XMPP详解（2）

• IM的实现原理

    在我最初学习编程的时候&＃xff0c;曾经用JAVA实现了一个最简单版的IM通讯&＃xff0c;即通过Socket建立两台电脑之间的连接&＃xff0c;然后发送IO流来进行即时通讯&＃xff0c;我们现在所使用的IM软件尽管看上去非常复杂&＃xff0c;但是基本的原理和以上的差不多&＃xff0c;无非是采用服务器<>客户端的架构&＃xff0c;通过登陆到服务器来获取个人资料和好友&＃xff0c;然后聊天时直接通过IP和好友进行即时通讯。

• XMPP协议的网络架构

    XMPP是一个典型的C/S架构&＃xff0c;而不是像大多数即时通讯软件一样&＃xff0c;使用P2P客户端到客户端的架构&＃xff0c;也就是说在大多数情况下&＃xff0c;当两个客户端进行通讯时&＃xff0c;他们的消息都是通过服务器传递的(也有例外&＃xff0c;例如在两个客户端传输文件时)&＃xff0e;采用这种架构&＃xff0c;主要是为了简化客户端&＃xff0c;将大多数工作放在服务器端进行&＃xff0c;这样&＃xff0c;客户端的工作就比较简单&＃xff0c;而且&＃xff0c;当增加功能时&＃xff0c;多数是在服务器端进行&＃xff0e;XMPP服务的框架结构如下图所示&＃xff0e;XMPP中定义了三个角色&＃xff0c;XMPP客户端&＃xff0c;XMPP服务器、网关&＃xff0e;通信能够在这三者的任意两个之间双向发生&＃xff0e;服务器同时承担了客户端信息记录、连接管理和信息的路由功能&＃xff0e;网关承担着与异构即时通信系统的互联互通&＃xff0c;异构系统可以包括SMS(短信)、MSN、ICQ等&＃xff0e;基本的网络形式是单客户端通过TCP&＃xff0f;IP连接到单服务器&＃xff0c;然后在之上传输XML&＃xff0c;工作原理是&＃xff1a;

1. 节点连接到服务器&＃xff1b;
2. 服务器利用本地目录系统中的证书对其认证&＃xff1b;
3. 节点指定目标地址&＃xff0c;让服务器告知目标状态&＃xff1b;
4. 服务器查找、连接并进行相互认证&＃xff1b;
5. 节点之间进行交互。

    XMPP协议的传输是通过XML文件来传输的&＃xff0c;并且不是类似于QQ的点对点通讯&＃xff0c;而是客户端到服务器再到客户端的方式来实现&＃xff0c;以上过程的一个简单的XMPP通讯流程可以如下&＃xff1a;

1.  首先&＃xff0c;由客户端连接到服务器&＃xff0c;客户端通过IO流发送一段XML文件&＃xff0c;在文件中包含了自身的用户名和密码。
2.  服务器端接收到客户端的XML文件&＃xff0c;从中获取用户名和密码进行验证&＃xff0c;如果验证成功&＃xff0c;服务器会发送一个XML文件给客户端表明已经登录成功。
3.  登陆成功后&＃xff0c;客户端可以通过发送一个获取好友名单的XML文件&＃xff0c;服务器会将当前用户的好友以XML文件传到客户端。
4.  客户端选择一个好友&＃xff0c;向其发送信息&＃xff08;其实是向服务器发送&＃xff0c;服务器收到后会转发给对应的好友&＃xff09;&＃xff0c;好友收到。

     通过以上的流程&＃xff0c;一此基本的通讯得以达成。

    &＃xff08;上图为XMPP的一个实现Openfire&＃43;Smack&＃43;Spark的实现&＃xff09;

• XMPP协议的一些概念

     通过以上简介&＃xff0c;我们了解了XMPP协议的基本流程&＃xff0c;下面来了解一个XML中一些基本的概念。

• XMPP地址

    一个实体在XMPP网络结构中被称为一个节点&＃xff0c;它有唯一的标示符jabber identifier(JID)&＃xff0c;即实体地址&＃xff0c;用来表示一个用户&＃xff0c;但是也可以表示其他内容&＃xff0c;例如一个聊天室&＃xff0e;一个有效的JID包括一系列元素&＃xff1a;(1)域名(domain identifier)&＃xff1b;(2)节点(node identifier)&＃xff1b;(3)源(resource identifier)&＃xff0e;它的格式是node&＃64;domain/resource&＃xff0c;node&＃64;domain&＃xff0c;类似电子邮件的地址格式&＃xff0e;domain用来表示接点不同的设备或位置&＃xff0c;这个是可选的&＃xff0c;例如a在Server1上注册了一个用户&＃xff0c;用户名为doom&＃xff0c;那么a的JID就是doom&＃64;serverl&＃xff0c;在发送消息时&＃xff0c;指明doom&＃64;serverl就可以了&＃xff0c;resource可以不用指定&＃xff0c;但a在登录到这个Server时&＃xff0c;fl的JID可能是doom&＃64;serverl、exodus(如果a用Exodus软件登录)&＃xff0c;也可能是doom&＃64;serverl/psi(如果a用psi软件登录)&＃xff0e;资源只用来识别属于用户的位置或设备等&＃xff0c;一个用户可以同时以多种资源与同一个XMPP服务器连接。

• XMPP的XML流

    即时通讯的聊天是指上就是二进制流或者字符流。在以前这些命令要么用2进制的形式发送&＃xff08;比如QQ&＃xff09;&＃xff0c;要么用纯文本指令加空格加参数加换行苻的方式发送&＃xff08;比如MSN&＃xff09;。而XMPP传输的即时通讯指令的逻辑与以往相仿&＃xff0c;只是协议的形式变成了XML格式的纯文本。这不但使得解析容易了&＃xff0c;人也容易阅读了&＃xff0c;方便了开发和查错。而XMPP的核心部分就是一个在网络上分片断发送XML的流协议。这个流协议是XMPP的即时通讯指令的传递基础&＃xff0c;也是一个非常重要的可以被进一步利用的网络基础协议。所以可以说&＃xff0c;XMPP用TCP传的是XML流。 

   举个例子看看所谓的XML流是什么样子的&＃xff1f; 

客户端&＃xff1a; 

  
       to&＃61;&＃39;example.com&＃39; 

       xmlns&＃61;&＃39;jabber:client&＃39; 

       xmlns:stream&＃61;&＃39;http://etherx.jabber.org/streams&＃39; 

       version&＃61;&＃39;1.0&＃39;> 

服务器&＃xff1a; 

  
       from&＃61;&＃39;example.com&＃39; 

       id&＃61;&＃39;someid&＃39; 

       xmlns&＃61;&＃39;jabber:client&＃39; 

       xmlns:stream&＃61;&＃39;http://etherx.jabber.org/streams&＃39; 

       version&＃61;&＃39;1.0&＃39;> 

...其他通信... 

客户端&＃xff1a;
              to&＃61;&＃39;romeo&＃64;example.net&＃39; 

              xml:lang&＃61;&＃39;en&＃39;> 

客户端&＃xff1a; Art thou not Romeo, and a Montague? 

客户端&＃xff1a; 

服务器&＃xff1a;
              to&＃61;&＃39;juliet&＃64;example.com&＃39; 

              xml:lang&＃61;&＃39;en&＃39;> 

服务器&＃xff1a;Neither, fair saint, if either thee dislike. 

服务器&＃xff1a; 

客户端&＃xff1a; 

服务器&＃xff1a; 

    以文档的观点来看&＃xff0c;客户端或服务器发送的所有XML文本连缀在一起&＃xff0c;从到构成了一个完整的XML文档。其中的stream标签就是所谓的XML Stream。在与中间的那些...这样的XML元素就是所谓的XML Stanza&＃xff08;XML节&＃xff09;。XMPP核心协议通信的基本模式就是先建立一个stream&＃xff0c;然后协商一堆安全之类的东西&＃xff0c;中间通信过程就是客户端发送XML Stanza&＃xff0c;一个接一个的。服务器根据客户端发送的信息以及程序的逻辑&＃xff0c;发送XML Stanza给客户端。但是这个过程并不是一问一答的&＃xff0c;任何时候都有可能从一个方发信给另外一方。通信的最后阶段是关闭流&＃xff0c;关闭TCP/IP连接。

• XML节

    XML节通过XML流来发送&＃xff0c;XMPP定义了三种顶级XML节

    XMPP给这三种节定义了五种通用属性

1. to
2. from
3. id
4. type
5. xml:lang

    to属性指定接收节的JID。

    from属性指定发送者的JID。

    id属性是可选的。并且&＃xff0c;在接收应用&＃xff08;通常是一个服务器&＃xff09;中是唯一的。注意&＃xff1a;流ID可能是严格安全的&＃xff0c;并且因此必须是即不能预测也不能重复的

    type属性指定目的或消息上下文&＃xff0c;出席或IQ节的详细信息。iq节的type属性有&＃xff1a;Error&＃xff0c;Get&＃xff0c;Result&＃xff0c;Set; presence节的type属性有&＃xff1a;Available&＃xff0c;Subscribe&＃xff0c;Subscribed&＃xff0c;Unsubscribe&＃xff0c;        Unsubscribed&＃xff0c;Unavailable&＃xff0c;Probe&＃xff0c;Error&＃xff0c;Invisible; message节的type属性有&＃xff1a;Chat&＃xff0c;Error&＃xff0c;GroupChat&＃xff0c;Headline&＃xff0c;Normal

    xml:lang属性值指定任意可读XML字符数据的缺省语言

    节定义了消息语义&＃xff0c;节可被看作“推”机制&＃xff0c;一个实体推信息给其它实体&＃xff0c;与EMAIL系统中发生的通信类似。所有消息节应该拥有‘to’属性&＃xff0c;指定有意的消息接收者&＃xff1b;根据接收到那样的一个节&＃xff0c;服务器应该路由或传送它到有意的接收者。

    节定义了出席语义&＃xff0c;节可被看作基本广播或“出版-订阅”机制&＃xff0c;多实体收到他们已订阅&＃xff08;在这种情况下&＃xff0c;网络可利用信息&＃xff09;实体的信息。总的来说&＃xff0c;出版实体应该发送一个不带‘to’属性的出席节&＃xff0c;在这种情况下&＃xff0c;与此实体相连的服务器应该广播给所有订阅实体。然而&＃xff0c;一个出版实体也可能发送一个带有‘to’属性的出席节&＃xff0c;此种情况下&＃xff0c;服务器应该路由或传送节到有意的接收者。

    节定义了请求语义&＃xff0c;节可被看作一个请求&＃xff0d;响应机制&＃xff0c;与[HTTP]在某些方面相似。IQ语义让一个实体向其它实体请求或接收其它实体的响应成为可能。请求与响应的数据内容由IQ无素的直接子元素的命名空间声明定义&＃xff0c;并且&＃xff0c;交互由请求实体通过使用‘id’属性来跟踪。因此&＃xff0c;IQ交互遵从结构化数据交换的一个通用模式&＃xff0c;此交换例如得到/结果或设置/结果&＃xff08;虽然如果合适的话&＃xff0c;对一个请求的响应可能会以错误返回&＃xff09;。