1. 简介

XMPP来源于Jabber开源社区，基于XML，提供准实时的传递消息、在线状态和请求/响应服务。XMPP使用客户/服务模式，服务器之间能够相互连接，建立在面向连接的协议上，通常是TCP。
下图概要描述了XMPP架构：

以黑色线条连接的方框是XMPP的客户端和服务器，要注意的是XMPP客户端之间不能相互连接，这是一个严格的客户/服务器模型。客户端2和服务器1通过网关接入异构消息网络，异构消息网络指没有应用XMPP协议的网络，比如MSN、SMTP等。XMPP协议的开放性使它很容易接入同构和异构网络，把数据孤岛串联为一个网络。
XMPP允许通过身份验证的多个资源（resource）并发接入一台服务器，这些源以XMPP地址中的资源号来标示自己，比如node@domain/home和node@domain/work。服务客户端的周知端口是5222，服务器相互连接的端口是5269。
由于历史原因，XMPP节点被称为Jabber Identifier（或JID），格式为node@domain/resource。JID可以是domain，表示这是一个网关，或者是提供服务的一个子节点。node通常代表访问服务器的实体，比如及时信使客户端。resource通常代表一个特定的会话、连接（一个设备或位置）、属于实体的对象（多人聊天室的一个参与者）
XMPP被设计为能够异步并能快速交换短文的协议，为此客户端和服务器之间存在两条XML流，用于异步通信，流传输的是XML文档。TCP是XMPP的默认承载协议，在客户端到服务器的通信模型下，需要一条TCP链路；在服务器到服务器的通信模式下，需要两条TCP链路以传输两个对端数据。
XMPP流以<stream>标记开始，以</stream>结束。XMPP流可以视为一个well-form的XML文档，每次传输的是文档的片段，而片段则是well-form的XML标签。
stream标记的属性如下：
to只能用于从客户端到服务器的XML流中。
from只能用于从服务器到客户端的XML流中。
id只能用于从接收实体到发送实体的XML流中，id必须唯一，用于标记会话。
xml:lang只能用于发起方，用于约定语言。如发起方没有携带xml:lang属性，接收方应使用默认语言。
version至少在“1.0”以上。
XMPP Core对应的是RFC3920，从中摘录一段代码以简要说明通信过程。（S代表服务器，C代表客户端）

 C: <?xml version='1.0'?> <stream:stream to='example.com' xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' version='1.0'> S: <?xml version='1.0'?> <stream:stream from='example.com' id='someid' xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' version='1.0'> ... encryption, authentication, and resource binding ... C: <message from='juliet@example.com' to='romeo@example.net' xml:lang='en'> C: <body>Art thou not Romeo, and a Montague?</body> C: </message> S: <message from='romeo@example.net' to='juliet@example.com' xml:lang='en'> S: <body>Neither, fair saint, if either thee dislike.</body> S: </message> C: </stream:stream> S: </stream:stream>

可以看到客户端和服务器双方都以<stream>标记开始会话，即双方都在传输一个完整的XML文档。以<stream>发起会话后，双方建立TLS安全链路，然后用SASL（稍后说明）认证对方身份，最后绑定资源并开始传输消息报文。
TLS是SSL的后继者，TLS1.0和SSL3.0非常相似。TLS建立在传输层上，通信双方先用不对称加密算法传输对称加密算法的密钥，然后用对称加密算法加密传输内容。 1.1 TLS
（以下例子摘录自RFC3920）

第1步: 客户端发起连接:

 <stream:stream xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' to='example.com' version='1.0'>

第2步: 服务器向客户端返回一个<stream>标记:

 <stream:stream xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' id='c2s_123' from='example.com' version='1.0'>

第3步: 服务器向客户端发送STARTTLS扩展，并携带认证机制和流特性:

<stream:features> <starttls xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-tls'> <required/> </starttls> <mechanisms xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'> <mechanism>DIGEST-MD5</mechanism> <mechanism>PLAIN</mechanism> </mechanisms>
</stream:features>

第4步: 客户端发送STARTTLS给服务器:

<starttls xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-tls'/>

第5步: 服务器提示客户端可以继续:

  <proceed xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-tls'/>

第6步: 客户端和服务器尝试在已有的TCP链路上完成TLS握手过程。

第7步: 如果TLS握手成功，客户端向服务器发起一个新流:

  <stream:stream xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams'  to='example.com' version='1.0'>

第8步: 服务器以一个stream头响应，同时携带可能的流特性:

<stream:stream xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' from='example.com' id='c2s_234' version='1.0'>             <stream:features><mechanisms xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'><mechanism>DIGEST-MD5</mechanism><mechanism>PLAIN</mechanism><mechanism>EXTERNAL</mechanism></mechanisms></stream:features>

第9步: 客户端继续SASL握手（见后）。

1.2 简单授权和安全传输层协议SASL(Simple Authentication and Security Layer protocol)

（以下例子摘自RFC3920）
第1步: 客户端向服务器发起流请求:

 <stream:stream xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' to='example.com' version='1.0'>

第2步: 服务器向客户端响应stream标记:

<stream:stream xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' id='c2s_234' from='example.com' version='1.0'>

第3步: 服务器向客户端提示可用的认证方法:

   <stream:features><mechanisms xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'> <mechanism>DIGEST-MD5</mechanism>       <mechanism>PLAIN</mechanism></mechanisms></stream:features>

第4步: 客户端选择一种认证方法:

<auth xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl' mechanism='DIGEST-MD5'/>

第5步: 服务器发送以BASE64编码的验证码给客户端:

   <challenge xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'>cmVhbG09InNvbWVyZWFsbSIsbm9uY2U9Ik9BNk1HOXRFUUdtMmhoIixxb3A9ImF1dGgiLGNoYXJzZXQ9dXRmLTgsYWxnb3JpdGhtPW1kNS1zZXNzCg==</challenge>

验证码解码后如下:
realm="somerealm",nonce="OA6MG9tEQGm2hh",\
qop="auth",charset=utf-8,algorithm=md5-sess

第6步: 客户端发送以BASE64编码的响应码:

  <response xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'>dXNlcm5hbWU9InNvbWVub2RlIixyZWFsbT0ic29tZXJlYWxtIixub25jZT0iT0E2TUc5dEVRR20yaGgiLGNub25jZT0iT0E2TUhYaDZWcVRyUmsiLG5jPTAwMDAwMDAxLHFvcD1hdXRoLGRpZ2VzdC11cmk9InhtcHAvZXhhbXBsZS5jb20iLHJlc3BvbnNlPWQzODhkYWQ5MGQ0YmJkNzYwYTE1MjMyMWYyMTQzYWY3LGNoYXJzZXQ9dXRmLTgK</response>

解码后的响应码如下:

username="somenode",realm="somerealm",\
nonce="OA6MG9tEQGm2hh",cnonce="OA6MHXh6VqTrRk",\
nc=00000001,qop=auth,digest-uri="xmpp/example.com",\
response=d388dad90d4bbd760a152321f2143af7,charset=utf-8

第7步: 服务器发送另一个以BASE64编码的验证码给客户端:

  <challenge xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'>cnNwYXV0aD1lYTQwZjYwMzM1YzQyN2I1NTI3Yjg0ZGJhYmNkZmZmZAo=</challenge>

解码后的验证码:
rspauth=ea40f60335c427b5527b84dbabcdfffd

第8步: 客户端响应验证码:

 <response xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'/>

第9步: 服务器提示客户端认证通过:

  <success xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-sasl'/>

第10步: 客户端向服务器发起新连接:

  <stream:stream xmlns='jabber:client'  xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' to='example.com' version='1.0'>

第11步: 服务器响应一个stream头，可能携带特性:

<stream:stream xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' id='c2s_345' from='example.com' version='1.0'>         <stream:features><bind xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-bind'/><session xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-session'/></stream:features>

1.3 绑定资源

客户端连接成功后使用iq(Info Query)查询服务器资源。

 <iq type='set' id='bind_2'> <bind xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-bind'> <resource>someresource</resource> </bind> </iq>

服务器确认客户端要绑定的资源后，必须返回一个iq标签。

 <iq type='result' id='bind_2'> <bind xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-bind'> <jid>somenode@example.com/someresource</jid> </bind> </iq>

1.4 XML短语（Stanzas）

有三种短语——<message>（消息）、<presence>（在线状态）和<iq>（信息查询），三种短语都有共同属性，如下。

2. 基本语义

2.1 Message语义

message短语可视为一种推送机制——某个实体向另一个实体推送信息。所有message短语必须携带to属性，以标明接收者。服务器收到message短语后，或路由或投递给接收者。

2.2 Presence语义

presence可被视为一个基本的广播或“发布-订阅”机制，多个实体接收他们订阅的关于某个实体的信息。

2.3 IQ语义

Info/Query，或IQ，是一种”请求-响应“机制，与HTTP类似。IQ使一个实体能够向另一个实体发起请求，请求/响应报文以id属性标示。IQ交互通常以get/result和set/result模式执行。

3. 基于XMPP的即时信使扩展

XMPP标准由XMPP Core(RFC3920)、XMPP IM(RFC3921)、XMPP CPIM(RFC3922)(映射XMPP到IETF的CPIM规范)、XMPP E2E(RFC3922)(端到端信号和对象加密)、XMPP URN(RFC4854)(基于XMPP扩展的Uniform Resource Name树)、XMPP ENUM(RFC4979)(在IANA注册的枚举服务)、XMPP URI(RFC5122)(对RFC4622的勘误)。本文只覆盖了XMPP Core和XMPP IM，其中XMPP IM由XMPP Core扩展而得。

3.1 Message语法

type是message短语必要的属性，分类如下：
message包含<subject/>、<body/>和<thread/>子元素。

3.1.1 Subject

<subject/>元素包含说明消息标题的可视字符。

3.1.2 Body

<body/>元素包含消息文字内容的可视字符。

3.1.3 Thread

<thread/>元素用于跟踪会话线索，包含标示线索的不可视字符。
chat。一对一聊天。
error。发送上一条消息所致错误。
groupchat。多人聊天（类似IRC）。
headline。该消息可能由提供投递或广播内容（新闻、体育、市场信息、RSS源等）的自动服务发出。
normal。这是一条与一对一或群聊无关的消息，发送者希望接收者能够回复该消息。
to属性表述接收者的JID。
from属性表述发送者的JID。
可选id属性，用于内部跟踪短语，比如用于<iq>短语。
type属性表述消息上下文（或用途）的详细信息。
当短语承载用于阅读的信息时，xml:lang表述语言类型，如果xml:lang不存在则应用stream的语言设定。

3.2 Presence语法

<presence>用于表述一个实体的网络状态（在线及子状态，离线），并将该实体状态广播给其它实体。<presence>也用于协商和管理其他实体的网络状态。
<presence>的type属性可选，客户端发送一个没有type属性的<presence>到服务器仅表示在线，可以通信。如果<presence>包括type属性，则表述：1）不在；2）请求订阅其它实体的网络状态；3）查询其他实体的网络状态；4）错误。
type取值范围如下：

不可用（unavailable）。
订阅。
退订。
已退订。表示先前订阅被拒绝（或取消）。
探测。请求另一个实体的状态，只能由服务器发出。
错误。

3.2.1 Show

<show>包含不可视字符以表述一个实体（或资源）的可用状态。<show>取值如下：

away。
chat。
dnd (Do Not Disturb)。
xa (eXtended Away)。

3.2.2 Status

<status>一般配合<show>使用，包含可视字符详细说明实体的网络状态。

3.2.3 Priority

<priority>包含不可视字符以说明资源的优先级。

3.3 IQ语法

XMPP IM规范对IQ做了两个扩展——好友管理和块通信（Blocking Communication）。

3.4 会话

大多数IM和在线状态应用构建在XMPP的客户端/服务器架构上，需要与服务器建立会话以传输消息和状态。支持会话的服务器在完成流认证后，向客户端发送<session>标签。

<stream:stream xmlns='jabber:client' xmlns:stream='http://etherx.jabber.org/streams' id='c2s_345' from='example.com' version='1.0'>             <stream:features> <bind xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-bind'/> <session xmlns='urn:ietf:params:xml:ns:xmpp-session'/> </stream:features>

客户端绑定资源完毕后，向服务器发起<iq>请求，要求创建会话。

第1步: 客户端向服务器发起会话请求:

第2步: 服务器提示客户端会话已建立:

3.5 联系人管理（Roster Management）

联系人列表通过<iq>标签获取。

3.5.1 获得当前联系人

第1步: 客户端向服务器发起查询请求:

第２步:服务器返回列表

<iq to='juliet@example.com/balcony' type='result' id='roster_1'> <query xmlns='jabber:iq:roster'> <item jid='romeo@example.net' name='Romeo' subscription='both'> <group>Friends</group> </item> <item jid='mercutio@example.org' name='Mercutio' subscription='from'> <group>Friends</group> </item> <item jid='benvolio@example.org' name='Benvolio' subscription='both'> <group>Friends</group> </item> </query>
</iq>

3.5.2 增加联系人

<iq from='juliet@example.com/balcony' type='set' id='roster_2'> <query xmlns='jabber:iq:roster'> <item jid='nurse@example.com' name='Nurse'> <group>Servants</group> </item> </query>
</iq>

服务器收到请求后，首先更新本地存储资料，然后向关联实体发出<iq>设置指令，使所有实体处于同步状态。

更新与删除请求与增加类似，下面分别是更新和删除例子。

<iq from='juliet@example.com/chamber' type='set' id='roster_3'> <query xmlns='jabber:iq:roster'> <item jid='romeo@example.net' name='Romeo' subscription='both'> <group>Friends</group> <group>Lovers</group> </item> </query>
</iq>

<iq from='juliet@example.com/balcony' type='set' id='roster_4'> <query xmlns='jabber:iq:roster'> <item jid='nurse@example.com' subscription='remove'/> </query>
</iq>

3.6 关注（Subscribe）

用“关注”可能比“订阅”更能精确表述Subscribe概念。在XMPP中，联系人和好友的区别在于是否关注。被关注联系人的状态能够同步过来，反之亦然。
以下例子展示如何增加一个联系人：

第1步: 客户端发起一个新增联系人请求:

<iq type='set' id='set1'> <query xmlns='jabber:iq:roster'> <item jid='contact@example.org' name='MyContact'> <group>MyBuddies</group> </item> </query>
</iq>

第2步: 服务器返回操作结果:

第3步: 客户端发起关注请求:

第4步: 服务器向被关注实体服务器发出关注指令:

第5步: 被关注实体服务器发送关注请求给被关注实体，被关注实体返回确认指令:

 <iq type='set' id='set2'> <query xmlns='jabber:iq:roster'> <item jid='user@example.com' name='SomeUser'> <group>SomeGroup</group> </item> </query> </iq> <presence to='user@example.com' type='subscribed'/>

第6步: 用户服务器返回结果给关注发起者:
<presence from='contact@example.org' to='user@example.com' type='subscribed'/>

附XMPP资料网址：http://hi.baidu.com/new/zknehycmrobrtvd

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