在CMPP2.0 协议SP端的.NET开发

2019-11-18 12:02:19

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供稿：网友

　　一、CMPP协议简介
　　中国移动通信互联网短信网关接口协议(China Mobile Peer to Peer CMPP)，是中国移动梦网内部各SMS参与节点相互交换SMS的官方协议。作为梦网的参与方，移动梦网的增值服务商(Service PRovider SP )要按照此协议规范实现SP的部分，才可以将自己的短信通过移动的GSM网络的数据通道传输到最终手机用户上。
　　
　　实际上，协议规范了3个方面的内容：
　　
　　SP与移动的互联网短信网关（Internet Short Message Gateway,ISMG）之间的接口协议
　　
　　ISMG之间的接口协议（譬如移动各省、市之间的短信息交换通过ISMG之间进行）
　　
　　ISMG与汇接网关(Gateway Name Server GNS，类似互联网上的DNS服务器)之间的接口协议，譬如跨省之类的短信需要GNS的帮助指出当前ISMG该如何传递短信。
　　
　　其中，后二方面属于移动短信息系统内部实现，对于SP来讲大概可以“透明”来看待，只要实现了SP同ISMG的正确交互，就可以实现接入移动梦网短信系统。我们关心的只是SP端的开发细节。
　　
　　二、CMPP交互模式
　　从手机用户角度讲，按短信的发起/接收路径来讲，有两个叫法：
　　
　　MT(Short Message Mobile Terminated, SMMT)，短信接收，短信从SP发送到手机用户。
　　
　　MO (Short Message Mobile Originate，SMMO)，短信发送，短信从手机用户端发送到目标SP。
　　
　　这两类短信交互，从SP端来看，都是属于Socket传输应用，CMPP的协议是以TCP/ip协议作为底层承载协议的，属于TCP/IP协议栈之上的应用。
　　
　　SP同ISMG的交互连接分长连接和短连接。
　　
　　所谓短连接，就是一次连接，传输一个消息，然后等待回复后拆除连接，显然，效率很低，所以，基本上不被考虑（实际应用移动也不答应SP采用短连接，只是不明白移动为什么还要写入文档？ ISMG间会需要？）
　　
　　所谓长连接，就是SP建立同ISMG连接，然后不断将数据包（一个个CMPP消息）发送到ISMG，此处发送不必等待某条消息的ISMG回应消息返回，就接着发送下一个消息。同时，等待ISMG返回信息或者等待ISMG发送给SP的消息。发送同接收消息不是一定要同步的，实际采用异步（同时也时双工）模式。从效率上，显然，必须全双工的异步模式才能够满足实际应用需求。
　　　在CMPP2.0 协议SP端的.NET开发（图一）

　　三、SP端开发
　　1.消息分类
　　
　　首先，图中的CMPP消息有很多种，SP同ISMG之间交流这些消息。大体上这些消息发出后，对方往往需要回复一个应答（RESP）类消息。注重，这些消息大多具有方向性，也就是说只能够从一端到另一端，而不可反方向进行，有些（少数）则可两端都能够发出。以下信息主要来源于移动的文档，但针对大家易混淆或源文档解释不够具体做了明确和补充。具体见下表：
　　　在CMPP2.0 协议SP端的.NET开发（图二）

　　2.交互阶段
　　
　　整个CMPP协议交互分为验证、事务两个阶段。验证阶段，发送CMPP_CONNECTION消息进行验证，通过验证后（必须要通过才）进入CMPP事务阶段，可以发送短信数据了。上表中的CMPP_CONNECTION以下的消息都属于事务阶段的消息。
　　
　　3.消息数据结构
　　
　　每一个消息包含消息头和消息体两个部分，头固定长度为12字节，其他消息长度各异，但是同一类型消息的长度是固定的。所有消息的各个字段基本上仅有3种类型：Unsigned Integer （无符号整型）　、Integer（整型）、Octet String（字符串），每种类型具体长度不定，网络字节顺序。
　　
　　1、消息头(3个Unsigned Integer字段组成)：
　　
　　4字节的Total_Length （Unsigned Integer），包含了此消息的总计（包括了头部分）长度。
　　
　　4字节的Command_Id（Unsigned Integer），指明了此消息到底是什么消息，就是上表中消息的枚举值。应用程序根据此值确定本数据包到底是什么消息，从而可以按照确定的消息类型，解析余下的消息体。
　　
　　4字节的Sequence_Id（Unsigned Integer），指明了此数据包在发送此消息端的唯一编号。这个唯一编号，实际上可以看作流水操作编号。因为分析到交互模式我们看到，SP发送数据到ISMG，不是每发送一个就停下来等待ISMG的回复，而是“一下子”发送多个数据包过去，然后等待ISMG的回应。然而，怎么知道回应的消息是到底对应之前发送过去的消息中的那一条呢？本字段就是解决此难题。SP按照编号发送消息过去，等待ISMG的回应—一般情形下回应消息数据结构都有表明本消息回应的是SP发出的哪一条消息，这个对应就是依靠Sequence_Id。它并不要求一定要严格唯一，但是在给定的一段时间内，必须唯一（基本上只要SP发送过去的消息中没有重复就行了）。假如是需要SP回答的消息，SP也必须将ISMG发送过来的消息的Sequence_Id填入相应字段，表明这是某个消息的回应。SP端和ISMG端Sequence_ID都没有确定具体的算法。SP可以(但不推荐)采用数据库的唯一Id作为此值。
　　
　　2、消息体。消息体长度根据消息不同，长度不一。其他的参考移动的文档《中国移动通信互联网短信网关接口协议(China Mobile Peer to Peer, CMPP)（V2.0）》，这里着重讲讲2个重要消息的消息体数据结构：
　　
　　CMPP-_SUBMIT的消息体：
　　　在CMPP2.0 协议SP端的.NET开发（图三）

　　CMPP_SUBMIT消息长度是可变的，将SP端的消息发送给ISMG，ISMG将返回一个MSGID给SP标示此消息，之后（48小时以内，但一般最多几分钟内就可），ISMG返回关于此消息的递送报告。递送报告同MO短消息是通过另外一个重要消息CMPP-_DELIVER来提交给SP的：
　　
　　CMPP-_DELIVER的各个字段：
　　　在CMPP2.0 协议SP端的.NET开发（图四）

　　假如是报告，那么Msg_Content将按照状态报告结构来解释：
　　　在CMPP2.0 协议SP端的.NET开发（图五）

　　关于State字段，如下解释：
　　在CMPP2.0 协议SP端的.NET开发（图六）

　　4.安全验证
　　
　　CMPP协议在CMPP_CONNECT中传递验证消息。验证消息为9字节的0+移动给出的密码+当前时间戳字节数组的md5算法后的字节。时间戳为月日时分秒，10位。代码算法如下：
　　
　　private byte[] getMd5Code()
　　
　　{
　　
　　byte[] buf=new byte[6+9+_PassWord.Length+10] ;
　　
　　byte[] s_a=Encoding.ASCII.GetBytes(_SystemID); //就是企业代码
　　
　　byte[] s_0={0,0,0,0,0,0,0,0,0};　　 //9字节的0,此处当作右补0
　　
　　byte[] s_p=Encoding.ASCII.GetBytes(_Password); //密码
　　
　　this._timestamp =getTimestamp();　　//取得认证码时赋值字符串
　　
　　byte[] s_t=Encoding.ASCII.GetBytes(_timestamp); //10位字符串字节数组
　　
　　s_a.CopyTo(buf,0);
　　
　　s_0.CopyTo(buf,6);
　　
　　s_p.CopyTo(buf,6+9);
　　
　　s_t.CopyTo(buf,6+9+_Password.Length);
　　
　　MD5 md5= new MD5CryptoServiceProvider(); //创建MD5类别
　　
　　return(md5.ComputeHash(buf,0,buf.Length));
　　
　　}
　　
　　其中getTimestamp函数为返回例如“0710125959”（7月10号12点59分59秒）这样的字符串，具体代码略过，有爱好请查看本文的附件代码。
　　
　　5.厂商API问题
　　
　　笔者公司所处广东，广东移动提供了华为的以C 形式的API（SMEIDLL.dll），来帮助大家初期熟悉CMPP协议。但是，经过开发测试，发现华为的API至少存在几个问题：
　　
　　1、封装成几个API函数，但是由于CMPP自身的复杂性，导致这些函数丑陋无比，参数多，而且难以明晰含义。华为的API，内部将CMPP的验证、事务阶段分成几个函数实现，其中将发送SMS到ISMG功能以函数提供，竟然出现SubmitAExExEx之类的函数说明。
　　
　　2、CMPP的交互是异步的，需要多线程实现一边发送，一边接收反馈信息。此API应当是内部维护一个线程进行CMPP_SUBMIT消息发送，但是华为API却通过空循环之类的操作等待ISMG返回CMPP_SUBMIT_RESP得到相应的MSGID再返回（从而实现消息同步返回）。经过测试，大约需要200毫秒，这个在实际SP的高性能需求场合根本无法满足系统要求。
　　
　　3、接收短信必须依靠程序主动先发出函数HasDeliverMessage调用，得到有消息才可通过GetDeliverSMEx函数获取消息，显然，这种方式是低效率的，而且轻易产生消息数据包丢失，表现为有些MO消息，SP接收不到。而且，令人迷惑的是，你还不能够新开一个线程专门来做判定并接收MO的动作，实际开发中一旦采用线程来做就回发生内存保护错误（大概属于同API自身的线程有冲突）。
　　
　　4、返回错误码，往往又是华为自己定的一套错误码（大概华为设计此API为了适应SMGP CMPP等多个协议），而且经常变动，很是伤脑筋。
　　
　　基于以上理由，我认为自己按照CMPP协议开发一个SP端程序，比较能够满足一般SP的需求。
　　
　　四、C#实现
　　1、CMPP协议实现类CMPPClient
　　
　　通过研究，笔者用C#写了一组类实现自己的CMPP SP端程序（CMPPClient）。为了实现相关类，还需要编写一些辅助类，并且首先要解决CMPP协议的数据结构同C#的数据之间的转换问题。
　　
　　CMPP的Octet String 实际上相当于C#中的byte[]，所有CMPP消息的Octet String字段出了CMPP_SUBMIT和CMPP_DELIVER的msg_content字段外，其他的都可以认为是ASCII编码，所以全部可以采用System.Text.Encoding.ASCII进行编码和解码；对于Msg_Content字段，由于一般情况下存在汉字信息传输.，所以默认的编/解码应该为Encoding.Default，实际是什么编码还要考察MSG_Fmt字

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