基于桌面云終端的無線即時(shí)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李祉岐+孫磊+李杰+蘇國華

摘 要： 為實(shí)現(xiàn)有效共享IT系統(tǒng)信息，提出基于桌面云終端的無線即時(shí)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)。首先，利用集群服務(wù)器建立私有云環(huán)境，在此條件下即時(shí)通信系統(tǒng)可通過分層次異構(gòu)融合的無線移動(dòng)P2P構(gòu)建完成，移動(dòng)設(shè)備存儲(chǔ)終端由云終端提供，將代理節(jié)點(diǎn)設(shè)置在無線P2P網(wǎng)絡(luò)邊界上并使其融入無線P2P網(wǎng)絡(luò)中，在無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和云終端完成異構(gòu)融合的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)即時(shí)通信系統(tǒng)的分層分級(jí)管理；其次，在考慮即時(shí)通信性質(zhì)的基礎(chǔ)上，使用C/S模式和客戶端間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式在網(wǎng)絡(luò)通信中設(shè)計(jì)即時(shí)通信系統(tǒng)的客戶登錄模塊以及狀態(tài)控制模塊等功能模塊。通過測試實(shí)驗(yàn)表明，以建立在桌面云終端為基礎(chǔ)的無線即時(shí)通信系統(tǒng)能夠快速反應(yīng)且穩(wěn)定性較強(qiáng)。

關(guān)鍵詞： 云環(huán)境； P2P技術(shù)； 即時(shí)通信系統(tǒng)； 桌面云終端

中圖分類號(hào)： TN911?34； TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）15?0047?05

Abstract： In order to share the IT system information effectively， a design of wireless instant messaging system based on desktop cloud terminal is proposed. The cluster server is used to build the private cloud environment. Under the above condition， the instant messaging system was constructed through the wireless mobile P2P fused with hierarchical isomerism. The mobile device storage terminal is provided by the cloud terminal. The proxy node is set in wireless P2P network boundary and used into the wireless P2P network. The hierarchical management of the instant messaging system is realized on the basis of the heterogeneous integration of wireless mobile network and cloud terminal. On the basis of the nature of the instant messaging， the point?to?point mode between the client sides and C/S mode are used to design the customer login module， state control module and other function modules of the instant messaging system in the network communication. The test results show that the wireless instant messaging system based on desktop cloud terminal has fast response speed and strong stability.

Keywords： cloud environment； P2P technology； instant messaging system； desktop cloud terminal

0 引 言

隨著社會(huì)信息網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展迅速，傳統(tǒng)通信方式和通信習(xí)慣越來越難以滿足人們的效率需求，即時(shí)通信作為一種可以在網(wǎng)上即時(shí)交互信息的通信技術(shù)，被人們廣泛關(guān)注及應(yīng)用。即時(shí)通信服務(wù)可以進(jìn)行文字、視頻等方式的信息交互，同時(shí)也能傳輸文件[1?2]。文獻(xiàn)[3]指出其區(qū)別于E?mail的最大優(yōu)勢就在于信息交互的即時(shí)性，大大提升了溝通效率，并已漸漸成為人們交流的最重要的交互工具。即時(shí)通信并不是一個(gè)簡單的聊天工具，它已被開發(fā)成為集交流、搜索等功能于一身的強(qiáng)大綜合用戶信息平臺(tái)。隨著時(shí)代發(fā)展，后續(xù)開發(fā)的即時(shí)通信系統(tǒng)將會(huì)提供更加全面的服務(wù)[4?5]。

文獻(xiàn)[6]中提到3G/4G技術(shù)以及WiFi等技術(shù)已十分成熟，分集接收、智能天線等無線通信技術(shù)也在不斷進(jìn)步中，同時(shí)無線寬帶技術(shù)、無線鏈路的服務(wù)質(zhì)量也都有極大的提高，在以上技術(shù)的前提下，無線網(wǎng)絡(luò)中大數(shù)據(jù)量傳輸已成為現(xiàn)實(shí)。因此，網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備不再是交互雙方僅有的接入手段，手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備正在漸漸取代PC機(jī)在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)即時(shí)通信中所起到的作用。這讓網(wǎng)絡(luò)即時(shí)通信變得大眾化和人性化，讓許多不會(huì)使用電腦的人們也能夠感受到即時(shí)通信給人們生活帶來的改變。

為使即時(shí)通信系統(tǒng)的優(yōu)勢更為突出，本文提出基于桌面云終端的無線即時(shí)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)。首先，通過集群服務(wù)器構(gòu)建私有云環(huán)境，在此前提下通過分層次異構(gòu)融合的無線移動(dòng)P2P構(gòu)建即時(shí)通信系統(tǒng)，由云終端提供移動(dòng)設(shè)備的存儲(chǔ)終端，將代理節(jié)點(diǎn)設(shè)置于無線P2P網(wǎng)絡(luò)邊界上，使其融入無線P2P網(wǎng)絡(luò)中，基于無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和云終端完成異構(gòu)融合，達(dá)到即時(shí)通信系統(tǒng)的分層分級(jí)管理的目的；其次，充分考慮即時(shí)通信特性，使用C/S模式和客戶端間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式在網(wǎng)絡(luò)通信中詳細(xì)設(shè)計(jì)即時(shí)通信系統(tǒng)的客戶登錄模塊以及狀態(tài)控制模塊等功能模塊[7?8]。

1 無線即時(shí)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程

1.1 即時(shí)通信系統(tǒng)P2P總體設(shè)計(jì)

無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量龐大且仍在快速增長，它是即時(shí)通信系統(tǒng)的主要應(yīng)用對(duì)象，之所以稱整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)為移動(dòng)P2P是因其系統(tǒng)采用分布式組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。IT系統(tǒng)信息共享功能可以通過云計(jì)算技術(shù)擴(kuò)展到服務(wù)器與設(shè)備，達(dá)到降低系統(tǒng)能耗以及提高通信速度的目的，因此，利用桌面云終端和無線P2P的異構(gòu)結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)即時(shí)通信系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

在現(xiàn)有無線通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，充分運(yùn)用當(dāng)前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)特性，利用新增功能實(shí)體——代理節(jié)點(diǎn)，也就是使用分層次異構(gòu)混合式框架設(shè)計(jì)即時(shí)通信系統(tǒng)。系統(tǒng)通過分層次融合組網(wǎng)形式的運(yùn)用，使系統(tǒng)可擴(kuò)展性以及互通性顯著提升，對(duì)于各種不同的無線通信系統(tǒng)和無線局域通信系統(tǒng)都可接入。系統(tǒng)框架圖如圖1所示。

P2P覆蓋層能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)終端不同接入問題的屏蔽，同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組織與形成。用戶能進(jìn)入到P2P網(wǎng)絡(luò)中主要是依靠代理節(jié)點(diǎn)的幫助，網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)節(jié)點(diǎn)IP地址，通過代理節(jié)點(diǎn)幫助新老用戶加入到P2P網(wǎng)絡(luò)中，然后通過該節(jié)點(diǎn)的幫助完成對(duì)其他節(jié)點(diǎn)開發(fā)。

從系統(tǒng)總體框架分析可知，系統(tǒng)由P2P層、代理節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)設(shè)備和云終端等部分組成。

（1） P2P層。基于C/S模式的即時(shí)通信系統(tǒng)，其用戶部分信息必須在中心服務(wù)器上儲(chǔ)存，在某種程度上用戶必須依靠中心服務(wù)器，本文中基于DHT技術(shù)的P2P覆蓋層能夠使中心服務(wù)器節(jié)點(diǎn)失效問題得到解決。通過分布式查詢方式不僅降低了網(wǎng)絡(luò)通信流量，同時(shí)也提升了查詢速度。

作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心部分，P2P覆蓋層位于應(yīng)用層和Internet網(wǎng)絡(luò)層中間，因此稱其為覆蓋層。具體來說，覆蓋層網(wǎng)絡(luò)其實(shí)就是一些物理節(jié)點(diǎn)，它們是由虛擬或邏輯鏈路連接到一起，通過使用同一個(gè)通信協(xié)議自組織形成一個(gè)間接或是可視化的抽象網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)覆蓋于另一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)之上。在移動(dòng)設(shè)備之間利用直接交互的方式建立一條邏輯鏈路是P2P覆蓋層的主要任務(wù)，移動(dòng)用戶之間借此實(shí)現(xiàn)消息、文件等即時(shí)傳輸。具體P2P覆蓋層設(shè)計(jì)框架圖如圖2所示。

節(jié)點(diǎn)位置：建立及保持相應(yīng)的P2P覆蓋層是其主要功能，通過定位節(jié)點(diǎn)資源，利用P2P完成資源分布式搜索，實(shí)現(xiàn)即時(shí)通信系統(tǒng)中的用戶定位和文件傳輸。

節(jié)點(diǎn)調(diào)控：其主要功能是幫助節(jié)點(diǎn)融入P2P覆蓋層，然后確保P2P網(wǎng)絡(luò)外的節(jié)點(diǎn)可以加入到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。

流量中繼器：其主要作用是中繼媒體流量。

（2） 代理節(jié)點(diǎn)。以桌面云終端中的無線P2P為基礎(chǔ)的即時(shí)通信系統(tǒng)中的覆蓋層節(jié)點(diǎn)一般分為普通節(jié)點(diǎn)及代理節(jié)點(diǎn)兩種。代理節(jié)點(diǎn)作為整個(gè)系統(tǒng)中底層（移動(dòng)設(shè)備）和上層（覆蓋層）的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，是由普通節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展而來的。

在無線P2P網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)設(shè)備通過代理節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)即時(shí)消息發(fā)送或者文件搜索等功能；對(duì)于覆蓋層而言，代理節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)與底層移動(dòng)設(shè)備交互，作為覆蓋層一個(gè)節(jié)點(diǎn)，它在解決移動(dòng)設(shè)備接入無線網(wǎng)絡(luò)和將P2P網(wǎng)絡(luò)中信息反饋給移動(dòng)終端過程中發(fā)揮著重要作用。具體代理節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)框架圖如圖3所示。

（3） 移動(dòng)設(shè)備和云終端接入。目前有兩種方式可以將移動(dòng)設(shè)備和云終端及無線通信系統(tǒng)接入Internet：第一種是以蜂窩技術(shù)為基礎(chǔ)的通信技術(shù)；第二種是以無線局域網(wǎng)為基礎(chǔ)的通信技術(shù)。通常情況下，移動(dòng)設(shè)備僅需要接入到無線P2P層中的代理節(jié)點(diǎn)就能進(jìn)入即時(shí)通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)向好友發(fā)送即時(shí)消息以及實(shí)現(xiàn)其他通信功能。

1.2 即時(shí)通信系統(tǒng)關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)

用戶登錄模塊、文字通信模塊、文件傳輸模塊及好友管理模塊等是即時(shí)通信系統(tǒng)的組成部分。

（1） 登錄模塊。負(fù)責(zé)控制用戶登錄及狀態(tài)，處置登錄操作，在用戶已登錄時(shí)處理用戶狀態(tài)變更請(qǐng)求。由于用戶登錄和狀態(tài)變更都需要同服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，所以該模塊需能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)通信模塊接口進(jìn)行調(diào)用。

登錄功能為了獲得用戶登錄配置信息，必須對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)庫管理類提供的接口函數(shù)進(jìn)行調(diào)用。登錄配置信息還包含對(duì)應(yīng)登錄賬號(hào)密碼是否保存、是否隱身登錄等選項(xiàng)信息。若在數(shù)據(jù)庫信息中心存在用戶登錄信息，則表明該用戶曾經(jīng)登錄過，所以不需要再次下載登錄信息；否則，若找不到登錄信息則表明該用戶未曾登錄過，需要在登錄時(shí)從服務(wù)器下載信息，然后進(jìn)行登錄操作。具體如圖4所示。

通過對(duì)上述登錄模塊的操作，連接登錄模塊和服務(wù)器，從而完成登錄操作。

（2） 文字通信模塊。用于實(shí)現(xiàn)客戶端和移動(dòng)設(shè)備之間的文字通信，按通信方式及消息類型，文字通信模塊可分成普通消息、群組消息以及系統(tǒng)消息等。普通消息即為用戶本地分組中的所有成員中任一成員發(fā)送的文字消息；群組消息則為動(dòng)態(tài)消息，即與群組中成員進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)聊天并參與多人會(huì)話，還可自由退出群組；系統(tǒng)消息則為遠(yuǎn)程管理員發(fā)送的信息，普通登錄用戶無權(quán)操作。具體文字通信操作流程圖如圖5所示。

（3） 文件傳輸模塊。P2P文件傳輸模塊可以完成即時(shí)文件傳輸，是共享網(wǎng)絡(luò)資源非常重要的方式。首先，文件發(fā)送方必須將要發(fā)送文件選中并封裝發(fā)送給接收方客戶端。當(dāng)接收方客戶端收到文件傳輸請(qǐng)求后，該請(qǐng)求顯示于界面上，同時(shí)界面上要提供是否接收選項(xiàng)，假如接收方拒絕，拒絕請(qǐng)求回應(yīng)包就會(huì)傳輸給發(fā)送方，同時(shí)終止文件傳輸；假如接收方同意，則接收請(qǐng)求的回應(yīng)包傳輸給發(fā)送方。

若接收方接收，則直接同接收方建立連接。連接成功則開啟文件傳送過程，直至文件傳輸結(jié)束；若無法建立連接，則向主服務(wù)器發(fā)送中轉(zhuǎn)申請(qǐng)。具體操作流程圖如圖6所示。

（4） 好友管理模塊。該模塊的主要功能是在啟動(dòng)本地或服務(wù)器上的客戶端時(shí)，本地維護(hù)好友列表和在線好友列表中保存用戶好友及自身信息，供相關(guān)模塊調(diào)用，并處理好友資料數(shù)據(jù)。用戶進(jìn)行添加好友、刪除好友等操作時(shí)，該模塊實(shí)現(xiàn)隨時(shí)記錄并更新數(shù)據(jù)，并使界面同步更新。具體設(shè)計(jì)操作圖如圖7，圖8所示。

通過對(duì)即時(shí)通信系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，分別對(duì)通信系統(tǒng)各模塊展開詳細(xì)的分析后，完成桌面云終端即時(shí)通信系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通信功能。

2 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

隨著科技的進(jìn)步，信息溝通的實(shí)時(shí)性越來越受到人們的重視，為驗(yàn)證本文中基于桌面云終端即時(shí)通信系統(tǒng)的有效性，進(jìn)行系統(tǒng)模塊仿真測試。

實(shí)驗(yàn)1：登錄模塊測試

代理節(jié)點(diǎn)初始化功能將使節(jié)點(diǎn)進(jìn)入P2P網(wǎng)絡(luò)中，并在運(yùn)行過程中配置數(shù)據(jù)，即可完成客戶端在即時(shí)通信系統(tǒng)的登錄過程。登錄模塊實(shí)現(xiàn)圖如圖9所示。

通過對(duì)登錄模塊進(jìn)行50次仿真登錄測試，運(yùn)用本文中的設(shè)計(jì)方案與固定網(wǎng)絡(luò)中的P2P技術(shù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比，可統(tǒng)計(jì)登錄耗時(shí)數(shù)據(jù)，具體如表1所示。

比較兩種設(shè)計(jì)方案，可見本文無線網(wǎng)絡(luò)的P2P設(shè)計(jì)方案與固定網(wǎng)絡(luò)即時(shí)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案具有同樣的強(qiáng)穩(wěn)定性，文中設(shè)計(jì)方案基本與固定網(wǎng)絡(luò)P2P方案平均登錄耗時(shí)一致，說明本文無線即時(shí)通信系統(tǒng)為穩(wěn)定有效的系統(tǒng)。

實(shí)驗(yàn)2：文字模塊測試

代理節(jié)點(diǎn)先建立通信通道，將通信界面編輯消息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變換成響應(yīng)格式以完成文字傳輸過程。具體文字模塊實(shí)現(xiàn)圖如圖10所示。

通過上述文字模塊測試實(shí)驗(yàn)可以看出，即時(shí)通信系統(tǒng)能夠有效完成文字的傳輸過程。

實(shí)驗(yàn)3：文件傳輸模塊測試

代理節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)中獲取聯(lián)系人列表后，選定聯(lián)系人進(jìn)行在線文件傳輸，具體文件傳輸模塊實(shí)現(xiàn)圖如圖11所示。

代理節(jié)點(diǎn)利用P2P覆蓋協(xié)議找到對(duì)應(yīng)的信息，并對(duì)聯(lián)系人實(shí)現(xiàn)在線文件傳輸，通過圖11可觀察出利用該設(shè)計(jì)方案有效實(shí)現(xiàn)了文件的傳輸過程。

實(shí)驗(yàn)4：好友管理模塊測試

代理節(jié)點(diǎn)通過不斷與其他代理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互，獲得了用戶列表信息，從而實(shí)現(xiàn)增加或者刪除好友的目的。具體好友管理模塊實(shí)現(xiàn)圖如圖12所示。

通過觀察好友管理模塊圖可以看出，該即時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)成功完成好友管理功能。

綜合實(shí)驗(yàn)1～實(shí)驗(yàn)4可以看出，經(jīng)過基于云終端無線P2P技術(shù)對(duì)即時(shí)通信系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)后，通過以上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了即時(shí)通信系統(tǒng)的有效性能。

3 結(jié) 論

無線即時(shí)通信系統(tǒng)成為現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的產(chǎn)物，文中結(jié)合移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，提出基于桌面云終端無線P2P技術(shù)對(duì)即時(shí)通信系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)，通過利用無線移動(dòng)P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將桌面云終端與P2P分層管理技術(shù)相結(jié)合，對(duì)即時(shí)通信系統(tǒng)的總體框架進(jìn)行初步設(shè)計(jì)；然后，通過代理節(jié)點(diǎn)與移動(dòng)終端及云終端的連接，對(duì)即時(shí)通信系統(tǒng)總體框架中的各功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)并分析。實(shí)驗(yàn)證明本文的即時(shí)通信系統(tǒng)能夠有效地完成實(shí)時(shí)通信。

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