一種基于SIP和MSRP協(xié)議實(shí)現(xiàn)文件斷點(diǎn)續(xù)傳的方法

羅有平，周炳然

(1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081；2.河北省教育考試院，河北 石家莊 050091)

0　引言

文件傳輸功能是統(tǒng)一通信系統(tǒng)即時(shí)消息子系統(tǒng)提供的服務(wù)之一[1]，該功能為統(tǒng)一通信系統(tǒng)用戶提供了交換文件的能力[2]。在文件傳輸過程中，網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定、客戶端軟件宕機(jī)、重啟和用戶取消傳輸操作等各種原因都會(huì)引起文件傳輸中斷，如果統(tǒng)一通信系統(tǒng)中沒有斷點(diǎn)續(xù)傳功能，下次再傳輸該文件就得從頭再來[3]，尤其對(duì)較大的文件將耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行重復(fù)傳輸[4]。為了減少重復(fù)傳輸斷點(diǎn)前的文件數(shù)據(jù)、提高傳輸效率，文件傳輸功能必須具備在上次斷點(diǎn)處繼續(xù)傳輸文件的能力。

為了提升文件傳輸功能的用戶體驗(yàn)，文件傳輸子系統(tǒng)應(yīng)具有高穩(wěn)定性，支持多用戶并發(fā)，支持各種不同類型文件的傳輸，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳[5]，支持傳輸過程中主動(dòng)取消文件傳輸，支持接收方接收或拒絕接收文件，禁止非法用戶傳輸文件[6]。

文獻(xiàn)[6-10]已開展了利用FTP協(xié)議和HTTP協(xié)議實(shí)現(xiàn)文件斷點(diǎn)續(xù)傳，這種方法適用于基于Web網(wǎng)站瀏覽器方式或文件下載工具方式對(duì)文件進(jìn)行下載，并不適用于統(tǒng)一通信系統(tǒng)中用戶之間文件可靠傳輸，本文則討論在統(tǒng)一通信系統(tǒng)中基于Session Initiation Protocol(SIP)協(xié)議和Message Session Relay Protocol(MSRP)協(xié)議來實(shí)現(xiàn)文件斷點(diǎn)續(xù)傳的方法。

1　協(xié)議研究

根據(jù)IETF在RFC3261中的建議，SIP協(xié)議本身并不提供服務(wù)[11]。SIP協(xié)議作為一個(gè)基礎(chǔ)協(xié)議，用戶可以在其上實(shí)現(xiàn)多種統(tǒng)一通信業(yè)務(wù)，例如：多媒體電話、多媒體會(huì)議、點(diǎn)擊撥號(hào)、即時(shí)消息和狀態(tài)呈現(xiàn)等業(yè)務(wù)[12]。SIP協(xié)議不對(duì)傳輸層協(xié)議進(jìn)行要求，面向連接和無連接的傳輸層協(xié)議都可以用于承載SIP協(xié)議，可以用于傳輸SIP的傳輸層協(xié)議有UDP、TCP和SCTP[13]。

在RFC4975中指出了MSRP協(xié)議適用于實(shí)時(shí)性要求高的業(yè)務(wù)，如即時(shí)消息、文件傳輸、圖片共享、游戲和業(yè)務(wù)操作控制等[14]。MSRP協(xié)議承載在傳輸層的TCP協(xié)議之上，基于TCP可靠傳輸協(xié)議傳輸消息或文件，具有數(shù)據(jù)傳輸快、傳輸占用帶寬少等特點(diǎn)[15]。

SIP協(xié)議制定了2種即時(shí)消息模式：尋呼模式和會(huì)話模式[16]。尋呼模式通過SIP MESSAGE信令來發(fā)送即時(shí)消息，適用于較短文本消息傳送[17]。會(huì)話模式是與尋呼模式相對(duì)的一種模式，每次對(duì)話都有一個(gè)明顯的起始和終止標(biāo)識(shí)，通過采用INVITE和BYE等信令方法來啟動(dòng)和結(jié)束一次會(huì)話，并依靠MSRP協(xié)議實(shí)現(xiàn)文件傳輸?shù)募磿r(shí)通信[18-19]。MSRP可稱為會(huì)話模式的即時(shí)信息傳輸協(xié)議，MSRP的角色就如同RTP[8]，只是傳輸?shù)膬?nèi)容為文件內(nèi)容本身，這樣可以避免每條消息均需包含一長(zhǎng)串的SIP消息頭。會(huì)話模式的優(yōu)點(diǎn)是讓即時(shí)消息的功能更完整，并且讓SIP強(qiáng)化自身的優(yōu)點(diǎn)，以支持圖像、語音、視頻和文本等文件交換。

2　支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳的文件傳輸流程設(shè)計(jì)

2.1　協(xié)議擴(kuò)展設(shè)計(jì)

協(xié)議擴(kuò)展是針對(duì)即時(shí)消息多種信息格式進(jìn)行支撐，使用戶間通過統(tǒng)一通信系統(tǒng)即時(shí)消息子系統(tǒng)不僅能傳遞普通文本信息，還能傳遞大數(shù)據(jù)文件、圖形信息和音視頻信息，并且讓離線消息、匿名消息、定時(shí)消息、消息報(bào)告和斷點(diǎn)續(xù)傳等即時(shí)消息業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)成為可能。為支撐斷點(diǎn)續(xù)傳等豐富的擴(kuò)展業(yè)務(wù)，部分協(xié)議擴(kuò)展字段含義如表1所示。

表1文件傳輸擴(kuò)展字段

序號(hào)字段值含義1MsgExt．msgType消息類型：IM：即時(shí)消息；TM：定時(shí)消息；SYSTEM：系統(tǒng)廣播消息；REPORT：遞送報(bào)告；FileNotify：表示文件傳輸。2MsgExt．localMsgID終端的本地消息標(biāo)識(shí)。3MsgExt．File．ID傳輸文件標(biāo)識(shí)。4MsgExt．File．Name文件名稱。5MsgExt．File．Size文件大小(單位為Byte)。6MsgExt．File．Status狀態(tài)：Request：表示請(qǐng)求傳輸；Agree：表示同意傳輸；Reject：表示拒絕傳輸；Stop：表示終止傳輸。7MsgExt．File．Seek文件分片索引值。

2.2　信令流程設(shè)計(jì)

支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳的文件傳輸信令流程如圖1所示，該流程涉及發(fā)送方、SIP AS、MSRP AS和接收方4個(gè)角色。全過程共包含5個(gè)階段：發(fā)送方進(jìn)行文件傳輸請(qǐng)求、接收方同意或拒收文件、建立連接、文件數(shù)據(jù)傳輸和拆除連接。下面分別描述各階段的業(yè)務(wù)流程及協(xié)議示例。

階段1：當(dāng)發(fā)送方UE A需要傳輸文件給接收方UE B時(shí)，首先向所在域的SIP AS發(fā)送關(guān)于文件傳輸請(qǐng)求SIP MESSAGE消息，該文件傳輸請(qǐng)求消息經(jīng)過統(tǒng)一通信即時(shí)消息服務(wù)器處理后，被路由到達(dá)接收方，提示接收方有一文件交換的請(qǐng)求。文件傳輸請(qǐng)求SIP MESSAGE消息示例如圖2所示，消息中的擴(kuò)展字段具體含義如表1所示。

圖1　支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳的信令流程

圖2　文件傳輸請(qǐng)求示例

階段2：接收方收到文件傳輸請(qǐng)求提醒后，可以決定是否接收該文件，如果接收方同意接收該文件，則通過SIP MESSAGE通知發(fā)送方，然后將發(fā)起媒體協(xié)商流程；如果接收方拒絕接收文件，也通過SIP MESSAGE通知發(fā)送方拒絕接收文件，流程到此結(jié)束。以同意接收文件傳輸SIP MESSAGE消息為例，消息示例如圖3所示。

喜姑與香娭毑的不同之處在于，香娭毑的山水，是嫁到白家灣以后慢慢顯露出來的，而喜姑則是嫁到白家灣就顯露出山水了，喜姑的山水當(dāng)然是山歌。

圖3　同意接收文件傳輸消息示例

階段3：發(fā)送方在收到接收方同意文件傳輸消息后，發(fā)送方與接收方通過INVITE-200 OK-ACK信令流程建立SIP會(huì)話，SIP AS為收發(fā)雙方向MSRP AS進(jìn)行資源預(yù)留請(qǐng)求。在SIP消息交互過程中，利用SDP攜帶發(fā)送方、文件傳輸服務(wù)器、接收方為本次文件傳輸分配的業(yè)務(wù)端口號(hào)及IP地址。然后再通過MSRP HELLO握手消息分別建立發(fā)送方、接收方與文件傳輸服務(wù)器之間的業(yè)務(wù)連接通道，為下一階段的文件數(shù)據(jù)傳輸做好準(zhǔn)備。MSRP握手消息示例如圖4所示。

圖4　MSRP握手消息示例

階段4：發(fā)送方、接收方分別與文件傳輸服務(wù)器建立TCP連接后，就可利用MSRP SEND來分片發(fā)送文件內(nèi)容本身了，MSRP SEND文件內(nèi)容示例如圖5所示。

圖5　MSRP SEND文件數(shù)據(jù)示例

階段5：文件傳輸完成后，通過BYE拆除接發(fā)送方與接收方之間的SIP會(huì)話，SIP AS通知MSRP AS拆除本次文件傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)通道，回收相關(guān)資源。拆除文件傳輸消息示例如圖6所示。

圖6　拆除文件傳輸消息示例

2.3　斷點(diǎn)續(xù)傳設(shè)計(jì)

在文件傳輸過程中的階段4，一旦發(fā)生發(fā)送方取消文件傳輸、接收方停止接收文件和網(wǎng)絡(luò)中斷等情形，文件傳輸將被終止。

下次繼續(xù)再傳輸該文件，上述信令流程將再執(zhí)行一遍，在階段1中，接收方收到文件傳輸請(qǐng)求SIP MESSAGE消息后，首先通過檢測(cè)MsgExt.File.ID值，來判斷該文件內(nèi)容是否被發(fā)送方修改過，如果該值不一樣，則需要重頭開始傳輸最新文件，這樣可以保證文件名稱未改變，而文件內(nèi)容卻進(jìn)行了修改的情況下，正確傳輸最新文件。如果該值一樣，則可以從斷點(diǎn)處續(xù)傳文件，在階段2中，接收方在同意接收文件傳輸SIP MESSAGE消息的MsgExt.File.Seek字段，填上已接收文件數(shù)據(jù)分片數(shù)，則表示讓發(fā)送方從該分片數(shù)的下一片開始發(fā)送，從而實(shí)現(xiàn)從斷點(diǎn)處續(xù)傳文件功能。

3　文件傳輸軟件架構(gòu)

文件傳輸軟件用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)文件可靠傳輸，根據(jù)邏輯功能劃分，文件傳輸軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7　文件傳輸軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

① SIP消息服務(wù)：接收來自用戶的SIP消息處理，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)發(fā)送尋呼模式消息和會(huì)話模式消息，支持同意和拒絕用戶的文件傳輸請(qǐng)求。

② 內(nèi)部消息處理：SIP消息服務(wù)與MSRP服務(wù)間有接口信息的交換，為了降低2個(gè)軟件之間的耦合性，防止一個(gè)程序修改時(shí)影響另一個(gè)程序，2個(gè)軟件間采用內(nèi)部消息的方式來處理接口信息的交換。

④ MSRP協(xié)議棧：MSRP協(xié)議棧是整個(gè)程序的核心所在。MSRP服務(wù)與即時(shí)消息SIP服務(wù)協(xié)同工作來完成文件傳輸功能，即時(shí)消息SIP服務(wù)進(jìn)行提前會(huì)話協(xié)商，然后對(duì)MSRP協(xié)議棧進(jìn)行管理，包括兩端的path申請(qǐng)、綁定以及各資源的申請(qǐng)與釋放。

⑤ 配置管理：整個(gè)程序在啟動(dòng)時(shí)，將從配置數(shù)據(jù)庫中讀取程序的一些基本的配置，包含著IP地址和端口號(hào)，以此保證當(dāng)這些基本信息修改時(shí)，不需要重新編譯程序即可正常運(yùn)行。

4　應(yīng)用結(jié)果分析

為了驗(yàn)證文件斷點(diǎn)續(xù)傳效果，構(gòu)建了由服務(wù)器、有線終端及無線終端組成的統(tǒng)一通信系統(tǒng)，其組網(wǎng)示意圖如圖8所示。統(tǒng)一通信服務(wù)器上運(yùn)行SIP AS、MSRP AS，終端上運(yùn)行統(tǒng)一通信客戶端軟件，進(jìn)行文件傳輸，在各終端上使用文件傳輸功能，其人機(jī)交互界面示意如圖9所示。

圖8　統(tǒng)一通信系統(tǒng)拓?fù)鋱D

圖9　文件傳輸用戶界面

設(shè)計(jì)的基于SIP和MSRP協(xié)議實(shí)現(xiàn)文件斷點(diǎn)續(xù)傳方法與基于軟件架構(gòu)開發(fā)的文件傳輸軟件在統(tǒng)一通信系統(tǒng)中的應(yīng)用表明，該方法為即時(shí)消息子系統(tǒng)提供了高可靠性的文件傳輸功能，并具備良好的用戶體驗(yàn)。

5　結(jié)束語

斷點(diǎn)續(xù)傳是文件傳輸功能的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文研究實(shí)現(xiàn)了基于SIP和MSRP協(xié)議實(shí)現(xiàn)文件斷點(diǎn)續(xù)傳的方法，從發(fā)送方、SIP AS、MSRP AS、接收方之間的信令流程，交互協(xié)議的擴(kuò)展字段及文件傳輸服務(wù)軟件架構(gòu)等方面進(jìn)行詳細(xì)描述，實(shí)現(xiàn)了文件無縫續(xù)傳。該方法及軟件架構(gòu)適用于無線信道環(huán)境下的統(tǒng)一通信系統(tǒng)。

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