品牌 一样深入用户的生活陋1 。 w a p 概念一经推出，便受到了手机制造厂家和运营商的热烈响应。然而w a p 毕 竟是一个新生事物，在技术上和实际应用中存在的问题也很明显。如果解决不好，会 严重影响w a p 的进一步发展。这些问题归纳起来主要有两方面，一方面来自w a p 技 术本身，另一方面来自实际应用环境。 从w a p 技术本身来说，它还处于发展完善之中，虽然现在得到业界的广泛支持， 但由于标准化落后等原因，开始出现采用其他技术的企业。另外，无线网络的传输问 题也是影响w a p 应用的因素。从实际应用环境来看，缺乏有价值的应用是影响w a p 发展的主要问题，以目前i c p 提供的服务来看，w a p 网站及其开发的功能还太少，w a p 服务还未形成规模n 1 。 移动互联网是建立在w a p 技术之上的，要真正实现应用需要三个环节，即w a p 网关的建设、w a p 内容服务器和w a p 终端【引。其中，w a p 网关是w a p 应用中的关 键部分。w a p 规范使用标准的w e b 代理技术来将无线网络与w e b 连接起来。通过将 处理功能集中在w a p 网关中，大大减少了手机上的操作负载。 1 3 论文研究的主要内容 从w a p 推出以来，国际上的一些移动公司在推出w a p 手机的同时也推出了相应 的网关产品，大多将w a p 协议网关与短消息网关放在一起开发，实现了w a p 网关中 的部分功能，从9 9 年至今国内电信运营商及相关的一些科研机构、高校、技术公司也 纷纷投入进行网关的开发研制。w a p 网关是将移动通信与i n t e r a c t 连接在一起的枢纽， 对网关功能进行研究实现不仅能很好地把握技术的发展方向而且具有很高的理论和实 用价值。 本文从当前w a p 技术和w a p 应用的发展现状入手，详细分析了w a p 的体系结 构，着重分析w a p 体系结构中核心协议的功能。针对实现w a p 网关所需的各项技术， 在充分研究国内外相关技术和现有网关系统的基础上，提出了w a p 网关的设计方案， 阐述了w a p 网关在实际应用中的作用，实现一个w a p 网关系统。根据w a p 协议栈 的功能和特点，分析了w a p 网关的负载问题，提出动态负载均衡策略解决负载问题。 研究内容如下： 1 w a p 核心协议的研究 w a p 核心协议针对无线环境中的特殊性，在协议中采取了很多有效的措施米解决 无线环境下面临的特殊问题，如数据传输效率、数据传输量和可靠性等。这些解决思 路对于无线环境下的其他协议设计和无线应用都有着重要的参考价值，很值得研究和 借鉴。此外，这些解决思路作为w a p 设计中的重点，在协议的实现和w a p 网关平台 的构筑中也具有重要的位置。因此，本文将w a p 协议栈中的核心协议无线事务处 理协议和无线会话协议做为重点研究内容。 2 w a p 网关的设计 网关的设计结构直接决定着网关的工作性能。本文将在研究w a p 协议各层功能和 分析现有网关系统的基础上，结合国内外研究现状提出模块化w a p 网关设计结构，将 网关划分为网关承载、网关协议栈和网关管理三个模块。其中，w a p 网关协议栈模块 实现w a p 协议的主要功能，并负责w a p 协议和h t r p 协议的转换。该模块由核心协 议栈模块、应用模块和基于网关的应用部分三个模块所组成。 3 w a p 网关的实现 w a p 网关的实质是充当一个代理或中间件，从i n t e m e t 中的w e bs e r v e r 中取得信 息，对它进行处理，再将处理的结果发给移动通信网中的w a p 终端。在w a p 网关平 台中，会话层协议的实现则是w a p 网关协议转换和其他所有功能的基础。由于i n t e r n e t 协议和w a p 协议的不兼容性，w a p 网关需要进行i n t e r n e t 协议栈和w a p 协议栈的转 换以满足通讯的要求。目前，w a p 网关的协议转换是w s p 层的转换，即w s p 协议和 h 刑1 1 协议的转换。因此，本文将分析w s p 层协议并研究其在服务器端的实现技 术，分析w s p 层协议和h t r p 1 1 协议并研究w a p 网关的协议转换技术。 4 负载均衡策略的实现 随着w a p 上网用户的不断增多，w a p 网关的负载问题逐渐成为瓶颈。本文提供一 种有效的解决方案架设并行主机，即建立服务器集群。通过架设并行主机的方法 可以把原属一台服务器的负载通过一定的均衡策略分配到集群中其它的服务器上，从 而能够减轻每台服务器的负载，提高总体运行效率。 第二章w a p 体系结构与系统构架 2 1w a p 系统构架 2 1 1 因特网编程模型 i n t e r n e t 万维网( w w w ) 的体系结构【9 】向我们展示了一种非常灵活且功能强大的编 程模型，如图2 1 。它用标准数据格式的形式来表示应用程序和内容，并通过w e b 浏览 器进行浏览。w e b 浏览器是一个网络应用程序；也就是说它向网络服务器发出数据传 输请求，网络服务器则采用标准格式编码的数据作为响应。 客户端 请求( u r l ) 卜 l 9 w e b 浏览器 ，一 、 响应( 内容) 、一j ， 内容 专 i | 、一， 图2 1 因特网编程模型 为了建立一个通用的应用环境，w w w 标准规定了许多必要的机制。它们包括： 标准的命名模型 w w w 上所有的服务器和内容由i n t e r n e t 标准的u r l ( 统一资源定位器) 命名。 - 内容分类 因特网上的每一项内容都以一种特定的格式存在，从而可以让w eb 浏览器根据其 类型进行正确的处理。 标准内容格式 所有的w e b i 史l 览器都支持一组标准内容格式，它们包括超文本标记语言h t m l 、 j a v a s c r i p t 脚本语言以及大量的其他格式。 标准协议 标准网络协议允许任何一个w e b 浏览器与任何一个w e b 服务器进行通信，w w w 上 运用最广泛的协议是超文本传输协议h t t p 。 这种基本结构使用户可以很快地熟悉大多数的第三方应用程序和服务内容，同时 也便于应用程序开发人员为庞大的客户端丌发应用程序和服务内容。 因特网协议定义了三种类型的服务器： 源服务器( o r i g i ns e r v e r ) 它作为一种服务器，是特定资源存储或被生成的地方。 代理( p r o x y ) 代理是一个中介程序，它必须同时满足w w w 规范中对客户端和服务器的要求。 由于它可以代表其他客户端提出请求，因而它同时扮演着服务器和客户端的角色。代 理通常位于无法直接进行通信的客户端和服务器之间，比如两者之间存在一个防火墙 时。客户端请求既可以由代理程序提供服务，也可以在代理程序对其经过必要的解释 之后，传送到其他服务器进行处理。 网关( g a t e w a y ) 网关是一种服务器，通常作为其他服务器的中介。与代理不同，当网关接收到请 求时，它就把自己看作是所请求资源的源服务器，而发出请求的客户端可能并不知道 它正在与网关进行通信。 2 1 2w a p 编程模型 w a p 编程模型如图2 2 ，与w w w 编程模型类似，这样做可以给应用程序的开发人 员带来许多好处，这些好处包括：编程模型是已经熟悉的，体系结构已经被证明是十 分有效的，同时可以利用已有的工具，如w e b 服务器、可扩展标记语言x m l 等等。作 进一步的开发。为了适应无线应用环境的特征，w a p 编程模型对w w w 编程模型作了 优化和扩展。无论在什么地方，w a p 技术都尽量使用或采纳已有的技术标准，并以这 些标准作为w a p 技术的开发起点。 图2 2w a p 编程模型 w a p 内容和应用由一组众所周知的内容格式来指定，这些内容格式是基于大家已 经熟知的w w w 内容格式n 刑。w a p 内容采用基于w w w 通信协议的一组标准通信协议 进行传送。在无线终端内的微浏览器作为普通的用户接口，这个微型浏览器与标准的 w e b 浏览器很相似。为实现移动终端与网络服务器之间的通信，w a p 定义了一套标准 组件，这套标准组件包括： 标准命名模型 使用w w w 的标准u r l 3 绦标识源服务器上的w a p 内容，并用w w w 标准的u r i 来标 识一个设备上的本地资源，如呼叫控制功能。 内容分类 对于每个w a p 内容，都定义了一个与w w w 分类相一致的特定类型，这使得w e b 用户代理能够依据其类型对w a p 内容进行正确的处理。 标准内容格式 w a p 内容格式是按照w w w 技术定义的，其中包含显示标记、日历信息、电子商 务卡片对象、图像和脚本语言。 标准通信协议 w a p 通信协议将来自移动终端的浏览器请求传送到w e b 服务器，为了能应用在规 模庞大的无线手持设备上，w a p 内容类型和w a p 协议都经过了专门的优化。w a p 通过 用户代理技术把w w w 和无线领域连接起来。 w a p 代理的典型功能如下： 协议网关( p r o t o c o lg a t e w a y ) 协议网关把来自w a p 协议栈( 包括无线会话协议w s p 、无线事务协议w 口、无线 传输层安全w t l s 和无线数据报协议w d p ) 的请求转化成w w w 协议栈( 包括超文本传 输协议h t r p 和t c p i p ) 的请求。 内容编译码器( c o n t e n te n c o d e r sa n dd e c o d e r s ) 内容编码器把w a p 内容转化成紧缩的编码格式，以减少在网络上传输的数据量。 这种基本构造使得移动终端用户可以浏览大量的w a p 内容和应用程序，并且方便 应用程序开发者建立运行在数量庞大的移动终端上的服务内容以及应用程序。w a p 代 理允许把内容和应用程序放置在标准的w w w 服务器上，并且还可以使用有效的w w w 技术，如：c g i 脚本、开发w a p 内容和应用程序。 w a p 应用至少包括w e b 服务器、w a p 代理和w a p 客户端，这种w a p 结构可以轻松 地支持其他配置。我们可以生成一个含有w a p 代理功能的源服务器，这种服务器便于 实现端到端的安全解决方案，也适用于要求更好的接入控制或响应保证( 如无线电话 应用w t a ) 的应用。 2 1 3 安全模型 w a p 提供了一个安全灵活的基本结构，该结构主要用于w a p 客户端和服务器之间 的安全连接。 w a p 可以在w a p 协议端点之间提供端到端的安全。如果一个浏览器和源服务器需 要端到端的安全，那么它们必须直接用w a p 协议进行通信。如果w a p 代理是可受托的， 或者是被放置在与源服务器同样安全的地方，那么端到端的安全也是可以实现的。 2 2w a p 工作原理及体系结构 2 2 1w a p 工作原理 w a p 由一系列协议组成，用来标准化无线通信设备，例如蜂窝电话、无线电收发 机，也可用于i n t e r n e t 访问，包括e m a i l 、w w w 、n e w s g r o u p s 和i r c ( i n t e r n e tr e l a yc h a t ) 等。简单说来，w a p 的目标就是将i n t e r n e t 的海量信息及先进的业务引入到移动电话等 无线终端之中。它针对无线网络的特点如低带宽、高延迟进行优化设计，把i n t e m e t 的 一系列协议规范引入到无线网络中。w a p 只要求移动电话和w a p 代理服务器的支持， 而不要求现有的移动通信网络协议做任何的改动，因而适用于c d m a 、g s m 、i m t - 2 0 0 0 等不同的移动通信系统。此外，w a p 尽可能少地占用手持设备资源，如r o m 、r a m 、 c p u 等，它通过加强网络的功能来弥补手持设备本身的缺陷。就象w e b 对i n t e r n e t 的作 用一样，w a p 在应用层上隐藏了g s m 的复杂性，留给用户友好亲切的界面。应用层包 括无线标识语言w m l 、w m l s c r i p t 和无线电话应用w t a 。其中w m l 是一种类似于 h t m l 的浏览语言，以提供浏览支持、数据输入、超级链接、文本和图像呈现以及表 格。w m l s c r i p t 类似- 于j a v a s c r i p t ，使移动设备能先将信息进行处理后再发给服务器。 w t a 则容许诸如呼叫控制等电话功能。 符合w a p 标准的电话将配备一浏览器，可与标准w e b 浏览器相媲美。它采用一种 类似卡片组的工作方式，用户可通过卡片组浏览运营商规定的w e b 业务。终端用户首 先选择一项业务，该业务会将卡片组下载到移动电话。然后，用户可以在卡片之间往 返浏览，进行选择和输入信息，接着执行所选择的工作。浏览到的信息可高速缓存， 供以后使用，卡片组也可高速缓存并做成书签以供快速检索。电子名片、r 历事件和 其它类型内容的格式都将得到支持。 2 2 2w a p 体系结构 w a p 体系结构为移动通信设备提供了一个层次化的、可扩展的应用开发环境。这 是通过整个协议栈的分层设计实现的，如图2 3 。w a p 体系结构的每一层都为上一层提 供接入点，并且还可以接入其他服务和应用程序n 2 f 。 w a p 的分层结构允许其他服务和应用程序通过一组己定义好的接口使用w a p 协议 栈，外部应用程序可以直接接入会话层、事务层、安全层和传输层。w a p 体系结构协 议栈的各组成部分描述如下： 图2 3w a p 体系结构 2 3w a p 体系结构的组成 2 3 1 无线应用环境( w a e ) 无线应用环境n3 】( w i r e l e s sa p p l i c a t i o ne n r i o n m e n t ，w a e ) 是一个融合了w w w 和 移动电话技术的通用的应用开发环境。w a e 的主要努力目标是建立一个兼容的环境， 以便让运营商和服务的提供者能够在各式各样的无线平台上高效和实用地建立应用程 序和服务。w a e 包括一个微浏览器环境，功能如下： 无线标记语言n 钔( w i r e l e s sm a r k u pl a n g u a g e ，w m l ) 它是一种与超文本标记语言h t m i _ 相似的轻量级的标记语言。为了能在手持移动 终端中使用，该语言经过了优化。 w m l 脚本语言( w m l s c r i p t ) 它是一种轻量级的脚本语言，与j a v a s c r i p t 相似。 无线电话应用( w i r e l e s st e l e p h o n ya p p l i c a t i o n ，w t a ) 它们是电话业务和编程接口。 内容格式( c o n t e n tf o r m a t s ) 是组已经定义好的数据格式，包括图像、电话簿记录( p h o n eb o o kr e c o r d ) 和 日历信息。 2 3 2 无线会话协议( w s p ) 在w a p 体系结构的应用层，无线会话协议( w i r e l e s ss e s s i o np r o t o c o l ，w s p ) 为两 种会话服务提供了一致的接口。第一种会话服务是面向连接的服务，它工作在事务层 协议w t p 之上；第二种会话服务是无连接的服务，它工作在安全或非安全的数据报服 务( w d p ) 之上。 目前，无线会话协议由适合于浏览型应用( w s p b ) 的服务构成。w s p b 提供下 列功能： 在空中接口进行了压缩编码的h t t p 1 1 的功能和语义。 长生存期的会话。 会话的挂起、恢复和迁移。 支持可靠或不可靠的数据推操作。 协议特征协商。 w s p 协议簇特别针对窄带和长时延的承载网络进行了优化。w s p b 允许w a p 代理 把w s p b 客户端连接到标准h t r p 服务器上。 2 3 3 无线事务协议( w t p ) 无线事务协议( w i r e l e s st r a n s a c t i o np r o t o c o l ，w t p ) 运行在数据报服务层之上， 是一种轻量级的面向事务的协议，适合在“瘦”客户端( 移动台) 中实现。帅可以 在安全的或非安全的无线数据报网络上高效地运行，它有如下特征： 三个级别的事务服务。 不可靠的单向请求，可靠的单向请求，可靠的双向请求和应答事务。 可以选择的用户到用户的可靠性：w t p 用户对每一个接收信息都进行确认。 可选的有确认的带外数据。 协议数据单元( p d u ) 的级联和延迟确认，以减少发送消息的数量。 异步事务处理。 2 3 4 无线传输层安全协议( w t l s ) 无线传输层安全n5 1 ( w i r e l e s st r a n s p o r tl a y e rs e c u r i t y ，w t l s ) 协议是一种基于工 业标准的传输层安全( t r a n s p o r tl a y e rs e c u r i t y ，t l s ) 协议。t l s 以前被称作安全套接 层( s e c u r es o c k e t sl a y e r ，s s l ) 。w t l s 专门设计与w a p 传输协议配套使用，并针对 窄带通信信道进行了优化。w t l s 提供了如下特征： 数据完整性( d a t ai n t e g r i t y ) w t l s 可以确保终端和应用程序服务器之间传送数据 的讵确性。 私有性( p r i v a c y ) w t l s 可以确保在终端和应用程序服务器之间传送数据的私有性， 任何中途试图截获数据流的设备均无法破译。 鉴权( a u t h e n t i c a t i o n ) w t l s 可以在终端和应用程序服务器之间建立鉴权机制。 拒绝服务保护( d e n i a l o f - s e r v i c ep r o t e c t i o n ) w t l s 可以检测和拒绝那些要求重传 的数据或未成功检验的数据。w t l s 使许多常见的拒绝服务攻击更难以实现，从而保护 了上层协议。 w t l s 也可以用于终端之间的安全通信，如电子商务卡兑现时的鉴权。 根据安全需要和底层网络的特性( 例如：当网络在底层已经提供了安全特性时， 私有性就不必再使用了) ，应用程序可以有选择地使用或禁用w t l s 特征。 2 3 5 无线数据报协议( w d p ) w a p 体系结构中的传输层协议被称为无线数据报协议【1 6 j ( w i r e l e s sd a t a g r a m 1 0 p r o t o c o l ，w d p ) ，它工作在有数据承载能力的各种类型的网络之上。作为一种通用的 传输服务，w d p 向上层的w a p 协议提供统一的服务，并对承载业务提供透明的通信能 力。由于w d p 协议向上层的w a p 协议提供了一个通用接口，从而使安全层、会话层和 应用层与底层的无线网络无关，这就使它们能够相对独立地进行工作，这些功能是通 过让传输层适应底层承载网络的特征而实现的。在确保传输层接口和基本特征一致性 的前提下，通过网关的协议转换，可以实现全球互通。 2 3 6 承载 w a p 协议能工作在各种不同的承载业务之上，包括短报文业务、基于电路交换的 数据业务和分组数据业务。由于对吞吐量、误码率和延迟的要求不同，承载业务具有 不同级别的服务质量。w a p 协议能够适应各种不同质量的服务。由于w d p 层把承载业 务和w a p 协议栈的其他部分连接在了一起，因而w d p 规范列出了它所能支持的承载和 采用的各种技术，这些技术使得w a p 协议能够运行在各种承载之上。w d p 规范所支持 的承载网络随着时间的推移可能会发生变化，也就是随着无线市场的发展，可能会添 加新的承载。 2 3 7 其他的服务和应用 w a p 协议采用分层结构，这就使其他服务和应用能通过一组定义好的接口来使用 w a p 协议栈，外部的应用可以直接接入到会话层、事务层、安全层和传输层。这样， 即使当前未被w a p 协议指定，只要被认为是对无线市场有价值的服务和应用，也可以 利用w a p 协议栈。比如说，应用( 如：电子邮件、同历、电话簿、记事本和电子商务) 以及服务( 如：白页和黄页) 可以用w a p 协议进行开发。 第三章w a p 网关协议栈分析 3 1 无线会话协议( w s p ) 在w a p 体系结构中，会话层协议族被称为( w i r e l e s ss e s s i o np r o t o c 0 1 ) 。w s p 为处 于w a p 较高层次上的应用层提供了两个会话业务的一致接口。一个是连接模式业务， 运行在事务处理协议层( w t p ) 上面；另一个是非连接业务，运行在安全或非安全数 据报传输业务之上n 引。 w s p 目前能够提供最大限度适应浏览应用( w s p 仍) 的业务。w s p b 提供h t r p 1 1 功能，并且具有新的特点。例如具有较长会话存活期，能够提供数据推、能力协商、 会话挂起恢复等通用工具。w s p 族中的协议适用于具有相对的较长延迟时间的低带宽 承载网络。 3 1 1w s p b 的特点 w s p 提供了一种方法，使得相互协作的客户端朋艮务器应用程序之间进行有组织的 数据交换。特别值得一提的是，w s p 提供了以下几种具体应用方法： 建立可靠的从客户端到服务器的会话，并有序释放该会话。 使用能力协商，在协议功能的通用级别上达成一致。 使用压缩编码，在客户端和服务器之间交换数据。 挂起恢复会话。 目前定义的业务和协议( w s p 1 3 ) 最适于浏览类型的应用。w s p b 通常定义了两 个协议： 一个协议提供连接方法的会话业务，建立在事务处理的业务之上；另一个协议提 供非连接方法非确认的业务，建立在数据报传输业务之上。非连接方法业务很适合应 用于不需数据的可靠传输和并不关心确认的情况，实际上不需建立会话即可使用非连 接方法业务。 除了一般特点之外，w s p b 还提供如下方法： 提供h t r p 1 1 功能，可扩展请求应答方法、复合对象、内容类型协商。 交换客户端n 务器会话报头。 中断事务处理。 从服务器至客户端异步推( p u s h ) 内容。 协商支持多个同时发生的异步事务处理。 1 基本功能 w s p b 的核心设计是h t t p z 进制形式的，因此发往服务器的请求和传给客户端的 响应可以既包括报头也包括数据，w s p b 支持所有h t t p 定义的格式。另外，它使用能 力协商约定了一系列扩展请求方法，从而达到对h t t p 1 1 的完全兼容。 w s p b 为应用层提供键入数据的传输。它使用h 1 t p 1 1 内容报头可扩展方法定义 内容类型、字符集编码、语言等，而为知名报头定义压缩二进制编码是用来减少协议 报头大小的。 w s p b 同样定义了为复合数据对象每一部分提供内容报头的压缩复合数据格式， 从语意上来说，该格式等同于h 订p 1 1 中所使用的多重或混合的二进制格式。 w s p b 本身并不解释请求应答的内容报头信息。请求应答的内容报头作为会话创 建进程的一部分，在整个会话期间保持一致，它们能在客户端朋艮务器之间交换，交换 内容包括可接受内容类型、字符集、语言、设备性能等其他静态参数。w s p b 既可以 毫无增删的传递客户端服务器会话报头，也可以传递请求和响应报头。 w s p b 会话存活期同低层的传输没有直接关系，会话在空闲时也可以挂起，以释 放网络资源或节省电池。轻型的会话重建协议使会话即使在没有充分的会话建立报头 的情况下同样能够被恢复，会话同样可以在不同的承载网络上恢复。 2 扩展功能 w s p b 允许对等实体之间通过协商拥有扩展性能，这使得在获得简单基本的实现 的同时也易于获得高质、全面的实现。w s p b 提供了一种可供选择的机制，使内容报 头信息加到事务处理的确认中，这就允许客户端应用程序传递已结束事务处理的具体 信息传回服务器。 w s p b 提供推( p u s h ) 和拉( p u l l ) 两种数据传输，利用h 1 叫1 1 请求响应机 制可推数据，并且w s p b 提供了3 种推数据机制来进行数据传输： 在会话上下文已经存在的情况下，进行确认的数据推操作。 在会话上下文已经存在的情况下，进行非确认的数据推操作。 在会话不存在的情况下，进行非确认的数据推操作。 经确认数据推机制允许服务器在会话期任何时间内向客户端推数据，并且服务器 收到推数据已传输的确认信息。 在活动会话内未经确认的数据推提供的功能同可靠数据推提供的功能类似，只是 未经确认，即使不在活动会话内也一样可以进行未经确认的数据推。在这种情况下， 是假定已有默认的会话上下文，没有会话上下文的未经确认的数据推用来在不可靠的 传输链路上发送单方向的数据。 w s p b 可以有选择性地支持多个异步请求，以便客户端能够向服务器同时提交多 个请求。 由于多个请求和响应能够合成为较少的报文，所以这就提高了传播时问的利用效 率。同样，由于每个请求一旦有效就可以发给客户，所以这也提高了反应时问。 w s p 把知名报头字段名划分成报头代码页，每一代码页为知名字段名定义的编码 数量相当有限，这使得字段名的表示看起来更紧凑。因为w s p b 规定了代码页之间转 换的机制，所以即使不能为某个代码页上每个知名字段名都加上标识，这也不会造成 问题。 3 1 2 服务原语 在会话层内的实体之间以及层与层之问的通信是由许多种服务原语完成的。本节 列出了会话层服务所支持的所有的抽象服务原语并进行说明。 1 s c o n n e c t 这个服务原语用于会话建立的初始化并通知会话已建立，它使得作为倡议方的客 户端和作为响应方的服务器能够进行单方向的能力协商。它是会话管理工具的一部分。 图3 1 指出了在会话建立成功的过程中所使用的原语。服务使用者在会话建立时可能已 经请求了一个方法调用，相关原语由图中虚线表示。在会话建立期的任何时间内，服 务提供者均可产生一个断开指示。 客户端会话业务提供者服务器 s - c o n n e c t r e q m e t h o d l n v o k e r e q - 一一- 一- 一一一一- s c o n n e c t c n f s m e t h o d l n v o k e c n f _ - - - 一- - 一 s m e t h o d r e s u l t i n d 一- 一一一- s m e t h o d r e s u l t r e s - - 一- 一- 一- 一- s c o n n e c t i n d s c o n n e c t r e s c ： s m e t h o d l n v o k e i n d s - m e t h o d l n v o k e r e s j ， s m e t h o d r e s u l t 1 e s _ ，。 一一一- - 一一- s m e t h o d r e s u l t c n f _ - 一一一- 一- 一一一一- 图3 1 成功的会话建立 2 s d i s c o n n e c t