IGRS和UPnP協(xié)議互連機制分析
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作者：北京郵電大學自動化學院 徐剛
北京六合萬通微電子技術有限公司 楊軍
摘 要：IGRS(信息設備資源共享協(xié)同服務協(xié)議)與UPnP是數(shù)字家庭網(wǎng)絡中的兩大主流協(xié)議，本文從組成機制的角度對兩個協(xié)議進行了對比和抽象，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。
關鍵詞：IGRS；UPnP；協(xié)議機制；設備互連
引言
隨著各種信息設備的功能越來越強大以及網(wǎng)絡技術的飛速發(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)成為人們關注的焦點。同時，在以知識經(jīng)濟和信息網(wǎng)絡發(fā)展為主題的今天，技術標準已成為經(jīng)濟全球化競爭的重要手段。由國內(nèi)“閃聯(lián)”提出的IGRS協(xié)議和由國際17大廠商聯(lián)盟提出的UPnP技術應運而生，在這種競爭中扮演著重要的角色。如何解決好兩大協(xié)議設備之間的互連互通，將成為今后一段時間內(nèi)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)議簡介
IGRS協(xié)議可以在有限范圍網(wǎng)絡域(有線、無線)內(nèi)，支持多種信息設備、家用電器、通訊設備之間的設備自動發(fā)現(xiàn)、動態(tài)組網(wǎng)、資源共享和協(xié)同服務，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)議簡介
UPnP 使用標準的 IP 協(xié)議集，從而保持了網(wǎng)絡媒體的不可知性， 使用開放的標準協(xié)議，如 TCP/IP、HTTP 和 XML。UPnP 利用了多種現(xiàn)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(zhí)行任何操作就可以讓 UPnP 設備在現(xiàn)有的網(wǎng)絡化環(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，通過對兩個協(xié)議的分析，可以建立抽象協(xié)議模型。
IGRS與UPnP互操作實現(xiàn)基礎
兩個協(xié)議都是由設備間尋址機制、設備/服務發(fā)現(xiàn)機制、設備/服務描述機制、服務間控制和調(diào)用機制、服務事件與通知機制組成?？梢詮母鱾€機制是如何實現(xiàn)的這一角度上對兩個協(xié)議進行簡單比較，從而找出兩個協(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、動態(tài)DHCP和Auto-IP分配相結合組成，而IGRS協(xié)議中并沒有限定設備間尋址的問題，設備間的尋址可以由IGRS協(xié)議以外的機制來實現(xiàn)。所以兩個協(xié)議都支持設備使用靜態(tài)IP、動態(tài)DHCP和Auto-IP的尋址方式。
(2)設備/服務發(fā)現(xiàn)機制，IGRS的設備/服務發(fā)現(xiàn)機制包括了基于全局對等組和基于主從設備組的設備/服務發(fā)現(xiàn)機制。UPnP的設備/服務發(fā)現(xiàn)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/服務發(fā)現(xiàn)機制也建立在SSDP協(xié)議基礎上。通過SSDP協(xié)議，IGRS與UPnP可以實現(xiàn)設備/服務的相互發(fā)現(xiàn)。
(3)設備/服務描述機制， 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(qū)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作為服務描述模板,UPnP則使用自定義的UPnP Template Language for services做為服務描述模板，這兩種模板格式存在較大差異。但是，IGRS的服務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；IGRS設備對UPnP服務的識別是通過引入UPnP服務描述文檔解析引擎來實現(xiàn)的。
(4)服務間控制和調(diào)用機制，UPnP的服務調(diào)用機制采用SOAP協(xié)議實現(xiàn)，IGRS則定義了基于會話的服務調(diào)用機制，同時支持基于非安全管道的客戶/服務間交互作為擴展接口。IGRS服務可以在IGRS設備描述文檔中的服務描述中加入相應的UPnP客戶訪問接口描述，從而實現(xiàn)與UPnP客戶間的交互和控制。
(5)服務事件與通知機制，UPnP采用GENA機制實現(xiàn)服務事件與通知機制，IGRS則采用基于管道(安全/非安全)的機制實現(xiàn)。但通過非安全管道機制，IGRS服務可以向UPnP客戶暴露事件訪問接口，實現(xiàn)與UPnP客戶間的事件交互、服務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，雙方設備可以通過偵聽該地址而獲得對方設備/服務的在線宣告，通過向239.255.255.250:1900發(fā)送多播設備/服務查找消息，等待符合查找條件的對方設備/服務的查找響應，從而發(fā)現(xiàn)所需要的設備/服務。
當設備離開網(wǎng)絡時，向239.255.255.250:1900發(fā)送設備離線宣告消息即可。對方設備通過偵聽該離線消息，可以發(fā)現(xiàn)設備離線。
設備/服務描述獲得及解析
當設備發(fā)現(xiàn)對方設備/服務在線宣告消息后，IGRS設備可通過非安全管道向消息中的相關字段所指向的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(jù)UPnP設備描述文檔格式定義并解析UPnP設備/服務的詳細信息，通過對描述文檔的解析，可以得到UPnP服務的描述文件獲取URL地址，UPnP服務控制入口URL地址，UPnP服務的事件訂閱入口地址。通過向UPnP服務的描述文件獲取URL地址，然后發(fā)送HTTP請求即可獲得該服務的描述文檔，通過對服務描述文檔的解析，即可獲知該服務所支持的詳細信息。
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設備和服務的元素，以實現(xiàn)同一個描述文檔，這樣，既可以描述IGRS設備，同時也可以將IGRS設備以UPnP設備形式進行描述。
服務控制和事件機制
IGRS設備發(fā)現(xiàn)并獲取了UPnP服務的服務描述、服務訪問控制入口地址和服務事件訂閱入口地址后，可根據(jù)UPnP服務訪問機制向UPnP服務訪問控制入口地址發(fā)送SOAP調(diào)用請求，以實現(xiàn)對UPnP服務的調(diào)用；再通過向服務事件訂閱入口發(fā)送事件訂閱請求，即可實現(xiàn)對UPnP服務的事件訂閱。
UPnP設備可以獲得IGRS服務，通過IGRS設備描述文檔中發(fā)布的服務訪問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設備在線宣告消息當中，這樣，UPnP客戶可以通過非安全管道實現(xiàn)與IGRS服務的控制和事件訂閱。
結語
本文介紹了IGRS和UPnP協(xié)議的主要組成機制，并通過對這些機制的分析建立了抽象的協(xié)議模型，從組成機制的實現(xiàn)角度解決了兩個協(xié)議互連的可行性問題，最后提出了兩個協(xié)議互連的具體方案。
雖然目前可以證明這兩個協(xié)議可以互連，但是在實現(xiàn)的細節(jié)上，有很多問題仍有待于進一步解決，如互連過程中的安全問題。
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