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UPnP基本原理以与在NAT中的应用.docx
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UPnP 基本原理以与在 NAT 中的应用
| 上传时间:2012-06-01 | 关键字:网络大爬虫 5-NAT 专题
1摘要
随着计算机产业以与计算机网络技术的迅猛发展,越来越多嵌入式设备的出现
和家庭网络的发展,实现各种设备的互联互通已经成为人们的迫切需求,而实现家
庭网络互联互通的关键是家庭网络的中间件技术。业界各大厂商都提出了自己的解
决方案,其中以微软提出的 UPnP 最具有发展前途,也获得了最广泛的支持,目前
UPnP 基本是家庭网络设备必须支持的特性之一。
UPnP 是通用即插即用(Universal Plug and Play)的缩写,主要用于设备的
智能互联互通,使用 UPnP 协议不需要设备驱动程序,它可以运行在目前几乎所有
的操作系统平台上,使得在办公室、家庭和其他公共场所方便地构建设备互联互通
成为可能。
本文介绍了 UPnP 所定义的基本协议(如 SSDP、GENA、SOAP 等),重点分析了
UPnP 实现的基本工作流程,并通过抓包工具捕获数据包,对各种流程传递的协议
报文进行详尽分析,最后结合 NAT 技术,重点叙述 UPnP 在 NAT 技术中的应用。
2UPnP 的结构规
UPnP 最大的愿景是希望任何设备一旦连接上网络,所有在网络上的设备马上就
能知道有新设备加入,这些设备彼此之间能互相通信,更能直接使用或者控制它,
一切都不需要人工设置,完全的即插即用。
2.1UPnP 的基本组件
服务、设备和控制点是 UPnP 网络的基本组件,它们之间的关系图如图 1 所
示:
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制点的功能,即可以作为设备提供服务,也可以作为控制点发现和控制其他
设备。
2.2UPnP 的部分术语
UUID
UUID 含义是通用唯一识别码(Universally Unique Identifier),其目的是
让分布式系统中的所有元素都有唯一的标识,其格式为 xxxxxxxx-xxxx-xxxx-
xxxxxxxxxxxxxxxx(8-4-4-16),分别表示当前的日期、时间、始终序列、
全局唯一的 IEEE 机器标识,如果有网卡,则从网络的 MAC 地址获取,没有网
卡则以其他方式获得。
UDN
单一设备名字(Unique Device Name),基于 UUID,表示一个设备,在不同
的时间,对于同一台设备此值应该是唯一的。
URI
Web 上可用的每种资源,包括 HTML 文档、图像、视频片段、程序等,由一个
通用资源标志符(Universal Resource Identifier,简称”URI”)进行定
位。URI 一般有三部分组成:访问资源的命名机制、存在资源的主机名、资源
自身的名称,由路径表示。考虑下面的 URI,它表示了当前的 HTML 4.0
规;.webmonkey..cn/html/html40/它表示一个可通过协议访问的资源,位于
主机.webmonkey..cn上,通过路径“/html/html40”访问
URL
URL 是 URI 命名机制的一个子集,URL 是 Uniform Resource Location 的缩
写,译为“统一资源定位符”。形象点说,URL 是 Internet 上用来描述信息
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UPnP 对网络的底层没有要求,可以是以太网、WIFI、IEEE1394 等等,只需支持 IP
协议即可。
构建在 TCP/IP 协议之上的是协议与其变种,这一部分是 UPnP 的核心,所有
UPnP 消息都被封装在协议与其变种中。协议的变种是
U 和
MU,这些协议的
格式沿袭了协议,只不过与不同的是他们通过 UDP 而非 TCP 来承载的,并且可用于
组播进行通信。
2.3.1SSDP 协议
简单服务发现协议(Simple Service Discovery Protocol:SSDP),是建在
U/
MU 里,定义如何让网络上有的服务被发现的协议。具体包括控制点如何发
现网络上有哪些服务,以与这些服务的资讯,还有控制点本身宣告他提供哪些服
务。该协议运用在 UPnP 工作流程的设备发现部分。
2.3.2SOAP 协议
简单对象访问协议(Simple Object Access Protocol:SOAP)定义如何使用
XML 与来执行远程过程调用(Remote Procedure Call)。包括控制点如何发送命
令消息给设备,设备收到命令消息后如何发送响应消息给控制点。该协议运用在
UPnP 工作流程的设备控制部分。
2.3.3GENA 协议
通用事件通知架构(Generic Event Notification Architecture:GENA)定
义在控制点想要监听设备的某个服务状态变量的状况时,控制点如何传送订阅信息
并如何接收这些信息,该协议运用在 UPnP 工作流程的事件订阅部分。
3UPnP 实现的工作流程
图 3 是 UPnP 的运行流程,我们先大概介绍下
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