XMPP简介

XMPP协议简介

XMPP协议（Extensible Messaging and PresenceProtocol，可扩展消息处理现场协议）是一种基于XML的协议，目的是为了解决及时通信标准而提出来的，最早是在Jabber上实现的。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。并且XML很易穿过防火墙，所以用XMPP构建的应用不易受到防火墙的阻碍。利用XMPP作为通用的传输机制，不同组织内的不同应用都可以进行有效的通信。最初，XMPP作为一个框架开发，目标是支持企业环境内的即时消息传递和联机状态应用程序。当时的即时消息传递网络是私有的，非常不适合企业使用。例如，AOL Instant Messenger不能针对公司内的安全通信进行调整。尽管存在一些商业解决方案，但他们固定的特性集通常不能进行调整，以满足组织的特殊需求。XMPP，当时名为Jabber，允许组织构建自己的定制工具来促进实时通信，并允许安装现成的第三方解决方案。

 XMPP协议特点

1）所有XMPP信息都是以XML为基础的，信息交换的事实标准，扩展性强

2）XMPP系统是一个分布式系统，每台服务器控制自己的资源，但是如果需要，它能与外在的系统进行通信。XMPP服务器利用开放的XML协议来进行S2S(Serverto Server)通信，就像在C2S(Client to Server)一样。相比之下，大多数的IM系统使用了只是支持C2S/S2C通信的协议，因此Jabber/XMPP服务器具有更大的灵活性。

3）XMPP协议是公开的，程序则开放源代码。定义了客户端和服务器端的交互要经由XML流。普通消息类型（message），如改变状态(presence)，传递消息内容或查询/更新(info/quey)应用则用每个指定的命名空间(namespace)来建立。

4）状态(Presence)在整个持久连接中。通过持久连接的有效维持，XMPP协议一直有在网络中维持存在和可用信息的能力。

5）XMPP允许建立并行的TCP套接字连接对所有连接上的客户端和服务器端。一旦建立连接，则只有当状态改变，例如存在的改变，通过这个连接传输数据。既然这个连接是持久的，那么设置、认证、状态查找功能都不用每次都重复执行。这种持久的套接字的连接使得XMPP能够更有效的支持高级的具有存在能力的应用在带宽和处理资源的使用中。

6）Jabber/XMPP系统是模块化的，而且Jabber/XMPP的设计强调如何实现可伸缩性、安全性和可扩展性。 XMPP协议分析      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。        XMPP的基本网络结构如下：C1----S1---S2---C3|C2----+--G1===FN1===FC1符号表示：C1,C2,C3=XMPP客户端；S1,S2=XMPP；服务端G1=在XMPP和使用外部消息网络（非XMPP）的协议之间转换的网；FN1=外部消息网络；FC1=外部消息网络的客户端。

 （1）服务器服务系统是XMPP通信的智能提取层，它主要负责：管理来自其他个体的会话连接或者XML流（streams）和来自客户端、服务器、其他个体的认证发送在XML流实体之中的适当的XML地址节点。大多数XMPP服务都允许存储一些客户端数据（比如联系人列表），在这种情况下，服务直接面向这个客户端处理XML数据，而不是其他个体。

（2）客户端大多数客户端是通过TCP直接连接，并且使用XMPP获得服务器提供全部-12-第2章Jabber协议原理及其应用功能和其他服务。许多资源通过认证的客户端也许同时连接到服务器，定义在XMPP地址的每个资源是不同的（比如和）建议服务器和客户端采用的端中是5222。

（3）网关

它的主要功能是将XMPP协议转换成外部消息(non-XMPP)系统使用的协议,也将返回的数据转换成XMPP。这些通信是基于网关和服务器，基于网关和外部消息系统之间的。

XMPP 通信的结构

要促进消息传递，每个 XMPP 客户端用户必须拥有一个全局惟一标识符。基于历史原因，这些标识符称为 Jabber IDs，或称为 JIDs。鉴于这个协议的分布式特征，重要的是 JID 应包含联系用户所需的所有信息：不存在将用户链接到他们连接到的服务器的中央知识库。JID 的结构类似于电子邮件地址（但不要求 JID 同时也是有效的电子邮件收件人）。

客户端和服务器节点，我将它们统称为 XMPP 实体，都拥有 JIDs。SomeCorp 公司的员工 John Doe 可能拥有 JID John.Doe@somecorp.com。这里，somecorp.com 是 SomeCorp 公司的 XMPP 服务器的地址，John.Doe 是 John Doe 的用户名。

JIDs 还拥有连接到它们的资源。这允许在一个 XMPP 实体标识符之外进一步处理细粒度；例如，尽管上面的示例总体上能够表示 John Doe，但 John.Doe@somecorp.com/Work 可以用于将数据发送到与他的工作相关的工具。

这些资源可以采用任意用户定义的名称，一个 XMPP 实体可以拥有任意数量的资源。除了可以是上下文依赖的外，它们还可以绑定到设备、工具或工作站。对于您的 Pingstream 示例，web 站点的每个访问者都将作为同一个用户登录 XMPP 服务器，但他们拥有不同的资源。

通信类别

使用 XMPP 的实时消息传递系统包含三大通信类别：

消息传递，其中数据在有关各方之间传输；一个即时消息系统最基本的功能就是能够在两个用户之间实时交换消息，</message>元素就提供了这个功能。每条消息都有一个或多个属性和子元素。属性“from”和“to”分别表示了消息发送者和接收者的地址。也可以包含一个“type”属性，这给接收者一个提示，这个消息是什么样的消息。表3-1给出了“type”属性的可能取值。中也可以包含“id”属性，用来唯一的标识一个输出消息的响应。

联机状态，它允许用户广播其在线状态和可用性；</presence>元素用来传递一个用户的存在状态的感知信息。用户可以是“available”，要么是“unavailable”，“Hide”等。当用户连接到即时消息服务器后，好友发给他的消息就立即被传递。如果用户没有连接到服务器，好友发给他的消息将被服务器存储起来直到用户连接到服务器。用户通过即时消息客户端自己控制可用性。但是，如果用户断开了同服务器的连接，服务器将发送给订阅了这个用户的存在信息的用户通知他们用户已经不可用。还包含了两个子元素：和。包含了一个对的文本描述。

信息/查询请求，它允许 XMPP 实体发起请求并从另一个实体接收响应。IQ元素是Jabber/XMPP消息协议的第三个顶层元素。IQ代表"Info/Query"，用来发送和获取实体之间的信息。IQ消息是通过“请求/响应”机制在实体间进行交换的。IQ元素用于不同的目的，它们之间通过不同的命名空间来加以区分。在Jabber/XMPP消息协议里有许多的命名空间，但最常用的命名空间是："jabber:iq:register","jabber:iq:auth","jabber:iq:roster"

这些类别是互补的。例如，如果用户或实体离线（尽管在许多用例中，理想的状态是服务器在用户返回之前一直持有用户的消息），则没有将数据发送给用户或发起一个实体的信息/查询请求的点。

这些消息中的每一条都将通过一个完整的 XML 节 传递 — XML 节是以 XML 表达的独立信息项。

这三种类型的 XMPP 节都拥有以下公共属性：

from：源 XMPP 实体的 JID；

to：目标接收者的 JID；

id：这次对话的可选标识符；

type：节的可选子类型；

xml:lang：如果内容是人们可读的，则为消息语言的描述。

基于 XMPP 的数据传输发生在一些 XML 流上，默认在端口 5222 上操作。这些 XML 流实际上是两个完整的 XML 文档，每个文档对应一个通信方向。一旦会话建立，stream 元素将打开。这个元素将封装整个通信文档。然后，一些节被注入这个文档的第二层。最后，一旦通信结束，stream 元素将关闭，形成一个完整的文档。上面描述了Jabber协议的三个顶层节点。通过这种格式Jabber消息不仅可以是简单的文本（text），而且可以携带复杂的数据和各种格式的文件，也就是说Jabber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。Jabber的这种功能大大扩展了即时通信的应用范围。

XMPP工作机制  

    例如:一个终端名字是Remeo，通过服务器montague.lit与其他的用户相连，其他的用户通过服务器juliet@capulet.lit建立连接。

第一步Romeo开始通过发送一个stream包与服务器montague.lit取得联系，这一步包含了鉴权，登录等等。

第二步Romeo获取了他的联系人列表，通过向服务器montague.lit发送字段请求，按照下面的协议。

第三步Romeo发送了一个presence请求到服务器montague.lit，然后会将这个信息广播到他的所有好友。

第四步如果Romeo的联系人都在线，就会将presence回复给Romeo，告知自己的状态。

第五步Romeo和Juliet开始交换信息，进行聊天。hi!hi yourself!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，从到构成了一个完整的XML文档。其中的stream标签就是所谓的XML Stream。在与中间的那些...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个方发信给另外一方。通信的最后阶段是关闭流，关闭TCP/IP连接。

XMPP 使用 BOSH 越过 HTTP

要通过使用 JavaScript 的 XMPP 进行通信的 web 应用程序必须符合一些特殊要求。出于安全考虑，不允许 JavaScript 从 web 页面的域与不同域上的多个服务器通信。如果您的 web 应用程序界面被托管在 application.mydomain.com，所有 XMPP 通信也必须发生在 application.mydomain.com。

防火墙是另一个问题所在。理想情况下，如果您将 XMPP 用作您的 web 界面的实时元素的基础，那么您希望它对防火墙后面的用户有效。但是，公司防火墙通常只对少数几个协议开放几个端口，以便允许 web 数据、电子邮件和类似的通信通过。默认情况下，XMPP 使用端口 5222，这很可能是公司防火墙阻止的端口。

假设您知道您的用户前面的防火墙在端口 80 上允许 HTTP（这是用于访问 web 的默认协议和端口）。理想情况是您的 XMPP 通信能够越过该端口上的 HTTP。但是，HTTP 的设计并不针对持续连接。web 的架构不同于实时数据所需的通信架构。

下面我们看看 Bidirectional-streams Over Synchronous HTTP (BOSH) 的标准，该标准为双向同步数据提供一个模拟层。借助这个标准，可以与一个 XMPP 服务器建立一个较长的 HTTP 连接（时长一分钟或两分钟）。如果新数据在那个期间到达，则 HTTP 请求返回数据并关闭；否则，该请求只是失效。不管是哪种情况，一旦一个请求关闭，另一个请求将重新建立。尽管结果是对一个 web 服务器的一系列重复连接，但它是一个比 Ajax 轮询更有效的数量级，特别是因为连接到的是一个专业服务器而不是直接连接到 web 应用程序。

BOSH 上的 XMPP 允许 web 应用程序通过一个原生连接持续与 XMPP 服务器通信。客户端通过端口 80 上的 HTTP 上的一个标准 URL 连接。然后，web 服务器将这个连接代理到由 XMPP 服务器操作的一个不同端口 — 通常是 7070 — 上的 HTTP URL。这样，无论何时数据被发送到 XMPP 服务器，web 应用程序只需使用一些资源，而 web 客户端可以使用通常支持的 web 标准从防火墙后操作。维持 BOSH 的较长 HTTP 轮询的开销主要由 XMPP 服务器而不是 web 服务器或 web 应用程序承担。web 服务器和 XMPP 服务器都不会受到与使用 JavaScript 进行通信一样的域限制，正是因为这一点，消息才能够被发送到其他 XMPP 服务器和客户端。

现在，您理解了 XMPP 如何适合实时 web，可以下载并设置它，以便开始创建这个 Pingstream 应用程序。

XMPP 架构

XMPP 与其他的应用层协议（如SMTP）有着相似之处。在这些架构中，具有惟一名称的客户机通过相关的服务器与另外一个具有惟一名称的客户机进行通信。每个客户机执行客户机的协议表单，而服务器在表单中提供路由功能。

图 1 说明了这个简单的架构。

在这个例子中，每个客户机都是同一个域名（discovery.nasa.guv）的一部分。

图 1. 由一个服务器和两个客户机组成的简单的 XMPP 架构由一个服务器和两个客户机组成的简单 XMPP 架构的图表服务器还可以针对不同域之间（例如，在 discovery.nasa.guv 和 europa.nasa.guv 之间）的路由进行通信。此外，网关可用于在外部消息传递域和协议之间进行转换。

图 2 中的示例显示了一个 XMPP 网络，网关通往一个短信服务（SMS）域和一个 SMTP 域。在这种情况下，网关大多数都是被用来在 IM 协议（例如，在 XMPP 和 Internet 中继聊天（IRC））之间进行转换。作为一个可扩展的协议，XMPP 对于在不同的端点协议间提供统一连接性来说是一个理想的中枢协议。XMPP 网关允许终止一个给定的客户端到服务器的会话，并且向目标端点协议发起一个新的会话（同时进行必要的协议转换）。

图 2. 包含了 XMPP 网关的更为复杂的 XMPP 架构更为复杂的 XMPP 架构图，包含了连接到 SMS 和 SMTP 客户端和服务器的 XMPP 网关回页首XMPP 中的地址XMPP 中的地址（即 Jabber ID[JID]）与标准电子邮件地址相似，但有着几个显著的差别。JID 包含一个可选节点、一个域和一个可选资源：[ node "@" ] domain [ "/" resource ]最常见的用法就是定义一个 IM 用户（类似电子邮件地址），比如 DavidBowman@discovery.nasa.guv。用户能够多次登录 XMPP 服务器，而在这个例子中，资源能够表示位置。例如，示例用户可能有一个主终端（DavidBowman@discovery.nasa.guv/terminal）JID 和另外一个来自 EVA pod（DavidBowman@discovery.nasa.guv/eva_pod1）的 JID。因此，能够找到某个特定位置，或离开此位置并找到用户，不管用户在哪个位置登录。回页首XMPP 协议XMPP 是一个相对简单的协议，它通过 XML 消息出现在 TCP 套接字上。异步通信发生在 XML 流中，并带有 XML 节（stanza）。XML 流 是封装了两个实体间的 XML 信息交换的容器。XML 流传递 XML 节，这些 XML 节是一些分散的信息单元。例如，在 XMPP 中使用 XML 节传递消息（IM 用户间的文本）以及到场信息。为说明这些概念，请看一个在两个客户端之间使用 XMPP 进行 IM 通信的简单示例。

图 3 演示了两个实体之间的简单会话。注意，至少有一个服务器会出现在会话中（在这个例子中，因为两个客户端存在于同一个域中，所以准确地说，只有一个服务器）。在 图 3 中，左边的客户端是发起实体（发起两个实体间的 XMPP 通信）。XML 流使用 to 属性来识别接收域（以及定义 XML 名称空间）。右边的接收客户端 接收 XML 流并使用 XML 流响应（在这个例子中，使用 from 属性）进行回应。在这个阶段，可以进行几个不同的协商（如验证和加密）。请忽略这部分讨论（例外情况是当 IM 客户端出现在不同的域中进行服务器到服务器通信）。（请查看 图 3 的文字版本。）图 3. 示例（简化的）XMPP 通信示例（简化的）XMPP 通信图图 3 中的 XML 流的下一步是进行消息传递。这个通信在消息节中进行，并且包括了源和目标 XMPP 地址（from 和 to）、使用的语言以及节正文中的消息。对方用其自己的消息进行响应，关键区别是源和目标 XMPP 地址。最后，发出流关闭消息（在连接的两端进行）以关闭 XML 流。任何一边都可能返回一个错误，如下面所定义。

在本例中，对方发送了一个无效的 XML 流和节。尽管这个示例展示了简单的 IM 通信，但很容易就能了解消息节是如何转换成 RPC 消息的，同时负载了来自对等协商的安全问题。您可以把函数注册为节点，以创建一个动态的 Web 服务框架，而不是对域中的用户进行注册。

XMPP通过TCP传的是什么

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的相关文档

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XMPP官网：http://xmpp.org/

Jabber官网，包含许多XMPP的实现：http://www.jabber.org/