一種利用SOAP擴展在Web服務中傳輸數(shù)據(jù)的方法

邱 玲，張立人，何海濤

(四川理工學院計算機學院，四川 自貢 643000)

Web服務提供了基于HTML的Web站點以外的快速、靈活的數(shù)據(jù)獲取途徑，然而，普通的Web服務只適合傳輸能被XML高效打包的數(shù)據(jù)類型，對于一些二進制數(shù)據(jù)，例如圖形、圖像、音頻等，卻難以高效傳輸，這嚴重限制了Web服務的應用領域。隨著微軟公司的SOAP擴展技術的引入［1］，我們能對Web服務的全過程進行控制，從而具有傳輸任意數(shù)據(jù)類型的可能性。

1 Web服務

1.1 Web服務技術基礎

Web服務作為一個跨平臺獲取數(shù)據(jù)的協(xié)議，必須屏蔽掉各種硬件平臺和操作系統(tǒng)平臺的差異。因此，Web服務必須提供以下幾個方面的功能:一種獨立于平臺的數(shù)據(jù)交換格式、一種描述數(shù)據(jù)結構的方法、打包數(shù)據(jù)以跨越Internet傳輸?shù)臉藴史椒?、Web服務通知客戶程序自身結構的方法以及以編程方式定位Web服務的方法。為了實現(xiàn)這些功能，Web服務采用的技術分別是:使用XML進行數(shù)據(jù)的表達、用XML大綱進行數(shù)據(jù)結構的描述、以SOAP協(xié)議來打包數(shù)據(jù)并在Internet上傳輸、利用WSDL語言描述自身、以及采用UDDI進行定位［2-3］。

在這些基礎技術中，我們著重考察數(shù)據(jù)的XML表達形式。XML是純文本格式，但通過串行化和反串行化技術可以封裝二進制數(shù)據(jù)。例如，一個整數(shù)1234，要發(fā)送出去時，串行化為文本“1234”，當對方收到這個文本后，又進行反串行化成為整數(shù)1234。由于文本格式對于任何平臺都是可讀的，所以XML就具有了跨平臺傳輸數(shù)據(jù)的性質(zhì)。但同時我們也注意到，串行化和反串行化是低效的，占用了大量的CPU時間，同時，用文本格式表達二進制將使用更多的字節(jié)，從而占用了更多的網(wǎng)絡帶寬。因此，這種基于串行化和反串行化的XML表達方式并不適用于復雜的數(shù)據(jù)類型。

1.2 Web服務的工作過程

Web服務的體系結構［4］是客戶端/服務器形式，所以在工作中首先由客戶端發(fā)起請求，然后由Web服務應答。由于這個過程是跨Internet進行的，要求穿越防火墻，所以將請求報文和應答報文都封裝成SOAP報文形式，以HTTP協(xié)議進行發(fā)送，這樣Web服務的工作過程實際就是客戶端程序構造SOAP請求報文，其中以XML的形式串行化函數(shù)調(diào)用的名稱和參數(shù)，然后將其以HTTP協(xié)議發(fā)送給Web服務端;Web服務端接收到請求報文后，對參數(shù)進行反串行化，完成函數(shù)調(diào)用，將計算結果重新串行化為XML形式，打包成SOAP應答報文，最后用HTTP協(xié)議發(fā)送回客戶端;客戶端收到應答報文后，對計算結果進行反串行化，從而得到實際的返回值，Web服務的一次工作過程完成。

在這個過程中，客戶端程序只要發(fā)起了發(fā)送命令，就不能再進行任何操作，只能等待Web服務的應答。Web服務端同樣如此，從接收到請求報文到發(fā)送應答報文都是Web服務器自動進行［5］。系統(tǒng)將自動進行相應的串行化、反串行化、SOAP報文的構造以及網(wǎng)絡傳輸工作。整個過程都沒有允許客戶程序和Web服務進行更多的控制。

2 SOAP擴展

從以上討論可以看出，由于XML串行化和反串行化的低效，同時Web服務沒有允許我們對請求服務的全過程進行深入的控制，所以對于一些特殊類型的數(shù)據(jù)我們難以通過Web服務進行有效傳輸，例如圖形、圖像、音頻以及含有復雜數(shù)據(jù)的對象等。這樣就限制了Web服務的應用性。為了進行任意數(shù)據(jù)的高效傳輸，需要引入一種更深入的機制到Web服務標準中，這就是SOAP擴展。

2.1 SOAP擴展對SOAP報文的處理方法

SOAP擴展［6］的基本思想是將一個SOAP報文從發(fā)送到接收的整個過程劃分為4個階段，每個階段都允許代碼進行攔截和干預，從而控制對某些數(shù)據(jù)的串行化與否、數(shù)據(jù)的加密解密以及在SOAP報文中加入特定數(shù)據(jù)等。這4個階段及其作用是:

(1)BeforeSerialize

串行化之前階段，即對象串行化為SOAP報文之前階段。此階段攔截到的是二進制數(shù)據(jù)。對于客戶端，這是在SOAP請求發(fā)送給Web服務之前，對于Web服務，這是在對Web方法調(diào)用的響應被返回客戶端之前。

(2)AfterSerialize

串行化之后階段，此時，對象已經(jīng)串行化為SOAP報文，但還沒有被發(fā)送出去。此階段攔截到的是文本形式的SOAP報文。對于客戶端和WEB服務，情形與BeforeSerialize相同。

(3)BeforeDeserialize

反串行化之前階段，即已經(jīng)接收到一個SOAP請求和應答報文，但還沒有進行反串行化。此階段攔截到的報文是文本形式。對于客戶端，是從Web服務獲得響應的時候，對于Web服務，是從客戶端收到請求的時候。

(4)AfterDeserialize

反串行化之后階段，這時，已經(jīng)將接收到的SOAP報文反串行化了。此階段攔截到的報文是二進制形式。對于客戶端和Web服務，情形與BeforeDeserialize階段相同。

2.2 SOAP擴展傳輸特殊二進制數(shù)據(jù)

這里，僅考慮高效傳輸大塊二進制數(shù)據(jù)。SOAP擴展給了我們一種思路:既然我們想在SOAP報文中加入大塊二進制數(shù)據(jù)而又不希望對這些數(shù)據(jù)進行例行的串行化和反串行化，那就應該在發(fā)送方已經(jīng)經(jīng)過串行化形成了文本形式的SOAP報文以后，而在發(fā)送出去以前，將大塊二進制數(shù)據(jù)插入文本SOAP報文的某個位置;當接收方收到這個文本SOAP報文后，也應該在進行反串行化之前從那個位置取出大塊二進制數(shù)據(jù)，并刪除以還原SOAP報文的本來面目，再進行其他數(shù)據(jù)的反串行化。由于SOAP報文中的格式只對Web服務有效而對HTTP協(xié)議無效，所以我們插入大塊二進制數(shù)據(jù)后不會影響SOAP報文在網(wǎng)絡上的傳輸。因此，我們只要選擇在發(fā)送方的AfterSerialize階段和接收方的BeforeDeserialize階段進行攔截并做相應處理即可實現(xiàn)大塊二進制數(shù)據(jù)的傳輸。

3 實現(xiàn)舉例

首先從SoapExtension類派生出自己的擴展類，其中最重要的是重載ProcessMessage()方法。對于Web服務端，在這個方法中響應AfterSerialize階段。下列關鍵代碼表示了在原SOAP報文的某處插入一個圖像文件:

FileStream fs=new FileStream("d:\old.jpg"，

FileMode.Open，F(xiàn)ileAccess.Read);

unsafe

{

long len=fs.Length;

byte*p=(byte*)＆len;

for(int j=0;j＜8;j++)

tempStream.WriteByte(*(p++));

}

Copy(fs，tempStream);

fs.Close();

對于客戶程序，在ProcessMessage()方法中響應BeforeDeserialize階段，從SOAP報文的約定字節(jié)處取出這個圖像文件。從本例可見，通過SOAP擴展的方法可以很好地實現(xiàn)二進制數(shù)據(jù)的傳輸。

對于客戶程序，在ProcessMessage()方法中響應BeforeDeserialize階段，從SOAP報文的約定字節(jié)處取出這個圖像文件。從本例可見，通過SOAP擴展的方法很好地實現(xiàn)了二進制數(shù)據(jù)的傳輸。。

[1] 馮柳平.基于SOAP擴展的Web服務安全機制研究[J].北京印刷學院學報,2009,17(6):37-39.

[2] Joseph Bustos,Karli Watson.NET Web服務入門經(jīng)典[M].北京:清華大學出版社,2003.

[3] Russ Basiura,Mike Batongbacal,著.康 博,譯.ASP.NET Web服務高級編程[M].北京:清華大學出版社,2002.

[4] 曾 岫,彭 宏,左國威.基于SOAP擴展的Web服務安全模型[J].廣州航海高等?？茖W校學報,2008,16(2):40-42.

[5] 李林靜,趙建偉.加強SOAP消息安全通信平臺的分析及實現(xiàn)[J].計算機與數(shù)字工程,2011,39(3):92-97.

[6] 李林靜,趙建偉.一種基于SOAP擴展的SOAP消息分析方法[J].計算機系統(tǒng)應用,2012,21(1):152-155.