XMPP协议实现原理介绍

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XMPP协议实现原理介绍

以下内容摘自：http://blog.csdn.net/wbw1985/article/details/5502272 中的一部分

一、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服务的框架结构如下图所示．XMPP中定义了三个角色，XMPP客户端，XMPP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，工作原理是：

(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．

二、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

三、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

四、 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。

五、XMPP地址格式

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。

六、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。

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>

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：

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:

以下内容摘自 http://www.cnblogs.com/hanyonglu/archive/2012/03/04/2378956.html，它用另一种方式阐述了xmpp的原理

本文介绍XMPP协议原理及相关信息。

XMPP协议简介

XMPP（Extensible Messageing and Presence Protocol：可扩展消息与存在协议）是目前主流的四种IM（IM：instant messaging,即时消息）协议之一，其他三种分别为：即时信息和空间协议(IMPP)、空间和即时信息协议(PRIM)、针对即时通讯和空间平衡扩充的进程开始协议SIP(SIMPLE)。

在这四种协议中，XMPP是最灵活的。XMPP是一种基于XML的协议，它继承了在XML环境中灵活的发展性。因此，基于XMPP的应用具有超强的可扩展性。经过扩展以后的XMPP可以通过发送扩展的信息来处理用户的需求，以及在XMPP的顶端建立如内容发布系统和基于地址的服务等应用程序。而且，XMPP包含了针对服务器端的软件协议，使之能与另一个进行通话，这使得开发者更容易建立客户应用程序或给一个配好系统添加功能。

1. 什么是XMPP ？

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XML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。

2. XMPP的基本网络结构是怎样的？

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。

3. XMPP通过TCP传什么了？

传输的是与即时通讯相关的指令。在以前这些命令要么用2进制的形式发送（比如QQ），要么用纯文本指令加空格加参数加换行苻的方式发送（比如MSN）。而XMPP传输的即时通讯指令的逻辑与以往相仿，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，人也容易阅读了，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，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，XMPP用TCP传的是XML流。

XMPP协议工作原理：

4. XMPP协议地址格式：

5. XMPP消息格式：

6. 核心的XML流传输协议

基于XML FreeEIM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的官方文档时RFC 3920.

7. XMPP应用示例

举个例子看看所谓的XML流是什么样子的？

　　客户端：<?xml version='1.0'?>

　　<stream:stream

　　to='example_com'

　　xmlns='jabber:client'

　　xmlns:stream='http_etherx_jabber_org/streams'

　　version='1.0'>

　　服务器：<?xml version='1.0'?>

　　<stream:stream

　　from='example_com'

　　id='someid'

　　xmlns='jabber:client'

　　xmlns:stream='http_etherx_jabber_org/streams'

　　version='1.0'>

　　...其他通信...

　　客户端：<message from='juliet_example_com'

　　to='romeo_example_net'

　　xml:lang='en'>

　　客户端： <body>Art thou not Romeo, and a Montague?</body>

　　客户端：</message>

　　服务器：<message from='romeo_example_net'

　　to='juliet_example_com'

　　xml:lang='en'>

　　服务器：<body>Neither, fair saint, if either thee dislike.</body>

　　服务器：</message>

　　客户端：</stream:stream>

　　服务器：</stream:stream>

以文档的观点来看，客户端或服务器发送的所有XML文本连缀在一起，从<stream>到</stream>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<stream>与</stream>中间的那些<message>...</message>这样的XML元素就是所谓的XML Stanza（XML节）。XMPP核心协议通信的基本模式就是先建立一个stream，然后协商一堆安全之类的东西，中间通信过程就是客户端发送XML Stanza，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，发送XML Stanza给客户端。但是这个过程并不是一问一答的，任何时候都有可能从一方发信给另外一方。通信的最后阶段是</stream>关闭流，关闭TCP/IP连接。

8. XMPP系统特点：

1)客户机/服务器通信模式；(2)分布式网络；(3)简单的客户端；(4)XML的数据格式。

9.通俗解释：

其实XMPP 是一种很类似于http协议的一种数据传输协议，它的过程就如同“解包装--〉包装”的过程，用户只需要明白它接受的类型，并理解它返回的类型，就可以很好的利用xmpp来进行数据通讯。

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