基于JXTA的P2P即時(shí)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、 引言

最近幾年，對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)模型p2p開(kāi)始受到重視，成為最近的技術(shù)熱點(diǎn)。p2p即peer to peer，稱為對(duì)等連接或?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)，它與傳統(tǒng)的客戶端/服務(wù)器（c/s）或?yàn)g覽器/服務(wù)器（b/s）模式相比，最大的不同是降低了對(duì)服務(wù)器的依賴，在p2p網(wǎng)絡(luò)中各peer之間的關(guān)系是對(duì)等的，peer同時(shí)具有client和server的特點(diǎn)。它們可以直接通信，進(jìn)行文件傳輸，無(wú)需依賴集中式服務(wù)器或資源就可完成。

p2p技術(shù)將在網(wǎng)絡(luò)尤其是寬帶網(wǎng)絡(luò)方面具備強(qiáng)大的應(yīng)用潛力，2002 legend world大會(huì)上中科院計(jì)算機(jī)所的李國(guó)杰所長(zhǎng)對(duì)p2p技術(shù)與網(wǎng)格技術(shù)的融和做出了非常有遠(yuǎn)見(jiàn)的預(yù)測(cè)，國(guó)外p2p網(wǎng)絡(luò)流量占據(jù)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)流量的40％，國(guó)外p2p網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)用戶超過(guò)3億以上這些都是有力的證據(jù)，從試驗(yàn)科學(xué)的角度來(lái)看，p2p技術(shù)是因?yàn)榻鉀Q了互聯(lián)網(wǎng)模型中的弱鏈接模塊的信息傳遞這個(gè)障礙，使得互聯(lián)網(wǎng)的信息流動(dòng)更加通暢才使他具備了這樣強(qiáng)大的生命力和應(yīng)用前景。

目前，p2p 技術(shù)的應(yīng)用主要是在文件共享和即時(shí)通訊方面這兩個(gè)方面。所謂即時(shí)通訊，其實(shí)指的就是諸如oicq、icq等被稱為在線聊天的軟件。從某種意義上說(shuō)，由于版

權(quán)的限制，即時(shí)通訊應(yīng)用將超過(guò)文件共享應(yīng)用，成為p2p的第一大應(yīng)用。我基于jxta（jxta將在第二節(jié)作詳細(xì)介紹）設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的p2p 即時(shí)通信系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上任意兩臺(tái)主機(jī)之間的直接連接，不僅可以隨時(shí)知曉對(duì)方在線與否，而且交流雙方的通訊完全是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行，不依賴服務(wù)器的性能和網(wǎng)絡(luò)帶寬，它為開(kāi)發(fā)更多的p2p應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。由于java為網(wǎng)絡(luò)編程提供了很好的支持和優(yōu)化，并且是跨平臺(tái)的，可移植性好，因此，我們選用java作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。

二、 jxta簡(jiǎn)介

由于p2p應(yīng)用軟件的前景看好，各大軟件公司都在競(jìng)相開(kāi)發(fā)p2p的軟件開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，sun的jxta就是其中的一個(gè)。使用jxta開(kāi)發(fā)技術(shù)，軟件開(kāi)發(fā)人員可以開(kāi)發(fā)出基于java語(yǔ)言的p2p的應(yīng)用軟件。jxta技術(shù)是一組開(kāi)發(fā)式的協(xié)議，它們能夠連接網(wǎng)絡(luò)中的任何設(shè)備，從手提電話、無(wú)線pda到臺(tái)式電腦，讓它們協(xié)同工作、共享資源。jxta網(wǎng)絡(luò)里面的全部結(jié)點(diǎn)共同組成了一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，里面的任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)都能直接訪問(wèn)其他的結(jié)點(diǎn)，即使那些結(jié)點(diǎn)是位于防火墻的背后。

1、 使用jxta技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)分布式計(jì)算軟件，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1） 能夠直接跟防火墻之后的其他結(jié)點(diǎn)連接；

（2） 簡(jiǎn)易的共享文檔資料；

（3） 得到網(wǎng)絡(luò)上包含的信息的簡(jiǎn)要目錄；

（4） 建立結(jié)點(diǎn)群組來(lái)提供定制的服務(wù)；

可以在遠(yuǎn)端監(jiān)視某個(gè)結(jié)點(diǎn)的行為。

2、 jxta的軟件結(jié)構(gòu)分為以下三層（如圖1所示）

（1）核心層（jxta core）：它包含了服務(wù)所需要的核心功能，這一層封裝了最根本的東西，包括peer、對(duì)等組、peer發(fā)現(xiàn)、peer通信、peer監(jiān)視和相關(guān)的安全原語(yǔ)。

（2）服務(wù)層（jxta service）：它提供了訪問(wèn)jxta協(xié)議的接口，這一層包括了對(duì)于p2p網(wǎng)絡(luò)不是必需的、但很通用的功能，如查找、共享、索引、代碼緩存和內(nèi)容緩存的機(jī)制。

（3）應(yīng)用層（jxta application）：它使用服務(wù)來(lái)訪問(wèn)jxta網(wǎng)絡(luò)和jxta提供的功能。這一層包括了應(yīng)用jxta服務(wù)卡發(fā)出來(lái)的完整的p2p應(yīng)用程序，例如myjxta ,jxta-cad等應(yīng)用程序。

1、 總體介紹

本系統(tǒng)是一個(gè)建立在基于jxta的p2p網(wǎng)絡(luò)之上的即時(shí)通信軟件，它的功能類似于我們目前常常用到的即時(shí)通信軟件，如oicq、icq和msn等。即時(shí)通信系統(tǒng)分為發(fā)送（sender）、中繼轉(zhuǎn)發(fā)（transfer）和接收（receiver）三部分。當(dāng)transfer啟動(dòng)時(shí)加入p2p網(wǎng)絡(luò)，并且在p2p網(wǎng)絡(luò)中發(fā)布提供即時(shí)通信服務(wù)的通告。sender加入p2p網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)查找p2p網(wǎng)絡(luò)通告尋找提供服務(wù)的transfer，選擇transfer形成p2p網(wǎng)絡(luò)通道。sender在這個(gè)通道基礎(chǔ)上建立與目的端的socket連接，將信息傳遞到receiver。傳遞的信息是用xml形式封裝的字節(jié)數(shù)組，數(shù)據(jù)被保存在xml文件中，由transfer解析出數(shù)據(jù)。通過(guò)通道中的各個(gè)transfer對(duì)信息進(jìn)行加密及解密操作，實(shí)現(xiàn)sender和receiver之間的通信。當(dāng)用戶運(yùn)行該軟件時(shí)，會(huì)出現(xiàn)登陸界面，如圖2所示，如果用戶是第一次運(yùn)行該程序，并沒(méi)有任何默認(rèn)的設(shè)置，jxta會(huì)彈出jxta gui 配置實(shí)用程序讓你進(jìn)行一些強(qiáng)制的和可選的設(shè)置。當(dāng)用戶輸入正確的用戶名和密碼之后，就會(huì)加入jxta網(wǎng)絡(luò)，并啟動(dòng)本機(jī)的jxta服務(wù)，成為jxta網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)peer。

2、 層次結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要分成三個(gè)部分：

l p2p網(wǎng)絡(luò)中的中繼轉(zhuǎn)發(fā)部分（transfer）

l 系統(tǒng)的發(fā)送部分（sender）

l 系統(tǒng)的接收部分（receiver）

（1）中繼轉(zhuǎn)發(fā)部分(transfer)

transfer主要負(fù)責(zé)提供匿名通信的服務(wù)，接收sender不同類型的消息，對(duì)其信息進(jìn)行解密操作并且傳遞到j(luò)xta網(wǎng)絡(luò)中下一個(gè)peer的transfer，如果是最終結(jié)點(diǎn)peer就首先建立與receiver的連接，然后將信息解密之后，再解析xml文件得到數(shù)據(jù)傳遞到receiver。然后再接收receiver不同類型的消息，對(duì)其信息進(jìn)行加密操作并且傳遞到下一個(gè)peer的transfer ，直到傳回到sender。在sender請(qǐng)求建立通道時(shí)，必須根據(jù)sender 請(qǐng)求信息判斷這個(gè)transfer是作為中間結(jié)點(diǎn)處理數(shù)據(jù)還是作為最終結(jié)點(diǎn)處理數(shù)據(jù)，兩者的處理信息方式有很大區(qū)別。如果信息傳遞過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，將出錯(cuò)信息傳回receiver。

（2）發(fā)送部分（sender）

sender主要負(fù)責(zé)查找jxta網(wǎng)絡(luò)中提供匿名通信服務(wù)的transfer，通過(guò)找到的transfer建立起一條基于p2p網(wǎng)絡(luò)的通道，然后就可以在這條通道上建立每一個(gè)socket通話連接，這樣通過(guò)這條通道就可以傳遞不同類型的信息（請(qǐng)求建立通道、數(shù)據(jù)、請(qǐng)求結(jié)束通話、請(qǐng)求關(guān)閉通道、建立通道允許、結(jié)束通話允許、關(guān)閉通道允許以及出錯(cuò)信息）。在接收到receiver傳遞過(guò)來(lái)的信息時(shí)，由于經(jīng)過(guò)加密得到的是密文，必須按照建立的p2p網(wǎng)絡(luò)路徑的順序進(jìn)行解密，才能得到所需要的明文數(shù)據(jù)。在傳遞信息時(shí)，把需要傳遞的信息封裝成xml的格式，這樣在需要使用這些信息的transfer上就可以解析出所需要的數(shù)據(jù)，以便于進(jìn)行下一步的操作。

（3）接收部分（receiver）

receiver主要負(fù)責(zé)在接收到p2p網(wǎng)絡(luò)中的transfer傳遞過(guò)來(lái)時(shí)的socket連接請(qǐng)求時(shí)同意socket連接，列出和自己建立連接的sender，通過(guò)選擇sender進(jìn)行基于p2p網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞。在接收到p2p網(wǎng)絡(luò)中的transfer傳遞過(guò)來(lái)時(shí)的socket通話結(jié)束請(qǐng)求時(shí)關(guān)閉socket連接，同時(shí)取消在列表中的sender，這樣receiver就無(wú)法與結(jié)束通話的sender再次取得聯(lián)系。在receiver關(guān)閉時(shí)，必須通知所有已經(jīng)與自己連接的sender，sender才可以關(guān)閉與這個(gè)receiver的連接。

3、 具體實(shí)現(xiàn)及代碼分析

由于篇幅所限，在本文中我只對(duì)系統(tǒng)中的中繼轉(zhuǎn)發(fā)部分進(jìn)行介紹。

transfer部分主要包括如下幾個(gè)重要的類：

（1）transfer.class

該類主要是繼承了serversocket類，serversocket類是用來(lái)寫服務(wù)器程序的類，所謂服務(wù)器程序，通常會(huì)監(jiān)聽(tīng)某一個(gè)連接端口，如果有某一臺(tái)客戶端計(jì)算機(jī)發(fā)出聯(lián)機(jī)的請(qǐng)求，則服務(wù)器就必須做出一些反應(yīng)。transfer.class除了繼承了serversocket的創(chuàng)建服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)端口，接受連接，關(guān)閉連接的功能之外，還定義了自己的功能函數(shù)——transnext()，與下一個(gè)p2p網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)peer

建立連接。

（2）newmsg.class和parsemsg.class

在信息傳遞的過(guò)程中，所有的數(shù)據(jù)都是以xml文件格式封裝的，將整個(gè)xml文件格式的信息作為整個(gè)字節(jié)數(shù)組byte[]進(jìn)行加密和解密，在需要的結(jié)點(diǎn)peer將字節(jié)數(shù)組的內(nèi)容寫入到xml文件中，再使用xml的解析方法將需要的數(shù)據(jù)解析出來(lái)。關(guān)于xml文件部分的操作主要由newmsg.class和parsemsg.class完成，其中newmsg.class主要是將收到的信息保存到xml文件中，而parsemsg.class主要是解析出xml文件中需要的數(shù)據(jù)。

（3）jxtashell.class

jxtashell.class主要是使用jxta創(chuàng)建p2p網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)組，初始化點(diǎn)組，創(chuàng)建通告，發(fā)布通告。這個(gè)class文件對(duì)搭建p2p網(wǎng)絡(luò)起了主要的作用。

下面是部分源代碼：

public void workdealwith(string m,string de){ //解析xml文件元素

try{

domparser parser=new domparser();

parser.parse(m+".xml"); //取得需要解析的xml文件

document dom=parser.getdocument(); //dom為結(jié)點(diǎn)樹(shù)的根結(jié)點(diǎn)

nodelist games=dom.getelementsbytagname(de); //取得需要解析的元素

for (int i=0;i

node anode=games.item(i);

namednodemap attributes=anode.getattributes();

contest=anode.getfirstchild().getnodevalue(); //得到元素de的值

for (int a=0;a

node theattribute=attributes.item(a); //取得元素de的屬性

type=theattribute.getnodevalue(); //得到元素de的屬性的值

}

}

}catch(exception e){}

}

四、 結(jié)束語(yǔ)

本文作者的創(chuàng)新點(diǎn)主要在于在jxta架構(gòu)的基礎(chǔ)上構(gòu)建一個(gè)p2p的即時(shí)通信息通。利用p2p非中心性和動(dòng)態(tài)性的特征為即時(shí)通信服務(wù)，在即時(shí)通信的過(guò)程中，在發(fā)送端對(duì)消息進(jìn)行加密，在接收端再對(duì)加密的消息解密，消息在jxta網(wǎng)絡(luò)中是以匿名方式的方式進(jìn)行傳輸?shù)模箶?shù)據(jù)傳輸更加安全。傳遞的信息是用xml形式封裝的字節(jié)數(shù)組，數(shù)據(jù)被保存在xml文件中，由transfer解析出數(shù)據(jù)。通過(guò)通道中的各個(gè)transfer對(duì)信息進(jìn)行加密及解密操作，實(shí)現(xiàn)客戶端和目的端之間的匿名通信。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，對(duì)xml文件格式、jxta技術(shù)、加密解密技術(shù)等等做了一定的了解。但是由于時(shí)間倉(cāng)促，且實(shí)驗(yàn)條件的限制，程序的在穩(wěn)定性方面仍然存在一定的問(wèn)題，這有待于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和完善。