IM (二)：数据通信协议的选择
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了IM (二)：数据通信协议的选择相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
参考技术A *** 序： ***IM 中的数据通信协议指的是 IM 系统中应用层所使用的通信协议，该通信协议的设计效果会对 IM 系统的流量消耗、电量消耗、通信速度、兼容性、可扩展性等方面均会造成一定的影响，所以一般的 IM 系统均需要根据自身的业务场景和需求选择恰当的通信协议或制定最优性能的通信协议。
** 总结 **：一个好的数据通信协议一般需要具备如下条件：高效，简洁，可读性好，节约流量，节省电量，易于拓展，同时又能够匹配当前团队的技术堆栈。
应用层通信协议主要有文本协议和二进制协议。
特点：
优点：协议成熟，强大，可扩展性强，基于 XML 语言，可读性好，在各个端(包括服务器) 有各种语言的实现，开发者接入方便，目前主要应用于许多聊天系统中，且已有开源的Java 版的开发实例 androidpn。
缺点：协议较复杂，冗余（基于XML），流量和电量消耗不容小觑，部署硬件成本高，XML 解析代价高。
移动互联网相对于有线网络最大特点是：** 带宽低、延迟高、丢包率高、稳定性差、流量费用高 **。所以在私有协议的序列化上一般使用二进制协议，而不是文本协议。常见的二进制序列化库有 Protobuf 和 MessagePack，也可以自己定制私有的二进制协议序列化和反序列的过程，比如蘑菇街的TeamTalk。一般，Protobuf 和 MessagePack 的可扩展性和可读性较自定义的序列化过程要好很多，所以大部分情况下不推荐自己实现二进制协议的序列化和反序列化过程。
基于 TCP 的应用层协议一般都分为包头和包体(如 HTTP)，IM 协议也不例外。包头一般用于表示每个请求/反馈的公共部分，如包长、请求类型、返回码等。 而包体则填充不同请求/反馈对应的信息。
im即时通讯开发：IM通信协议设计详解
本文要谈的IM通信协议指的是应用层通信“语言”，并非指传输层协议（如TCP、UDP）。IM通信协议的制定是IM开发中起点，也是贯穿设计、开发、运维始终的核心所在，通信协议设计的好坏，直接影响后绪环节的用户体验（数据流量、耗电量、通信速度）、兼容性（新老版本的无缝融合）、扩展性（后绪的版本升级怎么办）等，是个基础且极其重要的工作之一。
IM通信协议的分层设计
所谓“协议”是双方共同遵守的规则，例如：离婚协议，停战协议。
协议有语法、语义、时序三要素：
（1）语法：即数据与控制信息的结构或格式
（2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应
（3）时序：即事件实现顺序的详细说明
一套典型的IM通信协议设计分为三层：应用层、安全层、传输层。
IM应用层协议设计
应用层协议选型，常见的有三种：文本协议、二进制协议、流式XML协议。
文本协议
文本协议是指 “贴近人类书面语言表达”的通讯传输协议，典型的协议是http协议。一个http协议大致长成这样：
GET / HTTP/1.1
User-Agent: curl
Host: musicml.net
Accept: */*
文本协议的特点是：
a. 可读性好，便于调试
b. 扩展性也好（通过key:value扩展）
c. 解析效率一般（一行一行读入，按照冒号分割，解析key和value）
d. 对二进制的支持不好 ，比如语音／视频
IM中，MSN使用的是文本协议。
二进制协议
二进制协议是指binary协议，典型是ip协议。
二进制协议一般定长包头和可扩展变长包体 ，每个字段固定了含义 ，例如IP协议的前4个bit表示协议版本号 （Version）。
二进制协议有这样一些特点：
a. 可读性差，难于调试
b. 扩展性不好 ，如果要扩展字段，旧版协议就不兼容了，所以一般设计时会有一个Version字段
c. 解析效率超高（几乎没有解析代价）
d. 对二进制的支持不好 ，比如语音／视频
IM中，QQ使用的时二进制协议。
流式XML协议
IM的准标准协议xmpp就是使用流式XML，像gtalk，校内通这些im都是基于xmpp的。让我们来看一个xmpp协议的例子：
<message
to=’[url=mailto:romeo@example.net]romeo@example.net[/url]’
from=’[url=mailto:juliet@example.com]juliet@example.com[/url]’
type=’chat’
xml : lang=’en’>
<body>Wherefore art thou, Romeo?</body>
</message>
从xml标签中大致可以判断这是一个romeo发给juliet的聊天消息。xmpp协议可以实现跨域的互通。例如gtalk和校内通用户聊天。只要服务端实现了s2s服务（server to server） ，不过现在的im基本没有互通需求 ，所以这个服务基本没有人实现。即时通讯开发
XMPP协议有几个特点：
a.它是准标准协议，可以跨域互通
b.XML的优点，可读性好，扩展性好
c.解析代价超高（dom解析）
d.有效数据传输率超低（大量的标签）
个人旗帜鲜明的强烈不建议使用xmpp，特别是无线端im，如果要用，一定要自己做压缩 ，减少网络流量（用过xmpp的同学都清楚，发一个登录包需要多少交互，要浪费多少流量）。
IM安全层协议设计
im协议，消息的保密性非常重要 ，谁都不希望自己聊天内容被看到，所以安全层是必不可少的。
使用SSL
证书管理微微复杂，代价有点高。
自行加解密
自己来搞加解密，核心在于密钥的生成与管理，密钥管理方式有多种，主要有这么三种：
（1）固定密钥
服务端和客户端约定好一个密钥，同时约定好一个加密算法（eg：AES ），每次客户端im在发送前，就用约定好的算法，以及约定好的密钥加密再传输，服务端收到报文后，用约定好的算法，约定好的密钥再解密。这种方式，密钥和算法对程序员都是透明的。
（2）一人一密钥
简单说来就是每个人的密钥是固定的，但是每个人之间又不同，其实就是在固定密钥的算法中包含用户的某一特殊属性，比如用户uid、手机号、qq号等。
（3）动态密钥（一session一密钥）
动态密钥，一Session一密钥的安全性更高，每次会话前协商密钥。密钥协商的过程要经过2次非对称密钥的随机生成，1次对称加密密钥的随机生成，具体详情这里不展开，有兴趣的同学可以看下SSL密钥协商额过程。
IM传输层协议设计
可选的协议有TCP和UDP。现在的IM传输层基本都是使用TCP，有了epoll等技术后，多连接就不是瓶颈了，单机几十万链接没什么问题。
以上是关于IM (二)：数据通信协议的选择的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章