解析XMPP協(xié)議分析與應(yīng)用

　　3.1 簡單認(rèn)證和安全層協(xié)商機制

　　簡單認(rèn)證和安全層（Simple Authentication and Security Layer，SASL）可以為基于連接的協(xié)議加入認(rèn)證機制，提供KERBEROS_V4、PLAIN和DIGEST-MD5等多種認(rèn)證方法。每種認(rèn)證機制包含認(rèn)證機制名、認(rèn)證過程初始化命令、認(rèn)證控制命令、特定8位碼和解釋器等信息。

　　在認(rèn)證過程中，認(rèn)證服務(wù)器完成認(rèn)證、授權(quán)標(biāo)識傳送、簡單認(rèn)證和安全層協(xié)商3個方面的工作。在XMPP中，SASL處理步驟如下（C：客戶端，S：SASL認(rèn)證服務(wù)器）：

　　（1）C、S之間建立連接。（2）S向C提供認(rèn)證機制列表。（3）C在認(rèn)證機制列表中選擇一種認(rèn)證機制。（4）S向C詢問授權(quán)信息。（5）C向S提交授權(quán)信息。（6）S向C返回認(rèn)證成功或失敗信息。

　　3.2 回?fù)苷J(rèn)證

　　在通信過程中，2個XMPP服務(wù)器之間經(jīng)常需要通信，為避免利用服務(wù)器欺騙方式進行信息偽造，XMPP 采用了回?fù)苷J(rèn)證機制。回?fù)苷J(rèn)證依靠DNS技術(shù)完成，利用回?fù)苷J(rèn)證機制，一個服務(wù)器可以確認(rèn)與自己建立連接的服務(wù)器是否經(jīng)過合法授權(quán)，回?fù)苷J(rèn)證過程為：（1）源服務(wù)器和接收服務(wù)器建立連接，并向接收服務(wù)器請求認(rèn)證。接收服務(wù)器回應(yīng)，并分配認(rèn)證會話ID。（2）源服務(wù)器向接收服務(wù)器發(fā)送認(rèn)證密鑰。（3）接收服務(wù)器與認(rèn)證服務(wù)器建立連接。認(rèn)證服務(wù)器同時為該認(rèn)證會話分配一個驗證會話ID。（4）接收服務(wù)器把源服務(wù)器提交來的密鑰和驗證會話ID 發(fā)送給認(rèn)證服務(wù)器，請求驗證。（5）認(rèn)證服務(wù)器驗證密鑰，并給接收服務(wù)器返回認(rèn)證結(jié)果。（6）接收服務(wù)器給源服務(wù)器返回認(rèn)證結(jié)果。

　　3.3 加 密

　　雖然SASL提供了先進的認(rèn)證機制，通信雙方必須經(jīng)過特定的授權(quán)認(rèn)證才能進行正常通信，但是登錄信息一般都是密碼和用戶名等重要信息，它們大多采用明文方式傳送，因此很容易被竊聽。為解決該問題，XMPP采用基于傳輸層安全協(xié)議的“STARTTLS”擴展來為通信雙方提供機密性和數(shù)據(jù)完整性服務(wù)。TLS 協(xié)議包括兩個協(xié)議組DD TLS 記錄協(xié)議和 TLS 握手協(xié)議DD每組具有很多不同格式的信息。TLS 記錄協(xié)議是一種分層協(xié)議。每一層中的信息可能包含長度、描述和內(nèi)容等字段。記錄協(xié)議支持信息傳輸、將數(shù)據(jù)分段到可處理塊、壓縮數(shù)據(jù)、應(yīng)用 MAC 、加密以及傳輸結(jié)果等。對接收到的數(shù)據(jù)進行解密、校驗、解壓縮、重組等，然后將它們傳送到高層客戶機。TLS 連接狀態(tài)指的是TLS 記錄協(xié)議的操作環(huán)境。它規(guī)定了壓縮算法、加密算法和 MAC 算法。TLS 記錄層從高層接收任意大小無空塊的連續(xù)數(shù)據(jù)。密鑰計算：記錄協(xié)議通過算法從握手協(xié)議提供的安全參數(shù)中產(chǎn)生密鑰、 IV 和 MAC 密鑰。TLS 握手協(xié)議由三個子協(xié)議組構(gòu)成，允許對等雙方在記錄層的安全參數(shù)上達(dá)成一致、自我認(rèn)證、例示協(xié)商安全參數(shù)、互相報告出錯條件。

　　TLS協(xié)議框架主要有2個層次的協(xié)議：TLS握手協(xié)議和TLS記錄協(xié)議。TLS握手協(xié)議用來讓服務(wù)器與客戶在傳輸應(yīng)用層數(shù)據(jù)之前交換TLS協(xié)議版本信息、協(xié)商加密算法、進行（相互）身份認(rèn)證并交換密鑰。TLS記錄協(xié)議用來將應(yīng)用層提供的信息進行分組、壓縮、數(shù)據(jù)完整性檢查和加密。數(shù)據(jù)完整性檢查通過比較傳輸前后使用安全散列函數(shù)（如SHA和MD5 等）計算出來的數(shù)據(jù)的MAC值是否一致來完成。數(shù)據(jù)加密采用對稱密碼算法（如R4和DES等）。對數(shù)據(jù)進行完整性檢查和加密的密鑰由TLS握手協(xié)議來協(xié)商。

　　XMPP中采用的STARTTLS擴展處理流程如下（C：客戶端，S：TLS服務(wù)器）：

　　（1）C、S之間建立XML流會話連接。

　　（2）S 向C 發(fā)送STARTTLS擴展服務(wù)需求及支持的其他認(rèn)證機制列表，代碼實例如下：

　　stream：features>

　　starttls xmlns=′urn：ietf：params：xml：ns：xmpp-tls′>

　　required/>

　　/starttls>

　　mechanisms xmlns=′urn：ietf：params：xml：ns：xmppsasl′>

　　mechanism>DIGEST-MD5/mechanism>

　　mechanism>PLAIN/mechanism>

　　/mechanisms>

　　/stream：features>

　　（3）C發(fā)送STARTTLS命令給S。

　　（4）C、S中TLS握手協(xié)議開始協(xié)商相關(guān)加密算法及密鑰。

　　（5）若TLS握手協(xié)議協(xié)商成功，則關(guān)閉當(dāng)前XML流會話，C發(fā)起一個新的XML流會話，所有傳送的信息均被TLS記錄協(xié)議加密。TLS握手協(xié)議協(xié)商不成功則發(fā)出警告信息。

　　（6）S向C回復(fù)新XML流會話。

　　4 客戶端程序設(shè)計中的關(guān)鍵問題

　　由于網(wǎng)絡(luò)中已存在大量的XMPP服務(wù)器，在一般的應(yīng)用開發(fā)中，只要設(shè)計自定功能的客戶端程序即可，并可以選用Smack庫來加速開發(fā)。

　　（1）創(chuàng)建一個XMPP連接。因為XMPP使用TCP協(xié)議，所以首先必須創(chuàng)建一個網(wǎng)絡(luò)連接，XMPPConnection就是Smack庫用來創(chuàng)建與XMPP服務(wù)器連接的類，創(chuàng)建一個XMPP連接的代碼如下：

　　XMPPConnection connection=new XMPPConnection（″jab-

　　ber.org″）；

　　如要創(chuàng)建加密連接，可以使用SSLXMPPConnection類：

　　XMPPConnection connection=new SSLXMPPConnection（″jabber.org″）；

　　（2）登錄。TCP連接創(chuàng)建后，需要使用用戶名和密碼登錄到XMPP服務(wù)器，登錄程序可以使用XMPPConnection.login（String username，String password）方法。登錄后就可以和其他人聊天。

　　connection.login（″yb″，″password″）；//connection為已創(chuàng)建的XMPP連接，下同

　　connection.createChat（″yb@sdpt.com″）。sendMessage

　　（″Hello!″）；

　　（3）操作名冊。每個用戶都包括：一個XMPP地址（如mailto:%E2%80%9Cyb@sdpt.com”）、名稱或昵稱（如″yb″），及其所屬列表（如好友、同事等）。名冊能夠跟蹤好友或某用戶組是否在線及其狀態(tài)信息，登錄后，可以使用Roster類來取得好友或某用戶組的狀態(tài)，代碼如下：

　　Roster roster=con.getRoster（ ）；

　　for （Iterator i=roster.getEntries（ ）；i.hasNext（ ）； ） {

　　System.out.println（i.next（ ））；}

　　名冊信息通常是隨時變化的，可能需要增加或刪除。要監(jiān)聽名單及其在線狀態(tài)的改變，可以使用RosterListener。

　　（4）發(fā)送和接收消息。發(fā)送接收消息可以使用Chat和GroupChat類。下面介紹如何使用Chat發(fā)送文本消息，GroupChat的使用方法類似。

　　Chat newChat=connection.createChat（″yb@sdpt.com″）；//創(chuàng)建新Chat

　　newChat.sendMessage（″Hello!″）；//發(fā)送消息″Hello!″

　　利用Chat.sendMessage（ ）方法可以方便地創(chuàng)建一個消息對象，它的參數(shù)就是消息內(nèi)容，執(zhí)行后消息會發(fā)送出去。

　　Chat newChat=connection.createChat（″yb@sdpt.com″）；

　　newMessage.setBody（″Hi， I′m waiting for you.″）；

　　while （true） {

　　Message message=newChat.nextMessage（ ）；//等待對方發(fā)送消息

　　newChat.sendMessage（message.getBody（））；//把對方

　　}//發(fā)送來的消息發(fā)回去

　　（5）修改狀態(tài)。要修改狀態(tài)可以用presence.Type.UNAV-ILABLE作為參數(shù)創(chuàng)建一個presence，狀態(tài)將改變?yōu)椴辉诰€狀態(tài)。

　　Presence presence=new Presence（Presence.Type.UNAVAILABLE）；

　　presence.setStatus（″Gone skating″）；

　　5 結(jié)束語

　　目前，全球有20萬個即時通信平臺支持XMPP，有1 000萬人在使用。簡單的接口、開放的協(xié)議、互聯(lián)的架構(gòu)、權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)再加上堅實的用戶基礎(chǔ)是XMPP的優(yōu)勢。