XMPP的基础知识

前言

目前IM即时通信有四种协议:

1.即时信息和空间协议(IMPP)

2.空间和即时信息协议(PRIM)

3.针对即时通讯和空间平衡扩充的进程开始协议SIP

4.XMPP协议:该协议的前身是Jabber,我们采取XMPP协议主来实现IM主要是考虑XMPP协议是以XML为基础的,它继承了在XML环境中灵活的发展性。这表明XMPP是可扩展的,所以XMPP信息不仅可以是简单的文本,而且可以携带复杂的数据和各种格式的文件,也就是说XMPP协议不仅可以用在人与人之间的交流,而且可以实现软件与软件或软件与人之间的交流,目前支持XMPP协议的即时通讯工具有Gtalk、FaceBook IM、Twitter、网易POPO等等通讯工具,具有非常好的发展情景。

XMPP定义

全称:可扩展通讯和表示协议
可扩展通讯和表示协议 (XMPP) 可用于服务类实时通讯、表示和需求响应服务中的XML数据元流式传输。XMPP以Jabber协议为基础,而Jabber是即时通讯中常用的开放式协议。XMPP is the IETF’s formalization of the base XML streaming protocols for instant messaging and presence developed within the Jabber open-source community in 1999
XMPP(可扩展消息处理现场协议)是基于可扩展标记语言(XML)的协议,它用于即时消息(IM)以及在线现场探测。它在促进服务器之间的准即时操作。这个协议可能最终允许因特网用户向因特网上的其他任何人发送即时消息,即使其操作系统和浏览器不同。
XMPP的前身是Jabber,一个开源形式组织产生的网络即时通信协议。XMPP目前被IETF国际标准组织完成了标准化工作。标准化的核心结果分为两部分;
核心的XML流传输协议
基于XMLFreeEIM流传输的即时通讯扩展应用
XMPP的核心XML流传输协议的定义使得XMPP能够在一个比以往网络通信协议更规范的平台上。借助于XML易于解析和阅读的特性,使得XMPP的协议能够非常漂亮。
XMPP的即时通讯扩展应用部分是根据IETF在这之前对即时通讯的一个抽象定义的,与其他业已得到广泛使用的即时通讯协议,诸如AIM,QQ等有功能完整,完善等先进性。

XMPP的扩展协议Jingle使得其支持语音和视频。

XMPP的优势

  1. XMPP 协议是公开的,由JSF开源社区组织开发的。XMPP 协议并不属于任何的机构和个人,而是属于整个社区,这一点从根本上保证了其开放性。

  2. XMPP 协议具有良好的扩展性。在XMPP 中,即时消息和到场信息都是基于XML 的结构化信息,这些信息以XML 节(XML Stanza)的形式在通信实体间交换。XMPP 发挥了XML 结构化数据的通用传输层的作用,它将出席和上下文敏感信息嵌入到XML 结构化数据中,从而使数据以极高的效率传送给最合适的资源。基于XML 建立起来的应用具有良好的语义完整性和扩展性。

  3. 分布式的网络架构。XMPP 协议都是基于Client/Server 架构,但是XMPP协议本身并没有这样的限制。网络的架构和电子邮件十分相似,但没有结合任何特定的网络架构,适用范围非常广泛。

  4. XMPP 具有很好的弹性。XMPP 除了可用在即时通信的应用程序,还能用在网络管理、内容供稿、协同工具、档案共享、游戏、远端系统监控等。

  5. 安全性。XMPP在Client-to-Server通信,和Server-to-Server通信中都使用TLS (Transport Layer Security)协议作为通信通道的加密方法,保证通信的安全。任何XMPP服务器可以独立于公众XMPP网络(例如在企业内部网络中),而使用SASL及TLS等技术更加增强了通信的安全性。

XMPP的缺点

1、数据负载太重:随着通常超过70%的XMPP协议的服务器的数据流量的存在和近60%的被重复转发,XMPP协议目前拥有一个大型架空中存在的数据提供给多个收件人。新的议定书正在研究,以减轻这一问题。
2、没有二进制数据:XMPP协议的方式被编码为一个单一的长的XML文件,因此无法提供修改二进制数据。因此, 文件传输协议一样使用外部的HTTP。如果不可避免,XMPP协议还提供了带编码的文件传输的所有数据使用的Base64。至于其他二进制数据加密会话(encrypted conversations)或图形图标(graphic icons)以嵌入式使用相同的方法。

XMPP协议网络架构

XMPP是一个典型的C/S架构,而不是像大多数即时通讯软件一样,使用P2P客户端到客户端的架构,也就是说在大多数情况下,当两个客户端进行通讯时,他们的消息都是通过服务器传递的(也有例外,例如在两个客户端传输文件时).采用这种架构,主要是为了简化客户端,将大多数工作放在服务器端进行,这样,客户端的工作就比较简单,而且,当增加功能时,多数是在服务器端进行。

XMPP中定义了三个角色,客户端,服务器,网关。通信能够在这三者的任意两个之间双向发生。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。网关承担着与异构即时通信系统的互联互通,异构系统可以包括SMS(短信),MSN,ICQ等。基本的网络形式是单客户端通过TCP/IP连接到单服务器,然后在之上传输XML。

这里写图片描述

工作原理如下:

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

XMPP客户端

XMPP 系统的一个设计标准是必须支持简单的客户端。事实上,XMPP 系统架构对客户端只有很少的几个限制。一个XMPP 客户端必须支持的功能有:

  1. 通过 TCP 套接字与XMPP 服务器进行通信;

  2. 解析组织好的 XML 信息包;

  3. 理解消息数据类型。

XMPP 将复杂性从客户端转移到服务器端。这使得客户端编写变得非常容易,更新系统功能也同样变得容易。XMPP 客户端与服务端通过XML 在TCP 套接字的5222 端口进行通信,而不需要客户端之间直接进行通信。

基本的XMPP 客户端必须实现以下标准协议(XEP-0211):

RFC3920 核心协议Core

RFC3921 即时消息和出席协议Instant Messaging and Presence

XEP-0030 服务发现Service Discovery

XEP-0115 实体能力Entity Capabilities

XMPP服务器

XMPP 服务器遵循两个主要法则:

l 监听客户端连接,并直接与客户端应用程序通信;

l 与其他 XMPP 服务器通信;

XMPP开源服务器一般被设计成模块化,由各个不同的代码包构成,这些代码包分别处理Session管理、用户和服务器之间的通信、服务器之间的通信、DNS(Domain Name System)转换、存储用户的个人信息和朋友名单、保留用户在下线时收到的信息、用户注册、用户的身份和权限认证、根据用户的要求过滤信息和系统记录等。另外,服务器可以通过附加服务来进行扩展,如完整的安全策略,允许服务器组件的连接或客户端选择,通向其他消息系统的网关。

基本的XMPP 服务器必须实现以下标准协议

RFC3920 核心协议Core

RFC3921 即时消息和出席协议Instant Messaging and Presence

XEP-0030 服务发现Service Discovery

Openfire

服务器一般使用流行的Openfire

Openfire 采用Java开发,开源的实时协作(RTC)服务器基于XMPP(Jabber)协议。您可以使用它轻易的构建高效率的即时通信服务器.

Openfire安装和使用都非常简单,并利用Web进行管理。单台服务器可支持上万并发用户。

  由于是采用开放的XMPP协议,您可以使用各种支持XMPP协议的IM客户端软件登陆服务.
  
为什么使用Openfire

A、Openfire为Java开源项目
B、 采用开放的XMPP协议
C、 有多种针对不通系统的版本
D、使用Socket通讯
E、 单台服务器可支持上万并发用户,搭建分布式云服务器可轻松提供大量并发用户。
F、 Socket长连接
G、服务器稳定
H、提供接口,可自己开发插件

XMPP网关

XMPP 突出的特点是可以和其他即时通信系统交换信息和用户在线状况。由于协议不同,XMPP 和其他系统交换信息必须通过协议的转换来实现,目前几种主流即时通信协议都没有公开,所以XMPP 服务器本身并没有实现和其他协议的转换,但它的架构允许转换的实现。实现这个特殊功能的服务端在XMPP 架构里叫做网关(gateway)。目前,XMPP 实现了和AIM、ICQ、IRC、MSN Massager、RSS0.9 和Yahoo Massager 的协议转换。由于网关的存在,XMPP 架构事实上兼容所有其他即时通信网络,这无疑大大提高了XMPP 的灵活性和可扩展性。

XMPP的XML格式

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

XMPP消息格式

XMPP中定义了 3个顶层XML元素: Message、Presence、IQ,下面针对这三种元素进行介绍。

Message
用于在两个jabber用户之间发送信息。Jsm(jabber会话管理器)负责满足所有的消息,不管目标用户的状态如何。如果用户在线jsm立即提交;否则jsm就存储。
To :标识消息的接收方。
from : 指发送方的名字或标示(id)o
Text: 此元素包含了要提交给目标用户的信息。
结构如下所示:

<message to= ‘lily@jabber.org/contacttype =’chat’>
<body> 你好,在忙吗</body>
</message>

Presence

用来表明用户的状态,如:online、away、dnd(请勿打扰)等。当用户离线或改变自己的状态时,就会在stream的上下文中插入一个Presence元素,来表明自身的状态.结构如下所示:

<presence>
From =‘lily @ jabber.com/contact’
To = ‘yaoman @ jabber.com/contact'
<status> Online </status>
</presence>

presence 元素可以取下面几种值:
Probe :用于向接受消息方法发送特殊的请求
subscribe:当接受方状态改变时,自动向发送方发送presence信息。

IQ
一种请求/响应机制,从一个实体从发送请求,另外一个实体接受请求,并进行响应.例如,client在stream的上下文中插入一个元素,向Server请求得到自己的好友列表,Server返回一个,里面是请求的结果.

iq 主要的属性是type。包括:
Get :获取当前域值。
Set :设置或替换get查询的值。
Result :说明成功的响应了先前的查询。
Error: 查询和响应中出现的错误。
结构如下所示:

<iq from =‘lily @ jabber.com/contactid=’1364564666’ Type=’result’>
</iq>
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