WAP协议研究笔记—WAP传输协议

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作者联系方式：Li XianJing <xianjimli at hotmail dot com>

更新时间：2006-12-19

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我们知道，彩信(MMS)和WAP浏览器是WAP协议的两大主要应用。WAP协议有点复杂，也算是SmartPhone中的核心技术之一吧，它包括WDP/WTP/WSP这一套传输协议，也包括WML/和SMIL这样的内容表示协议。去年花了一点时间去研究它，后来该任务取消了，所以没有搞得太透彻。今年要真正使用了，现在继续研究，主要侧重于它的实现。这里记录一些研究笔记，本文是关于WDP/WTP/WSP的。

在传统的WWW模型中，浏览器(即用户代理)直接访问原始服务器，获取URL指定的资源，这是标准的C/S模型。

<shapetype id="_x0000_t75" stroked="f" filled="f" path="m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe" o:preferrelative="t" o:spt="75" coordsize="21600,21600"><stroke joinstyle="miter"></stroke><formulas><f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></f><f eqn="sum @0 1 0"></f><f eqn="sum 0 0 @1"></f><f eqn="prod @2 1 2"></f><f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></f><f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></f><f eqn="sum @0 0 1"></f><f eqn="prod @6 1 2"></f><f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></f><f eqn="sum @8 21600 0"></f><f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></f><f eqn="sum @10 21600 0"></f></formulas><path o:connecttype="rect" gradientshapeok="t" o:extrusionok="f"></path><lock aspectratio="t" v:ext="edit"></lock></shapetype><shape id="_x0000_i1026" style="WIDTH: 414.75pt; HEIGHT: 208.5pt" o:ole="" type="#_x0000_t75"><imagedata o:title="" src="file:///C:/DOCUME~1/q/LOCALS~1/Temp/msoclip1/04/clip_image001.png"></imagedata></shape>

考虑到移动设备及其无线网络的特殊性，WAP的模型与传统的WWW模型有些差别，首先是在浏览器(即用户代理)和原始服务器之间引入了一个WAP网关，其次是服务器可以主动推(push)数据到用户代理上。在网关与原始服务器之间仍然采用传统的TCP/IP/HTTP协议，而在浏览器(即用户代理)和网关之间采用了一套新的传输协议。

<shape id="_x0000_i1027" style="WIDTH: 415.5pt; HEIGHT: 163.5pt" o:ole="" type="#_x0000_t75"><imagedata o:title="" src="file:///C:/DOCUME~1/q/LOCALS~1/Temp/msoclip1/04/clip_image003.png"><font size="3"></font></imagedata></shape>

这套协议的协议栈结构如下：

<shape id="_x0000_i1025" style="WIDTH: 415.5pt; HEIGHT: 244.5pt" o:ole="" type="#_x0000_t75"><imagedata o:title="" src="file:///C:/DOCUME~1/q/LOCALS~1/Temp/msoclip1/04/clip_image005.png"></imagedata></shape>

最上层是WAE层，它描述了WML、Wscript、Wireless Telephony Application (WTA, WTAI)和一些数据格式（如WBMP图片格式、电话本记录和日程记录等等）。

其下层是WSP层，它把下面的无连接的WDP协议和面向连接的WTP协议封装起来，为WAE层提供一套统一的接口。另外它也提供了浏览器应用程序相关功能(WSP/B)，如：HTTP/1.1协议及相应的二进制格式、长生命周期的会话(session)、会话的挂起(suspend)与恢复(resume)、可靠/不可靠的推服务和协议能力协商等。

WSP下面是WTP层，它提供了轻量级的面向事务的协议。它有三类事务服务：不可靠的单向请求(one-way)事务、可靠的单向请求(one-way)事务和可靠的双向请求-回应(two-way request- reply)事务。它也支持异步事务和为了提高带宽利用率的一些机制等。

WTP下面是WTLS层，它基于Transport Layer Security(TLS)，保证数据的保密性、完整性以及防止DOS攻击等等。不过好像通常很少使用，我想可能一方面在于GSM网络本身的特殊性，另一方面在限于手机上的资源(CPU/ROM/RAM)限制。

WTLS下面是WDP层，它主要是对下面的承载层的做一个抽象，为上面的WTLS、WTP和WAE提供一套统一的接口。

最下层是承载层，WAP可以运行在很多不同的承载层之上，比如GSM、CDMA和PDC-P，甚至还可以在TCP/IP网络上运行，不过最常见的方式是运行在GSM的GPRS上。

WAP传输协议相对于TCP/IP协议来说，要简单不少。但是要重头实现也并非易事，即使只实现WDP/WTP/WSP，估计也少不了两三个月时间。所幸开源社区有很多可以重用的代码，kannel就是其中之一，它是一个WAP/SMS网关，它实现了完整的WAP传输协议。

Kannel的WAP传输协议代码在wap目录下。WAP传输协议并不是对等的，Kannel作为网关，其实它只需要实现服务器的代码即可，但kannel即实现了服务器的代码也实现了客户端的代码，所以这部分代码完全可以拿到手机中使用。

Kannel状态机和协议数据单元的实现很巧妙。里面有很多def文件，这些文件主要用于实现状态机和协议数据单元PDU的打包/解包，这种方法的巧妙之处在于：def文件里面的宏是根据上下文定义的，不同的上下文从def文件中抽取不同的数据，从而把重复(类似)的代码降到最低。

wsp_pdu.def定义了WSP协议层服务原语对应的协议数据单元(PDU)，其中包括：

1. Connect

2. ConnectReply

3. Redirect

4. Disconnect

5. Get

6. Post

7. Reply

8. Push

9. ConfirmedPush

10. Suspend

11. Resume

12. sia

wtp_pdu.def定义了WTP协议层的服务原语对应的协议数据单元(PDU)，其中包括：

1. Invoke

2. Result

3. Ack

4. Abort

5. Segmented_invoke

6. Segmented_result

Negative_ack

Kannel对于每层协议的实现也很巧妙。在初始化时，一般每个协议层都需要两个函数指针，这些函数用来衔接上下两个相邻的协议层： 一个函数接收来自上层的数据包并放到队列中，另一个函数接收来自下层的数据包并放到队列中。这样，上下两层是完全独立的，可以单独测试。每一层都有一个工作线程，它异步的处理来自上下两层的数据包，让各层的调用不会阻塞。

参考资料：

http://www.wapforum.org

http://www.kannel.org

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