蒋杰 方力 国防科学技术大学
[摘要]首先介绍了WAP协议的起源和发展，接着描述了WAP通信模型，并对WAP体系结构作了详尽的分析，最后介绍了WAP技术的应用实例。
[关键饲]无线通信；WAP;WAP网关；WML
因特网和移动通信是近年来发展迅速的两种技术。它们的出现，极大地影响和改变了人们的生活、工作方式。但在较长一段时间内，通过移动设备访问因特网还只是人们的一个梦想。WAP(Wireless Application Protocol：无线应用协议)就是在这样一种背景下产生并发展的。WAP的出现，将大大加快移动通信与因特网结合的步伐。
l WAP的定义
WAP协议是一个应用环境和无线设备的通信协议集。其设计目标是用一种与制造商、销售商无关以及与技术无关的方式实现无线设备对因特网和高级电话服务的访问。事实上，我们可以将WAP看作一个简单的协议，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。
2 WAP的起源和发展
2．1 WAP的起源
1997年中期，世界几个主要的移动设备制造商Motoro1a、Nokia、EriCSSon和美国一家软件公司Phone．com作为最初的发起者成立了WAP论坛，开始进行WAP协议的开发。目的是定义一种将服务器上的内容进行过滤，以适合移动终端通信的标准方式，为移动通信中使用因特网业务制定统一的应用标准。
WAP论坛的成立过程在一定程度上体现了wAP的开放本质。1997年初期，美国一家网络运营商Omnipoint提出要提供移动信息服务。这一意向很快就收到一些大公司的回复。但它们各自使用自己所专有的技术。Omnipoint明确指出，应该开发一种公共的开放标准。最终Ericsson和 Motorola加入到Nokia和PhoHe．com的队伍当中，成立WAP论坛，联手开发WAP协议。
2．2 WAP的发展
WAP论坛的成立，极大地推进了WAP协议的开发过程。1997年7月，WAP论坛出版了第一个WAP标准架构。次年5月，WAPl．0版正式推出。WAPl．1版也在 1999年6月正式发行。
WAP论坛成立后，受到信息产业界的广泛关注。到目前为止，已经有超过200个公司加入论坛，其中包括世界主要的移动通信设备制造商、电信运营公司和软件开发供应商。设备制造商已经开发出支持WAP协议的移动终端，而且正在进一步努力丰富功能和提高性能；越来越多的ISP开始提供天线信息服务；软件开发商也迅速开发出微型浏览器(microbrowser)，支持移动终端浏览因特网。还有众多的爱好者在开发基于WAP的应用，这将极大地丰富移动终端的信息源。所有这一切，无不显示出WAP强大的生命力和光明的未来。
3 WAP的设计思想
WAP协议定义了一种移动通信终端连接因特网的标准方式，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的内容格式表示的因特网以及因特网的信息。
WAP协议采用客户机／服务器模式。它在移动通信终端中嵌入一个与PC机上运行的浏览器(比如IE， NETSCAPE)类似的微型浏览器，从而减少对移动终端的资源要求。WAP把更多的事务和智能化处理交给WAP网关 (WAP Gateway)。同时，基于微浏览器的服务和应用临时性地驻留在服务器中，而不是永久性地存储在移动终端中。这样做是因为大多数的移动通信终端CPU的处理能力较弱，内存较小，无线环境下电力供应有限，显示屏较小，输入功能有限。这些限制因素决定了必须把更多的任务交给wAP网关，减少终端的负担。正如Phone．com公司所言：WAP的设计思想就是要尽可能少地使用移动设备资源，并通过丰富其网络功能来弥补设备资源的限制。
正是基于这个思想，WAP协议设想应该支持各种移动通信设备(从只能够显示一行信息的设备到智能电话)，应该可以运行于现有或计划中的服务(比如SMS、USSD、 GPRS、CSD等)，应该适合任何移动网络标准(包括CDMA、GSM等)，应该支持多种输入终端(比如键盘，触摸屏等)。
4 WAP体系结构
4．1 WAP通信模型概述
传统的WWW采用客户机／服务器(C／S)结构。客户端的Web浏览器向网络服务器发出服务请求，服务器用标准的数据模式进行响应。
与传统的WWW通信相比，WAP也采用客户机／服务器方式。但二者之间最大的差别在于：客户机与服务器之间，WAP模型多了一个WAP网关。客户机通过WAP网关然后再与资源服务器(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。WAP通信模型如图1所示：
WAP内容和应用采用与WWW类似的模式定义，内容的传输也采用一套与WWW通信协议类似的标准通信协议。移动终端的微型浏览器与标准的WEB浏览器类似，负责协调与用户的接口。
考虑到无线网络的带宽限制，需要把客户方用户代理与WAP网关间传递的信息(包括请求和响应)进行压缩编码，以减少网络数据流量，最大限度地利用无线网络缓慢的数据传输率。
WAP网关是一个WAP代理。WAP使用代理技术连接无线域和WWW。典型的WAP代理主要包括两个功能：
●协议转换--负责把WAP协议栈(WSP、WTP、WTLS和WDP)的请求转换为WWW协议栈(HTTP和TCP／IP)的请求。
●内容编码和解码--内容编码器负责把WAP内容转换成压缩编码格式，从而减小无线网络上传输的数据量。
通过使用代理技术，移动终端用户可以浏览大量的WAP内容，应用开发者也能开发出大量与具体终端无关的应用服务。同时，WAP代理允许内容和应用驻留在固定的WWW服务器上，并且采用成熟的WWW技术来开发应用。标准的模型包括WAP客户机、WAP代理以及WAP服务器。但WAP体系结构可以支持其他的配置。比如把WAP代理的功能包含在WAP服务器中，这样就可以实现客户与服务器司安全的端到端连接。
4．2 WAP体系结构的组成
WAP体系结构为移动通信设备的应用开发提供了一种可伸缩、可扩展的环境。它采用类似于TCP／IP协议栈的分层设计思想，但进行了修改和优化，以适合无线通信环境。其中的每一层协议均定义有标准的接口，可被上层协议调用，亦可被其他的服务和应用直接访问。
WAP分层协议栈如图2所示。
下面分别对WAP体系结构的各层进行简要介绍。
(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。正如图1所示，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(Proxy)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：
●用压缩编码方式表示的HTTPl．1请求语义；
●长时间的会话状态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。
(3)WTP：无线事务协议
WTP提供一种轻量级的、面向事务处理的服务。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--庆答事务；
●(可选的)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；
●(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。
(4)WTLS：无线传输层安全协议
WAP体系结构中值得注意的是增加了一个安全层。它吸取了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是一个基于传输层安全协议(TLS)的安全协议。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。WTLS提供的主要功能有：
●数据完整性：WTLS确保在移动终端和应用服务器间传输的数据不被修改和破坏；
●私有性：WTLS确保在移动终端和应用服务器间传输的数据是私有的，不能被任何接收到数据的第三方理解；
●身份认证：WTLS确保移动终端和服务器的身份认证；
●拒绝服务保护：WTLS包含一组工具，可以检测并拒绝重复传送或不能成功验证的数据，从而使许多典型的拒绝服务攻击更加难以实现，有效地保护了上层协议。
应用可以根据自身的安全要求和下层网络的特性有选择地允许或禁止WTLS功能。
(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。
(6)BEARER：底层承载网络
WAP协议最初的设计目标就是要能在现有的各种载体服务上运行，比如：短信息服务(SMS)，电路交换数据(CSD)等。底层的承载网络向上提供不同吞吐率、误码率以及时延的服务，这些差别由于WDP层的存在而对上层协议透明。WDP规范对所支持的承载网络以及允许WAP协议在每一种载体上运行所使用的技术进行了说明。当然，WDP所支持的载体会随着新技术的出现而随时间不断的改变。
(7)其他服务和应用：
WAP分层体系结构允许其他服务和应用通过一套定义良好的接口使用WAP协议栈的功能。外部应用可以直接访问协议栈中的会话层、事务层、安全层和传输层。这样直接调用各层提供的服务，极大地方便了多种应用的开发。
5 WAP典型应用示例
常见的WAP应用是使用具有WAP功能的移动终端，直接连接因特网进行WEB浏览、收发电子邮件等。另外，在公司、企业的应用还包括远程监视、远程LAN访问、文档共享／协同工作、车辆定位等。个人用户还可以用具有WAP功能的移动终端接收交通状况、娱乐、气象信息，或者与智能网结合访问、修改个人数据等。但WAP最有潜力的应用是与电子商务结合，实现移动中的电子商务。比如随时参与证券交易，在移动中实现网上购物等等。
图3描述了典型的WAP应用实例。
例子中，WAP客户使用WML(无线标识语言)与两个服务器通信。WAP代理将WAP请求转化为www请求，、从而允许WAP客户向WEB服务器提交请求。WAP代理同时把从服务器返回的内容压缩编码成WAP客户能理解的压缩二进制数据格式。
如果WEB服务器能提供WAP内容(如WML)，WAP代理直接从服务器获得信息。但如果WEB服务器提供的是WWW内容(如HTML)，则必须使用一个过滤器来把WWW内容转化成WAP内容。比如，用HTML过滤器将HTML翻译成WML。
WTA(无线电话应用)服务器直接对WAP客户的请求进行响应。WTA服务器可以将各种先进的智能网增值业务提供给WAP用户。
6 结束语
WAP具有光明的未来，但同时其自身也存在着缺陷，需要进一步完善。WAP应用产品所依赖的无线信道带宽有限，要提供更多的服务，比如动态图像、视频／音频等媒体信息服务，必须解决传输对带宽的要求。另外，移动终端的目标、存储和处理能力有限，对于更高级的应用也会是一个阻碍。WAP的实现还需要来自移动终端制造商、网络运营商、ISP以及软件开发商等多方面的大力协作。WAP需要完善的方面还包括对"小甜饼"(cookie)的支持，以方便会话管理;数据源服务器对PUSH(即主动把信息从WAP网关发送给客户机)操作的支持；对于安全性要求较高的应用，如何保证在WAP网关和数据源服务器之间的数据安全以及对协议数据单元大小(PDU)的改进的等等。但我们有理由相信随着WAP的规范发展，这些问题都会得到解决。WAP作为移动通信因特网之间的桥梁，给用户提供了独立于网络载体，灵活而方便地访问因特网的解决方法，必将取得巨大的成功。
摘自《移动通信》2001.9
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