基于XMPP網(wǎng)絡(luò)的嘟一下的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：文章通過(guò)分析XMPP核心協(xié)議和企業(yè)級(jí)IMS（EIMS）的需求，通過(guò)開(kāi)發(fā)Openfire服務(wù)器和集成自定義數(shù)據(jù)庫(kù)為EIMS設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)施框架。我們所提供的基于XMPP的解決方案——嘟一下，具備更好的安全性和開(kāi)放性，并且支持跨平臺(tái)應(yīng)用，可以用最小的成本將基于網(wǎng)絡(luò)的IMS整合到公司內(nèi)部應(yīng)用和服務(wù)當(dāng)中。

關(guān)鍵詞：即時(shí)通信系統(tǒng)（IMS）；XMPP；嘟一下；用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)集成；Openfire

Design and Implementation of Douyi Based on XMPP Network

FEI Xiangru， DAI Shenglin， XU Donglin， HU Xiefei

（China Telecom Anhui Branch， Hefei 230001， China）

Abstract： The article analyzes the core protocol of XMPP and the requirements of enterprise level IMS （EIMS）， develops an Openfire server and integrates a custom database to design an implementation framework for EIMS. The XMPP based solution we provide - Douyi， has better security and openness， and supports cross platform integration. It can integrate network based IMS into internal applications and services of the company at the lowest cost.

Key words： instant messaging system （IMS）; XMPP; give it a beep; user database integration; Openfire

1" "研究背景

近年來(lái)，不少企業(yè)已逐漸認(rèn)識(shí)到員工在日常辦公中使用即時(shí)通信（IM）的好處，然而，公共IM不安全、不可控，且安裝EIM軟件的成本過(guò)高。因此，基于XMPP的嘟一下提供了一個(gè)通信兼集中管理的內(nèi)部控制平臺(tái)。

2" "相關(guān)背景知識(shí)

2.1 XMPP介紹

可擴(kuò)展消息及存在協(xié)議（XMPP）是一個(gè)基于XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言）[1]的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，具備開(kāi)放、靈活和可擴(kuò)展的特點(diǎn)。它能夠在個(gè)人或應(yīng)用程序之間可靠地傳輸任何結(jié)構(gòu)化的XML數(shù)據(jù)，包括RPC和SOAP調(diào)用。憑借固有的安全功能和對(duì)跨域服務(wù)器聯(lián)合的支持，XMPP更能夠滿(mǎn)足最苛刻環(huán)境的需求[2]。

2.2 XMPP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在實(shí)踐中，XMPP網(wǎng)絡(luò)是由XMPP客戶(hù)端和服務(wù)器組成的，它們可以在一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上相互關(guān)聯(lián)。其中，最大的XMPP網(wǎng)絡(luò)連接著公共的XMPP服務(wù)器，人們可以自由地在一個(gè)公司內(nèi)部局域網(wǎng)內(nèi)，在安全的公司虛擬私人網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下創(chuàng)建私人XMPP網(wǎng)絡(luò)。

XMPP服務(wù)器作為XMPP通信的一個(gè)抽象層，提供基本的信息傳遞、存儲(chǔ)和XML路由功能。它主要提供其他實(shí)體的管理連接和會(huì)話(huà)功能，使相關(guān)以XML流的形式來(lái)往于授權(quán)的客戶(hù)、服務(wù)器以及其他實(shí)體之間。大多數(shù)客戶(hù)通過(guò)TCP（傳輸控制協(xié)議）直接連接到服務(wù)器，并使用XMPP來(lái)充分利用服務(wù)器和相關(guān)服務(wù)所提供的功能。多個(gè)資源可以同時(shí)代表多個(gè)授權(quán)客戶(hù)連接到服務(wù)器，每個(gè)資源由XMPP地址的資源標(biāo)識(shí)符區(qū)分[3]。

2.3 尋址方案和標(biāo)識(shí)符

XMPP路由的核心是一種國(guó)際化邏輯尋址方案。域名部分通常是服務(wù)器、組件或插件的域名。在簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議中，像電子郵件地址一樣，服務(wù)器代表用戶(hù)相互連接。網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)用戶(hù)都有一個(gè)唯一的JID。每個(gè)資源可能都指定了一個(gè)稱(chēng)為優(yōu)先級(jí)系數(shù)的數(shù)值。發(fā)送到username@example.com的信息將轉(zhuǎn)到具有最高優(yōu)先級(jí)的客戶(hù)端。此外，沒(méi)有用戶(hù)名部分的JID也是有效的，可以用于系統(tǒng)消息和控制服務(wù)器上的特殊功能。對(duì)于這些JID，資源也是可選的。

2.4 XML流和XML節(jié)

（1）XML流。XML數(shù)據(jù)流用于在網(wǎng)絡(luò)上的任意兩個(gè)實(shí)體之間傳輸和交換XML元素，是一種容器類(lèi)機(jī)制。一旦在客戶(hù)端和服務(wù)器之間建立了長(zhǎng)期TCP連接，就會(huì)啟動(dòng)客戶(hù)端和服務(wù)器間的XML流。XMPP XML流采用一個(gè)冗長(zhǎng)文檔的形式，該文檔記錄了每次傳遞消息時(shí)客戶(hù)端和服務(wù)器之間的通信。流是通過(guò)發(fā)送一個(gè)打開(kāi)的＜stream：stream＞標(biāo)記來(lái)啟動(dòng)的，每個(gè)流將有一個(gè)有效的XML文檔[4]。

（2）XML節(jié)。XML節(jié)是結(jié)構(gòu)化信息的離散語(yǔ)義單元，通過(guò)XML流從一個(gè)實(shí)體發(fā)送到另一個(gè)實(shí)體。XML節(jié)存在于根lt;stream/gt;元素的直接子級(jí)，如果它與[XML]的生產(chǎn)[5]內(nèi)容相匹配，則可被認(rèn)為是平衡的。這里定義的唯一XML節(jié)是＜message/＞、＜presence/＞和＜iq/＞，message節(jié)用于在實(shí)體之間發(fā)送消息，presence節(jié)使實(shí)體能夠與其他實(shí)體共享其可用性和狀態(tài)，Info/Query（IQ）節(jié)是雙向的，用于當(dāng)一個(gè)實(shí)體查詢(xún)另一個(gè)實(shí)體并期望得到響應(yīng)時(shí)使用。

3" "嘟一下的總體分析和設(shè)計(jì)

3.1 嘟一下的基本要求

嘟一下需要提供人與人之間業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)交互的基本功能，如即時(shí)通信、文件傳輸、花名冊(cè)管理和會(huì)議室管理等；企業(yè)可以根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需求完成特定的模塊化客戶(hù)端定制。本文將基本業(yè)務(wù)需求初步總結(jié)如下。

⊙ 嘟一下操作流程的基本功能應(yīng)該簡(jiǎn)單、易于理

解和掌握。

⊙ 企業(yè)級(jí)產(chǎn)品必須具有高度的安全性和可控性，

業(yè)務(wù)經(jīng)理可以通過(guò)即時(shí)通信服務(wù)器對(duì)內(nèi)部用戶(hù)

進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)控。

⊙ 將嘟一下系統(tǒng)集成到OA、ERP等辦公管理和

應(yīng)用系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)溝通與管理的結(jié)合。

⊙ 嘟一下需要開(kāi)發(fā)出結(jié)構(gòu)良好的編程語(yǔ)言和開(kāi)放

接口來(lái)實(shí)現(xiàn)二次開(kāi)發(fā)，為企業(yè)在未來(lái)的維護(hù)中

的系統(tǒng)升級(jí)做準(zhǔn)備。

⊙ 嘟一下應(yīng)該打破IM協(xié)議的限制，實(shí)現(xiàn)與其他通

信產(chǎn)品的互通互連。

3.2 嘟一下的設(shè)計(jì)框架

本文設(shè)計(jì)了基于XMPP協(xié)議和開(kāi)源軟件的嘟一下系統(tǒng)的總體框架，通過(guò)登錄XMPP客戶(hù)端，嘟一下用戶(hù)可以與XMPP服務(wù)器建立連接并相互通信。XMPP客戶(hù)端是基于XMPP協(xié)議開(kāi)發(fā)的，除了XMPP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議提供和支持的基本功能，在設(shè)計(jì)嘟一下客戶(hù)端時(shí)需要滿(mǎn)足二次開(kāi)發(fā)以豐富客戶(hù)端的功能，如文件傳輸、會(huì)議室和廣播等所需功能，這也將為最終用戶(hù)提供更高效、更方便的操作模式。服務(wù)器端的系統(tǒng)管理員可以通過(guò)管理模塊操作和控制嘟一下服務(wù)器和其他應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)，還可以根據(jù)自己的需求和情況，通過(guò)插件開(kāi)發(fā)來(lái)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)插件功能。通過(guò)配置XMPP提供的網(wǎng)關(guān)，公司可以在內(nèi)部即時(shí)消息系統(tǒng)與外部即時(shí)消息系統(tǒng)之間交換信息。

3.3 嘟一下平臺(tái)開(kāi)發(fā)

3.3.1 基于XMPP的Openfire服務(wù)器

Openfire是一款開(kāi)源實(shí)時(shí)協(xié)作（RTC）服務(wù)器，配有各種插件進(jìn)行功能擴(kuò)展。其使用JSP和JavaBeans，本身的系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有良好的編程結(jié)構(gòu)，管理控制臺(tái)支持插件來(lái)改變服務(wù)器的功能。通過(guò)Openfire的編程設(shè)計(jì)功能，JSP頁(yè)面可以通過(guò)打包請(qǐng)求對(duì)象直接調(diào)用業(yè)務(wù)處理邏輯類(lèi)實(shí)例的方法來(lái)傳遞變量和跳轉(zhuǎn)頁(yè)面，并采用裝飾性框架來(lái)顯示JSP頁(yè)面。因此，Openfire在ElM服務(wù)器開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中具有更好的靈活性和可配置性。本文中將Openfire作為設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)嘟一下服務(wù)器。

Openfire使用開(kāi)放式XMPP協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)與其他基于該協(xié)議的即時(shí)通信軟件的互操作性；Openfire基于Java編程語(yǔ)言編寫(xiě)代碼，具有清晰的結(jié)構(gòu)和編程規(guī)范，易于理解和二次開(kāi)發(fā)；Openfire實(shí)現(xiàn)了插件機(jī)制，插件擴(kuò)展機(jī)制完美地滿(mǎn)足了用戶(hù)設(shè)計(jì)和擴(kuò)展服務(wù)器功能的要求；Openfire的基本功能穩(wěn)定，安裝和配置過(guò)程簡(jiǎn)單，一臺(tái)服務(wù)器就可以支持?jǐn)?shù)千用戶(hù)登錄，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)通信能力。

3.3.2 Openfire消息傳遞過(guò)程

采用XMPP協(xié)議進(jìn)行IM，其核心功能是消息傳輸。Openfire最重要的核心代碼是監(jiān)聽(tīng)和處理客戶(hù)端消息包。在本文中，我們想通過(guò)引入一些重要的類(lèi)和服務(wù)來(lái)分析這個(gè)過(guò)程。

首先，獲取當(dāng)前會(huì)話(huà)類(lèi)StanzaHandler，該類(lèi)也被假設(shè)為業(yè)務(wù)流程類(lèi)，實(shí)例化XMPP PacketReader（解析和讀取XML數(shù)據(jù)，打包數(shù)據(jù)包），然后根據(jù)XML數(shù)據(jù)包判斷確定應(yīng)該處理哪種XML元素，從而進(jìn)入過(guò)程（doc）方法。

其次，如果處理請(qǐng)求的XML包是IQ類(lèi)型，其處理流程與消息和存在類(lèi)型相同，在這方面，進(jìn)程會(huì)調(diào)用processIQ方法對(duì)IQ類(lèi)型的包進(jìn)行初步處理，隨后將其傳遞給路由器組件。路由器進(jìn)一步將包傳輸給特定的IQRouter類(lèi)的handle方法，在此過(guò)程中IQ包中的XML元素被解析并打包至用戶(hù)對(duì)象，接著系統(tǒng)調(diào)用底層數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)XML格式數(shù)據(jù)，并生成返回客戶(hù)端的應(yīng)答包。

最后，在完成會(huì)話(huà)的處理流程后，系統(tǒng)將自動(dòng)生成回復(fù)并返回給客戶(hù)端。進(jìn)入并調(diào)用conn.delivery（數(shù)據(jù)包），接著進(jìn)入NIOConnection類(lèi)并確定連接是否斷開(kāi)，如果連接斷開(kāi)，則繼續(xù)關(guān)閉。這樣就可以在客戶(hù)端和服務(wù)器之間接收和處理XML數(shù)據(jù)包。

3.4 XMPP服務(wù)器與Openfire客戶(hù)端之間的消息處理

在嘟一下實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)中，首先通過(guò)訪問(wèn)IM Web界面，用戶(hù)將被要求輸入用戶(hù)名和密碼信息，同時(shí)觸發(fā)一系列相關(guān)的偵聽(tīng)器事件，然后調(diào)用事件函數(shù)來(lái)處理信息流，并將其打包為XML結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；其次，當(dāng)消息處理模塊接收到打包后的數(shù)據(jù)時(shí)，它會(huì)在數(shù)據(jù)上附加一些屬性，通過(guò)收發(fā)器處理模塊處理XML流并將其發(fā)送到Openfire服務(wù)器。最后，當(dāng)Openfire服務(wù)器接收到XML流時(shí)，它將檢查會(huì)話(huà)池，服務(wù)器將解析XML流并生成XML數(shù)據(jù)包，生成的數(shù)據(jù)包將被壓入數(shù)據(jù)包隊(duì)列，Openfire會(huì)處理該數(shù)據(jù)包并以XML數(shù)據(jù)包的形式返回結(jié)果。

簡(jiǎn)言之，為了建立基于XMPP的嘟一下系統(tǒng)，IM客戶(hù)端必須獲取唯一的會(huì)話(huà)ID來(lái)連接服務(wù)器，并且轉(zhuǎn)換后的消息格式必須以XML格式結(jié)構(gòu)化，并嚴(yán)格遵守XMPP，客戶(hù)端也應(yīng)該正確有效地監(jiān)控和解析XML流。

4" "實(shí)施嘟一下的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 客戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)集成

根據(jù)嘟一下的需求，我們需要將IM與我們現(xiàn)有的網(wǎng)站集成，然而，對(duì)于大多數(shù)公司來(lái)說(shuō)，用戶(hù)已經(jīng)在企業(yè)系統(tǒng)中擁有帳戶(hù)，Openfire提供了自定義的數(shù)據(jù)庫(kù)集成功能來(lái)解決上述問(wèn)題。本文總結(jié)了Openfire身份驗(yàn)證、用戶(hù)和分組、自定義數(shù)據(jù)庫(kù)表集成等關(guān)鍵點(diǎn)。通過(guò)與用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的簡(jiǎn)單集成，用戶(hù)可以使用現(xiàn)有的用戶(hù)名和密碼進(jìn)行身份驗(yàn)證。

（1）與自定義外部數(shù)據(jù)庫(kù)最簡(jiǎn)單的集成就是身份驗(yàn)證，但是當(dāng)客戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)有密碼加密時(shí)，在這種情況下，必須以相同的加密方法完成身份驗(yàn)證集成。

（2）通過(guò)用戶(hù)集成，Openfire可以從自定義數(shù)據(jù)庫(kù)加載用戶(hù)數(shù)據(jù)。自定義數(shù)據(jù)庫(kù)可以是不同于Openfire數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)器上的不同數(shù)據(jù)庫(kù)。

（3）Openfire可以從自定義數(shù)據(jù)庫(kù)加載組數(shù)據(jù)。完成分組集成設(shè)置時(shí)，可以將每個(gè)組中的一個(gè)成員授權(quán)為管理員，并且Openfire中的任何分組都可以被指定為共享分組。

4.2 Openfire插件開(kāi)發(fā)

插件提供了一種簡(jiǎn)單而強(qiáng)大的方式來(lái)向Openfire添加功能，而無(wú)須直接對(duì)源代碼進(jìn)行更改。它們可以提供與組件基本相同的功能，但它們也可以訪問(wèn)服務(wù)器的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并可以修改核心服務(wù)器的行為。它們采用消息的內(nèi)部表示方式，不必解析/序列化XML節(jié)。在該系統(tǒng)中，我們開(kāi)發(fā)了幾個(gè)插件，具有處理重復(fù)登錄、用戶(hù)組織結(jié)構(gòu)和文件傳輸?shù)裙δ埽瑯O大地提高了客戶(hù)端的功能應(yīng)用水平。

4.3 基于Web的IM客戶(hù)端

網(wǎng)絡(luò)即時(shí)消息（WIM）不僅是網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷(xiāo)的需要，也是為了滿(mǎn)足未來(lái)新興商業(yè)模式而開(kāi)發(fā)的。WIM的優(yōu)勢(shì)是基于B/S模式，無(wú)須安裝客戶(hù)端軟件，開(kāi)源編程，易于集成到Web應(yīng)用程序中，并支持多種類(lèi)型的操作系統(tǒng)和瀏覽器。越來(lái)越多的商業(yè)網(wǎng)站提供WIM服務(wù)，以提高通信效率和降低成本。

在嘟一下客戶(hù)端開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們分析和總結(jié)了各種基于XMPP的開(kāi)源WIM。考慮到穩(wěn)定性和靈活性，發(fā)現(xiàn)Jwchat具有最全面的功能，因此將Jwchat選為嘟一下的Web客戶(hù)端。二次開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)是將HTML頁(yè)面編程為JSP頁(yè)面，從而應(yīng)用基于J2EE的三層架構(gòu)（Webwork+Spring+Hibernate）。本文中介紹的嘟一下證明了該體系結(jié)構(gòu)可提供一個(gè)安全性強(qiáng)、編程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的跨平臺(tái)。

5" "結(jié)束語(yǔ)

公司選擇運(yùn)營(yíng)自己的XMPP服務(wù)器有很多原因。一些公司不想將敏感的內(nèi)部通信委托給外部服務(wù)公司。在這些類(lèi)型的環(huán)境中，自托管消息服務(wù)的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的?；赬MPP的嘟一下的另一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是，它可以與公司的其他應(yīng)用程序和服務(wù)集成，如可以集成到外部的Web客戶(hù)支持聊天系統(tǒng)中。該協(xié)議也足夠靈活，除了聊天之外，還支持多種不同的用途。它可以與各種自動(dòng)化系統(tǒng)接口，這使嘟一下成為辦公室實(shí)時(shí)工作和合作的重要通信工具，具有重要的實(shí)用價(jià)值和發(fā)展前景。■

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作者簡(jiǎn)介：費(fèi)相如（1983-），女，漢族，安徽合肥人，研究生，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘。