0 引言
隨著即時(shí)通信（IM）軟件已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)的重要組成部分[4]。但基于自身利益的考慮，各個(gè)IM軟件均制定并保守自己支持的通信協(xié)議格式和標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致了各個(gè)通信軟件不能互聯(lián)互通，客觀上制約了IM的發(fā)展。
XMPP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)解決了不同即時(shí)通信平臺(tái)信息互通的難題。基于XMPP擴(kuò)展P2P協(xié)議的應(yīng)用開(kāi)源庫(kù)libjingle庫(kù)可以開(kāi)發(fā)第三方IM軟件，最終實(shí)現(xiàn)第三方IM與支持XMPP協(xié)議的即時(shí)通信軟件的文本和語(yǔ)音等的互操作。
本文以libjingle為研究對(duì)象，重點(diǎn)討論libjingle支持的文件傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)原理和協(xié)議格式，以及介紹以libjingle庫(kù)開(kāi)發(fā)文本傳輸?shù)幕緦?shí)現(xiàn)。
1 libjingle文件傳輸通信原理
1.1 libjingle介紹
libjingle是Google公司推出的基于語(yǔ)音和P2P通信的C++開(kāi)源庫(kù)。利用libjingle開(kāi)源庫(kù)能夠開(kāi)發(fā)出第三方的Jingle點(diǎn)到點(diǎn)通信應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)與所有支持XMPP以及Jingle擴(kuò)展協(xié)議的軟件實(shí)現(xiàn)通信。
1.2 libjingle通信系統(tǒng)構(gòu)架
libjingle在語(yǔ)音、視頻、文件等傳輸方面具有良好的健壯性，這要得益于libjingle采用信令和數(shù)據(jù)分信道傳輸?shù)臋C(jī)制，即libjingle采用了信令在帶內(nèi)信道傳輸，用戶(hù)數(shù)據(jù)在帶外信道上傳輸?shù)臋C(jī)制。
① libjingle通信信道
libjingle的連接包括2種信道（如圖1）[1，2]。一是會(huì)話(huà)協(xié)商信道，或者稱(chēng)為XMPP信令信道，此為帶內(nèi)信道。會(huì)話(huà)協(xié)商信道協(xié)商信令必須通過(guò)中間Jingle Server。二是帶外信道也即數(shù)據(jù)信道。通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸信道實(shí)現(xiàn)用戶(hù)數(shù)據(jù)的傳輸，這些數(shù)據(jù)包括語(yǔ)音、視頻、文本等。
② libjingle數(shù)據(jù)傳輸路徑
對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸通道，在libjingle中，根據(jù)有無(wú)防火墻或者NAT設(shè)備，有3種不同數(shù)據(jù)傳輸路徑（如圖1）[1，2]。在有防火墻或者NAT設(shè)備的情況下，包括通信雙方的直接連接通信和通過(guò)中繼服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)連接通信。
③ libjingle穿透防火墻或者NAT技術(shù)
libjingle一個(gè)最重要的能力就是能夠穿透防火墻或者NAT設(shè)備來(lái)協(xié)商連接。其使用ICE（Interactive Connectivity Establishment ）技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)穿透防火墻。
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1.3 libjingle文件傳輸協(xié)議格式
libjingle文件傳輸協(xié)議基于P2P的通信協(xié)議。相對(duì)于音頻視頻采用UDP連接通信，文件傳輸采用一種TCP-Like（PseudoTCP）連接通信的格式[1]。PseudoTCP格式（如圖2）是TCP的改進(jìn)版，如下所示，其中PseudoTCP頭共24個(gè)字節(jié)。
① 會(huì)話(huà)數(shù)(Conversation Number)：32位，記錄所有的會(huì)話(huà)數(shù)。
② 序列碼（Sequence Number）：32位，用來(lái)表示從發(fā)送端到接收端字節(jié)流數(shù)。
③ 確認(rèn)碼序號(hào)（Acknowledgment Number）：32位，如果設(shè)置了ACK控制位為1，確認(rèn)碼序號(hào)這個(gè)值表示一個(gè)準(zhǔn)備接收的下一個(gè)包的序列碼。
④ Pseudo控制位（PseudoCTL）：8位，表示PseudoTCP連接過(guò)程的狀態(tài)。
⑤ 控制位（Control）：共6位，依此包括URG位、ACK位、PSH位、 RST位、 SYN位、 FIN位。
⑥ 窗口（Window）：16位；接收端告訴發(fā)送端，其要求收到的TCP數(shù)據(jù)段大小。
⑦ 發(fā)送時(shí)間戳（Timestamp sending）：32位，表示發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)間。
⑧ 接收時(shí)間戳（Timestamp receiving）：32位，表示接收到數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)間。
相對(duì)于TCP連接，UDP連接更加容易通過(guò)NAT，libjingle的TCP-Like數(shù)據(jù)報(bào)具有TCP報(bào)連接傳輸?shù)墓δ埽ＷC了文件傳輸?shù)目煽啃裕灰淄ㄟ^(guò)防火墻或者NAT [5]。通過(guò)PseudoTCP數(shù)據(jù)報(bào)頭加了UDP頭，組成了一個(gè)具有TCP功能的UDP數(shù)據(jù)報(bào)（如圖3）。
2 libjingle文件傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)
通過(guò)libjingle提供的C++源代碼庫(kù)，能夠開(kāi)發(fā)出自己的Jingle Server和Jingle Client。
2.1 libjingle文件傳輸類(lèi)
libjingle文件傳輸客戶(hù)端分文四個(gè)部分 [1]，一是用戶(hù)應(yīng)用（Application）接口單元；二是XMPP報(bào)文傳輸單元（XMPP Messaging Component ），此單元是XMPP信令在應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間傳輸?shù)慕涌冢蝗菚?huì)話(huà)邏輯和會(huì)話(huà)管理單元(Session Logic and Management Component )，控制每一個(gè)會(huì)話(huà)類(lèi)型具體的邏輯請(qǐng)求；四是點(diǎn)到點(diǎn)傳輸單元（Peer-to-Peer Component），主要作用是管理本地與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的連接。
在報(bào)文傳輸單元中，XmppPump是頂層管理類(lèi)。XmppClient是應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)傳輸XMPP信號(hào)的出口與入口點(diǎn)。XmppTask以及其派生類(lèi)作為異步的XMPP任務(wù)類(lèi)，能夠扮演xmpp信令的發(fā)起者、偵聽(tīng)者或者兩者兼有的角色。
會(huì)話(huà)邏輯和會(huì)話(huà)管理單元的主要類(lèi)包括Session、Transpor、PseudoTCPChannel、TransportChannel、SessionManager、HttpPortAllocator等。Session類(lèi)主要作用包括在XMPP隧道上協(xié)商文件數(shù)據(jù)傳輸隧道，以及監(jiān)測(cè)、建立、斷開(kāi)數(shù)據(jù)傳輸連接。
2.2 libjingle文件傳輸具體流程
文件的P2P傳輸首先是登錄 XMPP服務(wù)器，然后才能在兩用戶(hù)端實(shí)現(xiàn)文件的傳輸。具體實(shí)現(xiàn)流程如下。
① 客戶(hù)端應(yīng)用程序啟動(dòng)，登錄XMPP服務(wù)器。首先初始化SSL，保證數(shù)據(jù)傳輸安全，然后創(chuàng)建一個(gè)信令線程。從用戶(hù)那里得到用戶(hù)信息比如登錄名、密碼等信息初始化XmppClientSettings對(duì)象，創(chuàng)建一個(gè)XMPP任務(wù)管理對(duì)象XmppPump，由XmppPump創(chuàng)建XmppClient對(duì)象和控制登錄服務(wù)器。
② 協(xié)商建立文件傳輸會(huì)話(huà)連接，并在雙方傳輸文件。客戶(hù)端運(yùn)行 HttpClient實(shí)例對(duì)象，HttpClient對(duì)象發(fā)送一個(gè)基本的GET請(qǐng)求通過(guò)P2PTransport對(duì)象實(shí)現(xiàn)連接協(xié)商。而在服務(wù)器端運(yùn)行一個(gè)HttpServer實(shí)例對(duì)象，HttpServer實(shí)例對(duì)象接收連接請(qǐng)求，創(chuàng)建一個(gè)PseudoTcpChannel對(duì)象控制連接，然后創(chuàng)建和發(fā)送一個(gè)在本地存取文件的流接口點(diǎn)。使用數(shù)據(jù)流的形式讀文件，文件數(shù)據(jù)流的發(fā)送通過(guò)PseudoTcpChannel對(duì)象。文件數(shù)據(jù)流最終通過(guò)TransportChannel發(fā)送出并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)到達(dá)接收方。在接收方，TransportChannel對(duì)象接收文件數(shù)據(jù)流信息，并把數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成StreamInterface流，最終通過(guò)PseudoTcpChannel把StreamInterface流反饋給HttpClient對(duì)象，由HttpClient對(duì)象把數(shù)據(jù)以文件的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上。
結(jié)束語(yǔ)
本文分析了libjingle開(kāi)源庫(kù)的文件傳輸原理，并描述了利用libjingle開(kāi)發(fā)文件傳輸客戶(hù)端的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。libjingle文件傳輸采用具有TCP功能的UDP連接，即具有良好的可靠性，又能方便的通過(guò)NAT，實(shí)現(xiàn)真正的全網(wǎng)無(wú)障礙通信。但是，libjingle的文件傳輸協(xié)議并沒(méi)有成為一個(gè)成熟的標(biāo)準(zhǔn)，其通用性還有待改善。
[參考文獻(xiàn)]
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