摘要 信息技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)字家庭中逐漸形成了三大信息孤島：以手楓為代表的通信設(shè) 備，以數(shù)字電視為代表的信息設(shè)備，以及以瞧腦為代表的鼴終設(shè)備。秘前對手如俺使這 三大信惑孤島無縫的互聯(lián)是一個研究的熱點，本文闡述的i g r s 便是其中的一個解決方 案。 i g r s ( i n t e l l i g e n tg r o u p i n g & r e s o u r c es h a r i n g ) 蔻為了實現(xiàn)信息設(shè)備智能互聯(lián)、贅 源共享、協(xié)同服務(wù)麗制定的基礎(chǔ)摻議。支持i g r s 協(xié)議的信患設(shè)備能夠在網(wǎng)絡(luò)上叁動的 發(fā)現(xiàn)對方，并自動的進彳亍設(shè)備信患的交互，滿足了一定條件的設(shè)備聞就能互相蓉享瓣方 酶資深。 在i g r s 中所有的資源都是以服務(wù)的澎式呈現(xiàn)的，因此共享資源豹行為稱作服務(wù)調(diào) 用。在服務(wù)調(diào)用之前，客戶端和服務(wù)端必須建立起相應(yīng)的會話。建立會話的隧的是為了 讓服務(wù)端能夠?qū)φ{(diào)用自己的客戶進行身份的鑒別，只有通過鑒別的客戶才能順利的調(diào)用 自己的服務(wù)。鑒別酶方式由服務(wù)端翹定，根據(jù)不弱的應(yīng)用場合和安全要求可以存不羈的 鑒別機制：不鑒剮、基于對稱密鑰的鑒別機制、基于公鑰的整別機制、基于可信賴第三 方麓鑒別枧捌。根據(jù)不燕的鑒澍機制，建立起的會話魄安全橇制也是不露熊。 一個i g r s 設(shè)備可以有多個服務(wù)，每個服務(wù)用唯一的服務(wù)穿列號標識。對于同一個 設(shè)備上的不同的服務(wù)，各是鯰鑒別梳剃可以不一樣。在實際應(yīng)用中，一個功麓的實現(xiàn)需 要調(diào)用多個服務(wù)，因此一個客戶需桀與設(shè)備上的若于個服務(wù)建立起會話才能實現(xiàn)正常的 應(yīng)用。 本文總結(jié)筆者參與相關(guān)科研項目的心得，主要論述i g r s 基礎(chǔ)協(xié)議棧的實現(xiàn)原理， 籠其對i g r s 會話橇鍘豹實現(xiàn)燕理作了詳細鵑闡述。最后，論文總結(jié)了研究幫實現(xiàn)鯰成 果，并指出了下一步的研究方向。 關(guān)鍵字：i g r s ，服務(wù)，會話 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ，t h r e ei n f o r m a t i o ni s l a n d sa l ef o r m e d g r a d u a l l ya n dr e s p e c t i v e l yi nd i g i t a lh o m e ：c o m m u n i c a t i o nd e v i c e sr e p r e s e n t e db ym o b i l e p h o n e , i n f o r m a t i o nd e v i c e sr e p r e s e n t e db yd i g i t a lt v ，a n di n t e m e td e v i c e sr e p r e s e n t e db yp c 。 n o wi ti sar e s e a r c hh o t s p o tt om a k et h ed e v i c e sc o m m u n i c a t es m o o t h l ya m o n gt h r e ei s l a n d s ， a n di g r s ( i n t e l l i g e n tg r o u p i n g & r e s o u r c es h a r i n g ) e x p a t i a t e di nt h i sa r t i c l ei sas o l u t i o n t ot h i sp r o b l e m i g r si sab a s i cp r o t o c o l ，w h i c hi sc o n s t i t u t e dt om a k ei n t e l l i g e n tg r o u p i n g & r e s o u r c e s h a r i n gc o m et r u ea m o n gi n f o r m a t i o nd e v i c e s i n f o r m a t i o nd e v i c e sb a s e do ni g r sw i l l d i s c o v e ra n de x c h a n g ed e v i c e si n f o r m a t i o ne a c ho t h e ra u t o m a t i c a l l yi nt h en e t w o r k , a l s ot h e y ： c a l ls h a r et h er e s o u r c e sw h e nc e r t a i nq u a l i f i c a t i o n sa r es a t i s f i e d a l lt h er e s o u r c e sa l ep r e s e n t e da ss e r v i c e si ni g r s ，s os h a r i n gr e s o u r c ei sc a l l e ds e r v i c e i n v o k e 。b e f o r ei n v o k i n gs e r v i c e ，s e s s i o nm u s tb ec r e a t e db e t w e e nc l i e n ta n ds e r v e r s e r v e r c a l la u t h e n t i c a t et h ec l i e n tb ys e s s i o n ，a n do n l yt h ec l i e n tw h op a s s e dt h ea u t h e n t i c a t i o nc a l l i n v o k et h es e r v i c e 朋1 em e t h o do fa u t h e n t i c a t i o ni sd e c i d e db ys e r v e r ，a n dt h e r ea r es e v e r a l d i f f e r e n tm e t h o d sv c h i c hw i l lb ec h o s e na c c o r d i n gd i f f e r e n ta p p l i c a t i o ns i t u a t i o n sa n ds e c u r i t y r e q u i r e m e n t s ：n oa u t h e n t i c a t i o n 、a u t h e n t i c a t i o nm e c h a n i s mb a s e do ns y m m e t r yk e y 、 a u t h e n t i c a t i o nm e c h a n i s mb a s e do np u b l i ck e y 、a n da u t h e n t i c a t i o nm e c h a n i s mb a s e do n3 r d t r u s t e dd e v i c e s 。t h es e c u r i t yo fs e s s i o ni sd i f f e r e n tb e c a u s eo fd i f f e r e n ta u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m t h e r ea r es e v e r a ls e r v i c e si no n ei g r sd e v i c e ，a n ds e r v i c e sa r ed i s t i n g u i s h e db ys e r v i c e m ?；a u t h e n t i c a t i o nm e c h a n i s mo ft h e d i f f e r e n ts e r v i c e sc a nb ed i f f e r e n ti nt h es a m e d e v i c e 。i na p p l i c a t i o n ，m o r et h a no n es e r v i c es h o u l db ei n v o k e dt oa c c o m p l i s ho n ef u n c t i o n ， s oo n ec l i e n tw i l lc r e a t es e s s i o n sw i t hs e v e r a ls e r v i c e si nt h es a m ed e v i c et oa c c o m p l i s ht h e a p p l i c a t i o n ， 弧ed i s s e r t a t i o ns u m m a r i z e st h ea u t h o r sa c h i e v e m e n t sa n de x p e r i e n c e sg a i n e di nt h e r e l a t e dr e s e a r c hp r o j e c t 弧i sd i s s e r t a t i o nm a i n l yd i s c u s s e dt h er e a l i z a t i o nt h e o r yo fi g r s s t a c k ，e s p e c i a l l yt h ei g r ss e s s i o nt h e o r y f i n a l l y ，t h ed i s s e r t a t i o ns u m m a r i z e st h e o u t c o m eo f t h er e s e a r c h e s ，a n dp o i n t so u tt h ed i r e c t i o no ff u r t h e rs t u d y i i k e y w o r d s ：i g r s ，s e r v i c e ，s e s s i o n i i i 術(shù)語和縮略語 d l n a數(shù)字生活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟 d i g i t a ll i v i n gn e t w o r ka l l i a n c e d h w g數(shù)字家庭工作組 d i g i t a lh o m ew o r k i n gg r o u p d h c p動態(tài)主機分配協(xié)議 d y n a m i ch o s tc o n f i g u r a t i o n p r o t o c o l d n s域名服務(wù)器d o m a mn a m es e r v e r g e _ n a通用事件通告體系結(jié)構(gòu)g e n e r a le v e n tn o t i f i c a t i o n a r c h i t e c t u r e h t t p超文本傳輸協(xié)議 h y p e r t e x tt r a n s p o r tp r o t o c o l i g r s智能互聯(lián)、資源共享與協(xié)同服務(wù) i n t e l l i g e n tg r o u p i n g & r e s o u r c e s h a r i n g l l o p互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部對象請求代理協(xié)議i n t e m e ti n t e r - o r bp r o t o c o l n g n下一代網(wǎng)絡(luò)n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k i n g r m i遠程方法調(diào)用r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n s o a p簡單對象訪問協(xié)議 s i m p l e0 b j e c ta c c e s sp r o t o c o l s s d p簡單服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議 s i m p l es e r v i c ed i s c o v e r y p r o t o c o l t c p傳輸控制協(xié)議 t r a n s p o r tc o n t r o lp r o t o c o l u d p用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議u s e rd a t a g r a mp r o t o c o l 眥統(tǒng)一資源定位u n i v e r s a lr e s o u r c el o c a t o r u 烈統(tǒng)資源標識符u n i v e r s a lr e s o u r c ei d e n t i f i e r u p r l p通用即插即用u n i v e r s a lp l u g & p l a y w s d lw e b 服務(wù)描述語畜w e bs e r v i c ed i s c r i p t i o n l a n g u a g e x m l可擴展標識語言e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e d e v i c e l di g r s 設(shè)備標識符，一個設(shè)備的i d 全球唯一。d e v i c ei d e n t i f i e r 固定格式為“疆麓：l g 爻s ：d e v i c e ：d e v i c e l d ： x x x x x x x x - x x x x - x x x x - x x x x - x x x x x x x x x x x x ， 其中x 為1 6 進制數(shù)。 i v s e r v i e e l di g r s j 嘏務(wù)標識符( 3 2 位無符號整數(shù))s e r v i c ei d e n t i f i e r c l i e n f l di g r s 客戶標識符( 3 2 位無符號整數(shù))c l i e n ti d e n t i f i e r n 南京郵電大學(xué)學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究 工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的 地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包 含為獲得南京郵電大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材 料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了 明確的說明并表示了謝意。 研究生簽名：亟星查日期：型至蘭量 南京郵電大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 南京郵電大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)信息研究所、國家圖書館有權(quán)保留 本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其 他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容楣一 致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布 ( 包括刊登) 論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布( 包括刊登) 授權(quán) 南京郵電大學(xué)研究生部辦理。 研究生簽名：躉墟導(dǎo)師簽名：盈陵型 * m 郵o u ，、學(xué)w 宄隹學(xué)旺論文第章緒論 1 1 引言 第一章緒論 隨著信息技術(shù)的小斷發(fā)展，r f 我們的家庭網(wǎng)絡(luò)z t 逐漸形成了三人信息孤島，分別是 以移動電話為代表的移動通信終端設(shè)備，以數(shù)字電視為代表的信息家電設(shè)備，以個人電 腦為代表的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備。處于各個孤島內(nèi)的設(shè)備之間的連接與通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了 相、成熟的地步，因此打破信息孤島，使得不同孤島之叫的設(shè)備能夠方便的連接與通信 成了當今研究的個熱點。 鋤善“蔫 p ci n t e r n e t w o d d 剛11 數(shù)字家庭中的三大信息孤島【i 數(shù)字家庭嗍絡(luò)是i t 、信息家電、通信高度融合的具體產(chǎn)物。隨著信息化的普及，家 庭中的電腦、家電、通信終端越來越多，不同設(shè)備之間信息傳遞和協(xié)同工作也越米越頻 繁，設(shè)備怕j 如何方便、智能的互聯(lián)和協(xié)同工作已經(jīng)同益成為人們關(guān)注的焦點，但由十缺 乏統(tǒng)一的信息格式、接口協(xié)議，導(dǎo)致難于互通共享。加上設(shè)備越來越多，從而使用管理 也越米越麻煩。如何更有效地發(fā)揮這些設(shè)備的作用，提高居家生活的智能化和方便性， 已成為現(xiàn)代人生活乃至辦公的重要問題。人們自然地產(chǎn)生了將各種電腦、家電之川合理 地可_ 連互通起柬的強烈需求，于是，數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的概念和設(shè)各便應(yīng)運而生了。從產(chǎn)業(yè) 發(fā)展的潮流看，通信、信息、娛樂等技術(shù)迅速成熟，3 c 融臺已成為總的趨勢，信息資 源在個人終端上得以整合，個人用戶可以直接聽刑一個虛擬的信息平臺進行操作，設(shè)備 和信息之 l j 實現(xiàn)無縫的連接，所有這些使得“數(shù)+ ，家庭網(wǎng)絡(luò)”越柬越熱。i t u 2 t 己經(jīng)將 家庭網(wǎng)絡(luò)納入到了n g n 網(wǎng)絡(luò)的部分。 露盎 曰i 墮塞塑皇奎蘭塑：竺墮鍪竺堂竺笙莖墨二里塹絲 從結(jié)構(gòu)和功能上看，數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)通過家庭網(wǎng)關(guān)將公共網(wǎng)絡(luò)功能和應(yīng)用延伸到家 庭，并以有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)，連接各種信息終端( 如電視、電腦等) ，提供集成的話音、 數(shù)據(jù)、多媒體、控制和管理等功能，達到信息在家庭內(nèi)部終端之間及其與外部公網(wǎng)的充 分流通和共享。數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的組成上可以分為：家庭網(wǎng)關(guān)；各種信息終端設(shè)備和智能 家電設(shè)備。家庭智能聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的構(gòu)筑，即通過家庭內(nèi)部有線或無線方式的互聯(lián)技術(shù)，將 數(shù)字家庭內(nèi)各類終端互聯(lián)并與家庭網(wǎng)關(guān)相連。其中各種信息終端互連成網(wǎng)絡(luò)為家庭主干 網(wǎng)，采用較復(fù)雜的協(xié)議；各種智能電器( 如微波爐、空調(diào)、冰箱、三表等) 連接成監(jiān)控子 網(wǎng)；主網(wǎng)和子網(wǎng)之間由子網(wǎng)網(wǎng)關(guān)連接。 數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)定位于三大方面：家庭影音娛樂、電信及廣播業(yè)務(wù)、控制和監(jiān) 視功能。具體業(yè)務(wù)和應(yīng)用有：v o d 點播、娛樂游戲、家庭內(nèi)部各種信息終端的高速信息 共享、對各種家用電器設(shè)備的遠程控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)測、實現(xiàn)防盜報警器、自動報警、實 時監(jiān)控家庭安全等。 2 。 1 2 主流標準簡介 數(shù)字家庭涉及的各種業(yè)務(wù)和技術(shù)非常繁雜。由于通用的網(wǎng)絡(luò)和終端技術(shù)已經(jīng)非常成 熟，所以數(shù)字家庭網(wǎng)的核心技術(shù)主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和接口上。近年來，國內(nèi)外許多大 公司提出了相應(yīng)的解決方案，各國正努力研制適合于本國國情的智能家居系統(tǒng)，已逐漸 形成了一些相關(guān)的標準。家庭網(wǎng)絡(luò)物理層的接口標準和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議是國內(nèi)外學(xué)術(shù)機構(gòu) 和廠商普遍關(guān)注的問題。 一 目前從事數(shù)字家庭標準化的組織非常多，國外有d l n a 、i t u 2 t 、u p n p 、u o p f 、 e c h o n e t 、l o n w o r k s 、c e b u s 、j i n i 、o s g i 等，中國有“閃聯(lián)”( i g r s ) 和“e 家佳”。 每個標準化組織所涉及的情況不盡相同，本節(jié)首先敘述國際上最流行的d l n a 標準，接著 談?wù)剣鴥?nèi)的“e 家佳”標準，最后介紹本文的重點i g r s 標準。 1 2 1d l n a 標準介紹 數(shù)字生活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟( d l n a ) 創(chuàng)立于2 0 0 3 年，由i n t e l 、s o n y 、m i c r o s o f t 等十七家 國際大型i t 公司創(chuàng)建，其前身名為數(shù)字家庭工作組( d h w g ) 。d l n a 的成員擁有共同 的遠景目標，即在家庭內(nèi)外建立一個集中管理個人電腦( p c ) 、家電( c e ) 和移動電子 設(shè)備的互操作性網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)造一個能夠共享和發(fā)展全新數(shù)字媒體和內(nèi)容服務(wù)的無縫環(huán)境。 該聯(lián)盟建立并維護著一個基于開放式工業(yè)標準的互操作性平臺，在制造商使用時可通過 2 南京郵電大學(xué)碩_ = i ：研究擻學(xué)位論文第一犟緒論 有線或無線網(wǎng)絡(luò)共享媒體內(nèi)容。迄今為止，已有來自全世界超過2 0 0 家不同行業(yè)的公司 加入d l n a ，為實現(xiàn)這一遠景露標投入了寶貴的時間和資源。 d l n a 的基礎(chǔ)是u p n p 協(xié)議，u p n p 是針對智能家嗽、無線設(shè)備以及各種外觀尺寸的 個人電腦的普遍對等( p e e r - t o - p e e r ) 網(wǎng)絡(luò)連接面設(shè)計的一種架構(gòu)。它露在為家庭、小型 企業(yè)、公共場所中或連接到互聯(lián)網(wǎng)的a d - h o c 網(wǎng)或未管理網(wǎng)絡(luò)提供易于使用、靈活且基于 標準的連接。u p n p 是一個充分利用t c p i p 和w e b 技術(shù)的分布式開放型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，除 能夠在家中、辦公室和公共場所聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的完整控制和數(shù)據(jù)傳輸之外，還可建立無 縫緊密的連接網(wǎng)絡(luò)。 u p n p 不僅僅只是即插鄙用外設(shè)模式的簡單擴展。它設(shè)計用予支持零配置、“不可 見聯(lián)網(wǎng)，以及對眾多廠商的廣泛設(shè)備類型的自動發(fā)現(xiàn)。這就意味著，一臺設(shè)備能夠動 態(tài)加入一個網(wǎng)絡(luò)，獲取一個磷地址，通報其功能，以及了解其它設(shè)備的存在和功能。d h c p 和i n s 服務(wù)器為可選服務(wù)器，僅當它們在網(wǎng)上存在時可以使用。最后，設(shè)備能夠順利地 自動離線，而不會造成任何不期望的影響。 u p n p 充分利用了包括i p 、t c p 、u d p 、h t t p 和x m l 在內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)組件。正如互聯(lián) 網(wǎng)那樣，合約基予陳述性的有線協(xié)議，以x m l 來表達，并通過h t t p 進行傳輸。i p 網(wǎng)間 協(xié)議憑借其以下已經(jīng)被驗證的能力而成為u p n p 的一個有力選擇：跨越不同的物理媒體、 支持實際的多廠商互操作，以及實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)、大量家庭和辦公室內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的協(xié)作融合等 等。u p n p 的設(shè)計明確用于支持這些環(huán)境。此終，當成本、技術(shù)或傳統(tǒng)因素等阻止與u p n p 連接的媒體或設(shè)備運行撙協(xié)議時，u p n p 還可通過橋接方式支持運行j 譬i p 協(xié)議的媒體。 u p n p 網(wǎng)絡(luò)共有五步，分別是發(fā)現(xiàn)、描述、控制、觸發(fā)和展示。針對這五步，u p n p 采用如圖1 2 的協(xié)議棧架構(gòu)： 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論 u p n p v 商( 紫色) u p n p 論壇( 紅色) u p n p 設(shè)備架 留l 綠色) s o a p ( 藍 色) 吼，圈 嘲m ec ，疊；圈圜 單播) p u l藍i ( 黑色) l 色)l h 1 i p ( 黑 色) u d p ( 黑色)t c p ( 黑色) i p ( 黑色) 圖1 - 2u p n p 協(xié)議棧架構(gòu)圖 在最高一層，消息在邏輯上僅僅包含關(guān)于廠商設(shè)備的u p n p 廠商特定信息。移至下 一層協(xié)議棧后，廠商內(nèi)容由u p l l p 論壇工作委員會定義之信息提供。來自以上各層的消 息存儲在u p n p 特定協(xié)議中。之后以上消息通過采用簡單服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議( s s d p ) 、通用 事件通知架構(gòu)( g e n a ) 和簡單對象訪問協(xié)議( s o a p ) 來進行格式化。然后消息通過 運行于u d p 上的多播或單播類h t t p ，或是運行于t c p 上的標準h t t p 進行傳輸。最終， 以上所有消息均通過i p 進行傳輸。 u p n p 網(wǎng)絡(luò)互連的基礎(chǔ)是i p 尋址。每臺設(shè)備均必須配有動態(tài)主機配置協(xié)議( d h c p ) 客戶端，并在設(shè)備首次與網(wǎng)絡(luò)連接時搜索d h c p 服務(wù)器。如果d h c p 服務(wù)器可以使用， 即網(wǎng)絡(luò)處于管理狀態(tài)，則設(shè)備必須采用分配給它的i p 地址。如果沒有d h c p 服務(wù)器可用， 即網(wǎng)絡(luò)處于未管理狀態(tài)，則設(shè)備必須利用a u t oi p 來獲取一個地址。簡言之，a u t oi p 說明 了一臺設(shè)備如何從一組保留地址中智能地選出一個i p 地址，以及如何能夠在處于管理和 未管理狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)間輕松移動。如果設(shè)備在d h c p 交易過程中獲得了一個域名( 例如通 過一臺d n s 服務(wù)器或通過d n s 轉(zhuǎn)發(fā)) ，則設(shè)備應(yīng)當在后來的網(wǎng)絡(luò)操作中采用該名稱；否 則即應(yīng)采用其i p 地址。 如果獲取了一個i p 地址，則u p n p 網(wǎng)絡(luò)的第1 步是發(fā)現(xiàn)。在將一個設(shè)備添加到網(wǎng)絡(luò)上 之后，u p n p 發(fā)現(xiàn)協(xié)議允許該設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)中的控制點宣告其服務(wù)。同樣，當一個控制點 被添加到網(wǎng)絡(luò)后，u p n p 發(fā)現(xiàn)協(xié)議允許該控制點在網(wǎng)上搜索感興趣的設(shè)備。兩種情況下 的根本信息交換均為一個發(fā)現(xiàn)消息，包含有關(guān)該設(shè)備或其服務(wù)之一的一些基礎(chǔ)信息( 例 如其類型、標識符和指向更詳細信息的一個指針) 。u p n p 發(fā)現(xiàn)協(xié)議基于簡單服務(wù)發(fā)現(xiàn) 4 查塞墮皇奎堂塑主墮窒生堂垡堡莖笙二童墮笙 協(xié)議( s s d p ) 。 u p n p 網(wǎng)絡(luò)中的第2 步是描述?？刂泣c在發(fā)現(xiàn)一個設(shè)備之后仍然對其知之甚少。為了 使控制點了解到更多關(guān)于設(shè)備及其能力的信息或與設(shè)備進行交互，則控制點必須取得來 自該設(shè)備在發(fā)現(xiàn)消息中所提供的u r l 的設(shè)備描述。設(shè)備可能包含其它邏輯設(shè)備，以及功 能單元或服務(wù)。對于設(shè)備的u p n p 描述通過x m l 表達，并包括諸如模型名稱和號碼、序 列號、制造商名稱和廠商專門網(wǎng)站u r l 等專門針對廠商的制造商信息。該描述還包括一 列任意的嵌入式設(shè)備或服務(wù)，以及用于控制、事件觸發(fā)和展示的u r l 。對于每項服務(wù)， 此描述均包括一系列命令或動作，而服務(wù)( 參數(shù)或變量) 對于每個動作做出響應(yīng)；針對 服務(wù)的描述還包括一系列變量；這些變量模型化服務(wù)在運行時的狀態(tài)，并通過數(shù)據(jù)類型、 范圍和事件特征進行描述。 u p n p 網(wǎng)絡(luò)中的第3 步是控制。當一個控制點取得設(shè)備描述后，該控制點可將動作發(fā) 送到一個設(shè)備的服務(wù)。為此，控制點將一條適當?shù)目刂葡l(fā)至服務(wù)的控制u r l ( 在設(shè) 備描述中提供) ?？刂葡⑼瑯永煤唵螌ο笤L問協(xié)議( s o a p ) 通過x m l 來表達。類 似于功能調(diào)用，該服務(wù)針對控制消息返回了所有的專門動作取值。動作的效果可以通過 描述服務(wù)運行時狀態(tài)的變量進行描述。 u p n p 網(wǎng)絡(luò)的第4 步是事件觸發(fā)。針對服務(wù)的u p n p 描述包括一個服務(wù)響應(yīng)的動作列 表，以及一個對服務(wù)器運行時狀態(tài)進行展示的變量列表。在這些變量變更時服務(wù)會發(fā)布 更新，一個控制點可以預(yù)訂接收此信息。服務(wù)通過發(fā)送事件消息來發(fā)布更新。事件消息 包含一個或多個狀態(tài)變量名和這些變量的當前值。這些消息同樣通過x m l 來表達，并采 用通用事件通知架構(gòu)( g e n a ) 格式。當控制點首次預(yù)定時，會發(fā)送一個特殊的初始事 件消息；此事件消息包含所有事件變量的名稱和值，并允許訂閱者對服務(wù)狀態(tài)模式進行 初始化。為了支持擁有多個控制點的環(huán)境，事件觸發(fā)設(shè)計用于將任何動作的效果通知所 有控制點。因此，所有訂閱者均會收到全部的事件消息。訂閱者收到關(guān)于所有已變更事 件變量的事件消息，此事件消息無論狀態(tài)變量為何改變都被發(fā)送( 由于響應(yīng)一個要求動 作，或由于服務(wù)建模狀態(tài)的變更) 。 u p n p 網(wǎng)絡(luò)中的第5 步是展示。如果設(shè)備有用于展示的u r l ，那么控制點就可以通過 此u r l 取得一個頁面，在瀏覽器中加載該頁面，并且根據(jù)頁面的功能，支持用戶控制設(shè) 備和或瀏覽設(shè)備狀態(tài)。每一項完成的程度取決于展示頁面和設(shè)備的具體功能。 3 】 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論 1 2 2 “e 家佳 標準介紹 家庭網(wǎng)絡(luò)標準產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟一i t 0 p h o n l e ( e 家佳) 是由海爾集團、清華同方、中國網(wǎng)通、 上海廣電集團、春蘭集團、長城集團、上海貝嶺等七家公司發(fā)起組建，意在推廣家庭網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)標準和平臺產(chǎn)業(yè)化，進而形成規(guī)?；漠a(chǎn)品和市場。該聯(lián)盟以家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為中 心，包括了電子、家電、通訊、計算機、網(wǎng)絡(luò)運營等多領(lǐng)域企業(yè)，共同探索家庭網(wǎng)絡(luò)商 業(yè)運作模式，為家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展方向及產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供產(chǎn)業(yè)環(huán)境。 聯(lián)盟今后將加強市場需求的調(diào)研、分析，搭建家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)平臺，推廣家庭網(wǎng) 絡(luò)產(chǎn)品和服務(wù)，促進家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化。同時，家庭網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要有家庭網(wǎng) 絡(luò)標準來規(guī)范產(chǎn)品和服務(wù)，以標準化規(guī)范產(chǎn)業(yè)化，并以產(chǎn)業(yè)化推動標準化，完善相關(guān)技 術(shù)標準是聯(lián)盟的另一項重要任務(wù)。 一個典型的“e 家佳”的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備( 家庭網(wǎng)關(guān)) 的架構(gòu)如圖1 3 ： 圖1 - 3 “e 家佳”冢庭網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)圖 “e 家佳”聯(lián)盟采用一種開放和靈活的設(shè)備描述方法( d e v i c e f i l e ) ，即只規(guī)定設(shè)備功 能及其參數(shù)、控制命令和用戶界面描述方法，對具體功能和參數(shù)并不進行具體規(guī)定，這 樣就可以為終端設(shè)備廠商帶來更多的靈活性和發(fā)展空間。每個家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都有一份描 述自身功能和命令的設(shè)備描述文件，在設(shè)備描述文件中不僅包含了設(shè)備的廠家信息，還 包含了對設(shè)備的命令圖標索引、操作描述、每個操作對應(yīng)的命令、設(shè)備的狀態(tài)回碼等信 息。通過設(shè)備描述文件可以了解設(shè)備具有哪些功能，發(fā)送命令實現(xiàn)某一功能，還可以從 狀態(tài)回碼中得到設(shè)備的當前狀態(tài)。 6 妻室簍蜜奎堂簍蘭簍塑竺堂堡鎏奎簍二堊塑笙 在“e 家佳”中，特地將家庭網(wǎng)絡(luò)根據(jù)網(wǎng)速進行了分類，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸率的不同， 家庭網(wǎng)絡(luò)可蔽分雋3 類：高數(shù)據(jù)傳輸率短程無線家庭網(wǎng)絡(luò)( u w a 、8 0 2 1l 蘸，傳輸率大于 1 0 0 m b s ) ，主要用予娛樂網(wǎng)絡(luò)；中等數(shù)據(jù)健輸率短程無線家庭網(wǎng)絡(luò)( 8 0 2 1l a b g ，傳輸率 小于5 0 m b s ) ，主要焉予數(shù)據(jù)( 文件) 簧輸網(wǎng)絡(luò)；低數(shù)據(jù)傳輸率短穰無線家庭鼴絡(luò)( 8 0 2 1 5 。4 、 藍牙等，傳輸率小于2 5 0 k w s ) ，生要用予監(jiān)測和控制網(wǎng)絡(luò)。醴】 1 2 3lg r s 標準介紹 信息設(shè)備鋰能互聯(lián)與贅源共享協(xié)議( 簡稱i g r s ) 1 1 12 0 0 3 年7 月開始由閃聯(lián)標準工作 組負責(zé)制定。其標準1 0 版本己予2 0 0 5 年6 囂被正式頒布為國家行業(yè)推薦性標準，成為我 國3 c 協(xié)同領(lǐng)域的第一個國家標準。此外，基于閃聯(lián)標準的各項開發(fā)工具和測試認證工具 也已經(jīng)基本完成，并在逐漸完善和更薪串。2 0 0 5 年8 胃3 0n ，蠢信患產(chǎn)韭部電子工監(jiān)標 準化研究所信息處理產(chǎn)品標準符合性檢測中心牽頭，閃聯(lián)工作組成員共同參與，歷時一 年半對闖開發(fā)亮成麓閑聯(lián)標準符合餒檢測系統(tǒng)通過了信息產(chǎn)韭部組織酶專家鑒定。闋聯(lián) 標準工作組和閔聯(lián)信息技術(shù)工程中心曾先后承接了國家發(fā)改委的重大項霹靠信息設(shè)備資 源共享協(xié)圍服務(wù)標準研究毒l 定工籜等頊毽，具騫較毫的科研承平鞫頊囂管理水平。 閃聯(lián)標準為閃聯(lián)應(yīng)用提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)資源發(fā)現(xiàn)、使用和管理機制，它由三部分構(gòu)成： 閼聯(lián)基礎(chǔ)協(xié)議、閃聯(lián)智能應(yīng)用框架、閃聯(lián)基礎(chǔ)應(yīng)用。t g r s 標準1 醐曼善前趣括靜是兩個 基礎(chǔ)部分；基礎(chǔ)協(xié)議標準和智能應(yīng)用框架標準。 閃聯(lián)設(shè)備是對現(xiàn)實世界中各種信息終端設(shè)備的一種抽象，閡聯(lián)設(shè)備是箕所攘有的共 享資源的容器和管理者。應(yīng)用程序通過閃聯(lián)協(xié)議棧a p i 與共享資源管理器交互實現(xiàn)對由 閼聯(lián)設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中的共享資源酶使用與管理。 閃聯(lián)設(shè)備所提供的共享資源可以分為題類，一類是設(shè)備自身所固有的可共享資源， 如計算資源、存儲資源等，該糞資源在閑聯(lián)設(shè)備中以服務(wù)對象形式接受共享資源管理器 的管理；一類是應(yīng)用程序開發(fā)者通過開發(fā)可向其他應(yīng)用程序提供某種形式的服務(wù)，如媒 體播放服務(wù)、文件打印服務(wù)等，該類資源在閃聯(lián)設(shè)備中以服務(wù)存根形式接受共享資源管 理器的管理。 需要使用閃聯(lián)設(shè)備上的共享資源的應(yīng)用程序透過客戶代理形式接受共享資源管理 器的管理，同時使用資源管理器所提供的a p 王實現(xiàn)對閃聯(lián)設(shè)備共享瓷源的使用幫管遴。 不同的閃聯(lián)設(shè)備上的共享資源管理器之闐通過與具體網(wǎng)絡(luò)摶輸協(xié)議無關(guān)的通用閑聯(lián)設(shè) 備交互協(xié)議實現(xiàn)設(shè)備訪閥與控制、服務(wù)訪闖與控制、服務(wù)數(shù)據(jù)分發(fā)、事件訂閱與通知等 7 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論 功能。 通用閃聯(lián)設(shè)備交互協(xié)議可以通過協(xié)議映射規(guī)范映射到不同的傳輸協(xié)議上，如基于 t c p u d p ，h t t p ，h o p ，r m i 等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的閃聯(lián)設(shè)備交互協(xié)議。 1 3 論文的章節(jié)安排 本文源于廣東省關(guān)鍵領(lǐng)域重點突破項目“數(shù)字家庭公共技術(shù)支撐平臺 中的i g r s 子項目。文章共分為五章： 第一章中介紹了數(shù)字家庭技術(shù)的背景與現(xiàn)狀，重點介紹了幾個主流的技術(shù)標準， d l n a ，“e 家佳 和i g r s 。 第二章對i g r s 的整個系統(tǒng)架構(gòu)做了敘述，包括i g r s 應(yīng)用架構(gòu)、i g r s 特色應(yīng)用，i g r s 基礎(chǔ)協(xié)議三部分；對于i g r s 基礎(chǔ)協(xié)議，還將其分成各個模塊進行詳細的介紹與說明。 第三章詳細的說明了i g r s 基礎(chǔ)協(xié)議的實現(xiàn)原理與方法。從程序?qū)崿F(xiàn)的角度，按照各 個線程的方式對i g r s 基礎(chǔ)協(xié)議的實現(xiàn)作了詳細的闡述。 第四章對i g r s 會話機制的實現(xiàn)做了詳細的論述。會話包括一般會話和同一設(shè)備組內(nèi) 設(shè)備問的會話，該章節(jié)分兩大部分分別對這兩種會話的實現(xiàn)方式進行了論述。 第五章則對本文的取得的成果做了說明，并且提出了課題今后的發(fā)展方向。 磷寨瘁邀大學(xué)磺 i 究愛學(xué)霞論文第二章i g r s 基礎(chǔ)協(xié)議的綴繅 第二章i g r s 基礎(chǔ)協(xié)議的原理 i g r s 是為了實現(xiàn)信患設(shè)備置聯(lián)、資源熬享、協(xié)潮服務(wù)麗制定的蒸礎(chǔ)協(xié)議。它的強 的是在企業(yè)、公共場所、個入以及家庭所涉及的信息設(shè)備要連時，通過遵循共同的資源 描述及功能服務(wù)接翟標準，使設(shè)備滋夠有效實現(xiàn)資源開放及協(xié)同服務(wù)，提高設(shè)備聞的功 能的互操作性，為用戶提供全新的應(yīng)用體驗。 z 。l1 6 r s 系統(tǒng)多r 弱 從o s i 的七層架構(gòu)模型著，i g r s 是應(yīng)用層的協(xié)議。它支持各種設(shè)備通過有線局域 閼、無線局域網(wǎng)、藍學(xué)等溺絡(luò)連接，傳輸與飚絡(luò)協(xié)議基于t c p i p 協(xié)議簇，設(shè)備交互消 息框架基予h t t p 1 1 ，設(shè)備發(fā)現(xiàn)與資源共攀平臺基于i g r s 基礎(chǔ)協(xié)議，設(shè)備協(xié)同服務(wù)平 裔基予薹繇s 應(yīng)用框架。圖2 。l 是i g r s 系統(tǒng)架構(gòu)拳意篷： “、 基獺應(yīng)震及擴展艨矮王g r s 應(yīng)用 設(shè)鏊協(xié)淄服務(wù)警臺薹鎰蟋應(yīng)用框架 、 設(shè)簧發(fā)現(xiàn)及資源共享平臺 (1 g r s 基礎(chǔ)拚議 ，、 設(shè)豁交麓滿患框架 h m 1 1 ，、 傳輸與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 u r n i g r s ：s e r v i c e s e c u r i t y ：p u b l i c k e y a u t h e n n o n c e ，用戶公鑰證書，( 基于 p k i c e r t i f i c a t e p u b l i c k e y a u t h e n 用私鑰對消息 ( n o n c e l l 用戶i d 進行數(shù)字簽名 的結(jié)果) ) ) 啪：i g r s ：s e r v i c e s e c u r i t y ： k e r b e r o sv 5 可信第三方根據(jù)約定的密碼算 3 r d p a r t y a u t h e n s e r v i e法生成的憑證( t i c k e t ) 表4 2 驗證符產(chǎn)生的機制與內(nèi)容 因此在該安全機制下，一個t o k e n 的生成步驟如下： a ) 用隨機數(shù)生成器生成n o n c e ； b ) 將n o n c e ，用戶i d ( c l i e n t l d ) 以及p r e s h a r e d k e y 三者分別轉(zhuǎn)換成字符串的格式， 并且進行“拼接 ，得到一個新的字符串，如n o n c e 為1 2 3 ，c l i e n t l d 為4 5 6 ， p r e s h a r e d k e y 為a b c d e f ，那么拼接三者得到的結(jié)果就是“1 2 3 4 5 6 a b c d e f ”； c ) 對拼接后的字符串進行加密運算得到密文字符串e n c r y p t s t r i n g ，這里采用的是對 稱密鑰的加密，密鑰采用的是p r e s h a r e d k e y 本身，在i g r s 協(xié)議中規(guī)定支持的加 密算法有d e s ，a e s 等常用的對稱密鑰加密算法； d ) 將第一步產(chǎn)生的n o n c e 和e n c r y p t s t r i n g 再一次進行拼接。 經(jīng)過上述四步的工作，預(yù)共享密鑰機制下的t o k e n 即可生成。 3 ) 安全機制為u r n i g r s s e r v i c e s e c u r i t y ：p k i c e r t i f i c a t e 的t o k e n 生成 這種安全機制是基于非對稱密鑰加解密算法的，因此涉及到公鑰的公布方法。在 i g r s 協(xié)議中，采用的是x 5 0 9 v 3 公鑰證書( 見圖4 3 ) ，相對應(yīng)的私鑰由本設(shè)備自身保 存不對外公布。 。見參考文獻【5 】第1 0 5 頁。 3 9 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第四章i g r s 會話機制的實現(xiàn) 版本號 證書序列號 簽名算法標識 頒發(fā)者名字 證書有效期 主體名 主體的公開密鑰消息 頒發(fā)者標識符 主體標識符 擴展 簽名 圖4 - 3x 5 0 9 v 3 公鑰證書 在實際應(yīng)用中，依然是將公鑰證書寫成字符串的形式進行傳送。所以本機制下的 t o k e n 的生成步驟為： a ) 用隨機數(shù)生成器生成n o n c e ； 坊將公鑰證書寫成字符串的形式； c ) 用公鑰對應(yīng)的私鑰對n o n c e 和用戶i d 拼接的結(jié)果進行加密得到加密的字符串； m 將上述三步的結(jié)果進行拼接。 在t o k e n 生成后，本設(shè)備進行設(shè)備與用戶訪問權(quán)限的自我驗證。該驗證按照第二章 提到的兩個維度進行自檢，依次驗證本設(shè)備及本客戶是否滿足服務(wù)端對訪問的設(shè)備和客 戶的要求。通過這個自我驗證后才能進行下一步的工作，否則會話創(chuàng)建步驟到此結(jié)束。 4 1 3請求消息的生成 完成前面兩步的工作后，協(xié)議棧會按照規(guī)定的格式生成會話創(chuàng)建請求消息，該消息 的內(nèi)容與格式規(guī)定為： 會話創(chuàng)建請求消息 消息字段說明 m - p o s t i g r sh t t p 1 1 擴展h t t p 命令行 h o s t ：目標設(shè)備i p ：端口必備字段 m a n ：”h t t p ：w w w i g r s o r g s e s s i o n ：n s = 0 1 必備字段 01 - i g r s v r e r s i o n ：i g r s 1 0 必備字段，i g r s 版本號 01 一i g r s m e s s a g e t y p e ：c r e a t e s e s s i o n r e q u e s t必備字段，消息類型 0 1 - t a r g e t d e v i c e l d - 目標設(shè)備標識符 必備字段，服務(wù)所在設(shè)備標識符 0 1 s o u r c e d e v i c e i d ：源設(shè)備標識符必備字段，本設(shè)備標識符 0 1 - s e q u e n c e l d ：設(shè)備管道消息序列號 必備字段 南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第圓瀨i g r s 會話機制的實現(xiàn) c o n t e n t t y p e ：t e x t x m h c h a r r s e t = u f f - 8 必備字段 c o n t e n t - l e n g t h ：消息體長度 必鍪字段，消息體的長度 m a n ：“h u p ：s c h e m a s x m l s o a p o r g s o a p e n v e l o p e ：n s = 0 2 必備字段 0 2 - s o a p a c t i o n ：”i g r s c r e a t e s e s s i o n - r s q u e s t 必備字段 空行，隔開演息頭煮消息俸 必備字段 s e s s i o nx m l n s = h t t p ：w w w i g r s ，o r g s p e c l 。0 必備字段 源客戶標識符必備字段，客戶標識符 露標服務(wù)標識符 必備字段，服務(wù)標識符 會話創(chuàng)建請求序列號 必備字段 必備字段 用戶標識符必備字段 服務(wù)安全機制描述符必備字段，服務(wù)支持的安全機制 用戶生成的t o k e n 的內(nèi)容必備字段，生成的t o k e n 字符串 必備字段 必備字段 必備字段 必備字段 表4 3 一般會話創(chuàng)建請求消息 i g r s 中交互的消息是對s o a p 的擴展，消息分為消息頭和消息體兩個部分，消息 體和消息頭用一個空行隔開。消息頭是一行一個字段，每一行結(jié)束都需要加上“ ( 回 車換行符) 來表明，最焉用一個空行表示消息頭的結(jié)束。因此在解析的時候用“k r h a r h a ( 連續(xù)兩組的回車換行符) 來確認消息頭的結(jié)束處。消息體是一個字符串，所有的字段 按照表中的順侉排列即可。 在消息頭中有一個字段是“c o n t e n t 1 e n g t h ：消息體長度”，它要求填上消息體的長 度，所以在實際操作中先生成消息體，統(tǒng)計完消息體的長度后再生成對應(yīng)的消息頭，最 后完成消息頭和消息體的封裝( 封裝后消息頭在前，消息體在后) 并用s o c k e t 發(fā)送網(wǎng)標 設(shè)備。 發(fā)送完請求消息后，本設(shè)備會保存該會話的信息，包含的內(nèi)容是表4 1 所列出的， 但其中s u c c e e d f l a g 字段設(shè)置為不成功，表明該會話請求消息已經(jīng)發(fā)出，但是成功的響 應(yīng)消息還沒有到達。 4 1 南京郵電大學(xué)碩士礤究生學(xué)位論文第四章i g r s 會話機制的實現(xiàn) 4 。1 。4請求消息的驗證 前面三步完成后，客戶端就將請求消息發(fā)送到服務(wù)所在的設(shè)備上，接下來就是服務(wù) 端對請求消息進行驗證。驗證的步驟如下： 1 )基本字段驗證 首先對請求消息的字段進行基本的驗證，即驗證必備字段是否存在；在進行基本驗 證的同時獲取其中的一些基本信息，如s o u r c e c l i e n t l d ，s o u r c e u s e r l d ，t a r g e t s e r v i c e l d 。 2 )該服務(wù)是否存在的驗證 將請求消息中的t a r g e t s e r v i c e l d 作為關(guān)鍵字搜索本地服務(wù)驗證本設(shè)備上是否有該服 務(wù)存在：沒有檢測到就直接跳到4 1 5 生成會話創(chuàng)建失敗的響應(yīng)消息，檢測到有該服務(wù) 存在則進行下一步的驗證。 3 )該服務(wù)已建會話數(shù)是否已滿的驗證 在i g r s 中規(guī)定，一個服務(wù)只能同時和有限個客戶端建立會話( 在程序中設(shè)置為5 )