XMPP协议简介[转载]

Posted on 2011-05-28 18:26 wuge1513 阅读(3609) 评论(0) 编辑收藏举报

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 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'>

 <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'/>

会员力量，点亮园子希望

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