11 新型网络应用（1）

1.即时通信（IM）系统

        1996 年11 月，以色列Mirabils 公司推出了世界上第一款即时通信软件ICQ（I Seek You,网络寻呼机），宣告了“即时通信（Instant Messaging，IM）”这一概念的诞生。即时通信系统是一种基于Internet 的通信服务，可提供近实时的信息交换和用户状态跟踪。

        2000 年，IMPP 工作小组提交的关于即时通信系统的RFC 草案，获得了IETF 的批准，成为正式的RFC 文件。IETF 批准的RFC2778 给出了一个抽象的呈现与即时消息系统模型，描述了即时通信系统的功能，勾勒出了即时通信系统的模型框架。

        一个即时通信系统通常包括两种服务：① 一种是呈现服务（Pesence srvice），用户之间相互订阅并获取彼此的状态变更信息；② 另一种是即时消息服务（istant message srvice），用于用户之间相互收发短消息。

        即时通信系统一般釆用两种通信模式：① 用户/服务器模式，在用户/服务器模式中，消息的发送和接收需要通过服务器中转，主流的即时通信软件的文本消息大多使用用户/服务器模式。② 用户/用户模式。消息的发送和接收采用直接的点对点的通信方式，文件传送等大数据量业务通常

使用用户/用户模式。

2.即时通信协议

        微软 MSN釆用 MSNP协议；AOL 采用OSCAR 协议；QQ 采用自己设计的私有协议；由于各厂商自己定义的协议互不开放，因此造成彼此间互不兼容，无法互联互通。

        即时通信开放的协议主要代表有两个：① 一个是基于SIP 协议框架的SIMPLE 协议簇；② 一个是基于JABBER 协议框架的XMPP 协议簇。SIMPLE 协议是对SIP 协议的扩展，以使其更好地支持即时消息服务。XMPP 协议簇是基于XML 语言定义的即时消息协议。

3.SIP(会话初始化协议)

        SIP 是IETF 于1999 年提出的一个信令控制协议，主要内容在RFC3261 中进行定义；SIP 协议位于应用层，目标是方便地创建、管理和终止用户之间的会话。SIP 协议主要是为IP 网络设计的，可以运行于TCP、UDP、SCTP 等各种传输层协议之上。但是，SIP协议本身并不关心承载网络，因此SIP 协议也可工作在ATM、帧中继等承载网中。

4.SIP 系统

        SIP 用户的地址以“SIP”开始，后面类似于E-mail 地址。例如可以使用sip：miyname@my-company.com 表示一个SIP 用户，该用户处于mycompany.com 域中，在mycompany.com 域中的名字为myname。SIP 地址是一个全局性的地址，SIP 系统通过这种统一名字标识符定位和查询SIP 用户。按逻辑功能区分，SIP 系统由4 种元素组成，它们是用户代理（user agent，UA）、代理服务（proxy server）、重定向服务器（redirect server）和注册服务器（registrar）。

4.1 用户代理：

        用户代理由两个部分组成：一部分是用户代理客户机（User Agent Client，UAC），另一部分是用户代理服务器（User Agent Server UAS）。UAC 负责发起呼叫，UAS 负责接收呼叫并作出响应。UAC 和UAS 共同组成UA，存在于用户终端之中。用户通过SIP 用户代与SIP 系统交互，其存在的形式多种多样，如计算机上的即时通信软件、专用的软电话（phone）等。

4.2 代理服务器

        代理服务器负责接收用户代理发来的请求，根据网络策略将请求发给相的服务器，并根据收到的应答对用户作出响应。代理服务器是一个中间元素，既有客户机的性质又有服务器的性质，同时还具有名字解析能力。代理服务器分为有状态代理服务器和无状态代理服务器。

④ 有状态代理服务器需要存储接收到的请求、回送的响应和它转发的请求，而无状态代理服务器一旦转发请求和响应后就忘记所有的信息。

4.3 重定向服务器

        重定向服务器是一个规划SIP 呼叫路径的服务器。

4.4 注册服务器

        用于接收和处理用户端的注册请求，完成用户地址的注册。

5.SIP 消息

5.1 SIP 消息组成

        由一个起始行（start-line）、消息头（message-header）、一个标志消息头结束的空行 CRLF）和可选的消息体（messagebody）组成。其中，消息头由一个或多个宇段组成。

5.2 SIP 消息包括两种类型

        从客户机到服务器的请求消息（request）：在请求消息中，起始行为请求行。请求行中一般包括请求方法、请求的SIP 用户地址和SIP 的协议版本。在SIP 协议中有6 种请求方法，它们是INVITE、ACK、OPTIONS、BYE、CANCEL 和REGISTER。

5.3 从服务器到客户机的响应消息（response）

        响应消息中，起始行为状态行。状态行中一般包括SIP 的版本号、状态码和一句对该状态的文本描述信息。

6.SIMPLE 协议

        SIMPLE 协议是一组能够提供即时消息服务的通信协议。它由 IETF 的SIMPLE 工作组制定，基本上与RFC2778 定义的即时消息系统模型保持一致。SIMPLE 协议通过对SIP 协议进行扩展，使其支持即时消息服务。

        SIMPLE 增加了NOTIFY、SUBSCRIBE 和MESSAGE 方法支持即时通信。① MESSAGE：用来发送一次性的短消息，即寻呼机模式的即时消息。② SUBSCRIBE：用于观察者（watcher）向服务器订阅其他用户的呈现信息。③ NOTIFY：在用户的呈现信息发生改变时，服务器使用NOTIFY 方法向该用户的订阅用户发送呈现信息。

7.XMPP 系统

        XMPP 协议是一种基于XML 的即时通信协议；XMPP 协议的系统架构沿袭了E-mail 系统的架构；XMPP 系统架构主要由3 种实体组成：XMPP 客户、XMPP 服务器和XMPP 网关：① XMPP 服务器间相互通信，形成一个由XMPP 服务器组成的分布式网络；② XMPP 网关负责XMPP 与非XMPP 系统之间的互联，可以使XMPP 客户和非XMPP 客户进行通信；③ XMPP 客户通过Internet 接入XMPP 系统，可以通过XMPP 系统与其他客户进行通信（如果存在XMPP 网关，XMPP 客户也可以和非XMPP 客户进行通信）。

8.XMPP 系统特点

        用户/服务器中转模式：XMPP 使用用户/服务器通信模式，而不是有些即时消息系统采用的用户/用户模式。从一个用户客户机端发给另一个用户客户机端的XMPP 即时消息都必须通过服务器中转。

        分布式网络系统：XMPP 的网络体系结构与E-mail 系统类似，XMPP 客户和服务器组成一个分布式的网络处理系统，即时消息和呈现信息在这些XMPP 客户和服务器之间传输。XMPP 地址和E-mail 地址形式一样（如stpeter®jabber,org），因此，从一个用户地址即可得知该用户所属的XMPP 服务器。

     简单客户机端：XMPP 的目标之一是必须支持简单客户机端，将复杂性从用户端转移到服务器端。XMPP 系统架构要求用户端必须支持的功能：通过TCP 套接字与XMPP 服务器进行通信、解析组织好的XML 信息包、理解消息数据类型。(目前Google 的Google Talk 和Jive Message 都采用XMPP 协议)。
        XML 数据格式：XML 是XMPP 系统的核心，几乎能表述任何一种结构化数据。

9.XMPP 协议

9.1 寻址方案

        XMPP 通信系统具有统一的寻址方案，XMPP 用户地址的格式必须符合RFC2396 统一资源标识符的语法规定。由于历史原因，XMPP 地址也被称为JID（JabberID7Jab-ber 标识）。JID 用于标识即时消息用户和用户连接的资源，它由域标识符、结点标识符、资源标识3 部分组成，形如node@domaia/resource。其中，域标识符是唯一必需的，通常表不XMPP 服务器或XMPP 网关，必须是一个合法的DNS 域名；结点标识符是一个可选项，以“@”符号分割放在域标识符之前。结点标识符通常是一个使用XMPP 服务的一个用户；资源标识符也是一个可选的标识符，表示具体的资源。资源标识符放在域标识符之后，并以“/”分隔。

9.2 XML 流与XML 节（Stanza）

        XMPP 是一套基于XML 流的协议；XMPP 流中的“节”有3 种类型，它们是消息(message)、呈现(presence)和查询(1/Q，Info/Query)。消息节表示传输的消息，其中消息的接收方、发送方可以使用to、from 等关键字表明；呈现节用来表明用户的状态（如在线、离线等）。当用户的状态改变时，用户端就会在用户到服务器的流中插入一个呈现节，用于表明自身的状态；查询节是一种请求/响应机制。一个实体发送请求，另外一个实体接收请求并进行响应。

10.即时通信实例

        腾讯 QQ、网易泡泡、新浪UC、微软MSN 和雅虎Messenger 等都曾经是非常流行的即吋通信软件。除了实时消息交换和状态跟踪之外，即时消息系统一般还提供一些附加功能，如音频/视频聊天、应用共享、文件传输、文件共享、游戏邀请、远程助理、白板等。