（通信与信息系统专业论文）移动互联网wap网关研究与应用.pdf

北京交通大学硕士论文 y8 7 8 岳1 6 摘要 摘要 w a p ( w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c 0 1 ) 无线应用协议作为移动 互联网解决方案之，得到了全球大多数大厂商和网络运营者的支 持，它是个公开的全球性标准，由w a pf o r u m 的成员共同讨论制定， 并不断对其进行完善和修改。 w a p 系统模型由三部分组成：w a p 服务器是w w w 网的一部分，存储 着提供给客户端访问的大量信息：w a p 网用来连接无线通信网和w w w 网，实现w w w 协议和用于无线环境的w a p 协议之间的转换；w a p 客户 端即移动终端，是无线通信网的一部分，主要实现用户端的微浏览器 功能。 w a p 网关是移动互联网实现的核心，起着协议的翻译和传输内容 编解码的作用，是联系移动通信网与万维网的桥梁。通过w a p 网关， 原有的w e b 服务器技术及结构不需做任何改变就可直接应用于无线环 境，只需要根据业务的需求，选择合适的数据载体，通过增加w a p 网 关，与相关的应用服务器和i n t e r n e t 相连，同时在终端增加支持w a p 的应用界面。 论文选题是基于铁道部科技司项目高速铁路调度中心仿真系统 及其关键技术的研究的扩展研究高速铁路动车段管理信息系统 的设计及研究。在铁路行业中，无线通信方式早已被用于列车控制领 域当中，它同样可以用于动车段的信息管理业务中，提高信息传输的 速度和效率，简化管理及控制过程。 论文从对w a p 系统模型和w a p 协议栈体系结构分析的基础上，重 点研究了w a p 最底层的w d p 协议及w a p 的无线承载。利用开放源代码 w a p 网关k a n n e l ，对w a p 网关内部功能和外部接口的实现进行了剖析， 最后在对动车段管理信息系统在段内移动通信方面的需求和业务的 分析基础上，给出了w a p 在动车段管理信息系统中的应用模型以及实 验室仿真系统模型。 关键词：w a p 协议无线承载w a p 网关 北京交通大学硕士论文a b s n n ( 了 a b s t r a c t a so n eo ft h es o l u t i o no fw i r e l e s sc o 皿e c t i o nt oi i l t e m e t ，、) l ，a ph a sp r o tm e s u p p o r to f m o s to ft h eb i em 柚u f a c t u r e r sa i l dn e t w o r kp r o v i d c ra uo v e rt l l e w o r l d i ti sap u b l i d yg l o b a ls t 柚d a r d ，w h i c hi se s t a b l i s h e db vt h em e m b e r 0 ft h cw a pf 0 r u m ，a n di sb e i n gc o n t i n u o u s l vm o d i f i e dt 0j t sp e r f e d t 1 1 ew 鸟pm o d e li sc o n s t i t u t eb yt h r e ep a n s ：t h c a ps e r v e fi sa p a n o ft h ew w w ：p r 0 讲d i n ga 罩e a td e a io fi n f 0 珊a t i o nt h a tw i ub ec a r r i e dt o t h ec u s t o m e r s ；t 1 l ew a p 鼬t e w r a vw h i c hi su s e dt ol i n l ( t h ew i r e l e s s n e t w o r ka n di n t e m c t ，h a st oc a r r vo u tt h ew a pp r o t o c o la n dt r a n s l a t e b e t 、v e e nw a pa n dw 、v wp r o t o c o l s t h ew t e 皿i n a lw h i c hi sap a no f t h ew i r e l e s s e t w o r km a i n l vc 删e so u tt h em i c r 0b r o w s e rf u n c t i o nt ot h c u s e l w a pg a t c w a vi s 协ec o r e 讲i no fw i t c l c s sc o n n e c t i o nt oi n t e m e t ， w h i c hw o r k sa st ot 瑚s l a t eb e t w e e nt h e 肿t o c o l sa n de n c o d i n g 壮d d e c o d i n 2o ft h cc o n t c n t s t h e 州g i n a lw b bt e c h i q u ea n ds 帆l c t u r c sd on o t n e e dt od oa vc h a n g ea n dc a nb ea p p l vi nt h e 、v i r e l e s se n v i r o i 蚰e m d i r c c t l y ni s0 i l l yn e e dt oc h o o s ea na p p r o p r i a t ed a t ab e a r e ra c c o r d i i l gt o t h eb u s i n e s s ，a n da d da ，a t 窟a t ew a vt o 皿e c tt ot h ea 口p h c a t i o ns e r v e r a n di n t e m e t 蛆da d dt h ea p p l i c a t i o ni n t c d a c e _ i i lt h et e 珊i n a l t h e 也e s i sc b 0 0 s ei sa c c o r d i i l gt ot h ee x p 柚dr e s e a r c ho ft h e 邮i e c t “t h er e s e a r c ho ft h em a i nt c c b 血q u ea n de m l l l a t i o ns y s t e mo fh i g h s p e e d t r a i nd i s p a t c h e r ，t h ed e s i p 皿a dr e s e a r c ho ft h cm a n a g e m e n ta n d i n f b m l a t i o n s v s t e m o f h i g h s p e e dr a i l w a y t i a i s e t d e p o t w i r e l e s s c o m n m n i c a t j o nh a sb e e nu s e di nt l l ec o n t m lo ft h et r a i l li nt h ef i e l do f r a i l w a yl o n 叠b e f 0 t c i tc a na l s ob eu s c ri n 也ei n f o m a t i o nm a l l a g c m e mo f t h ed e p o t ，w l l i c hc a ni m p r o v et h es p e e da n de 伍c i c n c yo fi n f b r m a t i o n 仃a s p o r ta n dp r e d i g c s tt h ep m c c s so fm a i l a g e m e n ta l l dc o n 仃0 1 b a s e do nt h ea 1 1 a l y s e s0 f 也e 【a pm o d e l 强dw a p a r c h i t c c t u r e ，t h e p a p e rm a 血l yd i s c u s s e dt l l ew d p a l l dw 廿b e a r e rl a y c lb y u s i n gt h eo p e n s o u r c eg a t e w a yk 锄e l ，t 1 1 ep a p e rr c s e a r c h e d 也ef i l c t i o 璐壮di n t c 面l c e s o ft h ev 灿g a t e w a y ；a n dh a sp r a v i d e da na p p l i c a t i o nm o d e la de m u l a t o r m o d e lo ft h e 灿a p p l i 亡a t i o ni nt h em i so ft r a j n s e td e p o ta c c o r d i et o u 1 er e a u i r e m e ta n dt h eb u s i n e s s k e yw o r d s ：w a p ，w i m l 幅sn e t w o r kb 翰硼；岫g a t e w a y 北京变通大学硕士论文 1 1 、背景介绍 第一章绪论 移动电话的迅猛发展和i n t e r n e t 的普及应用是2 0 世纪9 0 年代以 来信息通信领域引入注目的两大增长。方面，i n t e r n e t 带来了信息 时代的革命，它使人们能够在全球范围内以较低成本方便、快捷地访 问大量信息，技术的不断成熟及用户数的迅速增长使得各种增值信息 业务的开展和使用成为了可能；另一方面，移动电话的发展打破了通 信与地点之间的固定连接，极大地改变了人们的生活方式，移动通信 用户的需求也不断地增长。 但是，无论b 的功能变得多么的强大，只要它还与桌面系统捆 绑在一起，只要访问i n t e r n e t 还需要与固定的有线网直接相连，就 会在耐间和地点因素上限制使用人群；而移动电话最常见的业务仅限 于语音透信，移动数据业务还没有得到广泛的应用。移动数据中最常 见的短消息业务形式单一，每次能发送的数据量也非常少。人们渴望 将i n t e r n e t 上的大量有用数据及移动电话的便携性和实时性结合起 来，随肘随地在移动中访问i n t e r n e t 。 移动网络与i n t e r n e t 的互联涉及到巨大的市场利益，所有的移动 通信厂商都纷纷推出自己的标准，以抢占市场。众多的概念将会带来 风险，为了协调与规范市场上各种各样的技术标准，w a p ( w i r e l e s s a p p l i c a t i o np r o t o c 0 1 ) 应运而生。 a p 是无线应用协议的简称，它是一个公开的全球性标准，由姒p f o r u m 的成员共同讨论制定，并不断对其进行完善和修改。1 9 9 7 年6 月，e r i c s s o n 、m o t o r o l a 、n o k i a 和u n w i r e dp l a n e t 四大通信公司成 立了w a p 论坛。w a p 论坛的任务是将i n t e r n e t 所带来的便捷性引入无 线领域。w a p 论坛成立后得到了业界的积极响应，现在已经拥有了5 0 0 多个会员，占有全球移动电话的9 0 阻上份额，而加入w a p 论坛的运 营商拥有世界上数以亿计的用户。 北京交通大学硕士论文 绪论 1 2 、实现无线终端服务的问题 1 2 1 、技术问题 为了便于用户使用，无线终端必须外型小巧轻盈，这使得它在设 计上有许多限制： 电池容量小 屏幕和键盘小，使得输入输出不便，用户界面也受到限制 处理速度慢且内存小 类似的，相对于有线网络来说，由于受到能量、可用频谱以及移 动性的限制，无线数据网提供了一个更为严格的通信环境： 带宽较小 延迟较大 连接稳定性差 这就使得无线网络是一个带宽受限而且误码率很高的网络。通常 的网络协议( 比如t c p i p ) ，是为那些误码率很低的环境设计的，所 以它们某些部分不适用于无线网络。并且，许多i n t e r n e t 的基于 t c p i p 之上的协议都是文本形式的，也就是说它们传送的信息都是纯 文本的，非常消耗带宽“1 。 1 2 2 、商业问题 技术问题可以独立解决，但是要从商业观点上具有可行性，技术 方案的采用就必须由商业需求来指导。对于无线网络运营商来说，基 本的商业需求在于，建立一个用于无线业务的系统必须是可以从中获 利的，也就是说，从长远来看，建立这个系统的费用要低于它的用户 群能带来的收益。 现有的无线网络是支持数据连接的，所以从无线终端收发数据的 问题已经解决了。现在的方案并不是最优的，但是它们基本能满足目 北京交通大学硕士论文绪论 前的要求。目前网络中数据传输的缺陷将在下一代网络中得到解决。 这也造成了一个新的问题：就是说当新的网络出现的时候，目前网络 中实现的服务不应该被废弃。所以，设计当前的技术方案要考虑今后 也能继续使用。 电子通信设备必须具有互操作性，也就是说来自不同生产厂家的 设备互相通信不能有障碍。这种互操作性使得需要一种实现无线服务 的标准。这个标准应该是公开的，可以是正式的国际标准，也可以是 一个实际的工业标准。“” 如果设备或者服务使用不便的话，是不可能吸引大量用户的。因 此，不论采用什么方法，都必须令用户界面易于掌握和使用。 商务上要求对服务用户进行计费。对于大量的市场应用而言，服 务提供者和用户都要求计费功能全面而简洁。计费可以分为几种方 式：预付费、电话付费或者通过信用卡。 总而言之，无线服务方式的实现必须满足下面的要求： 兼容已有的无线电话网络 适用于未来的无线网络 标准化，满足互操作性和市场需求 友好的用户界面 计费功能 1 2 3 、已有的业务模式 目前的g s m 网络有两种实现无线业务的方式：普通语音呼叫和短 消息业务( s m s ) 。 移动电话可以用来实现对某个服务号码的普通语音呼叫，通常由 计算机应答。计算机播放录制好的语音信息，用户可以通过电话按键 进行操作。这种方法非常笨拙而不便，而且如果有需要记录的信息的 话，用户就必须用纸和笔才能完成。 s m s 短信是g s m 电话之间传送的短文本消息( 最多1 6 0 字符) 。消 北京交通大学硕j 。论文绪论 息是发送给某个特定号码，可以由计算机进行处理。然后计算机再发 送一个反馈信息。这样可以实现一些简单的服务。例如天气预报。 s m s 可以满足大多数业务的需求。它们已经在已有网络中实现， 而且计费系统也已经存在了。但是它的用户友好性还是不够的，因为 这些消息都很短，不能存储较长的信息。 另一种选择就是在g s m 数据呼叫基础上实现拨号的i n t e r n e t 连 接。这样电话就可以采用普通的h t t p 来访问普通的h t m l 页面。这很 容易实现，只要求对终端进行修改。无线网络和服务可以以它们已有 的方式进行工作。主要的问题就在于已有的h t 扎页面需要快速的网 络、快速的处理器、大内存、大屏幕、声音输出，而且可能需要良好 的输入机制。这样一来它们可以吸引大量的传统计算机网络的用户， 但是便携式终端只有慢速处理器、小内存、未知的带宽和较差的输入 机制。大多数已有的h t m l 页面都不能在便携式终端实现，即使是只 有最少标记的h t m l 页面也很难在一个只有几行文本的屏幕上表现出 来，要适应这些小屏幕，就必须对内容进行剪接。即使内容剪接好了， 普通的h t t p 协议对于窄带宽的无线网络来说还是太冗繁了。一个h t t p 请求包含了几十行的文本，几百比特的内容。通过某种特定的协议可 以使这个过程更高效。 1 3 、卧p 标准 i n t e r n e t 与移动通信的融合主要有两种方式：一种是将移动终端 当作功能简化了的p c 机，这样现有的i n t e r n e t 协议不需要做很大的 修改就可以直接使用。另一种是重写现有的i n t e r n e t 协议，使其更 适合于无线应用的特殊环境。w a p 技术采用的就是后一种方式。“” w a p 并不是一个单一的协议，它涵盖了从w a p 设备和用户代理的 工作方式到传输协议与载体之间的交互方式的所有内容。w a p 协议与 现在通行的互联网协议非常类似，但是它是专为窄带宽、高时延、小 屏幕、有限存储容量、低处理能力的无线环境量身定做的。w a p 对 i n t e r n e t 的w e b 技术进行了简化、优化和扩展，它采用“瘦客户机” 的概念，尽可能少地占用移动电话本地资源，同时赋予w a p 网关强大 的功能，将服务和应用都放在服务器端进行处理，通过加强网络的功 能来弥补便携式终端本身的缺陷，为运营者、业务提供者开发业务提 北京交通大学碗 论文 绪论 供了很好的平台。 w a p 作为实现移动互联网的重要方式，它的主要目标在于 为利用电话、无线技术和其他无线设备及网络特有的功能来 实现的无线数据服务给出一个基于w e b 的应用模型； 支持设备、内容以及内容表示方法的个性化和用户化； 支持安全性，并以能与i n t e r n e t 安全模型持续互操作的方式 提供应用及通信； 支持现有的和已有的各种无线设备及网络，包括从窄带到宽 带的各种承载： 提供本地手机功能的安全访问； 促进网络运营和第三方服务； 定义一个层次化的，可扩展可伸缩的体系结构； 尽可能融合已有的标准，特别是已有的i n t e r n e t 标准。 1 9 9 8 年5 月，w a p 论坛推出了w a p 的1 0 版，这一版本包含了w a p 的核心内容：w a p 协议栈结构、w 扎以及1 】| m l s c r i p t 等。1 9 9 9 年9 月， 这一版本被1 1 版所取代，w a pv 1 1 是w a p 的第一个商业版本。2 0 0 0 年初，w a pv l i2 也已公布，并增加了p u s h 结构、用户代理结构等内 容，以及增加了w a p 可支持的承载网类型。 2 0 0 1 年8 月，w a p 论坛公布了w a p2 0 版本，同过去的w a p1 x 版本相比，w a p2 0 的变化主要体现在： 增加了对扩展超文本标记语言( x h t m l ：e x t e n s i b l eh y p e r t e x tm a r k u pl a n g u a g e ) 的支持，使用x h t m lb a s i c 替代早 期w a p 中的w m l ，可以利用公共的语言基础和开发工具编写 p c 和w a p 客户通用的应用程序； 引入层叠样式表( c s s ：c a s c a d i n gs t y l es h e e t s ) ，采用 w a p c s s ： 传输层支持t c p i p ，会话层采用h t t p l 1 作为协定： 1 4 、卧p 网关 w a p 实际上是一种建立在数据传输载体上的应用平台，引入w a p ， 北京交通大学硕士论文绪论 通信子网基本上无需改动，只需要根据业务的需求，选择合适的数据 载体，通过增加w a p 网关，与相关的应用服务器和i n t e r n e t 相连， 同时在终端增加支持w a p 的应用界面。所以，w a p 网关是移动互联网 实现的核心，起着协议的翻译和传输内容编解码的作用，是联系移动 通信网与万维网的桥梁。 w a p 网关用来连接无线通信网和w w w 网，它通过最优化的用于无 线空中下载的标记语言、脚本语言和传输协议，使移动终端成为一个 简单的浏览器。它使用w a p 协议栈与移动终端交流，并将它接收至0 的 请求转化为普通的h t t p 与服务器端交流。除了协议的转换，网关还 压缩w m l 页面，使其更紧凑。这样能节约无线带宽，并且减少电话的 处理器要求。它同样编译删l s c r i p t 程序使其成为二进制格式。“” 许多知名的电信公司、网络公司及设备制造商都投入巨资对w a p 进行研究开发。目前n o k i a 、e r i c s s 。n 、m o t o r o l a 、s i e m e n s 、p h o n e c o m 等国外大的电信设备制造商都提供了各自的w a p 网管和w a p 服务器等 网络产品。 在国内电信部门使用较多是k i a 、糕o t o r o l a 和p h o ne c o m 的网 关，它们的功能比较完善，技术支持力量雄厚，但价格极高。于是一 些w a p 的爱好者们开始在l i n u x 上开发w a p 网关，做的比较好的是 k a n n e l 和3 u i 的网关。其中k a n n e l 髓关是第一个获得w a p 论坛髓p 1 1 兼容性认证的开放源代码的网关。 k a n n e l 是一个开放源代码网关；不需要为它付费，可以自行编辑 源代码，还可以构造自己的定制网关。由于k a n n e l 是在l i n u x 系 统上开发，所以它可以平滑地移植到其他类u n i x 操作系统。k a n n e l 于2 0 0 4 年1 1 月推出了最新版本1 4 0 。 1 5 、课题应用背景 论文选题是基于铁道部科技司项目高速铁路调度中心仿真系统 及其关键技术的研究的扩展研究高速铁路动车段管理信息系统 的设计及研究。为了确保高速铁路安全高效地运行，动车段检修基地 必须建立一套技术先进、科学合理、功能强大的信息系统。它应具备 运行列车与地面( 综合调度中心、动车段控制中心) 之间信息快速传 北京交通大学硕士论文 绪论 输和处理信息的能力，达到缩短动车组在段内的停留时间， 提高动 车组使用效率的目的。 仅仅依靠传统的人工及语音方式实现动车段内信息管理，速度慢、 效率低，难开发自动化的数据传输和管理业务，与高速铁路信息和通 信系统对高速高效的要求相比是远远不够的。 在铁路行业中，无线通信方式早已被用于列车控制领域当中，它 同样可以用于动车段检修基地的信息管理业务中，提高信息传输的速 度和效率，简化管理及控制过程。目前铁路行业已经利用w a p 方式开 展了列车时刻查询等其他公众信息业务，在机车检修及管理中也有采 用普通的s m s 短信方式的先例，但简单短信方式操作复杂，不能根据 业务需求制定特定的服务方式。而根据动车段检修及管理业务的要 求，采用w a p 技术设计出的w a p 业务系统，既是动车段检修及管理系 统中重要的部分，也是w a p 技术在铁路行业的新的应用。 1 6 、论文的组织 本文的主要内容安排如下 第一章绪论。本章以移动网络与i n t e r n e t 的互联作为论文研究 的背景，讨论了实现无线终端服务的技术问题及商业问题，并提出本 论文所要研究的w a p 标准及w a p 网关的基本概念以及课题的应用背 景。 第二章w a p 体系结构。本章先对w a p 的系统模型进行介绍，描述 了w a p 协议栈各层的原理，并给出了w a p 的几种典型配置，最后特别 讨论了张p 特有的p u s h 服务的主要内容。 第三章w d p 协议与w a p 的无线承载。本章重点研究分析w a p 协议 栈的w d p 协议层即w a p 的无线承载层。本章对w a p 的无线承载功能进 行了阐述，分析并研究了w d p 协议层的主要功能、通信原理以及协议 映射方式；并重点从应用的角度出发描述了w a p 在g s m 系统中的几种 重要的承载实现方式。 第四章w a p 网关。本章在前两章深入分析的基础上，以k a n n e l 7 北京交通大学硕士论文 绪论 开放源代码网关为依托，研究了w a p 网关的职责，w a p 网关的应用网 络结构，以及网关内部功能的实现原理及外部接口。 第五章应用开发。本章从w a p 应用的服务过程出发，阐述了w a p 应用开发的主要技术w m l 及w m l s c r i p t ，并在对需求和业务的分析基 础上，给出了w a p 在动车段管理信息系统中的应用模型以及实验室仿 真系统模型。 第六章总结和展望。对本论文的研究内容进行总结和技术展望。 8 北京交通大学硕士论文、脚体系结构 2 1 、卧p 模型 第二章w a p 体系结构 w a p 结构与册v 结构极为相似，w a p 标准尽量地保留了w w w 协议中可用 的部分，对不能适用于无线环境的部分做了优化和扩展。只要比较一下二 者的系统模型，就可以清楚地找到w a p 与w 厢之间地相似与继承的关系 2 1 1 、删模型 客户端 h t t p 服务器 图2 1 w w w 模型 如图2 一l 所示，i n t e r n e t 的w 研体系结构提供了一个灵活的功能强大 的编程模型。应用和内容以标准数据格式存放，客户端通过浏览器向服务 器发出请求，请求信息中包括希望获得的信息的u r l ，服务器接受到请求后， 根据u r l 找到相应内容，如果有c g i 脚本就先执行脚本，然后再将解释后 的页面发送回客户端。“” i w 标准定义了许多必要的机制，以建立一个通用的环境。它包括： 标准命名模型所有w 啊网上的服务器和信息内容都必须用标准 互联网命名规则l r l ( 统一资源定位符) 表示。 内容类型所有w w w 网上的内容都必须指定相应类型，以便浏览 器根据内容类型对其进行相应处理。 标准内容格式所仃的w e b 浏览器都支持一个标准内容格式集。 9 北京交通大学硕士论文w a p 体系结构 包括超文本标记语言( h t m l ) ，j a v a s c r i p t 脚本语言和许多其他格 式语言。 标准协议栈标准网络协议使得任何w e b 浏览器都能与任何w e b 服务器进行通信。w 唧网最常用的协议是运行在t c p i p 协议层上的 h t t p ( 超文本传输协议) 。 这种设计思想使用户可以方便地访问大量由第三方提供的内容服务。也 就是说内容开发者开发的业务可以方便地被大量用户访问和使用。 2 1 2 、m p 模型 国 客户端 图2 - 2w a p 模型 如图2 2 所示，w a p 编程模型是w w w 编程模型的扩展。w a p 采用一些改 进和扩展来满足无线应用环境的特点。只要可以，w a p 技术就将已有标准作 为其出发点。w a p 定义了一系列的标准组件用于无线终端和网络服务器之间 进行通信，包括： 标准命名模型w a p 使用椰标准的u r l s 来定位源服务器上的内 容。使用册v 标准的u r i 来定义手持设备上的本地资源，如呼叫控 制函数等。 内容类型w a p 中定义的内容类型和w w 中定义的内容类型一 样。这样w a p 用户代理也可以基于内容类型，对接收到的消息进行 处理。 标准内容格式_ w a p 内容格式基于w 技术，w a p 内容格式集中 包括标记语言、日历信息、电r 商务卡片对象、图像和脚本语言等。 标准通信协议w a p 通信协：迁使得无线终端浏览器可以和w e b 服 p 一 呈! 盟堕，哒p 默溷 求， 直 0 7 北京交通大学硕士论文忱p 体系结构 务器进行通信。 触p 对编程模型的两个最重要的扩展是：1 p u s h ( 推送技术) ：w e b 网站自动将用户需要的信息发送给用户 w t a ( 无线电话业务应用) w a p 编程模型由三部分组成 w a p 服务器服务器端是w 州网的一部分，存储着提供给客户端 访问的大量信息。通过w a p 网关，原有的w e b 服务器技术可以直接 应用于无线环境。 胃a p 网关张p 网关用来连接无线通信网和耳聊网，实现w 删协议 和用于无线环境的w a p 协议之间的转换。 w a p 客户端客户端即移动终端，是无线通信网的一部分，主要 实现用户端的微浏览器功能。 在这里，w a p 网关用来连接无线通信网和w w w 网其中客户端是无线 通信网的一部分；服务器端是1 】w w 网的一部分。通过w a p 网关，原有的w e b 服务器技术及结构不需做任何改变就可直接应用于无线环境。 w a p 网关的主要功能有： 协议转换：协议网关将来自无线协议栈( w a p l o 协议w s p 、w t p 、 w t l s 、w d p ) 的请求翻译成w 唧协议( h t t p 和t c p i p ) 。它还对客 户请求的u r l s 中命名的服务器进行d n s 查找。 消息编解码：将w a p 内容翻译成紧凑的格式，以更好地利用底层链 路，提高在无线网上的传输效率。 2 2 、卧p 协议栈 w a p 协议栈定义了从承载层到应用层的各层协议以及各层协议之间进 行通信的标准接口，各个协议层的划分及完成的功能与i s o o s i 参考模型 的协议层次划分类似。w a p 协议栈的基本结构及其与i n t e r n e t 的对应关系 如图2 3 所示： 北京交通大学硕士论文、脚体系结构 l h t 、 i 一| 无线应用环境( w a e ) | 无线会话协议c w 。， 其他服务或应用 h 广r t p 无线事务潞议( w t p ) ，i l j s s s l 无线传输层宣仝( w t l s ) i 无线数据报西议( 、v d p ) l 用户数据报办议( u d p ) t c p 仃p u d p 仃p f 承载层 f 习网f 司f 习f 司网f 司回f 图2 - 3 w 廿协议栈基本结构 每一层都通过一系列的接口向上层或其他的服务或应用程序提供功能 和服务；每一层都可以被上层或其他的服务或应用程序所访问。各层协议 之间通过标准接口进行通信，在保持协议接口不变前提下，接口一层协议 内部的改动不会对其他层造成影响，这就为应用系统的开发提供了一种可 伸缩和扩展的环境。“1 w a p 协议栈参考模型如图2 4 所示： 北京交通大学硕 论文 w a p 体系结构 应j d t 会i t 管理实体 管理实体 事务管理实体 ，毒 a s a p o 应用 会话+ s 二 二二 1 r r s a p 、。 f ，j 一 一、v 开 安全管理实体 一w t l s t r 一 - j 一- t s a p 二 7 传输一管理实体- _ - _ _ ：w d p 孑j 二彳一j 7 二二： 1 承载一管理实件j 底层承载服务 图2 4 w 廿协议栈参考模型 2 2 1 、无线数据报协议 无线数据报协议w d p ( w i r e l e s sd a t a g r a l i lp r o t o c 0 1 ) t 层工作在底层网 络支持的数据承载服务上。w d p 向上层协议提供与具体网络类型无关的通用 数据服务。 w a p 协议可以设计或选择为适用于各种不同的承载服务，包括短信息、 电路交换数据，或者分组数据业务等。这些承载由于其吞吐量j 误码率及 延迟的不同，所提供的服务质量水平也不同。w a p 协议针对当前的网络服务 提供了不同服务等级间的补偿平衡，使位于其上的w a p 协议层无需考虑到 不同的网络层服务带来的传输性能上的差异。1 忉p 通过适配层把w d p 协议功能映射到某一具体的承载网络。适配层因 北京交通大学硕士论文啪体系结构 适配的承载的不同而不同，并能针对具体载体的能力和特点进行相应的处 理。载体层提供诸如g s ms m s ，或u s s d ，或a n s i 1 3 6r d a t a ，或c d m a 等数据包的传输服务。由于协议是根据空间利用率和无线传输效率的不同 来进行优化，它在不同承载上的性能是不同的。但是w d p 服务是保持不变 的，这样就可以向高层提供一致的服务接口。通过对底层承载元素的重复 利用，w d p 可以支持多重承载，还可以进行优化，在移动设备资源有限的情 况下完成有效的操作。 对于支持i p 的承载服务，相应于w d p 协议的就是u d p 。 2 2 2 、无线传输层安全 w t l s ( w i r e l e s st r a n s a c t i o nl a y e rs e c u r i t y ) 是无线传输层安全协 议，它是w a p 协议栈中可选的一个层，具体应用时可以根据业务的安全性 要求及承载网络特性决定是否选用。它工作于w d p 层之上，可为高层提供 数据完整性校验、加密解密、身份鉴别和其他安全保护功能。 w t l s 是基于工业标准t l s ( t r a n s p o r tl a y e rs e c u r i t y ) 的协议。w t l s 增加了对数据报服务的支持，简化了握手过程，并对加密算法进行了一些 优化，使之适用于无线网络环境。w a p 网关使用s s l ( s e c u r es o c k e tl a y e r ) 安全套接字分层协议与固定互联网中的服务器进行通信，使用w t l s 协议与 移动用户之间进行安全通信。“8 1 w a p 网关提供了s s l 与w t l s 之间转化的桥梁。服务器到w a p 网关的信 息需要在w a p 网关解密之后，再用w t l s 加密发送出去，信息曾以明文形式 在网关上存在，这是w a p 协议中的一个安全漏洞。在w a p 2 0 协议中对w t l s 有了新的改进：w a p 网关不用解析h t t p 应用，提供端到端的安全性。 2 2 3 、无线事务协议 1 】t p ( w i r e l e s st r a j l s a c t i o np r o t o c 0 1 ) 是无线事务协议，它工作在 数据报服务和可选择的无线安全协议上，提供面向连接的传输层服务。w t p 是一个适用于瘦客户端的轻型协议。 一个请求一响应的交互过程称为一个事务，w t p 提供的就是可靠的事务 传输，它通过重发和确认为上层应用提供基于数据报的可靠连接，它类似 于w w w 中的t c p 协议。 1 4 北京交通大学硕b 论文 w 蛆体系结构 盯p 定义了三种事务服务类别 服务类o ：不可靠的单向请求：用在不可靠的推送服务中 服务类1 ：可靠的单向请求：可用在可靠的推送服务中 服务类2 ：可靠的双向请求；提供了基本的请求回应事务服务 2 。2 4 、无线会话协议 w s p ( w i r e l e s ss e s s i o np r o t o c 0 1 ) 是无线会话协议，它工作在w t p 和w d p 层之上，通过相同的接口为w a p 的应用层提供会话服务。w s p 提供了 两种会话服务： 基于w t p 的面向连接的服务； 基于u d p 的无连接的服务： 2 2 5 、无线应用环境 舭e ( w i r e l e s sa p p l i c a t i o ne n v i r o n m e n t ) 即无线应用环境，它提供 了基于w w w 、i n t e r n e t 和无线电话技术的应用环境。它的主要目韵是为操 作者和服务提供者建立应用和服务提供一个可互操作的环境，其核心是支 持w m l ( w i r e l e s s 临k u pl a n g u a g e ) 无线标记语言，w m l s c r i p t 脚本语言， w t a ( w i r e l e s st e l e p h o n ea p p l i c a t i o n ) 无线电话应用以及内容编解码的 微浏览器。 w a e 规范关注的主要是w a p 结构中客户端方面的一些问题。w a e 对网络 结构、内容格式、编程语言等方面作了定义，它包括两个主要逻辑层： 用户代理层：指实现某些特殊功能的客户端内置软件。w a e 为不同 的服务类型定义了相应的用户代理，如w m l 用户代理、w a e 用户代 理、p u s h 用户代理等，但这只是一种逻辑上的划分，并不代表实 际实现的方式。具体实现w a e 用户代理时，可以将不同的服务集成 在一个用户代理中，也可以根据不同的服务种类设计不同的用户代 理。 服务和格式层：定义了可被用户代理使用的一些通用的数据格式， 包括 i v m l 、w m l s c r i p t 、图形格式和日历格式等。数据格式在w s p 的c o n t e n t t y p e 中设定，根据c o n t e n t t y p e 或文件后缀来识别相应 的数据格式，从而使用相应的格式处理单元来进行数据解析。 北京交通大学硕士论文w a p 体系结构 在第三章我们将详细研究分析w d p 协议与w a p 的无线承载。 2 3 、卧p 典型配置 w a p 协议栈中的某些服务可以根据环境采用不同的协议，因此有许多种 不同的协议栈配置，以下是一些典型的w a p 配置： 2 3 1 、卧p1 0 基本配置 娑： w r c a t ， 篓笔 ；，w a e ? j 骥紧 鼠酾盂b 。 ，w s p o 雾l s 髻 i 簿j 。i 。f 謦，； ， ；鞫m j 。，聃t p 一豫渖啊p |霪j g 彩j 黪戆；。、 ：g 黼s 7 ”r 1 _ i s 鹫 落嘉爹 i 鹞娃霹 j _ 1 j l ，d p ；淝p 薄 籀群： j 臻熙嚣 ? b e l 矗r。，如函#器i p 囊 。搿觏曩 ： 图2 - 5 珊 1 0 基本配置 这是最基本的的w a p 体系结构配置。w a p 网关在基于数据报的协议( w s p ， w t p ，w t l s ，w d p ) 及i n t e r n e t 上常用的面相连接的协议( h t t p ，s s l ，t c p ) 之间进行转换。 北京变通大学硕士论文 w a p 体系结构 2 3 2 、卧ph t t p 代理配置 黑二 w a m 叫 兰警 w a e 、多 + w a e ” h t t p ，h t t p t 堪m 、：；鼍携 i ；一，+ t c p +t c p ：f cp i t ；，t c p 二+ i r l p ， 僻 零| 。 l 曩 - _ w l r c l e s s iw i r e l e s s i 联i r 哦： ，w 甓鲤 图2 - 6m 廿 r r r p 代理配置 上图描述了一个w a p 的h t t p 代理。通过将w a p 代理放置在有线网络和 无线网络之间，采用t c p 协议的无线化即t c 雎来改善性能。除了对t c p 的 优化，对h 1 u r p 也进行无线化即哪附。这些无线化的协议和t c p 及h t t p 都是可以互操作的。”3 2 3 3 、支持t l s 通道的w a p 代理配置 w a pw e b i ) e 、j c e 、v a pp r o x y s e r v e r w a e ： i 影爨一 h t t p ，i 孵冀、 j， 麓饕。誊惩。 董；蠢落+ - 。t l s 沁女 ， 0 t c p 。? 雾a 冲癌；t c p ，l蠢蠢珏 。； i ：鬻簧黪i ? 、l ；鬻骧i滋憨；j w i r e l 蕊w i r e l e 毋4。；嘲甜。o w i e d 图2 7 支持s 通道的w a p 代理配置 这种配置通过t l s 在无线终端和源服务器之间提供端到端的安全。电子 1 7 北京交通大学硕士论文w a p 体系结构 商务就必须采用端到端安全的强加模式。 2 3 4 、直接访问配置 w a p w i r e l e ei p w e b d e v j c e r o u t e r s e r v e r w a et + 瑚a e 二 ” 叫。 h t t p t i p 一t c p 一 ，1 c 弘、 、。，：遗7 c ”， i 漆j 游影 鍪! i 麓曩。 1 i ，79 1 ，7 1w i 如l i 巨鹂。 ：w i r e d “7 w i d ， 图2 - 8 直接访问配置 上图描述了一个w a p 设备直接通过i n t e r n e t 连接源服务器。无线i p 路由器是i p 网络的一个标准组件，它用来在不同的链路层之间进行i p 包 的转换( 如无线链路到有线链路) 。这种配置可以用在采用承载层安全的情 况中。在直接访问的情况下，可以不采用对t c p 和h ”p 的无线优化方式。 2 3 5 、双协议栈配置 w a p d e v i c e w 氏e 灏，a p l 矗w a p2 ，_ 。驽诲c 窿：誊文s 住l ( * i 图2 9 双协议栈配置 1 8 北京交通大学硕r 论文、m 久p 体系结构 之前的配置都描述的是单个w a p 配置都只有一种协议栈的情况。上图则 描述了一个同时支持1 x 和2 x 协议的无线设备。当设备需要同时跟旧的 w a p 服务器和新的w a p 服务器进行通信时，可以采用这种配置。 2 4 、p u s h 服务 在i n t e r n e t 上我们获取信息的方式主要是：用户发起请求，服务器根 据请求的内容向用户发送信息，这种方式称为p u l l ；另一种方式是网络向 用户主动发起呼叫，并向用户发送信息，这种方式称为p u s h 。 p u s h 是运行于会话层之上的一种服务，网络向用户发起呼叫的条件可 以由用户预先指定。w a pp u s h 包括了p u s ha t a 和p a p 两