WAP技術與應用

2019-11-03 09:35:01

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供稿：網友

蔣杰方力國防科學技術大學　　[摘要]首先介紹了WAP協議的起源和發展，接著描述了WAP通信模型，并對WAP體系結構作了詳盡的分析，最后介紹了WAP技術的應用實例。

　　[關鍵飼]無線通信；WAP;WAP網關；WML

　　因特網和移動通信是近年來發展迅速的兩種技術。它們的出現，極大地影響和改變了人們的生活、工作方式。但在較長一段時間內，通過移動設備訪問因特網還只是人們的一個夢想。WAP(Wireless application PRotocol：無線應用協議)就是在這樣一種背景下產生并發展的。WAP的出現，將大大加快移動通信與因特網結合的步伐。

l WAP的定義

　　WAP協議是一個應用環境和無線設備的通信協議集。其設計目標是用一種與制造商、銷售商無關以及與技術無關的方式實現無線設備對因特網和高級電話服務的訪問。事實上，我們可以將WAP看作一個簡單的協議，定義了無線移動設備與網絡中的固定服務器進行通信的標準方式。

2 WAP的起源和發展

2．1 WAP的起源

　　1997年中期，世界幾個主要的移動設備制造商Motoro1a、Nokia、EriCSSon和美國一家軟件公司Phone．com作為最初的發起者成立了WAP論壇，開始進行WAP協議的開發。目的是定義一種將服務器上的內容進行過濾，以適合移動終端通信的標準方式，為移動通信中使用因特網業務制定統一的應用標準。

　　WAP論壇的成立過程在一定程度上體現了wAP的開放本質。1997年初期，美國一家網絡運營商Omnipoint提出要提供移動信息服務。這一意向很快就收到一些大公司的回復。但它們各自使用自己所專有的技術。Omnipoint明確指出，應該開發一種公共的開放標準。最終Ericsson和 Motorola加入到Nokia和PhoHe．com的隊伍當中，成立WAP論壇，聯手開發WAP協議。

2．2 WAP的發展

　　WAP論壇的成立，極大地推進了WAP協議的開發過程。1997年7月，WAP論壇出版了第一個WAP標準架構。次年5月，WAPl．0版正式推出。WAPl．1版也在 1999年6月正式發行。

　　WAP論壇成立后，受到信息產業界的廣泛關注。到目前為止，已經有超過200個公司加入論壇，其中包括世界主要的移動通信設備制造商、電信運營公司和軟件開發供應商。設備制造商已經開發出支持WAP協議的移動終端，而且正在進一步努力豐富功能和提高性能；越來越多的ISP開始提供天線信息服務；軟件開發商也迅速開發出微型瀏覽器(microbrowser)，支持移動終端瀏覽因特網。還有眾多的愛好者在開發基于WAP的應用，這將極大地豐富移動終端的信息源。所有這一切，無不顯示出WAP強大的生命力和光明的未來。

3 WAP的設計思想

　　WAP協議定義了一種移動通信終端連接因特網的標準方式，提供了一套統一、開放的技術平臺，使移動設備可以方便地訪問以統一的內容格式表示的因特網以及因特網的信息。

　　WAP協議采用客戶機／服務器模式。它在移動通信終端中嵌入一個與PC機上運行的瀏覽器(比如IE， NETSCAPE)類似的微型瀏覽器，從而減少對移動終端的資源要求。WAP把更多的事務和智能化處理交給WAP網關 (WAP Gateway)。同時，基于微瀏覽器的服務和應用臨時性地駐留在服務器中，而不是永久性地存儲在移動終端中。這樣做是因為大多數的移動通信終端CPU的處理能力較弱，內存較小，無線環境下電力供應有限，顯示屏較小，輸入功能有限。這些限制因素決定了必須把更多的任務交給wAP網關，減少終端的負擔。正如Phone．com公司所言：WAP的設計思想就是要盡可能少地使用移動設備資源，并通過豐富其網絡功能來彌補設備資源的限制。

　　正是基于這個思想，WAP協議設想應該支持各種移動通信設備(從只能夠顯示一行信息的設備到智能電話)，應該可以運行于現有或計劃中的服務(比如SMS、USSD、 GPRS、CSD等)，應該適合任何移動網絡標準(包括CDMA、GSM等)，應該支持多種輸入終端(比如鍵盤，觸摸屏等)。

4 WAP體系結構

4．1 WAP通信模型概述

　　傳統的WWW采用客戶機／服務器(C／S)結構。客戶端的Web瀏覽器向網絡服務器發出服務請求，服務器用標準的數據模式進行響應。

　　與傳統的WWW通信相比，WAP也采用客戶機／服務器方式。但二者之間最大的差別在于：客戶機與服務器之間，WAP模型多了一個WAP網關。客戶機通過WAP網關然后再與資源服務器(Origin server)通信。同時，在客戶機與WAP網關之間傳遞的信息也有別于傳統方式下客戶機與服務器間交換的信息。WAP通信模型如圖1所示：

　　WAP內容和應用采用與WWW類似的模式定義，內容的傳輸也采用一套與WWW通信協議類似的標準通信協議。移動終端的微型瀏覽器與標準的WEB瀏覽器類似，負責協調與用戶的接口。

　　考慮到無線網絡的帶寬限制，需要把客戶方用戶代理與WAP網關間傳遞的信息(包括請求和響應)進行壓縮編碼，以減少網絡數據流量，最大限度地利用無線網絡緩慢的數據傳輸率。

　　WAP網關是一個WAP代理。WAP使用代理技術連接無線域和WWW。典型的WAP代理主要包括兩個功能：

　　●協議轉換--負責把WAP協議棧(WSP、WTP、WTLS和WDP)的請求轉換為WWW協議棧(HTTP和TCP／IP)的請求。

　　●內容編碼和解碼--內容編碼器負責把WAP內容轉換成壓縮編碼格式，從而減小無線網絡上傳輸的數據量。

通過使用代理技術，移動終端用戶可以瀏覽大量的WAP內容，應用開發者也能開發出大量與具體終端無關的應用服務。同時，WAP代理允許內容和應用駐留在固定的WWW服務器上，并且采用成熟的WWW技術來開發應用。標準的模型包括WAP客戶機、WAP代理以及WAP服務器。但WAP體系結構可以支持其他的配置。比如把WAP代理的功能包含在WAP服務器中，這樣就可以實現客戶與服務器司安全的端到端連接。

4．2 WAP體系結構的組成

　　WAP體系結構為移動通信設備的應用開發提供了一種可伸縮、可擴展的環境。它采用類似于TCP／IP協議棧的分層設計思想，但進行了修改和優化，以適合無線通信環境。其中的每一層協議均定義有標準的接口，可被上層協議調用，亦可被其他的服務和應用直接訪問。

　　WAP分層協議棧如圖2所示。

　　下面分別對WAP體系結構的各層進行簡要介紹。

　　(1)WAE：無線應用環境

　　WAE是一種普遍意義上的應用開發環境，支持在不同無線通信網絡上方便高效地開發和運行應用服務。正如圖1所示，一個典型的WAP應用系統包括三類實體：具有用戶代理功能的移動終端、實現協議轉換的WAP代理(Proxy)和提供應用服務的源服務器(0rigin server)。

　　(2)WSP：無線會話協議

　　WSP采用統一的接口給應用層的WAE提供兩種類型的服務：基于WTP的面向連接服務和基于WDP的無連接服務。目前，WSP包含適合瀏覽器應用的服務(WSP／B)，

WSP／B提供的功能包括：

　　●用壓縮編碼方式表示的HTTPl．1請求語義；

　　●長時間的會話狀態3

　　●會話暫停和恢復以及協議功能協商。

　　WSP／B允許通過WAP代理實現WAP客戶機與標準HTTP服務器的連接。

(3)WTP：無線事務協議

　　WTP提供一種輕量級的、面向事務處理的服務。WTP能在安全或非安全的無線數據報網絡上有效地提供以下特征：

　　●三類事務服務，主要包括：不可靠的單向請求、可靠的單向請求和可靠的雙向請求--慶答事務；

　　●(可選的)用戶到用戶的可靠性，即用戶對收到的每一條信息都進行確認；

　　●(可選的)帶外數據應答；

　　●PDU(協議數據單元)的級聯和延遲應答；

　　●異步事務。

　　(4)WTLS：無線傳輸層安全協議

　　WAP體系結構中值得注意的是增加了一個安全層。它吸取了TCP／IP體系結構中沒有安全機制從而給網絡通信帶來極大威脅的教訓，專門設立一個安全層對通信加以安全保護。

WTLS是一個基于傳輸層安全協議(TLS)的安全協議。WTLS經過優化，適合于無線通信較窄的帶寬，并在WDP基礎上向上提供安全的傳輸服務。WTLS提供的主要功能有：

　　●數據完整性：WTLS確保在移動終端和應用服務器間傳輸的數據不被修改和破壞；

　　●私有性：WTLS確保在移動終端和應用服務器間傳輸的數據是私有的，不能被任何接收到數據的第三方理解；

　　●身份認證：WTLS確保移動終端和服務器的身份認證；

　　●拒絕服務保護：WTLS包含一組工具，可以檢測并拒絕重復傳送或不能成功驗證的數據，從而使許多典型的拒絕服務攻擊更加難以實現，有效地保護了上層協議。

應用可以根據自身的安全要求和下層網絡的特性有選擇地允許或禁止WTLS功能。

(5)WDP：無線數據報協議

　　作為WAP體系結構中的傳輸層協議，WDP利用下層網絡載體為上層協議提供一致的服務和透明的數據傳輸。WDP向上層協議屏蔽了下層網絡的細節，從而使上層的協議可以用與下層網絡無關的方式正常工作，同時也使上層應用可以在不同的網絡平臺間移植。

(6)BEARER：底層承載網絡

　　WAP協議最初的設計目標就是要能在現有的各種載體服務上運行，比如：短信息服務(SMS)，電路交換數據(CSD)等。底層的承載網絡向上提供不同吞吐率、誤碼率以及時延的服務，這些差別由于WDP層的存在而對上層協議透明。WDP規范對所支持的承載網絡以及允許WAP協議在每一種載體上運行所使用的技術進行了說明。當然，WDP所支持的載體會隨著新技術的出現而隨時間不斷的改變。

(7)其他服務和應用：

　　WAP分層體系結構允許其他服務和應用通過一套定義良好的接口使用WAP協議棧的功能。外部應用可以直接訪問協議棧中的會話層、事務層、安全層和傳輸層。這樣直接調用各層提供的服務，極大地方便了多種應用的開發。

5 WAP典型應用示例

　　常見的WAP應用是使用具有WAP功能的移動終端，直接連接因特網進行WEB瀏覽、收發電子郵件等。另外，在公司、企業的應用還包括遠程監視、遠程LAN訪問、文檔共享／協同工作、車輛定位等。個人用戶還可以用具有WAP功能的移動終端接收交通狀況、娛樂、氣象信息，或者與智能網結合訪問、修改個人數據等。但WAP最有潛力的應用是與電子商務結合，實現移動中的電子商務。比如隨時參與證券交易，在移動中實現網上購物等等。

　　圖3描述了典型的WAP應用實例。

　　例子中，WAP客戶使用WML(無線標識語言)與兩個服務器通信。WAP代理將WAP請求轉化為www請求，、從而允許WAP客戶向WEB服務器提交請求。WAP代理同時把從服務器返回的內容壓縮編碼成WAP客戶能理解的壓縮二進制數據格式。

　　如果WEB服務器能提供WAP內容(如WML)，WAP代理直接從服務器獲得信息。但如果WEB服務器提供的是WWW內容(如HTML)，則必須使用一個過濾器來把WWW內容轉化成WAP內容。比如，用HTML過濾器將HTML翻譯成WML。　　WTA(無線電話應用)服務器直接對WAP客戶的請求進行響應。WTA服務器可以將各種先進的智能網增值業務提供給WAP用戶。

6 結束語

　　WAP具有光明的未來，但同時其自身也存在著缺陷，需要進一步完善。WAP應用產品所依賴的無線信道帶寬有限，要提供更多的服務，比如動態圖像、視頻／音頻等媒體信息服務，必須解決傳輸對帶寬的要求。另外，移動終端的目標、存儲和處理能力有限，對于更高級的應用也會是一個阻礙。WAP的實現還需要來自移動終端制造商、網絡運營商、ISP以及軟件開發商等多方面的大力協作。WAP需要完善的方面還包括對"小甜餅"(cookie)的支持，以方便會話管理;數據源服務器對PUSH(即主動把信息從WAP網關發送給客戶機)操作的支持；對于安全性要求較高的應用，如何保證在WAP網關和數據源服務器之間的數據安全以及對協議數據單元大小(PDU)的改進的等等。但我們有理由相信隨著WAP的規范發展，這些問題都會得到解決。WAP作為移動通信因特網之間的橋梁，給用戶提供了獨立于網絡載體，靈活而方便地訪問因特網的解決方法，必將取得巨大的成功。

摘自《移動通信》2001.9

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