基于扩展XMPP协议的即时通信系统的设计与实现

摘要

XMPP协议作为即时通信领域的开放标准，有着良好的开放性和扩展性，但其核心协议只是即时通信所需的最小完备集，而已有的扩展存在不少缺陷，主要表现为:消息确认机制低效，XMPP协议的消息可靠性采用“一次一确认”方式，效率低下;其次，XMPP协议支持的文件传输方式，都必须直接从对方设备下载文件，文件传输速率不理想;最后，XMPP协议支持群组聊天，但是其开源实现Openfire中，群组不能被持久化存储。
　　针对消息确认问题，本文在消息节中引入版本号属性，通信双方约定时间窗口，定时回复已收到的版本号，从而达到批量确认。新机制下通过消息的选择性重传，提高弱网络环境下通信的可靠性。
　　针对文件传输问题，本文引入了专门的文件传输服务器负责文件数据传输，改进后的XMPP服务器只负责传输包含文件信息的消息，使文件传输和消息传输分离，将设备与设备之间的交互改进为设备与服务器之间的交互，增加了文件传输的可靠性。
　　针对群组持久化问题，优化了XMPP的开源框架Openfire的数据持久模块，完成群组信息的持久化。此外，为了验证上述协议扩展的可行性，本文设计并实现了基于扩展XMPP协议的即时通信系统，并设计了详细的实验方案，对系统性能以及XMPP协议扩展结果进行分析，归纳整个研究过程，本文主要取得了以下几点创新成果:
　　1、针对现有确认机制的不足，提出了基于版本号的消息确认机制扩展，将一次一确认改为批量确认，同时支持在弱网络下自动开启消息确认功能，提升了通信可靠性;
　　2、引入了文件传输服务器，将文件数据的传输和文件消息的发送分离，保持了XMPP服务器的极简化，同时支持异步传输和发送离线文件。
　　3、针对群组持久化问题，优化了Openfire框架的数据持久层，并设计群组插件，实现了完整的群组功能，提升了即时通信系统的功能完整性。
　　实验结果以及系统试运行情况表明，扩展的XMPP协议性能改善明显，课题取得了预期的效果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 研究现状

1．2．1 即时通信协议的研究现状

1．2．2 即时通信系统的发展现状

1．3 主要工作和创新点

1．4 论文结构

2 XMPP协议研究

2．1 XMPP协议概述

2．2 XMPP协议体系结构

2．3 XMPP协议的常用术语

2．3．1 XMPP消息

2．3．2 XMPP命名空间

2．3．3 XMPP实体标识

2．4 XMPP协议的开源实现

2．4．1 Openfire概述

2．4．2 Smack概述

2．5 本章小结

3 消息确认机制与文件传输机制的扩展

3．1 XMPP协议扩展原则概述

3．1．1 扩展原则

3．1．2 XMPP协议部分已有扩展简介

3．2 基于版本号的消息确认扩展

3．2．1 现有消息确认机制及其缺陷

3．2．2 基于版本号的消息确认机制概述

3．2．3 连接的建立

3．2．4 消息的确认

3．2．5 消息的重传

3．3 基于文件服务器的文件传输扩展

3．3．1 已有的文件传输扩展及其缺陷

3．3．2 基于文件服务器的文件传输扩展

3．3．3 新机制下文件消息结构

3．4 本章小结

4 基于扩展XMPP协议的即时通信系统的设计与实现

4．1 系统概述

4．2 系统需求分析

4．2．1 服务端需求分析

4．2．2 客户端需求分析

4．3 系统总体架构

4．4 消息确认机制的详细设计与实现

4．4．1 消息确认机制的详细设计

4．4．2 消息确认机制的实现

4．5 文件传输模块的设计与实现

4．5．1 文件传输模块详细设计

4．5．2 文件传输模块实现

4．6 群组持久化的设计与实现

4．6．1 群组持久化功能详细设计

4．6．2 群组持久化功能的实现

4．7 本章小结

5 实验与结果分析

5．1 实验环境搭建

5．1．1 硬件环境

5．1．2 软件环境

5．2 实验方案设计和结果分析

5．2．1 实验方案设计

5．2．2 消息确认机制实验与结果分析

5．2．3 文件传输机制实验与结果分析

5．2．4 系统综合性能测试与结果分析

5．3 本章小结

6 总结与展望

参考文献

致谢

个人简历

发表的学术论文