XMPP协议简介[转载]

于 2012-08-29 15:53:07 发布
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分类专栏： iOS开发之网络篇 文章标签： xmpp stream 服务器 xml features query

1. 简介

XMPP来源于Jabber开源社区，基于XML，提供准实时的传递消息、在线状态和请求/响应服务。XMPP使用客户/服务模式，服务器之间能够相互连接，建立在面向连接的协议上，通常是TCP。
下图概要描述了XMPP架构：


以黑色线条连接的方框是XMPP的客户端和服务器，要注意的是XMPP客户端之间不能相互连接，这是一个严格的客户/服务器模型。客户端2和服务器1通过网关接入异构消息网络，异构消息网络指没有应用XMPP协议的网络，比如MSN、SMTP等。XMPP协议的开放性使它很容易接入同构和异构网络，把数据孤岛串联为一个网络。
XMPP允许通过身份验证的多个资源（resource）并发接入一台服务器，这些源以XMPP地址中的资源号来标示自己，比如node@domain/home和node@domain/work。服务客户端的周知端口是5222，服务器相互连接的端口是5269。
由于历史原因，XMPP节点被称为Jabber Identifier（或JID），格式为node@domain/resource。JID可以是domain，表示这是一个网关，或者是提供服务的一个子节点。node通常代表访问服务器的实体，比如及时信使客户端。resource通常代表一个特定的会话、连接（一个设备或位置）、属于实体的对象（多人聊天室的一个参与者）
XMPP被设计为能够异步并能快速交换短文的协议，为此客户端和服务器之间存在两条XML流，用于异步通信，流传输的是XML文档。TCP是XMPP的默认承载协议，在客户端到服务器的通信模型下，需要一条TCP链路；在服务器到服务器的通信模式下，需要两条TCP链路以传输两个对端数据。
XMPP流以<stream>标记开始，以</stream>结束。XMPP流可以视为一个well-form的XML文档，每次传输的是文档的片段，而片段则是well-form的XML标签。
stream标记的属性如下：
to只能用于从客户端到服务器的XML流中。
from只能用于从服务器到客户端的XML流中。
id只能用于从接收实体到发送实体的XML流中，id必须唯一，用于标记会话。
xml:lang只能用于发起方，用于约定语言。如发起方没有携带xml:lang属性，接收方应使用默认语言。
version至少在“1.0”以上。
XMPP Core对应的是RFC3920，从中摘录一段代码以简要说明通信过程。（S代表服务器，C代表客户端） 
 C: <?xml version='1.0'?> 
 <stream:stream 
 to='example.com' 
 xmlns='jabber:client' 
 xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' 
 version='1.0'> 
 S: <?xml version='1.0'?> 
 <stream:stream 
 from='example.com' 
 id='someid' 
 xmlns='jabber:client' 
 xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' 
 version='1.0'> 
 ... encryption, authentication, and resource binding ... 
 C: <message from='juliet@example.com' 
 to='romeo@example.net' 
 xml:lang='en'> 
 C: <body>Art thou not Romeo, and a Montague?</body> 
 C: </message> 
 S: <message from='romeo@example.net' 
 to='juliet@example.com' 
 xml:lang='en'> 
 S: <body>Neither, fair saint, if either thee dislike.</body> 
 S: </message> 
 C: </stream:stream> 
 S: </stream:stream>

 可以看到客户端和服务器双方都以<stream>标记开始会话，即双方都在传输一个完整的XML文档。以<stream>发起会话后，双方建立TLS安全链路，然后用SASL（稍后说明）认证对方身份，最后绑定资源并开始传输消息报文。  
 TLS是SSL的后继者，TLS1.0和SSL3.0非常相似。TLS建立在传输层上，通信双方先用不对称加密算法传输对称加密算法的密钥，然后用对称加密算法加密传输内容。  1.1 TLS 
 （以下例子摘录自RFC3920） 


第1步: 客户端发起连接: 


 <stream:stream xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' to='example.com' version='1.0'>


第2步: 服务器向客户端返回一个<stream>标记: 


 <stream:stream xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' id='c2s_123' from='example.com' version='1.0'>


第3步: 服务器向客户端发送STARTTLS扩展，并携带认证机制和流特性: 


<stream:features> 
	<starttls xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-tls'> 
		<required/> 
	</starttls> 
	<mechanisms xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'> 
		<mechanism>DIGEST-MD5</mechanism> 
		<mechanism>PLAIN</mechanism> 
	</mechanisms> 
</stream:features>


第4步: 客户端发送STARTTLS给服务器: 


<starttls xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-tls'/>

第5步: 服务器提示客户端可以继续: 


  <proceed xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-tls'/>


第6步: 客户端和服务器尝试在已有的TCP链路上完成TLS握手过程。 


第7步: 如果TLS握手成功，客户端向服务器发起一个新流: 

 

  <stream:stream xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams'  to='example.com' version='1.0'>


第8步: 服务器以一个stream头响应，同时携带可能的流特性:    


<stream:stream xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' from='example.com' id='c2s_234' version='1.0'>        		
	<stream:features>
           <mechanisms xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'>
          	 <mechanism>DIGEST-MD5</mechanism>
          	 <mechanism>PLAIN</mechanism>
         	 <mechanism>EXTERNAL</mechanism>
           </mechanisms>
    </stream:features>


第9步: 客户端继续SASL握手（见后）。 


1.2 简单授权和安全传输层协议SASL(Simple Authentication and Security Layer protocol) 

（以下例子摘自RFC3920）
第1步: 客户端向服务器发起流请求:   

 <stream:stream xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' to='example.com' version='1.0'>


第2步: 服务器向客户端响应stream标记:  

<stream:stream xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' id='c2s_234' from='example.com' version='1.0'>


第3步: 服务器向客户端提示可用的认证方法: 


   <stream:features>
       <mechanisms xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'>
        	<mechanism>DIGEST-MD5</mechanism>
       		<mechanism>PLAIN</mechanism>
       </mechanisms>
   </stream:features>


第4步: 客户端选择一种认证方法:  


<auth xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl' mechanism='DIGEST-MD5'/>


第5步: 服务器发送以BASE64编码的验证码给客户端:  


   <challenge xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'>
   cmVhbG09InNvbWVyZWFsbSIsbm9uY2U9Ik9BNk1HOXRFUUdtMmhoIixxb3A9ImF1dGgi
   LGNoYXJzZXQ9dXRmLTgsYWxnb3JpdGhtPW1kNS1zZXNzCg==
   </challenge>


   验证码解码后如下:
   realm="somerealm",nonce="OA6MG9tEQGm2hh",\
   qop="auth",charset=utf-8,algorithm=md5-sess


第6步: 客户端发送以BASE64编码的响应码: 


 

  <response xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'>
   dXNlcm5hbWU9InNvbWVub2RlIixyZWFsbT0ic29tZXJlYWxtIixub25jZT0i
   T0E2TUc5dEVRR20yaGgiLGNub25jZT0iT0E2TUhYaDZWcVRyUmsiLG5jPTAw
   MDAwMDAxLHFvcD1hdXRoLGRpZ2VzdC11cmk9InhtcHAvZXhhbXBsZS5jb20i
   LHJlc3BvbnNlPWQzODhkYWQ5MGQ0YmJkNzYwYTE1MjMyMWYyMTQzYWY3LGNo
   YXJzZXQ9dXRmLTgK
   </response>


   解码后的响应码如下:


   username="somenode",realm="somerealm",\
   nonce="OA6MG9tEQGm2hh",cnonce="OA6MHXh6VqTrRk",\
   nc=00000001,qop=auth,digest-uri="xmpp/example.com",\
   response=d388dad90d4bbd760a152321f2143af7,charset=utf-8


第7步: 服务器发送另一个以BASE64编码的验证码给客户端: 

 

  <challenge xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'>
   cnNwYXV0aD1lYTQwZjYwMzM1YzQyN2I1NTI3Yjg0ZGJhYmNkZmZmZAo=
   </challenge>

   解码后的验证码:
   rspauth=ea40f60335c427b5527b84dbabcdfffd


第8步: 客户端响应验证码: 


 <response xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'/>


第9步: 服务器提示客户端认证通过:  

 

  <success xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'/>


第10步: 客户端向服务器发起新连接: 

 

  <stream:stream xmlns='jabber:client'  xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' to='example.com' version='1.0'>


第11步: 服务器响应一个stream头，可能携带特性:  


<stream:stream xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' id='c2s_345' from='example.com' version='1.0'>    		
	<stream:features>
      <bind xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-bind'/>
      <session xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-session'/>
   </stream:features>


1.3 绑定资源


客户端连接成功后使用iq(Info Query)查询服务器资源。 


 <iq type='set' id='bind_2'> <bind xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-bind'> <resource>someresource</resource> </bind> </iq>


 服务器确认客户端要绑定的资源后，必须返回一个iq标签。

 <iq type='result' id='bind_2'> 
 	<bind xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-bind'> 
 		<jid>somenode@example.com/someresource</jid> 
 	</bind> 
 </iq>

 

1.4 XML短语（Stanzas）  


有三种短语——<message>（消息）、<presence>（在线状态）和<iq>（信息查询），三种短语都有共同属性，如下。


2. 基本语义  


2.1 Message语义 


message短语可视为一种推送机制——某个实体向另一个实体推送信息。所有message短语必须携带to属性，以标明接收者。服务器收到message短语后，或路由或投递给接收者。


2.2 Presence语义 


presence可被视为一个基本的广播或“发布-订阅”机制，多个实体接收他们订阅的关于某个实体的信息。


2.3 IQ语义 

Info/Query，或IQ，是一种”请求-响应“机制，与HTTP类似。IQ使一个实体能够向另一个实体发起请求，请求/响应报文以id属性标示。IQ交互通常以get/result和set/result模式执行。


3. 基于XMPP的即时信使扩展  


XMPP标准由XMPP Core(RFC3920)、XMPP IM(RFC3921)、XMPP CPIM(RFC3922)(映射XMPP到IETF的CPIM规范)、XMPP E2E(RFC3922)(端到端信号和对象加密)、XMPP URN(RFC4854)(基于XMPP扩展的Uniform Resource Name树)、XMPP ENUM(RFC4979)(在IANA注册的枚举服务)、XMPP URI(RFC5122)(对RFC4622的勘误)。本文只覆盖了XMPP Core和XMPP IM，其中XMPP IM由XMPP Core扩展而得。


3.1 Message语法 
type是message短语必要的属性，分类如下：
message包含<subject/>、<body/>和<thread/>子元素。


3.1.1 Subject  


<subject/>元素包含说明消息标题的可视字符。


3.1.2 Body  


<body/>元素包含消息文字内容的可视字符。


3.1.3 Thread  


<thread/>元素用于跟踪会话线索，包含标示线索的不可视字符。
chat。一对一聊天。
error。发送上一条消息所致错误。
groupchat。多人聊天（类似IRC）。
headline。该消息可能由提供投递或广播内容（新闻、体育、市场信息、RSS源等）的自动服务发出。
normal。这是一条与一对一或群聊无关的消息，发送者希望接收者能够回复该消息。
to属性表述接收者的JID。
from属性表述发送者的JID。
可选id属性，用于内部跟踪短语，比如用于<iq>短语。
type属性表述消息上下文（或用途）的详细信息。
当短语承载用于阅读的信息时，xml:lang表述语言类型，如果xml:lang不存在则应用stream的语言设定。


 3.2 Presence语法  


 <presence>用于表述一个实体的网络状态（在线及子状态，离线），并将该实体状态广播给其它实体。<presence>也用于协商和管理其他实体的网络状态。  
 <presence>的type属性可选，客户端发送一个没有type属性的<presence>到服务器仅表示在线，可以通信。如果<presence>包括type属性，则表述：1）不在；2）请求订阅其它实体的网络状态；3）查询其他实体的网络状态；4）错误。  
 type取值范围如下：  
 
不可用（unavailable）。
订阅。
退订。
已退订。表示先前订阅被拒绝（或取消）。
探测。请求另一个实体的状态，只能由服务器发出。
错误。


 3.2.1 Show  


 <show>包含不可视字符以表述一个实体（或资源）的可用状态。<show>取值如下：  
 
away。
chat。
dnd (Do Not Disturb)。
xa (eXtended Away)。


 3.2.2 Status  


 <status>一般配合<show>使用，包含可视字符详细说明实体的网络状态。  


 3.2.3 Priority  


 <priority>包含不可视字符以说明资源的优先级。  


 3.3 IQ语法  


 XMPP IM规范对IQ做了两个扩展——好友管理和块通信（Blocking Communication）。  


 3.4 会话  

 大多数IM和在线状态应用构建在XMPP的客户端/服务器架构上，需要与服务器建立会话以传输消息和状态。支持会话的服务器在完成流认证后，向客户端发送<session>标签。 

<stream:stream xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' id='c2s_345' from='example.com' version='1.0'> 			
	<stream:features> 
		<bind xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-bind'/> 
		<session xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-session'/> 
	</stream:features>


 客户端绑定资源完毕后，向服务器发起<iq>请求，要求创建会话。  
 
第1步: 客户端向服务器发起会话请求: 

<iq to='example.com' type='set' id='sess_1'> <session xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-session'/> </iq> 


第2步: 服务器提示客户端会话已建立:

 <iq from='example.com' type='result' id='sess_1'/>   


3.5 联系人管理（Roster Management）

 
联系人列表通过<iq>标签获取。
 

3.5.1 获得当前联系人

 
第1步: 客户端向服务器发起查询请求:


 <iq from='juliet@example.com/balcony' type='get' id='roster_1'> <query xmlns='jabber:iq:roster'/> </iq>  


第２步:服务器返回列表  


<iq to='juliet@example.com/balcony' type='result' id='roster_1'> 
	<query xmlns='jabber:iq:roster'> 
		<item jid='romeo@example.net' name='Romeo' subscription='both'> 
			<group>Friends</group> 
		</item> 
		<item jid='mercutio@example.org' name='Mercutio' subscription='from'> 
			<group>Friends</group> 
		</item> 
		<item jid='benvolio@example.org' name='Benvolio' subscription='both'> 
			<group>Friends</group> 
		</item> 
	</query> 
</iq>

 

3.5.2 增加联系人

  
<iq from='juliet@example.com/balcony' type='set' id='roster_2'> 
	<query xmlns='jabber:iq:roster'> 
		<item jid='nurse@example.com' name='Nurse'> 
			<group>Servants</group> 
		</item> 
	</query> 
</iq>


服务器收到请求后，首先更新本地存储资料，然后向关联实体发出<iq>设置指令，使所有实体处于同步状态。


更新与删除请求与增加类似，下面分别是更新和删除例子。 
<iq from='juliet@example.com/chamber' type='set' id='roster_3'> 
 	<query xmlns='jabber:iq:roster'> 
 		<item jid='romeo@example.net' name='Romeo' subscription='both'> 
 			<group>Friends</group> 
 			<group>Lovers</group> 
 		</item> 
 	</query> 
</iq>

  
<iq from='juliet@example.com/balcony' type='set' id='roster_4'> 
	<query xmlns='jabber:iq:roster'> 
		<item jid='nurse@example.com' subscription='remove'/> 
	</query> 
</iq>

  

3.6 关注（Subscribe）


 用“关注”可能比“订阅”更能精确表述Subscribe概念。在XMPP中，联系人和好友的区别在于是否关注。被关注联系人的状态能够同步过来，反之亦然。  
以下例子展示如何增加一个联系人：  


第1步: 客户端发起一个新增联系人请求:  


<iq type='set' id='set1'> 
 	<query xmlns='jabber:iq:roster'> 
 		<item jid='contact@example.org' name='MyContact'> 
 			<group>MyBuddies</group> 
 		</item> 
 	</query> 
</iq>


第2步: 服务器返回操作结果:


 <iq type='result' id='set1'/>   


第3步: 客户端发起关注请求:


 <presence to='contact@example.org' type='subscribe'/>  


第4步: 服务器向被关注实体服务器发出关注指令:


 <presence from='user@example.com' to='contact@example.org' type='subscribe'/>   


第5步: 被关注实体服务器发送关注请求给被关注实体，被关注实体返回确认指令:


 <iq type='set' id='set2'> 
 	<query xmlns='jabber:iq:roster'> 
 		<item jid='user@example.com' name='SomeUser'> 
 			<group>SomeGroup</group> 
 		</item> 
 	</query> 
 </iq> 
 <presence to='user@example.com' type='subscribed'/>


第6步: 用户服务器返回结果给关注发起者:
 <presence from='contact@example.org' to='user@example.com' type='subscribed'/> 


附XMPP资料网址：http://hi.baidu.com/new/zknehycmrobrtvd

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