（电路与系统专业论文）嵌入式微浏览器的设计与实现.pdf

嵌入式微浏览器的设计与实现 摘要 伴随着高科技的不断发展，人们对信息获取方式的高效性及便捷性 也提出了更高的要求。利用手机访问因特网无疑是未来人们信息获取手 段的主要发展方向。而这项基于嵌入式产品的应用，其性能的关键决定 者之一即为移动终端上的客户端嵌入式微浏览器。该浏览器单从功 能上而言，与我们熟知的桌面浏览器没有大的区别，但由于它工作在c p u 处理能力弱、存储空间小、能源消耗有限、显示屏幕小、输入装置千差 万别的移动嵌入式环境下，使其在具体的设计和实现时必然具备一些独 到之处。 本文首先介绍了嵌入式微浏览器的定义，发展历史及现状，着重就 嵌入式微浏览器与普通台式机上浏览器间的区别进行了分析对比，指出 了当前嵌入式微浏览器的不足之处。通过详细分析w a p 和w e b 浏览器的 相关技术规范提出了应用于嵌入式终端设备可以同时阅读w a p 内容和 w e b 内容的嵌入式微浏览器的解决方案，该方案设计使微浏览器具有很 强的可移植性及可扩展性，避免了微浏览器与平台绑定的困扰。c a c h e 作为系统设计中用到的关键技术之一，在为用户节省了大量不必要资费 的同时，为提高网页浏览速度及无线带宽节省作出了重要贡献。而另一 项关键技术p l u g i n 的引入，使微浏览器的功能扩展及与第三方软件集 成变得简单易行。 关键词： 微浏览器，缓存，w a p ，p l u g - i n d e s i g na n di m p l e m e n t i o no fe m b e d d e dm i c r o b r o w s e r a j e i s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fh i g h t e c h ，i tb e c o m e sm o r ea n dm o r ee a s yt o g e tt h ei n f o r m a t i o n e m b e d d e di n t e r n e tp r o d u c t sd e v e l o pr a p i d l yb yw i d e s p r e a do fi n t e r n e t i ti s at r e n dt og e tt h ei n f o r m a t i o nt h r o u g hh a n d s e ti nt h e f u t u r e e m b e d d e di n t e m e tb r o w s e r sp l a ya ni m p o r t a n tr o l ea ta c c e s s i n g i n t e m e ti na 1 1e m b e d d e di n t e m e tp r o d u c t s i ti sn o ts om u c hd i f f e r e n c e b e t w e e nm i c r ob r o w s e ra n dp cb r o w s e ri nf u n c t i o na n dt e c h n i q u e i ti s s o m e t h i n gs p e c i a lb e c a u s em i c r ob r o w s e ri su s e di ne m b e d d e ds y s t e m f i r s t ，t h i sp a p e rd i s c u s s e dt h eh i s t o r ya n dt h ep r e s e n ts t a t u s o ft h e e m b e d d e db r o w s e r c o m p a r e dw i t hp cb r o w s e r a tt h es a m et i m ei ta l s o p o i n t e dt h es h o r t c o m i n go f t h ep r e s e n te m b e d d e db r o w s e r s e c o n di to f f e r e d aw h o l ew i r e l e s s a p p l i c a t i o n p r o t o c o l t e c h n o l o g y - d e s i g n i n g s c h e m e a c c o r d i n gt o i t ss t r u c t u r ea n dl o g i c a lm o d e l ；i tb e c a m ee a s yf o rm i c r o b r o w s e rt ot r a n s p l a n ta n de x t e n d t h et h i r di tn a r r a t e dt h ed e s i g na n d i m p l e m e n to fc a c h ea n dp l u g i ni nd e t a i l d o w n l o a ds p e e di s a b i gp r o b l e m f o rw i r e l e s st e r m i n a l ；i ts o l v e st h ep r o b l e mw e l lt ou s ec a c h e i ti se a s yt o i n t e g r a t et h et h i r dp a r ts o f t w a r ea n de n h a n c e t h ea b i l i t yo fm i c r ob r o w s e r k e yw o r d s ： b r o w s e r , c a c h e ，w a p , p l u g - i n 声明 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，本人承担一切相关责任。 本人签名： ! 三圈鲤 日期：玉笸! i ! 进 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： 篮互豆卫一 日期：塑：2 ：鲨 导师签名：日期： 北京邮电大学硕士论文 1 1 背景介绍 第一章绪论 伴随着高科技的发展，人们要求获得信息的方式也越来越方便、快捷。网络资 源无限丰富，相应也有各种各样的移动终端通过无线来访问i n t e m e t 上的资源每天 人们使用i n t e r n e t 收发电子邮件，在i n t e m e t 上阅读新闻，通过i n t e r n e t 发布各种信 息。i n t e m e t 正在改变世界的运转方式，它将使得全球的人能够方便，快捷，低成本 地去访问大量的信息。但是它们必须嵌入一个用户代理微浏览器。众所周知， 移动信息终端的c p u 处理能力弱、存储空间小、能源消耗有限、显示屏幕小、输入 装置也千差万别，这些限制使现有的非常成熟的p c 浏览器( 像微软的i n t e r n e t e x p l o r e ，网景的n e t s c a p e 等) 技术无法直接移植到移动终端上。微浏览器的发展经 历了三代的发展，其功能越来越强。 第一代嵌入式微浏览器是w m l 浏览器，也就是w a pv1 x 的浏览器。w a p 是欧美的b r o w s e rp h o n e 服务中导入的业界标准规格，同时也是日本k d d i 集团 ”e z w e b 的基础。在w a pv1 x 中，内容标记语言采用了与因特网标准的h t m l 不同的特有语言：w m l ( 无线标记语言) 。同时，为了在窄带无线网络中提供数据服务， w a p 重新定义了一套与因特网中标准的t c p i p 协议栈不同的传输协议栈：w a p 协 议栈。这些因素导致w a p 不能直接利用因特网上的丰富资源，其服务及服务内容 必须由网络运营商和服务开发商专门开发。w a pv1 x 还不支持实时在线，服务费 用按时间收取而不是按信息量，且费用昂贵。所有的这些因素加大了w a p 推广的 难度，而事实上证明，到目前为止，w a p 发展非常缓慢。 一 第二代嵌入式微浏览器是“i - m o d e ”浏览器，”i - m o d e ”( 其中i 代表i n f o r m a t i o n ) 是由日本电报电话公司( n t t ) 和移动通信公司d o c o m o 于1 9 9 9 年2 月推出的移动互 联网技术。该技术是另一种使得用户能够通过蜂窝电话使用因特网服务的技术。 “i - m o d e ”是基于数据信息包的传输技术，这意味着根据用户使用的信息量收费， 而不是根据在线时长。“i - m o d e ”使用压缩( c o m p a c 0 格式的h t m l ，即c h t m l 内 容标记语言。这使得“i - m o d e ”基本与典型的h t m l 浏览器( 女1 1 ：i n t e m e te x p l o r e r 或 北京邮电大学硕士论文 n e t s c a p e ) 的工作方式相同。通过c h t m l 微型浏览器，只要输入网址或安装“i m o d e ” 搜索装置，然后按一下蜂窝电话上专供”i m o d e ”使用的按钮，即可实现上网目的。 用户通过结合使用4 个按钮( 向前指针、向后指针、选择、倒退停止) ，就可以完成 一系列上网操作。”i - m o d e ”简单易用，费用低廉，使得“i - m o d e ”在日本获得极大 的成功。与第一代w m l 浏览器相比，”i - m o d e ”浏览器有两大优势：一是支持实时在 线，服务费根据流量收取而不是在线时长；二是内容标记语言采用与因特网标准的 h t m l 语言兼容的c h t m l 语言，可以兼容现行的大部分网络内容，因此服务内容 容易开发。 第三代嵌入式微浏览器是遵循w a pv 2 0 h 准x h t m l m p ( x h t m lm o b i l e p r o f i l e ) 作为标记语言的w a p 2 0 浏览器。w a p 2 0 的特点是提高了与个人电脑信息内容 的兼容性。具体而言，就是支持作为内容标记语言、w w wc o n s o r t i u m ( w 3 c ) 以x m l 为基础规定的兼容h t m l 的“x h t m lm o b i l ep r o f i l e ”。同时标准中还加入了一些新 内容，例如层叠样式表( c s s ) 、传输层安全( t l s ) ，h t t p 以及t c p i p 协议。在使用这个 标准之后，2 5 g 3 g 网络将为用户提供更丰富的内容和多媒体服务，因此新的标准中 还加入了对多媒体的支持。w a p2 0 标准第一次包括了多媒体信息) r ( m m s ) ，允许用 户像发送短信息一样相互发送多媒体信息一带声音的文字和图象。另外，w a p2 0 还 增加了w a pp u s h 。这项服务可以用作在线拍卖，用户有可以根据自己需要获取信息， 而不再是被动地获得信。 w a pv 2 0 同“i - m o d e ! 一样支持实时在线，费用按信息量计算，有统一w a p 和 ”i - m o d e ”的趋势。然而，根据w a p 2 0 标准设计的第三代嵌入式微浏览器仍然具有局 限性。因为w a pv 2 x 的内容标记语言是x h t m l m p ，是x h t m l 的子集，而目前w e b 网页的通用编程语言仍然是格式比较松散的h t m l 语言。虽然w 3 c 将x h t m lv 1 0 作为替代h t m l 语言的下一代因特网编程语言标准，但是x h t m l 替代h t m l 将是一 个长期的过程，h t m l 将在一定范围内长期存在，并占有统治地位。如果不经过转换 处理，现有丰富的因特网资源还是不能为微浏览器获得。随着无线网络的飞速发展， 无线网络同有限网络的差距越来越小，因特网急欲向无线领域扩展。因此新一代嵌入 式微浏览器的发展趋势是与现有的因特网技术兼容，支持h t 池x h t m l 语言网页内 容的浏览，同时兼容w a p ( 包括w a pv 1 x 和w a pv 2 0 ) 和“i - m o d e ”内容。 现在的浏览器属于第三代浏览器，随着无线网络的发展及基于i n t e m e t 的手持 设备的需求的增加，微浏览器技术的改进同样也是非常重要的。开发商们面临着改 进微浏览器技术同时仍要尽量使其微型化以适应资源较少的手持设备的挑战。 2 北京邮电大学硕士论文 1 2 论文工作和论文结构 1 2 1 本论文主要工作 本论文的主要工作如下： 1 全面收集、整理、阅读、分析和综合了关于微浏览器的文献资料，对微浏 览器涉及各项技术有了较深入的分析和研究，对国内外的有关最新研究与 设计动态有了较全面的了解和认识。 2 了解了w a p 体系结构，分析了w a p 的应用模型。初步了解了w a p 网 关的特征、结构和功能，从而掌握了微浏览器与w a p 网关之间的信息传 递。全面了解移动终端w a p 软件的内容、结构、功能和作用，理解了微 浏览器在其中的位置和作用，在微浏览器的设计和实现中充分考虑了与其 它终端软件的联系 3 参与浏览器运行环境的设计 4 完成了缓存的设计与实现 5 完成了p l u g i n 的设计与实现 1 2 2 论文的结构 本文的章节安排如下： 第一章绪论详细介绍了微浏览器的历史及发展趋势 第二章简单介绍了嵌入式微浏览器的概念，其所遵循的规范，实现的功能。接 着分析了微浏览器的特点及与p c 浏览器的不同为微浏览器的设计与实现打下了坚 实的基础，指明了微浏览器在整个无线应用协议中所处的位置。 第三章着重分析了嵌入式微浏览器使用的w a p 技术。阐述了w a p 技术产生 的必要性，重点分析了w a p 的体系结构及与w e b 体系的相似与不同，w a p 的通 信系统能够如何最大程度地与现有的通信系统相融合。 第四章讲述了浏览器运行框架的设计，框架设计的优劣直接影响了系统的性 能，可移植性与可扩展性。 第五章详细讲述了浏览器的设计与具体实现，c a c h e 的设计为提高网页的浏览 北京邮电大学硕士论文 速度及节省网络资源做出了很大的贡献。p l u g - i n 的设计使此浏览器扩展性能及集成 第三方的软件变得简单易行。 第六章总结了全文并指出下一步的工作与研究方向。 4 北京邮电大学硕士论文 2 1 微浏览器介绍 第二章嵌入式微浏览器介绍 2 1 1 什么是嵌入式微浏览器 对这个问题没有一个明确的定义，但从其名字中我们可以看出其至少有两个方 面的功能：第一，它是一个网络信息浏览器，支持h t t p 或者w a p 等其它传输协 议、支持h t m l 、j a v a s c r i p t 或扩展x m l 、w m l 等标记语言，可以完成网页的浏 览功能；第二，这个浏览器适合在非p c 的嵌入式信息设备中存在、运行并完整实 现通讯传输协议、标记语言所规定的功能，必须能够根据嵌入式设备的多样性需要 而方便地进行裁减和修改，并满足信息设备使用者对获取文字、图像、声音、视频 等信息的需求。 2 1 2 微浏览器的规范，功能 微浏览器的规范定义了一个适合于移动终端的功能强大的用户接口模型，这个 规范定义了移动终端如何解释w m l 和w m l s c r i p t 并且显示给用户。用户通过上移 键和下移键而不是鼠标在各个卡之间来回进行导航。为了保持与标准浏览器的一致， 微浏览器还提供了各种导航功能如b a c k 、h o m e 、书签等。基于这些详尽而明确的 规范，微浏览器应完成的主要功能是显示w m l 叠并且支持w m l 语言的事件处理， 使用户能在卡和叠间导航。 2 1 3 嵌入式微浏览器的特点 嵌入式浏览器要针对硬件环境、操作系统进行合理设计、量体裁衣，其操作系 统与浏览器的关系相对非嵌入式环境要紧密得多，甚至不可分割。嵌入式系统最大 的特点是多样性，设备生产厂商在芯片选择、系统功能定义、显示设备特性、耗电 限制方面会有许多不同的要求，没有任何嵌入式浏览器可以满足所有嵌入式系统的 北京邮电大学硕士论文 要求。 在桌面计算机环境中，操作系统处于硬件环境和应用程序的中间层，也是整个 计算机系统最为核心的部分，所有的硬件设备都通过驱动程序由操作系统统一管理。 而在操作系统之上又会存在很多应用程序，操作系统必须提供很多应席程序接口 ( a p i ) 来支持应用程序的运行。这就导致了桌面操作系统越来越复杂，越来越庞大。 这时候的浏览器仅仅是运行于操作系统之上的一个应用软件。 嵌入式微浏览器与一个普通的桌面应用软件不同：在嵌入式系统，特别是大家 普遍关注的可以作为i n t e r n e t 网络终端的嵌入式系统中，嵌入式浏览器可能成为嵌 入式操作系统最主要的应用软件，甚至有可能是唯一的直接支持的应用软件。其它 应用如m p 3 播放机、m p e g 视频、交互式游戏、i p 电话、i c q 、股票接收分析、甚 至远程教育、办公软件都可以通过p l u g i n 接口或者直接用h t m l 、j a v a s c r i p t 及 其扩展语言来实现。在这种情况下，嵌入式操作系统的核心地位就被浏览器所取代， 蜕变成浏览器与硬件系统之间的驱动和底层管理模块，完成基本的内存管理、进程 管理、硬件驱动等工作。甚至在一些设计性能优良的嵌入式浏览器中，浏览器己经 越过操作系统直接对硬件内存进行管理以提高系统效率。二 随着嵌入式浏览器对网络及系统应用支持能力的大大提高，在实现互联网应用 的嵌入式系统中，嵌入式操作系统的核心地位和图形用户界面的开发接口作用在逐 渐淡化。而嵌入式浏览器将成为系统的核心，向上层应用软件提供p l u g i n 接口， 支持各种应用。从市场情况看，嵌入式浏览器出现多样化、多极化和系统定制的发 展趋势。针对不同的信息设备细分市场，会有不同的定制的嵌入式浏览器出现。这 些浏览器不仅可能在显示方式、优化处理等方面存在差异，还可能在支持的协议、 标记语言方面存在差异由于嵌入式信息电器市场空间巨人，各种定制式的嵌入式浏 览器都会有存在和生存的空间。 2 1 4 在无线应用协议中的位置 微浏览器，为移动终端通过无线接入i n t e r n e t 信息等业务设计的客户软件，与 一个合适的网络服务器组合使用。微浏览器r ( m i c r ob r o w s e r ) 嵌入在移动终端内，能 够将网页内容解析和显示给移动终端用户，是无线方式接入互联网的关键技术之一。 在无线应用协议技术中，无线应用协议是通过改写网络的通信协议，使该协议与现 有网络通信协议兼容，并且更适合于无线应用这一特殊环境而形成的一种协议。在 6 北京邮电大学硕士论文 无线应用协议技术中，微浏览器是无线应用环境w a e ( w i r e l e s sa p p l i c a t i o n e n v i r o n m e n t ) 的一部分，处于w a e 的上层。w a p ( w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c 0 1 ) 技术 就是使用户能将应用w a p 协议软件的移动终端连接到一个与i n t e m e t 相连的w a p 网关，从而如同使用桌面终端的用户一样浏览网上的信息。而w a e 则是w a p 协议 栈w a p s ( w a pp r o t o c o ls t a c k ) 的最高层协议，它规划在整个w a p 标准中，其目的 是建立一个交互环境，使网络运营商和网络提供商能够有一个在无线平台上提供服 务的有效的方法。w a e 定义了标准的内容格式，规定w a p 移动终端使用 w m l ( w i r e l e s sm a r k u pl a n g u a g e ) 无线标记语言显示各种文字图像数据。w m l 是一 种基于x m l ( e x t e n s i o nm a r k u pl a n g u a g e ) 的标记语言，主要用于标记和说明w a p 移动终端收发的i n t e m e t 信息和用户接口。其是w a e 的一个重要组件，其实现技术 是啪实现中的核心技术。 2 2 与桌面浏览器的区别 嵌入式微浏览器从功能和技术上和桌面浏览器没有大的区别，但是由于它处于 嵌入式的特殊环境中，拥有了一些自身的独特之处。 1 从整体看，嵌入式浏览器具有多样性 嵌入式系统式针对各种具体设备而设计的，设备的多样性决定了系统的多样性， 也就决定了嵌入式浏览器的多样性。根据具体应用的需求，对嵌入式浏览器进行定 制是必须的，在编制代码时，要充分考虑到这一点，使之能方便的进行修改，裁减。 桌面市场里，w i n d o w s 和i e 一统天下，嵌入式浏览器市场不会出现这种局面。 产品都是针对特定设备开发，不具有全部功能，不能通用。 2 从系统看，嵌入式浏览器的地位具足轻重 桌面计算机环境中，操作系统处于硬件和应用程序之间。对下操作系统管理硬 件设备，对上操作系统微应用程序提供必要的接口，所以操作系统时整个计算机系 统的核心部分。浏览器只是操作系统支持的众多应用程序中的一个，软件商可以把 操作系统和浏览器进行捆绑销售。 嵌入式系统中，情况完全不同，嵌入式操作系统和嵌入式浏览器关系是非常密 切的，甚至是不可分割的。 在实现互连网的嵌入式系统中，嵌入式操作系统的核心地位和图形用户界面的 开发接口作用在逐渐淡化。嵌入式操作系统成为了浏览器和硬件系统之间的驱动和 北京邮电大学硕士论文 低层管理软件。而嵌入式浏览器将成为系统核心，向上层提供p l u g - i n 接1 ：3 支持各种 应用。 3 从硬件看，嵌入式浏览器要求特殊 任何软件的实现，都离不开硬件系统的有力支持。嵌入式系统对硬件有一些特 殊的要求。 为满足非p c 上网设备对系统功耗的限制，要选择省电，低散热量的器件。 4 从软件看，嵌入式浏览器的特殊性 由于嵌入式系统，硬件设备的特殊要求，嵌入式浏览器的代码编制有一些需要 注意的地方。 浏览器的最基本的功能就是浏览各种页面，嵌入式浏览器也是这样。因此，它 要支持h t m l 标记语言、h t t p 协议、英文显示、或包括中文在内的双字节语言显示。 并且，由于使用者一般都有获取文字、图像、声音、视频等信息的需求，嵌入式浏 览器也要支持这些格式。 。 嵌入式系统中只有很有限的一点空间，要优化嵌入式浏览器的代码，保证系统 占用存储空间，运行时内存占用都很低，并保证比较高的运行速度，运行效率。采 用自己独特的方式实现图形显示功能，因为虽然有些嵌入式操作系统有移植来的图 形系统，但是这些图形系统本身很庞大，很复杂，对系统资源要求高，不符合嵌入 式系统本身的特点和要求。 北京邮电大学硕士论文 第三章w a p 技术分析 w a p 一无线互联网应用协议一是w a p 论坛建立的工业标准，目的在于使网络运 营商、设备供应商和应用提供商能够共同开发基于无线互联网的应用技术，推动无 线互联网应用市场的发展 3 1w a p 技术分析 3 1 1w a p 技术产生背景 当前，i n t e r n e t 应用的发展已趋于丰富，当这些在i n t e r n e t 上得以广泛实现的应 用被通过移动网络提供给移动终端用户时，网络的特性和终端的能力均面临需要解 决的问题。现有移动通信网络在带宽、时延和稳定性等诸多方面尚无法与有线接入 方式相提并论；而移动终端( 大部分是手机) 在c p u 的能力、内存空间、电源供给、显 示方式、输入手段等方面也存在着相当大的局限。网络和终端方面的限制决定了移 动互联网应用不同于普通的i n t e r n e t 服务。为充分利用i n t e r n e t 无可比拟的资源优势， 移动互联网应用的开发必须依赖于现有的模式，并实现相应的适配技术，为此产生 了w a p 。 3 1 2 体系结构概述 为了使支持w a p 的通信系统能够最大程度地与现有的通信系统相融合，w a p 的应用模型和体系结构在很大程度上借鉴了目前被广泛使用的应用于i n t e m e t 上的 传输协议和应用协议，并尽量保留了其中可用的部分，对原有协议中不能适用于无 线网络环境的部分则做了必要的优化和扩展。 万维网是一种比较成熟且功能强大的编程模型，其编程模型如图一所示： 北京邮电大学硕士论文 图一 万维网编程模型 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。 毫 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 m e t 标准的u r l ( 统一资 源定位器) 内容分类w w w 上的每一项内容都以一种特定的格式存在，从而可以让w e b 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 浏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开发应用程序和服务内容。 w a p 编程模型如图二所示与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 1 0 北京邮电大学硕士论文 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。在很多方面，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。 图二w 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 内容格式的。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 来标识源服务器上的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、 北京邮电大学硕士论文 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 t p ，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 t 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 ap 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。 3 2w a p 体系结构的组成 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三所示。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。w a p 协议栈中参考模型中 层次的划分及每一层完成的功能与0 s i 参考模型的协议层划分相似，第n + i 层通过 第n 层的服务访问点来适用下层提供的服务。协议栈中的管理实体用于处理协议的 初始化，配置以及协议本身不能处理的异常情况等。 北京邮电大学硕士论文 承载网络： g s mc d m ap h sc d p dp d c - pid e nfl e x 等 图三w a p 体系结构 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： w s p 协议：该协议的英文全称为w i r e l e s ss e s s i o np r o t o c o l ，它的中文含义为无 线会话层协议，该协议为上层的w a p 应用提供面向连接的、基于会话通信服务或 基于w d p 无连接的、可靠的通信服务。 w t p 协议：该协议的英文全称为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 ，它的中文含义为 无线处理协议，该协议提供一种轻量级的面向事务处理的服务，专门优化并适用于 移动终端的设计。 w t l s 协议：该协议的英文全称为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 ，中文含义为 无线传输安全协议，该协议是一种基于s s l 的安全传输协议，用来保证信息传输的 安全。 w d p 协议：该协议的英文全称为w i r e l e s sd a t a g r a mp r o t o c o l ，它的中文含义为 无线数据报协议。 一般来说，一种通用的数据传输服务可以支持多种无线承载网络，使得上层的 w s p 、w t p 、w t l s 独立于下层的无线网络，从而使全球性的互操作得以实现。当 然，传输的数据量和用户交互的本质必然会影响运营者选择何种网络，以达到最大 的效率。 w a p 技术提供了一套开放、统一的技术平台，用户使用移动设备很容易访问和 获取以统一的内容格式表示的国际互联网或企业内部网信息和各种服务。它定义了 北京邮电大学硕士论文 一套软硬件的接口，具备这些接口的移动设备和网站服务器可以使人们像使用p c 机一样使用移动电话收发电子邮件甚至浏览i n t e r a c t 。w a p 提供了一种应用开发和 运行环境，支持当前最流行的嵌入式操作系统p a l m o s 、w i n d o w s c e 、f l e x o 、j a v a o s 等。w a p 可以支持目前使用的绝大多数无线设备，包括移动电话、f l e x 寻呼机、 双向无线电通信设备等等。在传输网络上，w a p 也可以支持目前的各种移动网络， 如g s m 、c d m a 、p h s 等等，它也可以支持第三代移动通信系统。 、 3 3 无线应用环境( w a e ) 无线应用环境( w 舡) 是结合w w w 技术和移动电话技术，为网络运营者和服 务提供商提供一个通用的应用平台。在这个平台上可以迅速方便地生成新业务，并 支持各种应用之间的互操作。 w a e 有一系列的规范组成，这些规范参考了许多现有的技术，然而w a e 并不 是现有技术的简单组合，而是经过适当修改优化，适用于无线网络和终端的一整套 业务应用环境。它包括w a p 中所有和业务定义与实现有关的元素。w a e 规范关注 的主要是w a p 结构中客户端方面的一些问题。w a e 对网络结构、内容格式编程 语言等方面作了定义，而没有对接口进行标准化。接口定义依赖于特定的实现。 w a e 模型中包括四个主要部分： 用户代理：实现某些特殊功能( 如显示内容) 的客户端内置软件，用于解 释由 u r l 定位的网络内容。 内容生成器：服务器端可以根据移动终端请求动态生成内容的应用程序( 如 c g i 脚本) 。w a e 没有为内容生成器制定标准，但希望它能和传统的h t t p 服务器上的内容生成器兼容。 标准内容编码：包括w m l 的压缩编码和w m l s c r i p t 的二进制字节码；此 外还有标准图象格式编码，电话商务卡和电子日历数据编码等。 w t a ：w a e 针对移动电话网络的扩展。w t a 不仅使用w a p 通信功能，它 还使用电话网络功能来实现通信。 北京邮电大学硕士论文 图四w a e 组件 w 能分为两个逻辑层，如图四所示 1 ) 上层是用户代理( u s e ra g e n t s ) ，它是装在客户的设备中间的软件。浏览器 就是一个典型的w a e 用户代理，使接受到的信息能够在移动终端的屏幕上 显示出来，为用户提供一个浏览信息与w a p 系统进行交互的界面。 2 ) 下层是业务格式，主要定义了无线标记语言w m l ，脚本语言w m l s c r i p t ， w a e 应用和w a e 支持的内容格式。 w a e 将服务与用户代理分离，并且采用了一个多用户代理的环境。但是，这只 是一个逻辑的观点，并不是必须的实现方式，w a e 的具体实现即可以用一个用户代 理访问所有服务，也可以将各种服务分配给不同的用户代理，w a e 的具体实现结构 由其实现者决定，但是应该符合特定应用环境的特殊目标和限制。 其中w m l 是无线标记语言，类似于h t m l 是用于描述i n t e m e t 上的w e b 文档 的标记语言，移动终端是一种显示屏幕小，输入设备有限，存贮资源有限的窄带设 备，并且运行于窄带网络环境中。w m l 专门针对移动终端的特点而设计的。w a e 还定义了把w m l 和w m l s c r i p t 有a s c i i 码转换成字节码的转换方法。文档被转换 成为紧缩的 二进制字节码后，既有利于高效传输，又减少了客户端的计算量。 北京邮电大学硕士论文 3 4w a p2 0 新增功能介绍 w a p 2 0 是在w a p l x 的基础上集成了i n t e r n e t 上最新的标准和技术，并将这些 j 技术和标准应用到无线领域。 i j 3 4 1 对x h t m l 的支持 x h t m l 是由万维网联盟w 3 c 制定的一项新标准，在h t m l 4 0 的基础上产生 的，是现在和将来要产生的文档类型和模块的集合。可以利用现有的开发固定互联 网内容和应用的工具和资源来开发w a p 2 0 的内容和应用，允许开发商使用通用的 语言子集和开发工具同时为p c 和w a p 客户端开发应用。支持w a p 2 0 的浏览器完 全可以浏览现有的i n t e m e t 内容。这样，可以大大丰富w a p 2 0 的应用。 3 4 2 推服务( w a pp u s h ) 这种业务是一种基于服务器的应用，利用推代理服务器( p u s hp r o x y ) 将内容送到 或者推到手机设备中。这种功能在w a p 2 0 发行版中得到了加强，这种推的功能实 际上是将像短消息、股票价格和交通信息之类的实时应用信息发给用户。没有这种 推功能时，需要这种实时应用信息的用户就要去轮询应用服务器以得到最新的信息， 在无线环境里这种轮询操作效率不仅低，而且还浪费了无线网络的资源。 3 4 3 用户代理特征描述 这种业务提供了一种机制，这种机制是将客户的能力和用户的喜好描述提供给 应用服务器。u a p r o f i l e 支持客户机、服务器交互模式，用户可以请求向服务器端发 送客户端或者用户信息。服务器可以根据这些信息准备定制的内容响应给客户端或 者用户，这种业务模型允许直接增加一些业务适配层。 3 4 4 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 ) 这种业务提供了一种可以开发一系列高级电话应用的工具，其中的高级电话应 用可以在支持传统数据功能的应用环境里运行。 北京邮电大学硕士论文 3 4 5 多媒体信息服务( m u l t i m e d i am e s s a g i n gs e r v i c e ) m m s 为实现丰富多彩的多媒体信息的传递提供了整体架构，它的特点和功能 就是能够传送各种类型的内容。根据这种业务模型，m m s 允许消息的快速发送( 如 s m s ) 禾1 1 消息的存储转发( 如e - m a i l ) 或两种模式同时运行。这种灵活性使用户和运营 商可以根据合理的使用体验定制服务。 3 4 6 配置信息提供( p r o v i s i o n i n g ) 这种业务提供了一种标准方法，利用这种方法可以给w a p 客户端提供在无线网 络上进行操作所必要的初始化信息。这就使得运营商可以利用一套通用的工具管理 其网络上的终端设备。 w a p 2 0 将世界上最新的标准和技术集成在一个移动环境中，提供了更多的移动 业务和应用，是一个具有更丰富移动体验的平台。 3 4 7 对t c p i p 协议栈的支持 w a p 2 0 除了继续支持原有w a p i x 的协议栈以外，在传输层，w a p 2 0 采用具有 无线特征的w p t c p i p 协议，以使得网络可以基于i p 进行数据传输。w p t c p 提 供面向连接的服务，它被优化用于无线环境，可与互联网上的标准t c p 应用充分交 互操作。在会话层，w a p 2 0 采用具有无线特征的h t t p 协议( w p h t t p ) ，w p h t t p 规范针对无线环境的h t t p 的协议子集，完全能够与h t t p 1 1 共同使用。w a p 设 备和w a p 代理服务器w a p 服务器之间交互工作的基本模型是h t t p 请求回应处 理机制，w p h t t p 支持回应的信息体压缩和安全通道的建立。这样，在w a p 2 0 中不一定需要w a p 代理服务器，因为在客户端和源服务器端通过使用h t t p 1 1 就 可以直接完成。 3 5 无线标记语言 无线标记语言( w m l ) 是w a p 论坛基于x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 定义的一种标记语言，其目的是为在窄带设备上定义内容和用户界面提供一种合适 的方法，所以w m l 的设计考虑了窄带设备的一些局限性，这些局限性包括显示屏 小，输入功能有限，内存少，计算能力差以及网络连接带宽低等。 1 7 北京邮电大学硕士论文 w m l 主要提供以下四个方面的功能： 文本呈现和布局：w m l 支持文本和图像，支持多种格式和布局命令。 卡片组卡片组织结构隐喻：w m l 的所有信息都组织为卡片和卡片组的集合。 卡片表示一个或多个用户交互单元( 例如选择菜单，一屏文本或者一个文本输 入域) 。逻辑上讲，用户通过一系列w m l 卡片进行浏览，查看相关的内容，输 入要求的信息，做出选择，然后转到另一张卡片。相关的w m l 卡片组织在一 起成为w m l 卡片组，w m l 卡片组与h t m l 页面类似，可以用u r l ( u n i f o r m r e s o u r c el o c a t o r s ) 进行标识，并且是内容传输的基本单元。 一 卡片间浏览和链接：w m l 为在卡片和卡片组之间的进行浏览提供了明确的管理 方法，并且支持在设备上进行事件处理设置。这种设置可能用于浏览目的或者 执行一段脚本。 字符串参数化和状态管理：所有的w m l 卡片组可以采用状态模型进行参数化 在字符串的位置上可以使用变量，并且在运行时进行替换。参数化能够更有效的利 用网络资源。 警薯 3 5 1w m i 和u r l w w w 是由各种各样的信息和设备组成的网络，为了保证广泛的互操作性， w w w 制定了三个方面的规范：统一的命名模型( 即u r l ，提供命名任何网络资源 的标准方法) ，标准的