趙 晟

（武漢虹信技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司 湖北 武漢 430070）

0 引言

近年來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展，給人們?nèi)粘Ｉ顜?lái)不同程度的改變，從信息受眾群體向參與者方向轉(zhuǎn)換，對(duì)于產(chǎn)品用戶(hù)體驗(yàn)感的判斷，參與性成為一個(gè)重要因素。 而即時(shí)通信服務(wù)作為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中最重要的技術(shù)，其具有集成豐富、信息多樣化、使用簡(jiǎn)單等特征，被廣泛應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中，受到各行業(yè)人員高度重視。 根據(jù)專(zhuān)業(yè)人員調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在2020 年底，即時(shí)通信產(chǎn)品用戶(hù)數(shù)量超過(guò)8 億，且這些數(shù)據(jù)呈上升趨勢(shì)。 即時(shí)通信是指利用互聯(lián)網(wǎng)為載體，通過(guò)無(wú)線(xiàn)智能終端，給多人提供在線(xiàn)溝通平臺(tái)，其作為目前最新型的通信方法，國(guó)內(nèi)各平臺(tái)都有研究，但仍然無(wú)法解決不同平臺(tái)即時(shí)通信系統(tǒng)相互通信問(wèn)題。 因此要注重應(yīng)用可擴(kuò)展通信和表示協(xié)議（extensible messaging and presence protocol，XMPP），將其應(yīng)用到即時(shí)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)即時(shí)通信系統(tǒng)相互溝通，解決系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題［1］。

1 即時(shí)通信系統(tǒng)概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們對(duì)移動(dòng)終端功能需求量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，傳統(tǒng)即時(shí)通信軟件已不能滿(mǎn)足用戶(hù)實(shí)時(shí)聊天要求。 而基于Web 的即時(shí)通信軟件節(jié)省客戶(hù)端下載環(huán)節(jié)，只要啟動(dòng)瀏覽器就能實(shí)現(xiàn)即時(shí)通信服務(wù)模式，其具有較強(qiáng)的便捷性，是未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。 目前，即時(shí)通信軟件采用TCP/IP 協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)，其根據(jù)TCP/IP 協(xié)議分為傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)絡(luò)接口層、即時(shí)通信協(xié)議層等環(huán)節(jié)，如圖1 所示。 其中即時(shí)通信協(xié)議層主要作用是處理即時(shí)通信細(xì)節(jié)；傳送層提供了正確的邏輯溝通，使應(yīng)用層次得以應(yīng)用；網(wǎng)絡(luò)接口層是用于實(shí)現(xiàn)與傳送媒體的物理層面。 同時(shí)，即時(shí)通信系統(tǒng)采用了客戶(hù)端服務(wù)器，該應(yīng)用程序設(shè)定在不同的主機(jī)上，通過(guò)這些程序協(xié)同工作，以達(dá)到即時(shí)通信的要求；而即時(shí)通信協(xié)議必須選用正確的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，用來(lái)規(guī)范應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交換和處理方法。

2 即時(shí)通信系統(tǒng)需求分析

軟件開(kāi)發(fā)流程階段中要全面分析軟件實(shí)際功能，以軟件交付、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、功能測(cè)試為主要依據(jù)。 工作人員全面掌握軟件需求，才能提高工作目的的準(zhǔn)確性，這是保證軟件開(kāi)發(fā)順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。 目前，通過(guò)研究項(xiàng)目?jī)?nèi)容，將網(wǎng)站即時(shí)通信系統(tǒng)具體功能分為可視化配置管理、基本功能、擴(kuò)展功能等環(huán)節(jié)，如圖2 所示。 其中基本功能涉及在線(xiàn)狀態(tài)、用戶(hù)登錄、用戶(hù)賬號(hào)注冊(cè)、群聊天等功能；擴(kuò)展功能有文件傳輸、廣播消息等功能；可視化配置管理要管理XMPP 服務(wù)器、用戶(hù)、群組等方面，科學(xué)管理服務(wù)器的安全機(jī)制、監(jiān)聽(tīng)端口、服務(wù)域名等［2］。

圖2 即時(shí)通信系統(tǒng)功能框架

3 基于XMPP 的即時(shí)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 即時(shí)通信系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)即時(shí)通信系統(tǒng)過(guò)程中，以B/S 架構(gòu)為核心，將即時(shí)通信系統(tǒng)分成Web 服務(wù)層、通信服務(wù)器、XMPP 客戶(hù)端等環(huán)節(jié)。 該方案利用超文本傳輸協(xié)議（hypertext transfer protocol，HTTP）傳送請(qǐng)求，Web 服務(wù)器為中間層，處理瀏覽器側(cè)請(qǐng)求，減輕相關(guān)信息數(shù)據(jù)，有效地控制通信服務(wù)器工作壓力。 使用者進(jìn)行即時(shí)通信，網(wǎng)頁(yè)為使用者建立即時(shí)通信客戶(hù)接口，能夠準(zhǔn)確地掌握使用者網(wǎng)頁(yè)操作，并對(duì)使用者進(jìn)行詳細(xì)的獲取，并利用Web 服務(wù)器完成通信作業(yè)［3］。

3.2 XMPP 服務(wù)器功能模塊分析

利用客戶(hù)端-服務(wù)器架構(gòu)的XMPP 協(xié)議即時(shí)通信系統(tǒng)，實(shí)時(shí)維護(hù)XMPP 服務(wù)器和其他服務(wù)器間的相互溝通，提供專(zhuān)業(yè)的XMPP 通信傳輸通道，不僅能給用戶(hù)提供即時(shí)通信服務(wù)，還能加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，是目前即時(shí)通信系統(tǒng)運(yùn)行中的重要環(huán)節(jié)。 目前，XMPP 服務(wù)器根據(jù)功能分為數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、會(huì)話(huà)管理模塊、連接器模塊、監(jiān)聽(tīng)器模塊等環(huán)節(jié)。 監(jiān)聽(tīng)器模塊主要負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)XMPP 的服務(wù)器端口，例如外部服務(wù)器連接端口、客戶(hù)端等，服務(wù)器通過(guò)對(duì)文件信息進(jìn)行分析，和端口進(jìn)行相互連接，接收到連接指令搭建連接套接字；路由器模塊作為整個(gè)XMPP 服務(wù)器中的重點(diǎn)，路由器模塊可以對(duì)系統(tǒng)各方面的功能進(jìn)行合理的控制，XML 數(shù)據(jù)包也是基于路由模塊在XMPP 服務(wù)器組件中進(jìn)行傳播；連接器模塊是通過(guò)搭建連接套接字，將外部XMPP 服務(wù)器和XMPP 客戶(hù)端相互連接，使所有聊天用戶(hù)在相同服務(wù)器上采用C2S 實(shí)現(xiàn)消息發(fā)送和接收操作；會(huì)話(huà)管理模塊是由服務(wù)器對(duì)服務(wù)器、客戶(hù)端對(duì)服務(wù)器組成，對(duì)整個(gè)XMPP 服務(wù)器性能有重要作用，能實(shí)時(shí)跟蹤客戶(hù)端的會(huì)話(huà)，建立Client Session 和Server Session，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器和客戶(hù)端間的交互行為，充分發(fā)揮會(huì)話(huà)管理模塊作用［4］。

3.3 XMPP 客戶(hù)端功能模塊設(shè)計(jì)

即時(shí)通信服務(wù)通過(guò)使用XMPP 客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)，其給用戶(hù)提供良好的使用接口，實(shí)現(xiàn)底層X(jué)MPP 協(xié)議通信作業(yè)。 目前，XMPP 客戶(hù)端功能趨于多樣化，如獲得好友列表、查詢(xún)好友信息、用戶(hù)注冊(cè)、用戶(hù)登錄、收發(fā)聊天信息等功能，且這些服務(wù)功能均要通過(guò)服務(wù)器優(yōu)化。 因此工作人員要合理應(yīng)用XMPP 客戶(hù)端，搭建不同XMPP 服務(wù)器間的會(huì)話(huà)，將用戶(hù)消息轉(zhuǎn)變?yōu)閄ML 包，將會(huì)話(huà)傳輸?shù)椒?wù)器，同步收集服務(wù)器傳遞的XML 包，提取XML 中有用信息，在客戶(hù)端界面上呈現(xiàn)出來(lái)。

3.4 客戶(hù)端和服務(wù)器會(huì)話(huà)分析

在客戶(hù)端應(yīng)用過(guò)程中，工作人員要建立TCP 連接渠道，為了收集到XMPP 服務(wù)器的IP 地址，客戶(hù)端自動(dòng)保存服務(wù)器列表，結(jié)合登錄內(nèi)容收集端口信息，在客戶(hù)端和服務(wù)器中間搭建TCP 連接渠道，進(jìn)行頻繁XML 交流，如圖3所示。

圖3 建立會(huì)話(huà)流程

（1）搭建XML 流。 通過(guò)TCP 連接客戶(hù)端和服務(wù)器，初始化MLX 流，等到了服務(wù)器自動(dòng)返回，從而實(shí)現(xiàn)各種XML 流功能，如身份認(rèn)證機(jī)制、傳輸層安全加密等。

（2）傳輸層安全認(rèn)證。 客戶(hù)端要對(duì)傳輸層TLS 信息進(jìn)行加密，收到服務(wù)器的要求后，服務(wù)器向客戶(hù)端傳輸安全證書(shū)，客戶(hù)端自動(dòng)校驗(yàn)安全證書(shū)，保證其滿(mǎn)足行業(yè)要求而不存在任何偽造現(xiàn)象。 在連接完成后，傳輸通道自動(dòng)優(yōu)化為加密通道，要重新建立XML 流，后期所有數(shù)據(jù)均通過(guò)加密渠道進(jìn)行傳輸［5］。

（3）壓縮XML 流。 通過(guò)壓縮XML 流能控制帶寬資源，但值得注意的是，要保證服務(wù)器和客戶(hù)端均支持壓縮操作，才能開(kāi)展XML 流壓縮處理。 在壓縮工序完成后，要建立新型XML 流，通過(guò)壓縮連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。

（4）SASL 簡(jiǎn)單身份認(rèn)證。 服務(wù)器在接收到客戶(hù)端選擇的認(rèn)證方式后，使用簡(jiǎn)單的安全認(rèn)證機(jī)制來(lái)識(shí)別用戶(hù)的身份信息，且利用預(yù)先制定的算法進(jìn)行加密處理，客戶(hù)端在接收到信息數(shù)據(jù)后，要及時(shí)解密信息內(nèi)容，挑戰(zhàn)信息數(shù)量和簡(jiǎn)單認(rèn)證安全層狀態(tài)有直接聯(lián)系。 在挑戰(zhàn)成功后，客戶(hù)端自動(dòng)接收服務(wù)器成功信息，搭建全新的XML 流［6］。

4 基于XMPP 的網(wǎng)站即時(shí)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 基于XMPP 協(xié)議的即時(shí)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖4為即時(shí)通信系統(tǒng)的后端基礎(chǔ)構(gòu)成。 通信服務(wù)器最常用Ejabberd，數(shù)據(jù)庫(kù)以PostgreSQL 為核心通過(guò)XMPP客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)Exmpp 庫(kù)開(kāi)發(fā)作業(yè)［7-8］。

圖4 即時(shí)通信系統(tǒng)組成

4.2 通信服務(wù)器研究

4.2.1 通信服務(wù)搭建和配置

在Ubuntu 下可以直接用裝置包安裝的系統(tǒng)需要安裝后配置服務(wù)器［9-10］。 通過(guò)Ejabberd 給系統(tǒng)管理員提供配置文件，保障服務(wù)器管理效果達(dá)到預(yù)期要求，如圖5 所示。第一，Ejabberd 可配置服務(wù)器域名、監(jiān)聽(tīng)口、用戶(hù)權(quán)限等功能模塊，在修改文件后要及時(shí)重新啟動(dòng)服務(wù)器。 能精準(zhǔn)設(shè)置識(shí)別偏差標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出瞬時(shí)控制系數(shù)，設(shè)置瞬間相位。而瞬間相位和初始瞬時(shí)相位間有明顯差異性，該差異性體現(xiàn)在階矩方面，但文章采用自動(dòng)識(shí)別技術(shù)進(jìn)行分析，識(shí)別范圍不會(huì)有明顯變化，能有效控制識(shí)別作業(yè)誤差值。 從目前識(shí)別瞬間相位情況來(lái)看，時(shí)常遇到如實(shí)際覆蓋面積不固定、信號(hào)特征提取準(zhǔn)確性不足等問(wèn)題。 針對(duì)該種情況，工作人員要設(shè)置階矩識(shí)別層級(jí)，與傳統(tǒng)識(shí)別方法相比，其具有較強(qiáng)的靈活性和穩(wěn)定性，在面對(duì)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境時(shí)，能提取相關(guān)特征，為后期識(shí)別操作提供豐富的數(shù)據(jù)資源。 第二，WEB 后臺(tái)管理。 使用systemmanager 和code 登錄網(wǎng)址，自動(dòng)進(jìn)入后臺(tái)管理界面，可創(chuàng)建用戶(hù)資源，瀏覽服務(wù)器運(yùn)行狀態(tài)資料，刪除用戶(hù)信息。 第三，命令行管理工具主要是開(kāi)關(guān)機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)控Ejabberd 狀態(tài)，Ejabberd 工具可以備份內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)和恢復(fù)數(shù)據(jù)［11］。

圖5 Web 后臺(tái)管理頁(yè)面

4.2.2 Ejabberd 通信框架與模塊

DataClass 負(fù)責(zé)資料儲(chǔ)存業(yè)務(wù)，加強(qiáng)保證資料完整性，Mnesia 資料庫(kù)默認(rèn)采用，通過(guò)LDAP 目錄存儲(chǔ)各種模塊的業(yè)務(wù)資料。 接口層除了附帶流量控制功能外，還負(fù)責(zé)監(jiān)控服務(wù)端口、收發(fā)數(shù)據(jù)［12-13］。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國(guó)政府部門(mén)愈發(fā)提高對(duì)低壓電力線(xiàn)管理的重視程度，針對(duì)低壓電力線(xiàn)運(yùn)行制定各種相關(guān)政策，保證低壓電力線(xiàn)運(yùn)行安全性能達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。 要進(jìn)一步拓展通信范圍，研究各種動(dòng)態(tài)組網(wǎng)算法，如蟻群算法、非交疊分簇的路由算法、邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)算法等，均能實(shí)現(xiàn)路由的自動(dòng)中繼工作。 而Mnesia 資料庫(kù)默認(rèn)被采用，利用外部資料庫(kù)或LDAP 目錄存儲(chǔ)可以配置大部分模塊的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。 負(fù)責(zé)Ejabberd，核心通信業(yè)務(wù)的邏輯層是Ejabberd 的重中之重，如表1所示。

表1 Ejabberd，通信模塊和功能

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本次研究主要做了以下四點(diǎn)：（1）學(xué)習(xí)即時(shí)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)方法、查閱與網(wǎng)站即時(shí)通信系統(tǒng)有關(guān)的資料和文件、了解當(dāng)前的最新研究狀況及發(fā)展動(dòng)態(tài)、對(duì)網(wǎng)站即時(shí)通信系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行調(diào)查研究、制定初步的開(kāi)發(fā)計(jì)劃；（2）對(duì)《XMPP 協(xié)議》的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了重點(diǎn)研究；（3）學(xué)習(xí)研究OTP 行為模式開(kāi)發(fā)技術(shù)；（4）從全局出發(fā)，設(shè)計(jì)網(wǎng)站即時(shí)通信系統(tǒng)的整體框架，將XMPP服務(wù)器的結(jié)構(gòu)在即時(shí)通信系統(tǒng)中進(jìn)行分析，提高系統(tǒng)的使用效果。