基于桌面云終端的無線即時通信系統設計

李祉岐+孫磊+李杰+蘇國華

摘 要： 為實現有效共享IT系統信息，提出基于桌面云終端的無線即時通信系統設計。首先，利用集群服務器建立私有云環境，在此條件下即時通信系統可通過分層次異構融合的無線移動P2P構建完成，移動設備存儲終端由云終端提供，將代理節點設置在無線P2P網絡邊界上并使其融入無線P2P網絡中，在無線移動網絡和云終端完成異構融合的基礎上實現即時通信系統的分層分級管理；其次，在考慮即時通信性質的基礎上，使用C/S模式和客戶端間的點對點模式在網絡通信中設計即時通信系統的客戶登錄模塊以及狀態控制模塊等功能模塊。通過測試實驗表明，以建立在桌面云終端為基礎的無線即時通信系統能夠快速反應且穩定性較強。

關鍵詞： 云環境； P2P技術； 即時通信系統； 桌面云終端

中圖分類號： TN911?34； TP391 文獻標識碼： A 文章編號： 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

隨著社會信息網絡化發展迅速，傳統通信方式和通信習慣越來越難以滿足人們的效率需求，即時通信作為一種可以在網上即時交互信息的通信技術，被人們廣泛關注及應用。即時通信服務可以進行文字、視頻等方式的信息交互，同時也能傳輸文件[1?2]。文獻[3]指出其區別于E?mail的最大優勢就在于信息交互的即時性，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。即時通信并不是一個簡單的聊天工具，它已被開發成為集交流、搜索等功能于一身的強大綜合用戶信息平臺。隨著時代發展，后續開發的即時通信系統將會提供更加全面的服務[4?5]。

文獻[6]中提到3G/4G技術以及WiFi等技術已十分成熟，分集接收、智能天線等無線通信技術也在不斷進步中，同時無線寬帶技術、無線鏈路的服務質量也都有極大的提高，在以上技術的前提下，無線網絡中大數據量傳輸已成為現實。因此，網絡終端設備不再是交互雙方僅有的接入手段，手機等移動設備正在漸漸取代PC機在傳統網絡即時通信中所起到的作用。這讓網絡即時通信變得大眾化和人性化，讓許多不會使用電腦的人們也能夠感受到即時通信給人們生活帶來的改變。

為使即時通信系統的優勢更為突出，本文提出基于桌面云終端的無線即時通信系統設計。首先，通過集群服務器構建私有云環境，在此前提下通過分層次異構融合的無線移動P2P構建即時通信系統，由云終端提供移動設備的存儲終端，將代理節點設置于無線P2P網絡邊界上，使其融入無線P2P網絡中，基于無線移動網絡和云終端完成異構融合，達到即時通信系統的分層分級管理的目的；其次，充分考慮即時通信特性，使用C/S模式和客戶端間的點對點模式在網絡通信中詳細設計即時通信系統的客戶登錄模塊以及狀態控制模塊等功能模塊[7?8]。

1 無線即時通信系統設計過程

1.1 即時通信系統P2P總體設計

無線移動網絡用戶數量龐大且仍在快速增長，它是即時通信系統的主要應用對象，之所以稱整個移動網絡為移動P2P是因其系統采用分布式組網結構。IT系統信息共享功能可以通過云計算技術擴展到服務器與設備，達到降低系統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的異構結合能夠實現對即時通信系統總體設計的目標。

在現有無線通信網絡環境下，充分運用當前移動網絡特性，利用新增功能實體——代理節點，也就是使用分層次異構混合式框架設計即時通信系統。系統通過分層次融合組網形式的運用，使系統可擴展性以及互通性顯著提升，對于各種不同的無線通信系統和無線局域通信系統都可接入。系統框架圖如圖1所示。

P2P覆蓋層能夠實現對移動網絡終端不同接入問題的屏蔽，同時實現系統的網絡拓撲結構組織與形成。用戶能進入到P2P網絡中主要是依靠代理節點的幫助，網絡中一個節點IP地址，通過代理節點幫助新老用戶加入到P2P網絡中，然后通過該節點的幫助完成對其他節點開發。

從系統總體框架分析可知，系統由P2P層、代理節點、移動設備和云終端等部分組成。

（1） P2P層。基于C/S模式的即時通信系統，其用戶部分信息必須在中心服務器上儲存，在某種程度上用戶必須依靠中心服務器，本文中基于DHT技術的P2P覆蓋層能夠使中心服務器節點失效問題得到解決。通過分布式查詢方式不僅降低了網絡通信流量，同時也提升了查詢速度。

作為整個網絡的核心部分，P2P覆蓋層位于應用層和Internet網絡層中間，因此稱其為覆蓋層。具體來說，覆蓋層網絡其實就是一些物理節點，它們是由虛擬或邏輯鏈路連接到一起，通過使用同一個通信協議自組織形成一個間接或是可視化的抽象網絡，該網絡覆蓋于另一個或多個網絡之上。在移動設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，移動用戶之間借此實現消息、文件等即時傳輸。具體P2P覆蓋層設計框架圖如圖2所示。

節點位置：建立及保持相應的P2P覆蓋層是其主要功能，通過定位節點資源，利用P2P完成資源分布式搜索，實現即時通信系統中的用戶定位和文件傳輸。

節點調控：其主要功能是幫助節點融入P2P覆蓋層，然后確保P2P網絡外的節點可以加入到整個網絡中。

流量中繼器：其主要作用是中繼媒體流量。

（2） 代理節點。以桌面云終端中的無線P2P為基礎的即時通信系統中的覆蓋層節點一般分為普通節點及代理節點兩種。代理節點作為整個系統中底層（移動設備）和上層（覆蓋層）的中轉節點，是由普通節點擴展而來的。

在無線P2P網絡中，移動設備通過代理節點實現即時消息發送或者文件搜索等功能；對于覆蓋層而言，代理節點負責與底層移動設備交互，作為覆蓋層一個節點，它在解決移動設備接入無線網絡和將P2P網絡中信息反饋給移動終端過程中發揮著重要作用。具體代理節點設計框架圖如圖3所示。

（3） 移動設備和云終端接入。目前有兩種方式可以將移動設備和云終端及無線通信系統接入Internet：第一種是以蜂窩技術為基礎的通信技術；第二種是以無線局域網為基礎的通信技術。通常情況下，移動設備僅需要接入到無線P2P層中的代理節點就能進入即時通信系統，實現向好友發送即時消息以及實現其他通信功能。

1.2 即時通信系統關鍵模塊設計

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通信系統的組成部分。

（1） 登錄模塊。負責控制用戶登錄及狀態，處置登錄操作，在用戶已登錄時處理用戶狀態變更請求。由于用戶登錄和狀態變更都需要同服務器進行網絡通信，所以該模塊需能夠對網絡通信模塊接口進行調用。

登錄功能為了獲得用戶登錄配置信息，必須對本地數據庫管理類提供的接口函數進行調用。登錄配置信息還包含對應登錄賬號密碼是否保存、是否隱身登錄等選項信息。若在數據庫信息中心存在用戶登錄信息，則表明該用戶曾經登錄過，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，需要在登錄時從服務器下載信息，然后進行登錄操作。具體如圖4所示。

通過對上述登錄模塊的操作，連接登錄模塊和服務器，從而完成登錄操作。

（2） 文字通信模塊。用于實現客戶端和移動設備之間的文字通信，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送的文字消息；群組消息則為動態消息，即與群組中成員進行實時動態聊天并參與多人會話，還可自由退出群組；系統消息則為遠程管理員發送的信息，普通登錄用戶無權操作。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文件傳輸，是共享網絡資源非常重要的方式。首先，文件發送方必須將要發送文件選中并封裝發送給接收方客戶端。當接收方客戶端收到文件傳輸請求后，該請求顯示于界面上，同時界面上要提供是否接收選項，假如接收方拒絕，拒絕請求回應包就會傳輸給發送方，同時終止文件傳輸；假如接收方同意，則接收請求的回應包傳輸給發送方。

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，直至文件傳輸結束；若無法建立連接，則向主服務器發送中轉申請。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本地或服務器上的客戶端時，本地維護好友列表和在線好友列表中保存用戶好友及自身信息，供相關模塊調用，并處理好友資料數據。用戶進行添加好友、刪除好友等操作時，該模塊實現隨時記錄并更新數據，并使界面同步更新。具體設計操作圖如圖7，圖8所示。

通過對即時通信系統的總體設計，分別對通信系統各模塊展開詳細的分析后，完成桌面云終端即時通信系統的實時通信功能。

2 仿真實驗及結果分析

隨著科技的進步，信息溝通的實時性越來越受到人們的重視，為驗證本文中基于桌面云終端即時通信系統的有效性，進行系統模塊仿真測試。

實驗1：登錄模塊測試

代理節點初始化功能將使節點進入P2P網絡中，并在運行過程中配置數據，即可完成客戶端在即時通信系統的登錄過程。登錄模塊實現圖如圖9所示。

通過對登錄模塊進行50次仿真登錄測試，運用本文中的設計方案與固定網絡中的P2P技術設計方案進行對比，可統計登錄耗時數據，具體如表1所示。

比較兩種設計方案，可見本文無線網絡的P2P設計方案與固定網絡即時通信系統設計方案具有同樣的強穩定性，文中設計方案基本與固定網絡P2P方案平均登錄耗時一致，說明本文無線即時通信系統為穩定有效的系統。

實驗2：文字模塊測試

代理節點先建立通信通道，將通信界面編輯消息進行轉換，變換成響應格式以完成文字傳輸過程。具體文字模塊實現圖如圖10所示。

通過上述文字模塊測試實驗可以看出，即時通信系統能夠有效完成文字的傳輸過程。

實驗3：文件傳輸模塊測試

代理節點在數據中獲取聯系人列表后，選定聯系人進行在線文件傳輸，具體文件傳輸模塊實現圖如圖11所示。

代理節點利用P2P覆蓋協議找到對應的信息，并對聯系人實現在線文件傳輸，通過圖11可觀察出利用該設計方案有效實現了文件的傳輸過程。

實驗4：好友管理模塊測試

代理節點通過不斷與其他代理節點進行交互，獲得了用戶列表信息，從而實現增加或者刪除好友的目的。具體好友管理模塊實現圖如圖12所示。

通過觀察好友管理模塊圖可以看出，該即時系統已經成功完成好友管理功能。

綜合實驗1～實驗4可以看出，經過基于云終端無線P2P技術對即時通信系統進行設計后，通過以上實驗驗證了即時通信系統的有效性能。

3 結 論

無線即時通信系統成為現代互聯網飛速發展的產物，文中結合移動無線網絡的特點，提出基于桌面云終端無線P2P技術對即時通信系統進行設計。首先，基于異構網絡融合技術，通過利用無線移動P2P網絡技術將桌面云終端與P2P分層管理技術相結合，對即時通信系統的總體框架進行初步設計；然后，通過代理節點與移動終端及云終端的連接，對即時通信系統總體框架中的各功能模塊進行設計并分析。實驗證明本文的即時通信系統能夠有效地完成實時通信。

參考文獻

[1] 席敏，肖愛玲.淺談大學數學公共學習中心的構建：基于網絡即時通訊工具應用的教學建議[J].廣東技術師范學院學報，2015，36（2）：101?103.

[2] 沈昌祥.即時通信類社交網絡系統的安全研究[J].信息安全研究，2016，2（3）：280?283.

[3] 王海玉，侯嘉.電力線通信系統中廣義頻分復用技術頻域調制的應用與性能分析[J].科學技術與工程，2016，16（27）：188?193.

[4] 張敏，林盛.大學生對即時通訊軟件使用行為的影響因素研究[J].上海管理科學，2016，38（4）：66?70.

[5] 莫足琴.移動網絡下高可靠即時通信系統的研究與應用[J].現代電子技術，2016，39（13）：23?26.

[6] 謝佳華，劉軍.無線網絡通信覆蓋優化仿真研究[J].計算機仿真，2015，32（6）：271?275.

[7] 郭庭躍，楊德仕.基于P2P網絡模型的即時通信軟件的研究與設計[J].中原工學院學報，2016，27（1）：92?95.

[8] 靳繼紅，劉淑芝.基于TCP協議網絡通信軟件的設計與實現[J].焦作師范高等專科學校學報，2015，31（2）：67?70.