IGRS和UPnP協(xié)議互連機制分析
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
作者：北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 徐剛
北京六合萬(wàn)通微電子技術(shù)有限公司 楊軍
摘 要：IGRS(信息設備資源共享協(xié)同服務(wù)協(xié)議)與UPnP是數字家庭網(wǎng)絡(luò )中的兩大主流協(xié)議，本文從組成機制的角度對兩個(gè)協(xié)議進(jìn)行了對比和抽象，闡述了兩種協(xié)議互連的可行性，并提出了設備互連的解決方案。
關(guān)鍵詞：IGRS；UPnP；協(xié)議機制；設備互連
引言
隨著(zhù)各種信息設備的功能越來(lái)越強大以及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的飛速發(fā)展，設備間如何更加方便、智能的互聯(lián)以及更好的協(xié)同工作已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。同時(shí)，在以知識經(jīng)濟和信息網(wǎng)絡(luò )發(fā)展為主題的今天，技術(shù)標準已成為經(jīng)濟全球化競爭的重要手段。由國內“閃聯(lián)”提出的IGRS協(xié)議和由國際17大廠(chǎng)商聯(lián)盟提出的UPnP技術(shù)應運而生，在這種競爭中扮演著(zhù)重要的角色。如何解決好兩大協(xié)議設備之間的互連互通，將成為今后一段時(shí)間內研究和討論的重要課題。
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圖1 IGRS體系結構圖 |
IGRS協(xié)議簡(jiǎn)介
IGRS協(xié)議可以在有限范圍網(wǎng)絡(luò )域(有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn))內，支持多種信息設備、家用電器、通訊設備之間的設備自動(dòng)發(fā)現、動(dòng)態(tài)組網(wǎng)、資源共享和協(xié)同服務(wù)，從而提高這些設備間的互操作性和易用性，并創(chuàng )造出新的應用模式和豐富的應用。IGRS協(xié)議的體系結構如圖1所示。
UPnP協(xié)議簡(jiǎn)介
UPnP 使用標準的 IP 協(xié)議集，從而保持了網(wǎng)絡(luò )媒體的不可知性， 使用開(kāi)放的標準協(xié)議，如 TCP/IP、HTTP 和 XML。UPnP 利用了多種現有的標準協(xié)議，使用這些標準化的協(xié)議有助于確保供應商之間的互操作性。由于許多協(xié)議已在使用之中，因此，幾乎不需要執行任何操作就可以讓 UPnP 設備在現有的網(wǎng)絡(luò )化環(huán)境中工作?！?
IGRS和UPnP設備互連的可行性基礎
IGRS與UPnP協(xié)議組成機制抽象
IGRS和UPnP協(xié)議都是使用了許多標準的協(xié)議機制，通過(guò)對兩個(gè)協(xié)議的分析，可以建立抽象協(xié)議模型。
IGRS與UPnP互操作實(shí)現基礎
兩個(gè)協(xié)議都是由設備間尋址機制、設備/服務(wù)發(fā)現機制、設備/服務(wù)描述機制、服務(wù)間控制和調用機制、服務(wù)事件與通知機制組成?？梢詮母鱾€(gè)機制是如何實(shí)現的這一角度上對兩個(gè)協(xié)議進(jìn)行簡(jiǎn)單比較，從而找出兩個(gè)協(xié)議互連的可行性：
(1)設備間尋址機制，UPnP的尋址方式由靜態(tài)IP、動(dòng)態(tài)DHCP和Auto-IP分配相結合組成，而IGRS協(xié)議中并沒(méi)有限定設備間尋址的問(wèn)題，設備間的尋址可以由IGRS協(xié)議以外的機制來(lái)實(shí)現。所以?xún)蓚€(gè)協(xié)議都支持設備使用靜態(tài)IP、動(dòng)態(tài)DHCP和Auto-IP的尋址方式。
(2)設備/服務(wù)發(fā)現機制，IGRS的設備/服務(wù)發(fā)現機制包括了基于全局對等組和基于主從設備組的設備/服務(wù)發(fā)現機制。UPnP的設備/服務(wù)發(fā)現機制使用SSDP協(xié)議，以UDP多播為基礎。IGRS基于全局對等組的設備/服務(wù)發(fā)現機制也建立在SSDP協(xié)議基礎上。通過(guò)SSDP協(xié)議，IGRS與UPnP可以實(shí)現設備/服務(wù)的相互發(fā)現。
(3)設備/服務(wù)描述機制， UPnP和IGRS都采用XML模板定義了設備描述模板，用于描述設備的各種信息，兩種模板在格式定義上有所區別，但是IGRS設備描述模板是可擴展的，可以在其中加入UPnP所能識別的描述元素。
IGRS采用WSDL作為服務(wù)描述模板,UPnP則使用自定義的UPnP Template Language for services做為服務(wù)描述模板，這兩種模板格式存在較大差異。但是，IGRS的服務(wù)描述中可以加入相應的UPnP描述擴展，從而使得UPnP設備可以識別IGRS服務(wù)；IGRS設備對UPnP服務(wù)的識別是通過(guò)引入UPnP服務(wù)描述文檔解析引擎來(lái)實(shí)現的。
(4)服務(wù)間控制和調用機制，UPnP的服務(wù)調用機制采用SOAP協(xié)議實(shí)現，IGRS則定義了基于會(huì )話(huà)的服務(wù)調用機制，同時(shí)支持基于非安全管道的客戶(hù)/服務(wù)間交互作為擴展接口。IGRS服務(wù)可以在IGRS設備描述文檔中的服務(wù)描述中加入相應的UPnP客戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)接口描述，從而實(shí)現與UPnP客戶(hù)間的交互和控制。
(5)服務(wù)事件與通知機制，UPnP采用GENA機制實(shí)現服務(wù)事件與通知機制，IGRS則采用基于管道(安全/非安全)的機制實(shí)現。但通過(guò)非安全管道機制，IGRS服務(wù)可以向UPnP客戶(hù)暴露事件訪(fǎng)問(wèn)接口，實(shí)現與UPnP客戶(hù)間的事件交互、服務(wù)的事件訂閱并接收相應的事件通知。
IGRS和UPnP設備
互連的解決方案
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圖2為IGRS與UPnP設備互連的設備交互圖 |
IGRS協(xié)議中指出，IGRS與UPnP協(xié)議的消息接口為239.255.255.250:1900，雙方設備可以通過(guò)偵聽(tīng)該地址而獲得對方設備/服務(wù)的在線(xiàn)宣告，通過(guò)向239.255.255.250:1900發(fā)送多播設備/服務(wù)查找消息，等待符合查找條件的對方設備/服務(wù)的查找響應，從而發(fā)現所需要的設備/服務(wù)。
當設備離開(kāi)網(wǎng)絡(luò )時(shí)，向239.255.255.250:1900發(fā)送設備離線(xiàn)宣告消息即可。對方設備通過(guò)偵聽(tīng)該離線(xiàn)消息，可以發(fā)現設備離線(xiàn)。
設備/服務(wù)描述獲得及解析
當設備發(fā)現對方設備/服務(wù)在線(xiàn)宣告消息后，IGRS設備可通過(guò)非安全管道向消息中的相關(guān)字段所指向的URL地址發(fā)出獲取設備描述的HTTP請求，獲取其設備描述文檔后，可以根據UPnP設備描述文檔格式定義并解析UPnP設備/服務(wù)的詳細信息，通過(guò)對描述文檔的解析，可以得到UPnP服務(wù)的描述文件獲取URL地址，UPnP服務(wù)控制入口URL地址，UPnP服務(wù)的事件訂閱入口地址。通過(guò)向UPnP服務(wù)的描述文件獲取URL地址，然后發(fā)送HTTP請求即可獲得該服務(wù)的描述文檔，通過(guò)對服務(wù)描述文檔的解析，即可獲知該服務(wù)所支持的詳細信息。
UPnP設備也可以獲取并解析IGRS的設備描述文檔，因為IGRS設備描述模板支持IGRS設備在IGRS設備描述中加入UPnP所定義的各種用于描述UPnP設備和服務(wù)的元素，以實(shí)現同一個(gè)描述文檔，這樣，既可以描述IGRS設備，同時(shí)也可以將IGRS設備以UPnP設備形式進(jìn)行描述。
服務(wù)控制和事件機制
IGRS設備發(fā)現并獲取了UPnP服務(wù)的服務(wù)描述、服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)控制入口地址和服務(wù)事件訂閱入口地址后，可根據UPnP服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)機制向UPnP服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)控制入口地址發(fā)送SOAP調用請求，以實(shí)現對UPnP服務(wù)的調用；再通過(guò)向服務(wù)事件訂閱入口發(fā)送事件訂閱請求，即可實(shí)現對UPnP服務(wù)的事件訂閱。
UPnP設備可以獲得IGRS服務(wù)，通過(guò)IGRS設備描述文檔中發(fā)布的服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)控制接口及事件訂閱接口，這些接口地址所包含的IP地址和端口信息應該包含在IGRS設備在線(xiàn)宣告消息當中，這樣，UPnP客戶(hù)可以通過(guò)非安全管道實(shí)現與IGRS服務(wù)的控制和事件訂閱。
結語(yǔ)
本文介紹了IGRS和UPnP協(xié)議的主要組成機制，并通過(guò)對這些機制的分析建立了抽象的協(xié)議模型，從組成機制的實(shí)現角度解決了兩個(gè)協(xié)議互連的可行性問(wèn)題，最后提出了兩個(gè)協(xié)議互連的具體方案。
雖然目前可以證明這兩個(gè)協(xié)議可以互連，但是在實(shí)現的細節上，有很多問(wèn)題仍有待于進(jìn)一步解決，如互連過(guò)程中的安全問(wèn)題。
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