浅析无线应用协议WAP技术.

浅析浅谈无线应用协议WAP技术（福建师范大学数学与计算机科学学院计算机科学与技术专业07级非师（2）班 张陆军）【摘要】由全球多家大厂商合作开发的开放标准WA P 技术是一组标准，定义了移动设备与网关或服务器之间通讯的整个框架。WAP技术主要包括了五个方面:WAP设备技术、WAP服务器技术、WAP网关技术、WAP浏览器技术、WAP安全技术。其中，本文浅显分析了一下WAP通讯的整个框架。主要介绍了WAP协议栈以及WAP协议的安全技术和应用技术方面的知识。【关键词】WAP 无线应用协议 WAP结构和模型 WAP协议栈 一、 WAP的历史简介和定义近年来空前发展的和移动通信, 已经作为迈向信息社会的两个重要标志, 分别支持对大量信息资源的有效访问和可以随处漫游的个人通信, 将深刻地影响未来信息高速公路的发展。如何结合各自的技术优势, 不受信息源的限制和用户访问时位置的限制, 以统一的标准向用户提供无处不在的信息网络服务, 成为网络界和电信业界共同关注的一个焦点问题。为此, 一些参与 制造的厂商从不同的角度出发, 曾相继提出实现移动Internet访问的各种思路。由于标准化有利于各方面的利益,1997 年全球90多家大厂商合作成立了专门的论坛（WAP Forum）, 以共同开发无线应用协议（Wireless Application Protocol，WAP） 。其第一版于1998年推出,已得到共拥有亿多用户的各网络运营者的支持。WAP旨在通过定义一个开放的全球无线应用框架和网络协议标准, 将Internet和高级数据业务以智能信息传送的方式引入数字移动 、寻呼机、PDA个人数字助理等无线终端, 并实现兼容和互操作。目前在移动 或个人数字助理PDA上，WAP已是标准功能。利用WAP协议， 可以随时随地浏览网页，收发Email。但WAP技术也在不断完善之中，继推出WAP1.2之后，在2001年8月WAP论坛又推出了WAP2.0， 给WAP技术又增加了许多新的特色，伴随着无线通讯技术的更一步发展， 上网也将获得更大的带宽以及更快的速度，到时，WAP应用必将吸引更大的用户群体.WAP 协议设计目标是，基于Internet中广泛应用的标准(如HTTP,T CPAP,SSL, XMI,等)，提供一套设备独立的无线工nternet全面解决方案，同时支持未来的开放标准，使得WAP应用(如多媒体消息，Web浏览和E-mail的处理等)能够运行于各种无线承载网络之上，如TDMA, CDMA, GSM, GPRS(通用分组无线系统)，CDPD(蜂窝数字分组数据网)，CSD(电路交换式数据网)，SMS(短消息服务)，USSD，而不必考虑它们之间的差异，从而最大程度地兼容现有的及未来的移动通信系。WAP 协 议 定义了移动通信终端连接因特网的一种标准方式，提供了一套统一、开放的技术平台，使移动设备可以方便地访问以统一格式表示的因特网资源及信息。真正实现应用WAP协议的应用需要三个环节，即WAP网关的建设、WAP内容服务器和WAP终端，WAP网关是WAP应用中的关键部分。与传 统 的 WWW通信类似，WAP采用客户机/服务器方式。但WAP模型在客户机与服务器之间多了一个WAP网关(如所示)。客户机通过WAP网关后再与资源服务器(Origin server)通信。同时，在客户机与WAP网关之间传递的信息也有别于传统方式下客户机与服务器间交换的信息。图1.1 W AP通信模型【2】由图 1 .1 可见，WAP通信模型主要由以下三部分组成1、 移 动 客户端(Client)，指一般的无线终端设备(如 )，可以安装有微型浏览器，能够对WAP网页进行解释、显示等:2, W A P 网关(WAPG ateway)，完成HTTP协议向无线Internet传输协议(WSP/WTP)的转换(Protocol Adapters)，并对无线Internet内容进行压缩(WMLEncoder)和编译(WML script Compiler);3, W e b 服务器(webs erver)，与一般的Internet站点的区别仅仅是在网页编写上采取的语言有所不同，它采用WML RAP标记语言)语言缩写。移动客户端与WAP网关之间的通讯主要基于WAP协议。在移动数据业务发展初期，考虑到网络支持的能力，特别是 所能支持的能力，WAP1 .X 协议不直接采用有线互联网上的HTTP/TLS/TCP协议，而采用了WSP/WTP/WTLS/WDP协议(如图1.2所示)，并同时增加了WML语言，这些协议是在参考英特网协议(HT TP/TLS/TCP)的基础上产生的，但这也造成了在此协议下不能通过 直接访问现有的Internet资源。图1.2 W AP协议栈结构【4】无线应用协议(Wireless Application Protocl)是在美国软件公司PHONE.COM 公司提供的技术基础上发展而来的。WAP 协议是一个应用环境和无线设备的通信协议集。它是在数字移动 、因特网或其他个人数字助理机（PDA）、计算机应用之间进行通讯的开放全球标准。定义了无线移动设备与网络中的固定服务器进行通信的标准方式。今天的WAP服务在3G到来后仍然可能继续存在，不过传输速率更快，协议标准也会随之升级。二、 WAP 体系结构的组成通过简介， ，可以知道WAP 体系结构采用类似于TCP/IP 协议栈的分层设计思想，但它在这基础之上进行了修改和优化，以适合无线通信环境。下面分别针对WAP体系各层进行分析1、WAE:无线应用环境。WAE 是一种普遍意义上的应用开发环境，支持在不同无线通信网络上方便高效地开发和运行应用服务。WAE是建立在移动技术与WWW结合基础之上的应用环境。该环境允许操作人员和服务提供者用有效的方法创建能达到大量不同无线平台的应用和服务。一个典型的WAP 应用系统包括三类实体: 具有用户代理功能的移动终端、实现协议转换的WAP 代理和提供应用服务的源服务器(0rigin server)。2、WSP:无线会话协议。WSP 采用统一的接口给应用层的WAE 提供两种类型的服务: 基于WTP 的面向连接服务和基于WDP 的无连接服务。目前，WSP包含适合浏览器应用的服务（WSP/B）。WSP/B提供的功能包括：（1） 用压缩编码方式表示的HTTPl.1 请求语义;（2） 长时间的会话状态3（3） 会话暂停和恢复以及协议功能协商。WSP /B 允许通过WAP 代理实现WAP 客户机与标准HTTP 服务器的连接。WSP协议栈已经为高延迟、低带宽的网络进行了特别优化、WSP为两种会话服务提供统一的接口：一个是在传输层协议WTP之上连接导向服务。另一个是在安全或非安全数据报服务（WDP）之上的非连接服务。3、WTP:无线事务协议。事务协议提供了交互式“浏览”（请求/响应）程序的服务需求。在一次浏览会话当中，客户端请求服务器（服务器可以是固定的或者是移动的）给予信息，服务器回答其要求的信息。这种请求/响应的往返过程在本文件中被称作“事务”。W T P运行在数据报服务和可选择的安全服务之上，它被定义为一个轻量级的面向事务的协议，适合于瘦客户（移动台）的实现，可以在无线数据报网络上有效的运行。WTP 能在安全或非安全的无线数据报网络上有效地提供以下特征:三类事务服务，主要包括:不可靠的单向请求、可靠的单向请求和可靠的双向请求- 应答事务；用户到用户的可靠性，即用户对收到的每一条信息都进行确认(这是可选的)；带外数据应答；PDU(协议数据单元)的级联和延迟应答；异步事务，当数据可以利用时，响应者回送结果。4、WTLS:无线传输层安全协议。WAP吸取了TCP/IP 体系结构中没有安全机制从而给网络通信带来极大威胁的教训，专门设立一个安全层对通信加以安全保护WTLS。其是否使用取决于给定应用所要求的安全层次。W T L S为WA P的上层提供了一个安全的传送的服务接口，这一接口在它下面保留了传送服务接口。WTLS 是一个基于传输层安全协议(TLS)的安全协议。WTP协议在数据报服务顶端运行，可以有效地运行在安全或非安全的无线数据报网络上。WTLS 经过优化，适合于无线通信较窄的带宽，并在WDP 基础上向上提供安全的传输服务。5、WDP:无线数据报协议。作为WAP 体系结构中的传输层协议，WDP 利用下层网络载体为上层协议提供一致的服务和透明的数据传输。WDP 向上层协议屏蔽了下层网络的细节，从而使上层的协议可以用与下层网络无关的方式正常工作，同时也使上层应用可以在不同的网络平台间移植。它为WAP体系中的上层协议提供统一的接口，并在承载层服务之上进行透明的通信。WDP提供的服务包括应用的端口寻址、可选的分包和组包以及可选的错误检测。这此服务可以透明地运行在不同的承载层服务之上。其结构如下图所示:图无线数据报协议体系结构【3】实际上，WDP与UDP协议非常相似，通常如果存载体支持IP，则可直接使用UDP来替代WDP. WDP可以支持上层多个应用同时运行，并通过端口号来区分这些应用，给不同应用分发数据包。它只是简单地在网络中使一个终端能向另一个终端点到点地发送消息，而且既不保证传输的可靠性和安全性，也不保证数据到达目的地的顺序和实时性，WDP将这些业务留给协议栈中的更高层协议来完成。为了实现W D P数据报协议，必需具备下述条件：、目的端口；、信源端口；、如果底层业务承载不提供分割和重组，那么，WDP提供者以一种相关的业务承载方式实现这些功能。6、其它服务和应用。WAP 的分层结构使得其它服务和应用通过一系列精心定义的接口就可以充分利用WAP 协议的功能。外部应用可以直接访问会话层、事务处理层、安全层和传输层。这就使得虽然目前没有被WAP 所确定但是对无线市场来说很有市场价值的一些服务和应用也可以使用WAP 协议，例如，电子邮件、日历、 号码薄以及电子商务等都有可能使用WAP 协议。三、 WAP技术的应用技术日韩等国的成功经验，对国内正在兴起的移动增值业务具有较强的示范效用和借鉴价值。WAP 技术主要包括WAP设备技术、WAP服务器技术、WAP网关技术、WAP浏览器技术、WAP安全技术，其核心是AP服务器技术和WAP网关技术。目前国内已经有很多企业从事于WAP技术方面的研究与开发，但从总体上来看，这些研究主要集中在应用领域，对于WAP核心技术的研究与西方国家相比还有一定的差距。WAP的核心技术仍旧掌握在诺基亚、爱立信和摩托罗拉等几家大公司手中。通过WAP这种技术，就可以将Internet 的大量信息及各种各样的业务引入到移动 、Palm等无线终端之中。无论你在何地、何时只要你需要信息，你就可以打开你的WAP ，享受无穷无尽的网上信息或者网上资源。WAP能够运行于各种无线网络之上，如GSM、GPRS、CDMA等。WML是无线注标语言（Wireless Makeup language）的英文缩写。支持WAP技术的 能浏览由WML描述的Internet内容。WML是以XML为基础的标记语言，用在规范窄频设备，如 、呼叫器等如何显示内容和使用者接口的语言。因为窄频使得WML受到部分限制，如较小型的显示器、有限的使用者输入设备、窄频网络联机、有限的内存和资源等。 WML支持文字和图片显示，内容组织上，一个页面为一个Card，而一组Card则构成一个Deck。当使用者向服务器提出浏览要求后，WML会将整个Deck发送至客户端的浏览器，使用者就可以浏览Deck里面所有Card的内容，而不需要从网络上单独下载每个Card。下面主要针对WAP这种技术主要的两方面略微加以详细描述一下：(1) WAP编程模型绝大多数无线设备相对于PC而言，CPU功能弱，内存小，电池电力供应受限，显示屏较小，输入功能有限。WAP是针对无线环境的特点作了优化的开放、统一的平台技术，定义了一套标准的软硬件接口，提供了一种应用开发和运行环境；它沿用了WEB的方法论使得现有internet上现有的开发工具可以被充分利用。WAP 编程模型如下图所示。用户端使用类似IE浏览器的WAP微浏览器，通过它可以访问和获取以统一的内容格式表示的各种信息和服务。设计人员能够开发独立于设备的用户界面，然后使用WMLScript(WML脚本)的WAP编程语言，把可执行的逻辑嵌入到移动终端中。应用服务器上的内容与WWW内容格式完全是兼容的，所有的WWW内容可以重用。(2)WAP 网关技术网管技术是WAP应用的基础。WAP网关提供的基本功能包括：协议转换、内容编、解码器、用户代理特征值管理和高速缓存等与WAP1.2相比，在WAP2.0协议栈取消了WSP、WTP、WDP，而代之以HTTP和TCP/IP；这种无线数据传输技术的改进带来了传输速率及传输可靠性的有效提高。下面以新闻信息服务为例说明WA P 应用开发的过程的应用：同W eb 应用一样, 动态的WA P 应用也采用3 层体系结构, 如图3 所示。图3 WAP应用体系结构21212 实现的功能用户用 连通网络, 键入U RL 地址,就可进入WA P 站点。在 上点击新闻服务, 可以进一步选择新闻类型, 选中要浏览的新闻类型, 通过翻阅方式即可查看具体的新闻内容。 屏幕上依次显示的画面如图4 所示。图4新闻信息服务应用实例四、WAP 协议的安全问题及实现安全策略的简介1、虽然WAP 技术提供了一系列的安全措施，但是相对于有线网络中的安全措施来说，这还是显得很薄弱的。WAP 系统的弱点在于:WAP系统的网关服务器收到经过无线编码的WAP 用户数据后，将其译码并重新进行互联网编码时，有几分之一秒的时间里用户的私人信息是处于未编码状态(具体时间取决于网络的反应时间和运行速度)。尽管无线运营商已经对这种发生在服务器里的瞬间信号暴露采取了严密措施加以保护，但仍被批评者认为是严重的安全隐患。WAP 的未来取决于它的倡导者们的态度。当前的无线网络的开放程度不如互联网，网络运营商和硬件制造商在很大程度上控制了在他们的 中所能传输的数据种类过，互联网之所以具有如此大的开放程度，其直接原因是它的爆炸性发展执着，它之所以如此普及是因为，任何一个商业组织只需付出最小的努力和费用就可以在互联网上开设自己的网站。许多分析家们认为WAP 网络必须遵循这种模式才会取得成功。2、端到端的安全模型为了应对这种安全漏洞，目前已经提出的“端到端”的安全模型主要有下述几种。2.1专用WAP网关内容服务器的安全网络内配置自己的专用WAP网关，无线用户通常直接连接到一个缺省的WAP Proxy网关，利用Proxy Navigation1技术，Proxy网关将连接请求转向专用的WAP网关，与专用WAP网关建立WTLS连接，这样即使在WAP网关内敏感信息以明文的形式暂时存在，那也是在内容服务器的安全网络内部，保证了端到端的安全。但这种方案仅仅适用于对于安全性有特别高需求的公司，比如银行，其需要付出的代价不仅仅是额外硬件的投资，而且还有日常维护带来的费用。2.2WAP隧道技术WTLS隧道技术。数据传输前，在无线用户终端上对数据包进行WTLS加密，当加密数据包从无线用户传输到WAP网关上时，不进行WTLS的解密，而是直接进行TLS加密，传输给WAP内容服务器。在内容服务器端进行TLS和WTLS的两次解密后，获得明文数据。此种模型方案对网关服务器和内容服务器的协议流程有一定的改动。2采用完全的WAP2.0协议，无线用户终端拥有HTTP或者简化的HTTP功能，并提供TLS的安全协议，这样无线终端和WAP内容服务器之间没有协议转换的需求，就可以透明地穿过WAP网关，与内容服务器建立端到端的安全通信。但是由于国内WAP2.0的应用环境还不成熟，还不是主流，没有很大的实用价值。五、发展展望和前景类似于宽带互联网，电子商务、网上银行、 邮件系统都是下一步WAP业务发展的一些关注点。如2007年广东移动联合建设银行、招商银行推出的“ 钱包”业务，客户只需将 号与银行账户绑定，就可利用 24小时内随时进行自助理财。利用WAP的推送技术来实现移动电子邮件功能，相对于Internet中的电子邮件系统，及时性大大提高，相对于短消息系统提供的邮件功能，信息量大大提高。从互联网的发展也可以看到WAP 业务发展的巨大潜力和美好前景。Web2.0强调信息的互通和分享的思想和理念， 应用六度分隔理论和xml、ajax（ 异步的JavaScript 和 XML）等技术，主要的应用形式包括博客（BLOG）、站点摘要（RSS）、百科全书(Wiki)、网摘（TAG）、社会网络（SNS）、P2P、即时信息（IM）等。Web2.0 带来了互联网应用的重大变革：人将是网络传递内容的制造者、传播者和需求者。WAP2.0与Web2.0的黏合性将Web 2.0的内涵扩大到了客户端，并使得内容“动”了起来，带来了巨大的灵活性和扩展性。无可非议，两者的结合将大大带旺 搏客、 阅读、 媒体等市场。即使到了3G时代， 终端和空口资源的限制仍然存在，无线环境中的设备和系统资源仍需要优化，所以，WAP应用依然是少不了的。参考文献：【1】无线应用协议WA P 技术及应用研究（华北电力刘向军、单波、李月桥、张根保著）【2】摘自WAP协议栈和彩信应用的实现研究南京大学硕士论文【3】W irelessD atagram Protocol,W AP-259-WDP-20010614-a【4】WAP无线应用协议 清华大学出版社【5】参考