如何实现一个IM - 概要说明

如何实现一个IM

Client + Data Transfer Protocol + Server 搞定这三个部分就能实现一个IM

• Client： 根据支持PC、浏览器、手机等特性来决定支持的语言来实现

• Transfer Protocol： http/tcp(ip)/)websocket + xml/json 来实现

• Server： 主要承担Client信息记录、连接管理、信息路由等职责

• Getway： 网关是用来实现异构IM互通，主要用于协议转换和交互. 可选.

IM常用功能

• 即时通讯 - 在用户和在线朋友之间来回发送信息
• 聊天 - 创建用户与朋友的自定义聊天室
• 网页链接 - 共享用户喜爱的网址
• 支持图片 - 浏览朋友计算机中的图片
• 支持声音 - 给朋友播放音乐
• 支持文件传输 - 直接将文件发送给朋友，以便于共享
• 交谈 - 使用 Internet，而不是电话，与朋友们进行真正的交谈
• 影音串流内容 - 实时或准实时的股市行情或新闻

数据传输协议选择 - XMPP

我们简要说明一下XMPP协议

Xmpp协议 —— 简单说来就是基于XML的一种实时通信协议，包含打包、解包消息，一般使用tcp/ip通讯。

优缺点

• 优点： 扩展性好
• 缺点：XML冗余数据多，另外Xmpp协议定义的交互方式导致完成一次会话交互次数比较多，造成数据流量浪费；且不能修改二进制的问题，所以文件传输只能使用外部Http

JID（Jabber Identifier, JID）

Xmpp协议中定义的各种对象和实体（用户、Server、Gateway）都可以用唯一的JID标识，成为Jabber地址. 具体格式：

[ node "@" ] domain [ "/" resource ]

最常见的标识一个用户，比如：joseph@imserver/ipad .resource用来标识用户的特殊对象，比如位置或设备

XML数据结构

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每一条线分割标识一次会话

要区分两个基本概念：XML流和XML节

• XML流是整个网络交互的容器，包含了所有网络交互的XML元素，XMPP是以开头，结尾关闭流. 这是异步数据传输的一种标准方式.

• XML节是通过XML流传输的一种结构化信息单元，比如<presence/>、<message/>、<iq/>

• 比较特殊的是安全认证相关的元素，不被认为是XML节，主要用于协商传输层安全协议、简单认证与安全层协议和服务器回拨认证协议完成通信认证、加密等目的的数据交互

流元素属性

属性	初始方->接收方	接收方->初始方
to	接收方的主机名	忽略
from	忽略	接收方的主机名
id	忽略	会话键值
xml:lang	缺省语言	缺省语言
version	支持XMPP1.0	支持XMPP1.0

交互过程

SENT (0): <stream:stream xmlns='jabber:client' to='127.0.0.1' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' version='1.0' xml:lang='en'>
RECV (0): <stream:stream xmlns:stream="http://etherx.jabber.org/streams" xmlns="jabber:client" from="127.0.0.1" id="96fafe03" xml:lang="en" version="1.0">stream:featuresDIGEST-MD5PLAINANONYMOUSCRAM-MD5zlib</stream:features>
SENT (0): =
RECV (0): cmVhbG09IjEyNy4wLjAuMSIsbm9uY2U9Illuc1Z4U2VyY2RSZVF2WTFSdlVTd21OSUdZVk50N2pNb2MwNG1WenAiLHFvcD0iYXV0aCIsY2hhcnNldD11dGYtOCxhbGdvcml0aG09bWQ1LXNlc3M=
SENT (0): Y2hhcnNldD11dGYtOCx1c2VybmFtZT0idGVzdFVzZXIxIixyZWFsbT0iMTI3LjAuMC4xIixub25jZT0iWW5zVnhTZXJjZFJlUXZZMVJ2VVN3bU5JR1lWTnQ3ak1vYzA0bVZ6cCIsbmM9MDAwMDAwMDEsY25vbmNlPSJpL0FSanM3MWFXeXJlN2xhY3hSQ2NtVDROTVNlRXd1ay9hUUtwT3k4IixkaWdlc3QtdXJpPSJ4bXBwLzEyNy4wLjAuMSIsbWF4YnVmPTY1NTM2LHJlc3BvbnNlPWQ3NjZjMmZlZWY3YjI0ZWZmODMyYTdlY2ZiNWU1YzgyLHFvcD1hdXRo
RECV (0): cnNwYXV0aD1kN2IxZjQzNWI4ODEwZDVkZTc0NmNjMzcwYmUzMGRjOQ==
SENT (0): <stream:stream xmlns='jabber:client' to='127.0.0.1' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' version='1.0' id='96fafe03' xml:lang='en'>
RECV (0): <stream:stream xmlns:stream="http://etherx.jabber.org/streams" xmlns="jabber:client" from="127.0.0.1" id="96fafe03" xml:lang="en" version="1.0">stream:featureszlib</stream:features>
SENT (0): Smack
RECV (0): testuser1@127.0.0.1/Smack
SENT (0):
RECV (0):
User logged (0): testuser1@127.0.0.1:5222/Smack
XMPPConnection authenticated (0)
SENT (0):
SENT (0):
RECV (0):
RECV (0):
SmackClient.(68) - testUser1 login successful.
SENT (0): hello,too.090684cf-ba64-4c9b-a03d-edad92dc4ea6
SmackClient.(159) - 向[testUser2]发送消息[hello,too.]

安全

TSL（传输层安全协议）

XMPP 为防止篡改和偷听.TLS加密方法, 模拟了类似的其他"STARTTLS" 的扩展,如 IMAP [IMAP], POP3 [POP3]"STARTTLS"。扩展命名空间是'urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-tls'.

STARTTLS 是对纯文本通信协议的扩展。它提供一种方式将纯文本连接升级为加密连接（TLS或SSL），而不是另外使用一个端口作加密通信。

交互过程：客户端先询问服务端是否支持TSL/SSL，如果服务端回复支持，那么客户端就以TSL/SSL的方式发送数据，否则以原来的方式发送数据

TSL、SSL、STARTTLS区别和关系：TSL/SSL提供一种方式网络间的一个加密通信通道，STARTTLS可选择使用TSL/SSL

想了解更多详情可点击进入 Xmpp官网

服务器端选择

客户端选择

即可选择现成的开源实现，也可基于实现了XML的开源框架来定制开发.下面是几个例子.

• spark
• jwchat
• conversejs
• Strophe.js
• iJab

后续会对每个部分进行详细说明.

参考资料

Xmpp官网
环信支持千万并发即使通讯的技术要点