一種基于SIP和MSRP協議實現文件斷點續傳的方法

羅有平，周炳然

(1.中國電子科技集團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

文件傳輸功能是統一通信系統即時消息子系統提供的服務之一[1]，該功能為統一通信系統用戶提供了交換文件的能力[2]。在文件傳輸過程中，網絡連接不穩定、客戶端軟件宕機、重啟和用戶取消傳輸操作等各種原因都會引起文件傳輸中斷，如果統一通信系統中沒有斷點續傳功能，下次再傳輸該文件就得從頭再來[3]，尤其對較大的文件將耗費較長的時間進行重復傳輸[4]。為了減少重復傳輸斷點前的文件數據、提高傳輸效率，文件傳輸功能必須具備在上次斷點處繼續傳輸文件的能力。

為了提升文件傳輸功能的用戶體驗，文件傳輸子系統應具有高穩定性，支持多用戶并發，支持各種不同類型文件的傳輸，支持斷點續傳[5]，支持傳輸過程中主動取消文件傳輸，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[6-10]已開展了利用FTP協議和HTTP協議實現文件斷點續傳，這種方法適用于基于Web網站瀏覽器方式或文件下載工具方式對文件進行下載，并不適用于統一通信系統中用戶之間文件可靠傳輸，本文則討論在統一通信系統中基于Session Initiation Protocol(SIP)協議和Message Session Relay Protocol(MSRP)協議來實現文件斷點續傳的方法。

1　協議研究

根據IETF在RFC3261中的建議，SIP協議本身并不提供服務[11]。SIP協議作為一個基礎協議，用戶可以在其上實現多種統一通信業務，例如：多媒體電話、多媒體會議、點擊撥號、即時消息和狀態呈現等業務[12]。SIP協議不對傳輸層協議進行要求，面向連接和無連接的傳輸層協議都可以用于承載SIP協議，可以用于傳輸SIP的傳輸層協議有UDP、TCP和SCTP[13]。

在RFC4975中指出了MSRP協議適用于實時性要求高的業務，如即時消息、文件傳輸、圖片共享、游戲和業務操作控制等[14]。MSRP協議承載在傳輸層的TCP協議之上，基于TCP可靠傳輸協議傳輸消息或文件，具有數據傳輸快、傳輸占用帶寬少等特點[15]。

SIP協議制定了2種即時消息模式：尋呼模式和會話模式[16]。尋呼模式通過SIP MESSAGE信令來發送即時消息，適用于較短文本消息傳送[17]。會話模式是與尋呼模式相對的一種模式，每次對話都有一個明顯的起始和終止標識，通過采用INVITE和BYE等信令方法來啟動和結束一次會話，并依靠MSRP協議實現文件傳輸的即時通信[18-19]。MSRP可稱為會話模式的即時信息傳輸協議，MSRP的角色就如同RTP[8]，只是傳輸的內容為文件內容本身，這樣可以避免每條消息均需包含一長串的SIP消息頭。會話模式的優點是讓即時消息的功能更完整，并且讓SIP強化自身的優點，以支持圖像、語音、視頻和文本等文件交換。

2　支持斷點續傳的文件傳輸流程設計

2.1　協議擴展設計

協議擴展是針對即時消息多種信息格式進行支撐，使用戶間通過統一通信系統即時消息子系統不僅能傳遞普通文本信息，還能傳遞大數據文件、圖形信息和音視頻信息，并且讓離線消息、匿名消息、定時消息、消息報告和斷點續傳等即時消息業務的實現成為可能。為支撐斷點續傳等豐富的擴展業務，部分協議擴展字段含義如表1所示。

表1文件傳輸擴展字段

序號字段值含義1MsgExt．msgType消息類型：IM：即時消息；TM：定時消息；SYSTEM：系統廣播消息；REPORT：遞送報告；FileNotify：表示文件傳輸。2MsgExt．localMsgID終端的本地消息標識。3MsgExt．File．ID傳輸文件標識。4MsgExt．File．Name文件名稱。5MsgExt．File．Size文件大小(單位為Byte)。6MsgExt．File．Status狀態：Request：表示請求傳輸；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　信令流程設計

支持斷點續傳的文件傳輸信令流程如圖1所示，該流程涉及發送方、SIP AS、MSRP AS和接收方4個角色。全過程共包含5個階段：發送方進行文件傳輸請求、接收方同意或拒收文件、建立連接、文件數據傳輸和拆除連接。下面分別描述各階段的業務流程及協議示例。

階段1：當發送方UE A需要傳輸文件給接收方UE B時，首先向所在域的SIP AS發送關于文件傳輸請求SIP MESSAGE消息，該文件傳輸請求消息經過統一通信即時消息服務器處理后，被路由到達接收方，提示接收方有一文件交換的請求。文件傳輸請求SIP MESSAGE消息示例如圖2所示，消息中的擴展字段具體含義如表1所示。

圖1　支持斷點續傳的信令流程

圖2　文件傳輸請求示例

階段2：接收方收到文件傳輸請求提醒后，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通知發送方，然后將發起媒體協商流程；如果接收方拒絕接收文件，也通過SIP MESSAGE通知發送方拒絕接收文件，流程到此結束。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，喜姑的山水當然是山歌。

圖3　同意接收文件傳輸消息示例

階段3：發送方在收到接收方同意文件傳輸消息后，發送方與接收方通過INVITE-200 OK-ACK信令流程建立SIP會話，SIP AS為收發雙方向MSRP AS進行資源預留請求。在SIP消息交互過程中，利用SDP攜帶發送方、文件傳輸服務器、接收方為本次文件傳輸分配的業務端口號及IP地址。然后再通過MSRP HELLO握手消息分別建立發送方、接收方與文件傳輸服務器之間的業務連接通道，為下一階段的文件數據傳輸做好準備。MSRP握手消息示例如圖4所示。

圖4　MSRP握手消息示例

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

圖5　MSRP SEND文件數據示例

階段5：文件傳輸完成后，通過BYE拆除接發送方與接收方之間的SIP會話，SIP AS通知MSRP AS拆除本次文件傳輸的業務通道，回收相關資源。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　斷點續傳設計

在文件傳輸過程中的階段4，一旦發生發送方取消文件傳輸、接收方停止接收文件和網絡中斷等情形，文件傳輸將被終止。

下次繼續再傳輸該文件，上述信令流程將再執行一遍，在階段1中，接收方收到文件傳輸請求SIP MESSAGE消息后，首先通過檢測MsgExt.File.ID值，來判斷該文件內容是否被發送方修改過，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，而文件內容卻進行了修改的情況下，正確傳輸最新文件。如果該值一樣，則可以從斷點處續傳文件，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，填上已接收文件數據分片數，則表示讓發送方從該分片數的下一片開始發送，從而實現從斷點處續傳文件功能。

3　文件傳輸軟件架構

文件傳輸軟件用于實現點對點文件可靠傳輸，根據邏輯功能劃分，文件傳輸軟件系統結構如圖7所示。

圖7　文件傳輸軟件系統結構

① SIP消息服務：接收來自用戶的SIP消息處理，實現點對點發送尋呼模式消息和會話模式消息，支持同意和拒絕用戶的文件傳輸請求。

② 內部消息處理：SIP消息服務與MSRP服務間有接口信息的交換，為了降低2個軟件之間的耦合性，防止一個程序修改時影響另一個程序，2個軟件間采用內部消息的方式來處理接口信息的交換。

④ MSRP協議棧：MSRP協議棧是整個程序的核心所在。MSRP服務與即時消息SIP服務協同工作來完成文件傳輸功能，即時消息SIP服務進行提前會話協商，然后對MSRP協議棧進行管理，包括兩端的path申請、綁定以及各資源的申請與釋放。

⑤ 配置管理：整個程序在啟動時，將從配置數據庫中讀取程序的一些基本的配置，包含著IP地址和端口號，以此保證當這些基本信息修改時，不需要重新編譯程序即可正常運行。

4　應用結果分析

為了驗證文件斷點續傳效果，構建了由服務器、有線終端及無線終端組成的統一通信系統，其組網示意圖如圖8所示。統一通信服務器上運行SIP AS、MSRP AS，終端上運行統一通信客戶端軟件，進行文件傳輸，在各終端上使用文件傳輸功能，其人機交互界面示意如圖9所示。

圖8　統一通信系統拓撲圖

圖9　文件傳輸用戶界面

設計的基于SIP和MSRP協議實現文件斷點續傳方法與基于軟件架構開發的文件傳輸軟件在統一通信系統中的應用表明，該方法為即時消息子系統提供了高可靠性的文件傳輸功能，并具備良好的用戶體驗。

5　結束語

斷點續傳是文件傳輸功能的關鍵技術之一。本文研究實現了基于SIP和MSRP協議實現文件斷點續傳的方法，從發送方、SIP AS、MSRP AS、接收方之間的信令流程，交互協議的擴展字段及文件傳輸服務軟件架構等方面進行詳細描述，實現了文件無縫續傳。該方法及軟件架構適用于無線信道環境下的統一通信系統。

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