XMPP即时通讯基础知识

一、定义

XMPP 是一种很类似于http协议的一种数据传输协议，它的过程就如同“解包装--〉包装”的过程，用户只需要明白它接受的类型，并理解它返回的类型，就可以很好的利用xmpp来进行数据通讯。

XMPP（可扩展消息处理现场协议）是基于可扩展标记语言（XML）的协议，它用于即时消息（IM）以及在线现场探测。它在促进服务器之间的准即时操作。这个协议可能最终允许因特网用户向因特网上的其他任何人发送即时消息，即使其操作系统和浏览器不同。
XMPP的前身是Jabber，一个开源形式组织产生的网络即时通信协议。XMPP目前被IETF国际标准组织完成了标准化工作。标准化的核心结果分为两部分；

核心协议
扩展协议（XEP: XMPP Extension Protocol）

XMPP的核心协议的定义使得XMPP能够在一个比以往网络通信协议更规范的平台上。借助于XML易于解析和阅读的特性，使得XMPP的协议能够非常漂亮。
XMPP的扩展协议是根据IETF在这之前对即时通讯的一个抽象定义的，与其他业已得到广泛使用的即时通讯协议，诸如AIM，QQ等有功能完整，完善等先进性。
XMPP的扩展协议Jingle使得其支持语音和视频。　
XMPP的官方文档是RFC 3920。

二、网络结构

XMPP中定义了三个角色，客户端，服务器，网关。通信能够在这三者的任意两个之间双向发生。服务器同时承担了客户端信息记录，连接管理和信息的路由功能。网关承担着与异构即时通信系统的互联互通，异构系统可以包括SMS（短信），MSN，ICQ等。基本的网络形式是单客户端通过TCP/IP连接到单服务器，然后在之上传输XML。

注意，分属于不同server的client之间要通信的话，中间不能再经过其他server，这2个server必须直接通信。对于XMPP来说，server不能象email server那样，中间可以经过若干个server才能把邮件发送到目的地。

2.1 XMPP客户端
XMPP 系统的一个设计标准是必须支持简单的客户端。事实上，XMPP 系统架构对客户端只有很少的几个限制。一个XMPP 客户端必须支持的功能有：

通过 TCP 套接字与XMPP 服务器进行通信；
解析组织好的 XML 信息包；
理解消息数据类型。

XMPP 将复杂性从客户端转移到服务器端。这使得客户端编写变得非常容易，更新系统功能也同样变得容易。XMPP 客户端与服务端通过XML 在TCP 套接字的5222 端口进行通信，而不需要客户端之间直接进行通信。

基本的XMPP 客户端必须实现以下标准协议（XEP-0211）：

RFC3920 核心协议Core
RFC3921 即时消息和出席协议Instant Messaging and Presence
XEP-0030 服务发现Service Discovery
XEP-0115 实体能力Entity Capabilities

2.2 XMPP服务器

XMPP 服务器遵循两个主要法则：

监听客户端连接，并直接与客户端应用程序通信；
与其他 XMPP 服务器通信；

XMPP开源服务器一般被设计成模块化，由各个不同的代码包构成，这些代码包分别处理 Session 管理、用户和服务器之间的通信、服务器之间的通信、DNS（Domain Name System）转换、存储用户的个人信息和朋友名单、保留用户在下线时收到的信息、用户注册、用户的身份和权限认证、根据用户的要求过滤信息和系统记录等。另外，服务器可以通过附加服务来进行扩展，如完整的安全策略，允许服务器组件的连接或客户端选择，通向其他消息系统的网关。

基本的XMPP 服务器必须实现以下标准协议

RFC3920 核心协议Core
RFC3921 即时消息和出席协议Instant Messaging and Presence
XEP-0030 服务发现Service Discovery

2.3 XMPP网关

XMPP 突出的特点是可以和其他即时通信系统交换信息和用户在线状况。由于协议不同，XMPP 和其他系统交换信息必须通过协议的转换来实现，目前几种主流即时通信协议都没有公开，所以XMPP 服务器本身并没有实现和其他协议的转换，但它的架构允许转换的实现。实现这个特殊功能的服务端在XMPP 架构里叫做网关(gateway)。目前，XMPP 实现了和AIM、ICQ、IRC、MSN Massager、RSS0.9 和Yahoo Massager 的协议转换。由于网关的存在，XMPP 架构事实上兼容所有其他即时通信网络，这无疑大大提高了XMPP 的灵活性和可扩展性。

三、系统特点

客户机/服务器通信模式；
分布式网络；
简单的客户端；
XML的数据格式；

四、地址格式

XMPP的地址叫做JabberID（简写为JID），它用来标示XMPP网络中的各个XMPP实体。JID由三部分组成：domain，node identifier和resource。JID中domain是必不可少的部分。注意：domain和user部分是不分大小写的，但是resource区分大小写。

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

domain = fqdn / address-literal

fqdn = (sub-domain 1*("." sub-domain))

sub-domain = (internationalized domain label)

address-literal = IPv4address / IPv6address

domain：通常指网络中的网关或者服务器。

node identifier：通常表示一个向服务器或网关请求和使用网络服务的实体(比如一个客户端),当然它也能够表示其他的实体(比如在多用户聊天系统中的一个房间)。

resource：通常表示一个特定的会话（与某个设备），连接（与某个地址），或者一个附属于某个节点ID实体相关实体的对象（比如多用户聊天室中的一个参加者）。

JID种类有：

bare JID：user@domain.tld
full JID：user@domain.tld/resource

例子：

stpeter@jabber.org：表示服务器jabber.org上的用户stpeter。

room@service：一个用来提供多用户聊天服务的特定的聊天室。这里 “room“ 是聊天室的名字， ”service“ 是多用户聊天服务的主机名。

room@service/nick：加入了聊天室的用户nick的地址。这里 “room“ 是聊天室的名字， ”service“ 是多用户聊天服务的主机名，”nick“ 是用户在聊天室的昵称。

为了标示JID，XMPP也有自己的URI，例如xmpp:stpeter@jabber.org，默认规则是在JID前加xmpp:。

五、通信原语

XMPP通信原语有3种：message、presence和iq。

5.1 message

message是一种基本推送消息方法，它不要求响应。主要用于IM、groupChat、alert和notification之类的应用中。

主要属性如下：

5.1.1 type属性，它主要有5种类型：

normal：类似于email，主要特点是不要求响应；
chat：类似于qq里的好友即时聊天，主要特点是实时通讯；
groupchat：类似于聊天室里的群聊；
headline：用于发送alert和notification；
error：如果发送message出错，发现错误的实体会用这个类别来通知发送者出错了；

5.1.2 to属性：标识消息的接收方。

5.1.3 from属性：指发送方的名字或标示。为防止地址外泄，这个地址通常由发送者的server填写，而不是发送者。

载荷（payload）：例如body，subject

例子：

5.2 presence

presence用来表明用户的状态，如：online、away、dnd(请勿打扰)等。当改变自己的状态时，就会在stream的上下文中插入一个Presence元素，来表明自身的状态。要想接受presence消息，必须经过一个叫做presence subscription的授权过程。

5.2.1 属性：

5.2.1.1 type属性，非必须。有以下类别

subscribe：订阅其他用户的状态
probe：请求获取其他用户的状态
unavailable：不可用，离线（offline）状态

5.2.1.2 to属性：标识消息的接收方。

5.2.1.3 from属性：指发送方的名字或标示。

5.2.2 载荷（payload）：

5.2.2.1 show：

chat：聊天中
away：暂时离开
xa：eXtend Away，长时间离开
dnd：勿打扰

5.2.2.2 status：格式自由，可阅读的文本。也叫做rich presence或者extended presence，常用来表示用户当前心情，活动，听的歌曲，看的视频，所在的聊天室，访问的网页，玩的游戏等等。

5.2.2.3 priority：范围-128~127。高优先级的resource能接受发送到bare JID的消息，低优先级的resource不能。优先级为负数的resource不能收到发送到bare JID的消息。

例子：

<presence from="alice@wonderland.lit/pda">
<show>xa</show>
<status>down the rabbit hole!</status>
</presence>

5.3 iq （Info / Query）

一种请求／响应机制，从一个实体从发送请求，另外一个实体接受请求，并进行响应。例如，client在stream的上下文中插入一个元素，向Server请求得到自己的好友列表，Server返回一个，里面是请求的结果。
主要的属性是type。包括:

Get :获取当前域值。类似于http get方法。
Set :设置或替换get查询的值。类似于http put方法。
Result :说明成功的响应了先前的查询。类似于http状态码200。
Error: 查询和响应中出现的错误。

例子：

备注：

1、单词缩写：

IETF: Internet Engineering Task Force.

XSF: XMPP Standards Foundation.

XEP: XMPP Extension Protocols.

URI: Uniform Resource Identifier

TLS: Transport Layer Security

SASL: Simple Authentication and Security Layer

BOSH: Bidirectional-streams Over Synchronous HTTP

2、参考资料

《XMPP协议的原理介绍》

《RFC3920》

《XMPP: The Definitive Guide》