【毕业学位论文】（Word原稿）eYouIM 即时通讯系统的设计与实现-软件工程

中图分类号： 学校代码： 10055 密级： 硕 士 专 业 学 位 论 文 时通讯系统的设计与实现 文摘要 I 中 文 摘 要 即时通信 是两个或者多个用户在互联网或者局域网上通过文本或多媒体进行交谈的准实时通信方式。 在企业或者高校内部使用即时通信可以增强员工之间的协作，降低组织内部沟通的时间成本，使通知在短时间内送达指定人员。 本文以亿 邮公司针对企业办公自动化的 需求为背景， 按照软件工程思想，对系统架构和功能实现进行了描述。该即时通信系统采用扩展的 议，分别设计了即时通信客户端和服务器。 议建立在 议之上，包括一组本命令，适合快速发送大量简短的文本流，通常被用于实现实时通信服务。本文对 议进行了扩展，在命令集中增加了对企业组织结构的定义，使通讯录反映员工之间的工作关系。 客户端软件以开源的 信库，利用 程间通信架构的内在模块化特性，设计了用户帐号管理，用户在线状态，好友列表等 主要功能模块。服务器端的设计主要增加了对企业应用的支持和扩展。 该即时通讯系统目前已经被多个高校和企业使用，并获得用户 好评。该系统的应用和推广，除了能够提高企业员工的工作效率外，还实现了系统内部资源与信息共享，员工之间的通讯可以借助网络进行，对实现节能环保的绿色办公 是有力 推动。 关键字 ： 办公自动化 ，企业应用，即时通信， 议 I is a of or or or in or in by in to It is by a ML CP to is a of in is to be to an of of To up an by of a to to to or It as an 录 录 中 文 摘 要 . I . 录 . 一章 绪论 . 1 第一节 研究背景 . 1 第二节 研究意义 . 3 第三节 研究内容 . 4 第二章 即时通信 . 5 第一节 通信协议 . 5 第二节 即时通信模型 . 8 第三节 软件实现技术 . 10 议 . 10 议 . 10 理 . 11 分析 客户端的开发流程 . 12 第三 章 即时通讯的需求分析 . 14 第一节 总体需求 . 14 第二节 用户分析 . 15 第三节 系统的功能需求 . 15 即时通信系统用例 . 15 用户登录用例 . 17 建立客户通信用例 . 19 退出系统用例 . 21 系统管理员用例图 . 22 第四节 性能需求 . 23 兼顾现有的办公条件 . 23 安全级别要求 . 23 目录 五节 数据库设计 . 42 与用户信息相关的数据库表设计 . 44 即时通讯相关数据库表结构设计 . 47 第五节 本章小结 . 23 第四章 即时通讯的系统设计 . 24 第一节 通信协议 . 24 第二节 网络拓扑 . 26 第三节 软 件结构 . 28 总体结构 . 28 第四节 即时通信客户端 . 32 号管理 . 33 户在线状态 . 34 本对话 . 36 户登录 . 37 友列表 . 38 户端退出 . 39 第五节 即时通信服务器 . 40 批量导入用户 . 40 部门设置 . 41 第六节 本章小结 . 50 第五章 即时 通讯的系统实现 . 51 第一节 开发环境 . 51 第二节 系统体系构架 . 51 第三节 功能实现 . 53 第四节 本章小结 . 68 第六章 总结与展望 . 69 第一节 工作总结 . 69 第二节 展望 . 69 参考文献 . 71 致谢 . 73 个人简历 在学期间发表的学术 论文与研究成果 . 74 第一章 绪论 1 第一章 绪论 第一节 研究背景 随着电脑和互联网的普及，尤其是移动互联网的发展，标志着以“联网、易用、时尚 ” 为特征的后 统的 3们利用电脑和互联网的时间越来越多，以“社区 (、“内容 (、“商务 ( 为主要特征的网络即时通信 最大程度的体现了网络给人们生活带来的变化，使得人们的沟通更加方便、 快捷，使人们真正有了天涯若比邻的“地球村 ” 的感觉。网络即时通信是一种在后 的，以 线网络为基础的，在交互双方之 在交互双方之间实时地传送语音、文字、图像等信息的通信方式。 1996年 7月，四个以色列 年轻人 在特拉维夫成立 了一家名为 司的名称取自拉丁语，意为神奇。四个月之后，世界第一个即时通信软 件 此拉开了神奇的序幕。他们没想到，当初仅仅是为了使连接在同一个服务器上的用户能相互交流而开发的 后来的日子里能如此风光无限 ：他们更没想到，即时通信软件迅速席卷了全球网民。即时通信软件的最大特点是在网上进行信息的实时交流，它的产生有着深刻的社会和技术原因。大凡人们都有渴望社交、获得社会尊重、实现自我的需求，这正是网络即时通信软件风行的驱动力。而物质间实时地传送语 音、文字、图像等信息的通信方式。文明的日益发达所带来的副作用， 使得人们习惯地与周围的人保持距离，以致人们更愿意对陌生人敞开心扉。与传统的通信方式相比，即时通信具备快捷、廉价、隐蔽性等特点，在网络上可以跨年龄、身份、行业、地域的限制，达到人与人、人与信息之间的零距离交流。从 这点上讲，网络即时通信的出现改变了人们的沟通方式和交友文化，大大拓展了个人生活交流的空间。 即时通信， (英文 写 是两个或者多个用户在互联网或者局域网上通过文本 或多媒体 进行交谈的准实时通信方式。 利用“即时通信 ”工具，用户可以实现异地文字、语音、视频的实时互通交流； 同时，借助即时通信工具，还可以帮助企业提高业务协同性及反馈的敏第一章 绪论 2 感度和快捷度。作为使用频率最高的网络软件，即时通信己经突破了技术上的种种局限，加强了系统的稳定性，被认为是现代交流方式的新象征。即时通信大部 分的模式依然采用 户端 服 务器 )结构，如 下 图 1 1，但它不同于传统的客户端服务器结构。用户 首先从即时消息服务器上获取好友列表，以建立点对点的联系，然后客户端 就能和 其好友 之间采用点对点方式发送信息； 在无法直接点对点联系时，则用服务器中转的方式完成。 客 户 端 1即 时 通 信 服 务 器客 户 端 2图 化 的即时通信体系结构 即时通信系统的互动性高于传统的 电子公告板系统 )和 统的邮件投递方式现 在被称为“蜗牛邮件 ” ，因为收件人至少要等一天才能从邮局收到信件。而 然在发送后的几秒种内即可抵达收件人的电子信箱，不过 致命弱点是发送者很难知道收信人是否即时上线接收邮件。而即时通信系统可 以使信息的收发双方在线上进行互动交流。利用它可以实时传送文字 、语音 、视频信息和 文件 传输。另外，它还可以作为企、事业 内部联络的一种方式。可以用来召开网络会议，比起实地 会议来 讲 ，不仅快捷，而且节省开支。 近年来，随着无线通信的快速发展，移动互联网为传统的 入了新的活力，同时也为即时通信带 来了一场革命，交互双方己经不再局限于以网络终端设备为唯一的接入手段， 在传统的网络即时通信中所起的作用正在被手机、智能终端 所取代。这使得网络即时通信更加大众化和人性化，即使不会使用电脑的人现在也可以享受到即时通信给人们生活带来的变化。另外，即时通信软件被加入了越来越多的新功能，使它正从毫无商业应用价值的聊天、游戏转变出来，成为能为商业企业带来商机和实惠的领域。所有的这一切都让人们对网络即时通信赋予了越来越多的注意力。可以说，即时通信的发展把后代的特征体现得淋漓尽致。 第一章 绪论 3 目前，大多数用户选择即时通信软 件主要用 做 与好友沟通交流，部分用户则以“交更多的朋友 ” 作为主要目的。由此可见，即时通信的最主要功能是作为大家彼此交流沟通的工具。随着即时通信的普及，人们也越来越多地在工作环境中享受到这些软件所带来的便利。根据 查结果显示： (1)27的即时通信用户都在工作时使用即时通信服务，比去年增长了 71： (2)在工作时使用即时通信软件的用户中， 70的人 主要利用即时通信软件与同事进行联络： (3)62的用户偶尔会在工作时间使用即时通信系统与家人和朋友联络，34的用户利用它与客户进行沟通 。即时通信之所以拥 有如此大规模的用户群体，“免费”是其很重要的一个因素。艾瑞市场咨询公司通过多家网站联机和卷调查获得的数据显示，目前国内即时通信用户仍然以低收入为主， 其中月收入低于 1500 元的用户比例高达 64 5，而月收入超过 5000 元以上的用户仅占 3 83的比例。另一个主要原 因便是高速互联网连接的普及，大约 71的互联网用户都是在家里使用高速互 联网连接。这些用户中 1 3 以上的人认为，高速的互联网接 入使他们把更多的时间用于即时通信服务，进行共享图片、文件等。因此，不难预见，即时通信在提高工作效率和降低通信成 本方面发挥着其他通信方式不可替代的作用，从而必将成为主流通信工具之一。 第二节 研究意义 随着信息化的普及和发展，现在网络不仅在各企事业单位中的应用越来越广泛而且也已经逐渐融入了每个人的生活当中，逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分。 为了更好的充实人们的生活，我们特设计 此系统满足人们在日常生活的需要和需求，也为了满足 人们在信息流通方面的方便，使得人们更能分享互联网上的资源，使得 网络的意义更能充分的体现。 交流是系统的关键也是目的，它能让你在简单的对话中了解复杂的社会，多彩的世界，使得人与人之间的距离彻底拉近 ，就像是面对面的交谈，彼此之间没有界限，没有差别，只有心与心的共振。 它也是你心灵抒发的对象，允许 你 把心中的快乐、郁闷、 观点 等肆无忌惮的阐发出来，没有压制，只有争论。它就是你直抒胸臆 的平台，是你交友的另第一章 绪论 4 一 种 重要方式。缺少了它你会感觉没什么，但是一旦有了它你会发现它是那么的重要。 第三节 研究内容 通 过本课题的最终设计，要求设计者实现一个基于 即时通信方案，能搜索并记录双方网络 址，基于 议进行文本内容的传输，并实现一对多发送文本信息的功能；要求设计者对基于 即时通信技术有一个系统地、 全面地了解，为基于 关领域的软件开发 要有 一定的编程基础。 论文的章节安排如下： 第一章是绪论，分别从论文的研究背景、研究意义和研究内容等方面进行了简要的介绍。 第二章是本系统涉及到的一些软件设计技术的介绍，重点介绍了 即时通讯系统所使用的原理和实现即时通讯系统所采用的编程 技术等内容。 第 三 章是即时通 讯 工作管理系统的需求分析。在这一章中，严格遵循软件工程的思想，对企业在工作管理方面的业务流程进行了必要的分析，然后从企业内部办公的需求出发，对即时通 讯 工作管理系统进行了详细的需求分析。 第四 章是即时通 讯 工作管 理系统的设计，分别从系统的整体结构设计、系统的 流程设计 和数据库设计等多个方面进行了阐述。 第五 章是即时通 讯 工作管理系统的实现，分别针对在论文的设计工作中涉及的功能模块一一进行了实现，并给出了相应的操作说明。 第六 章是总结 和展望 ，对本论文所实现的企业即时通工作管理系统的设计和开发工作做了总结，并对该系统进一步的功能扩展和开发提出了展望。 第二章 即时通信 5 第 二 章 即时通信 即时通信是两个或者多个用户在互联网或者局域网上通过文本进行交谈的准实时通信方式。 目前用户数量最大的五个即时通信系统，不仅有基本的文本通信功能，而且增加了语音和视频通信。基于 即时通信 (即时通信应用嵌入浏览器页面中，不需要用户在客户端下载并安装应用程序，适合使用公共场所计算机的情况，平台独立，使用 口通信，不受防火墙影响。移动即时通信以智能手机为客户端平台，企业即时通信可以提升企业的工作效率。 第一节 通信协议 即时通信软件实现的基本功能有：用户身份认证，好友列表，用户在线状态，和文本通信。其它增强的功能 可以有：对话记录，多人对话，信道加密，音频，视频，文件传送等。 即时通信中，客户端之间的通信通过服务器转发，快速转发大量 本流 是即时通信的基本功能。两个客户端通过服务器 进行文本 发送和应答过程如图 示： 图 时 通信消息发送和应答过程 第二章 即时通信 6 软件公司、 开源社区 及 个人开发 出了 数以百计的即时通信应用，表 列出了用户数量最大的五个即时通信协议， 客户端软件 ，和开发者 。 表 要即时通信协议和相应客户端软件 协议名称 客户端软件 开发者 软 虎 准组织 讯 讯 这五个即时通信系统都采用客户 /服务器架构，腾讯 有公开的技术资料，对即时通信技术的了解可以参考其它四个协议的相关文档。 议 为了在服务器端实现 议，按照任务处理流程定义了三种服务器，分别是用户分派服务器（ 通知服务器 (认 证服务器（ 交换服务器 ( 客 户 端分 派 服 务 器通 知 服 务 器 认 证 服 务 器交 换 服 务 器T C 统架构 一个用户启动即时通信客户端后首先和用户分派服务器建立连接，该服务器的域名是 口号 1863，它的任务是从众多通知服务器中选一个，并将此用户转交给这个服务器。 通知服务器和认证服务器实现了 议的主要部分，包括对用户口令和第二章 即时通信 7 密码进行认证，保留并不断刷新用户的在线状 态，将朋友列表和在线状态发送给成功登录的用户。 8如果用户开启和某个在线朋友的通信，该服务器将他们的连接切换给交换服务器。交换服务器在交谈的双方之间传递对话内容，输入状态，和文本控制信息，当参与对话的一个客户端退出后，通知另一方退出。 用户登录后，客户端在整个通话期间都和通知服务器始终保持连接，只有在收发信息时才和其它服务器建立短暂的连接。 议 构包括认证服务器， 务器， 务器，聊天室分配服务器，和众多的聊天室服务器。两个用户使用 户端软件在网络上通信从登录认证服务 器开始，首先客户端和服务器交换版本号，然后客户端向认证服务器发送用户帐号，如果正确，服务器返回给客户端认证密钥，客户端用这个认证密钥和用户密码构造 希码，认证服务器确认无误后给客户端发来 务器的地址和认证信息。 客 户 端聊 天 室 分 配服 务 器E - m a i l 服 务 器认 证 服 务 器聊 天 室 服 务 器T C S 服 务 器423156图 构 客户端用从认证服务器发来的认证信息连接到 务器，向服务器请求并收到最大通信速率，朋友列表，用户信息和设置。 务器实现 议规定的主要任务。 议 用 议， 构采用对称结构，阵列中的每个服务器功能相同，客户端可以和任意一台建立连接，并利用该服务器提供的服务实现和其他用户的所有即时通信功能。 第二章 即时通信 8 客 户 端Y M S G 服 务 器T C 构 第二节 即时通信模型 即时通信服务有两个实体：发送者和即时收信箱。即时通信协议定义了即时通信服务、发信者和即时收信箱之间的交互作用。即时通信服务与其他邮件服务不同之处在于，即时消息本身足够的小，便于快速交付到即时收件箱。个体，用户代理，即时通信系统的模型用图 示： 图 即时通讯系统的模型图 第二章 即时通信 9 即时通信系统模型发信者或者即时收信箱的身份鉴别。 1不同的收信箱有不同的身份鉴别需求。 2不同的 发信 者有不同的身份鉴别的需求。 3服务内部可能存在多服务器或者多代理服务器。也就是说一个即时通信服务的逻辑的连接，内部可能有复杂的重定向和代理结构。代理服务器即时收信箱的身份与其他服务器交换即时消息。 4服务并不需要一个服务器，可以通过发信者和即时收信箱之间的直接通讯实现。 5涉及与其他即时通信服务的情况，可能会有一定的内部机制。个体还可以通过收件箱用户代理设 置交付规则 (制即时通信服务把即时信息交付到即时收信箱。 图 务的内部拓扑结构 现在不少即时通信系统服务的内部拓扑中采用模式一；也有个别系统在即时通信服务上面采用模式二 (例如，深圳腾讯的 务中的即时通信服务，发信者首先考虑直接与即时收信箱进行通讯，如果发现直接通讯超时，会转为使用服务器中转完成通讯 )。 模式一是一种非常成熟的模式，大多数 用系统，例如 务、 务、 务等都是使用这种模式。模式二，对于模式一是一 个第二章 即时通信 10 技术上的修正，虽然这个修正带来了新的问题，但是它的 实用性是不可质疑的；本系统正是实用模式二作为服务模式。 本系统的服务是由服务器构成的，本系统中每个实体都由一个寄主服务器管理。个体必须向服务器注册，注册后就有可以控制的发信者和即时收件箱。发信者是独立于即时通信服务外的实体，而即时收信箱则存在于寄主服务器中。本系统的通讯系统中只有存在发送者和接收者两类实体。注册后的用户必须在服务器上建立登记表，才能知道其他用户的存在，与其他用户进行交流。 第三节 软件实现技术 议 议族的两个主要的传输协议， 面向连接的，面向无连接的，而实际上他们最大的区别在于为应用协议提供不同的服务， 议为应用程序提供点到点的通信：建立可靠的连接。如果有故障发生，阻碍分组到达远程系统，或者服务器不接受连接，客户都会得到通知：数据可 靠 的交付， 发生故障则 不能交付，发送方会得到通知；具有流控的传输；双工的传输，单个 接允许同时双向传送数据流模式， 发送方到接收方发送没有报文边界的字节。 议 应用程序提供多对多的通信， 进行通讯的 应用的数量上面，具有更大的灵活性。多个应用可以向一个接收方发送报文，一个发送方 也可以向多个接收方发送报文。 可以使用底层网络的广播和组播设施交付报文：供的是不可靠交付语义，报文可能丢失、重复或者失序，而发送方是得不到通知的；缺乏流控制：报文模式，当有数据交付的时候，必须制定报文边界。 1传输层协议的选定 由于 语义及其不同，如果要考虑应用协议所要求的语义，设计者就不能不在面向连接和无连接的传输协议间作出选择。利用面向连接的 以大大简化应用协议的设计工作。 “ 由于 提供可靠的交付，无第二章 即时通信 11 连接传输要求应用协议提供可靠性，并在必要时，使用一种称为自适应重传的复杂技术。为现有的应用程序增加自适应重传比较困难，它需要程序员具有相当地专业知识。 ” 4 选择 个很大的缺点就是，建立和中止连接的三次握手使 起销大。 “ 在考虑是用 是用 为域名服务系统的运输层协议是，设计者往往陷入两难的境地。一个理想的解决方案应该既能提供可靠的数据传输，又不需要专门的建立和释放连接， 不需要报文的反段和重组，同时还能是两端的空闲状态所处的时间最短。” 5 还有一个严重 的问题就是 空闲的连接上根本不发送任何分组。假设客户与某个服务器建立了连接，并与之交换请求和响应，接着便崩溃了。因为客户已经崩溃了，它就不会再发送任何请求了，然而，服务器到目前为止对它收到的所有请求都进行了响应，它便不会再向客户发送更多的数据了。在这种情况下，服务器拥有分配给该连接的数据结构 (包括缓存空间 )，并且这些资源不能被重新分配。服务器是设计成始终运行的。如果不断有客户崩溃，服务器就会耗尽资源 (比如，套接字、缓存空间、 接 )从而中止运行。 理 在服务器端程序中 ， 先通过 数建立服务器端的 通过 置 使用的服务器端 址及通信端口。带服务器端 通过侦听表示服务器端应用程序开始侦听客户端的连接。当收到来自客户端的连接请求时，便通过 立与客户端的连接。 建立服务器 用程序步骤如下： 1建立服务器端的 且以此侦听来自客户端的连接请求。 2当服务器段侦测到来自客户端的连接请求时，则接收此请求并建立客户端的 作为客户端连接及 后续处理发送及接收数据的依据，至此则完成服务器与客户端的 信连接， 3处理根据客户端的信息，一般称为请求，可视为客户端的指令需求。例如 信协议的 求，或 信协议的 令 (如 。 第二章 即时通信 12 4根据客户端传来的请求，服务器端需经过程序逻辑处理之后，发送回相对应的执行结果或错误信息至客户端，例如 务器须发送回 页内容，而 务器则发送回 令的结果。 5当程序完成数据或命令的处理之后，便关闭 信链接。在传递数据上，服务器与客户端之 间可通过 行数据的接收和发送。 9 当连接中断时，程序利用 闭 释放系统资源。 分析 客户端的开发流程 客户端 用程序与服务器端 用程序的流程很相似，最大的差别在于： 1服务器端 用程序主要用于侦听及接收客户端的连接，而客户端用程序则用于尝试与服务器端建立连接。 2 客户 端 用程序发送信息指令至服务器端，并接收服务器端所返回的结果；而服务器端 用程序则处理指令逻辑，并将结果或错误信息发送至客户端。 客户端应用程序首先通过 数建立客户端的 主要目的是与指令的服务器端 (指定主机的 址及通信端口号 )建立连接，此操作由 服务器端收到 连接请求时，则由服务器端的 立此连接。 建立客户端 用程序的步骤大致如下： 1客户端的 建立时需指定欲连接服务器端的主机名称 (或 址 )与 务的通信端口。 2特定信息或指令至服务器端。 3服务器端返回的执行结果或错误信息，并以特定格式显示。例如 容显示。 4客户端不需要服务器端的处理时，便关闭 信连接。在数据传递上，可利用 收及发送数据。最后并通过 接。 第二章 即时通信 13 即时通讯系统的在服务器端采用的开发技术主要有 务器 据库采用的是开源 据库系统， 务器底层采用 C 语言 络编程技术实现多任务、多线程的 程。服务器端的 面采用 底层 操作系统 采用的是 统 。 本系统 客户端采 用的开发工具是 008。 由于本系统的用户使用的个人终端均是单位配置的工作电脑，它们都是使用基于 作系统的，因此本系统的客户端程序开发 以客户环境选用 008。 台上最流行的应用程序集成开发平台。 008 提供 了强大的程序调试功能和数据库操作功能，提供方便易用的可视化程序设计工具 能 够帮助 开发人员快速、迅捷地 创建 用户 面和各种功能模块的代码编程 。 第三章 即时通讯的需求分析 14 第 三 章 即时通讯的 需求分析 软件工程思想要求我们对系统进行分析时必须考虑系统的功能需求和性能需求这两个方面。具体地，又可以从系统的总体需求出发，按照功能逐级细化。 本文要实现的即时通信系统是允许用户通过网上进行交互，即 要求实现可以方便用户之间进行交流，信息即时发送，即时回复。这里 提到 的信息可以是文字，图像，视频和文件。 第一节 总体需求 通过对企业用户进行需求调研，大概明确了以下几个方面的需求： （ 1）用户 使用系统时应该有“登录”的过程 和大 多数的应用程序一样，系统用户应该通过用户名（ 密码进行登录，只有登录到系统中之后才能使用系统功能。因此，系统应该具有专门的模块，对用户登录系统时提供的 密码进行核实，并按照预先分配给其的权限，在用户进入系统后提供相应的功能操作。 （ 2）用户的权限分配 企业用户因为职别的不同，使用系统中的功能也会不同，因此要对用户分成不同的职别，分配其不同的权限，避免用户越权使用系统中的功能。所以，对于系统中的用户来说，应该事先有管理人员根据其职别对其分配一定的操作权限。 和绝大多数的管理系统类似，系统管理员拥有 系统 的 最高权限。 （ 3） 工作管理 在企业中，每个员工的工作安排，都是和其他员工的安排有着不同程度的关系。对于一个办公自动化系统来说，使用系统的员工应该能够通过系统对自己的工作内容、进度、任务安排等内容有一个统筹安排，也应该能通过系统了解部门其他员工的工作进度和日程，尤其是和自己工作任务紧密相关的工作进度与日程安排等内容。因此系统在工作管理方面，应该为用户提供两个主要方面的功能，一是对自己工作的管理，另一个就是对其他用户工作的了解。 第三章 即时通讯的需求分析 15 对于职别较高的用户，除了能够对自己的工作内容进行管理和查看其他用户工作内容进度等 内容外，还可以设定整个部门或组织的工作日程安排。 （ 4）信息的共享与发布 大型企业中的员工人数众多，于是要求某些信息需要在一个集中 平台上进行统一发布和共享，例如企业 相关的规章制度、通知 、 公告等 等，也包括内部 资料的下载。 第二节 用户 分析 本系统从系统角色的角度出发，分为以下五种角色，分别是： 位于 服务器端，系统 服务的 管理者 位于服务器