一种自适应即时消息系统及其实现方法 【技术领域】
本发明涉及一种能够根据外部网络环境的变化，自适应地在客户端/服务器(C/S)模式和点对点(P2P)模式之间选择自身工作模式的即时消息(Instant Messaging，简写为IM)系统，同时也涉及实现该即时消息系统的方法，属于即时通信技术领域。
背景技术
即时消息又称即时通信，是指通过互联网等通信手段即时发送和接收消息的通信服务。它自上个世纪90年代诞生以来，已经逐渐成为人们日常生活、工作的主要通信方式之一。从建立新的人际关系到提高工作效率，即时消息服务对人们都有着巨大的帮助。
目前，提供即时消息服务的IM系统，如MSN、QQ等，都是建立在客户端/服务器(C/S)模式基础上的。这些IM系统的服务过程通常是这样的：首先，用户输入自己的用户名和密码登录IM服务器，IM服务器通过读取用户数据库来验证用户身份；如果用户名、密码都正确，就登记用户的IP地址、IM客户端软件的版本号及使用的TCP/UDP端口号，然后返回用户登录成功的标志；此时，用户在IM系统中的状态为在线；其次，根据用户存储在IM服务器上的好友列表，服务器将用户在线的相关信息发送到同时在线的好友的IM客户端软件中，这些信息包括在线状态、IP地址、IM客户端使用的TCP端口号等；好友的IM客户端软件收到此信息后将弹出一个小窗口予以提示；然后，IM服务器把用户存储在服务器上的好友列表及相关信息回送到他的IM客户端软件，这些信息包括在线状态、IP地址、IM客户端使用的TCP端口号等。用户的IM客户端软件收到后将显示这些好友列表及其在线状态；接下来，如果用户想与他的在线好友用户聊天，他将利用服务器发送的好友用户的IP地址、TCP端口号等信息，直接向好友用户的IM客户端软件发出信息，好友用户的IM客户端软件收到后显示在屏幕上，然后好友用户再直接回复到用户的IM客户端软件。这样，在双方已经建立起联系之后，彼此间的即时消息就不通过IM服务器中转，而是直接通过网络进行点对点(P2P)的对等通信。
在IM系统的服务过程中，IM服务器发挥着重要的作用。首先，用户需要通过IM服务器来验证自己的合法身份；其次，用户必须通过IM服务器寻找并确认在线好友，从而与在线好友建立点对点的对等通信。因此，用户与IM服务器之间的通信畅通十分重要。例如一旦用于实现用户所在局域网和外部IM服务器之间通信的网关断开时，局域网内与局域网外的IM用户之间、以及局域网内部的IM用户之间都将不能使用即时通信服务。
美国绿驰(Green Packet)通信科技公司开发了一种名称为SONbuddyTM的智能无线联网软件平台(具体可参见美国专利申请No.60/481,849)。它可以将任何WIFI(802.11a/b/g)设备组成一个自组织网络(SON)，无需中心服务器，随时随地动态地形成点对点的无线网络。利用该软件平台，可以不必连接外部的Internet，在没有IM服务器的情况下，实现即时消息功能。由于该软件平台所提供的是局域网内使用的即时消息服务，可以避免病毒的侵害，净化网络环境，避免不良信息的骚扰。
但是，出于使用成本、网络健壮性等多方面的原因，上述软件平台所实现的即时消息功能还不能与现有提供即时消息服务的IM系统，如MSN、QQ等进行竞争。另一方面，现有的IM系统也不能在不连接Internet，没有IM服务器的情况下为用户提供即时消息服务。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于提供一种自适应即时消息系统。该即时消息系统能够根据外部网络环境的变化，自适应地将自身的工作模式在客户端/服务器模式和点对点模式之间进行选择。
本发明要解决地另外一个技术问题在于提供实现该自适应即时消息系统的具体方法。
为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：
一种自适应即时消息系统，其特征在于包括：
模式选择单元，用于选择所述自适应即时消息系统提供即时消息服务的工作模式：客户端/服务器模式和点对点模式；
局域网广播单元，用于在局域网网关和外部IM服务器断开时，向局域网内所有其他活动IM用户发送该单元所在IM用户的信息，同时接受由其他IM用户的局域网广播单元广播的信息；
用户数据单元，用于记录模式选择单元所选择的工作模式信息以及局域网内所有当前活动用户的信息；
内部IM用户检测单元，当IM用户作为局域网内IM服务器时，该内部IM用户检测单元周期性检测当前局域网内所有活动用户的信息，更新用户数据单元中的数据，更新好友状态信息；当IM用户没有作为局域网内IM服务器时，该内部IM用户检测单元周期性地检测局域网内的IM服务器；
外部IM服务器检测单元，用于周期性地检测外部IM服务器的连接状态；
局域网广播单元分别连接所述内部IM用户检测单元、内部IM服务器选择单元和外部IM服务器检测单元，所述内部IM用户检测单元、内部IM服务器选择单元和外部IM服务器检测单元同时连接用户数据单元，用户数据单元连接模式选择单元。
其中，所述模式选择单元选择客户端/服务器模式时，对于在局域网网关和外部IM服务器断开后新加入的IM用户，局域网广播单元在局域网内广播新的IM用户信息后，只有当前的局域网内指定的IM用户作为IM服务器处理该信息。
所述模式选择单元选择点对点模式时，对于在局域网网关和外部IM服务器断开后新加入的IM用户，局域网广播单元在局域网内广播新的IM用户信息后，当前局域网所有的IM用户均作为IM服务器接收和处理该信息。
当有新的IM用户加入时，如果用户数据单元发现外部IM服务器无法连通，则通过局域网内部广播请求获得当前局域网内所有活动IM用户的信息，同时广播自身的信息。
当局域网内的IM服务器断开时，内部IM用户检测单元要求局域网广播单元重新在局域网内广播用户信息，随后重新选择一个IM用户作为局域网内IM服务器。
所述模式选择单元选择客户端/服务器模式时，当IM用户作为局域网内IM服务器，外部IM服务器检测单元周期性地检测外部IM服务器，当和外部IM服务器恢复通信时，通知局域网内的其它用户和外部IM服务器建立通信，随后该IM用户不再作为局域网内IM服务器；当IM用户没有作为局域网内IM服务器，外部IM服务器检测单元不检测和外部IM服务器的通信状态。
所述模式选择单元选择点对点模式时，外部IM服务器检测单元周期性地检测外部IM服务器，当和外部IM服务器恢复通信时，重新建立和外部IM服务器的连接。
所述模式选择单元选择客户端/服务器模式时，所述自适应即时消息系统还包括内部IM服务器选择单元，所述内部IM服务器选择单元用于根据局域网广播单元接收到的局域网内当前IM用户信息，选择一个IM用户作为局域网内IM服务器。
一种实现自适应即时消息系统的方法，所述自适应即时消息系统工作在客户端/服务器模式，其特征在于：
(1)当局域网网关和外部IM服务器断开时，局域网内所有活动IM用户在局域网内广播用户信息；
(2)当前局域网内部所有活动IM用户协商选择一个IM用户作为局域网内IM服务器；
(3)局域网内所有活动IM用户和该局域网内IM服务器连接通信，更新其用户信息；
(4)局域网内所有活动IM用户接入该IM服务器后，这些IM用户之间就可以实现即时消息通信；
(5)如果作为当前局域网内IM服务器的IM用户退出，则重复步骤(1)～(4)的过程以选择新的局域网内IM服务器；
(6)局域网内IM服务器周期性检测外部IM服务器，当和外部IM服务器恢复通信时，通知局域网内的所有其他活动IM用户和外部IM服务器建立通信，随后该IM用户不再作为局域网内IM服务器。
当有新的IM用户加入时，向局域网广播IM用户信息；当前局域网内IM服务器接收到新的IM用户信息后，和该IM用户建立连接；新的IM用户接入该IM服务器后，即可和局域网内其他IM用户之间建立即时消息通信。
一种实现自适应即时消息系统的方法，所述自适应即时消息系统工作在点对点模式，其特征在于：
(1)当局域网网关和外部IM服务器断开时，局域网内所有活动IM用户在局域网内广播用户信息；
(2)当前局域网内所有活动IM用户获得其他局域网内所有活动IM用户的信息；
(3)局域网内所有活动IM用户周期性检测其他局域网内所有活动IM用户的状态；
(4)局域网内活动IM用户之间就可以实现即时消息通信；
(5)如果作为局域网内有IM用户退出时，其他活动IM用户检测到后，更新其对应的状态；
(6)局域网内所有IM用户周期性检测外部IM服务器，当和外部IM服务器恢复通信时，所有活动IM用户和外部IM服务器建立通信。
当有新的IM用户加入时，向局域网内广播IM用户信息；当前局域网内所有活动IM用户接收到新的IM用户信息后，更新该用户对应的信息；新的IM用户即可和局域网内其他活动IM用户之间建立即时消息通信。
利用本发明所提供的自适应即时消息系统及其实现方法，当负责局域网(包括但不限于公司或学校建立的内部网)与外部IM服务器通信的网关断开时，可以使局域网内的IM用户之间继续进行通信；当断开的网关又恢复正常通信能力时，局域网内的IM用户可以自动恢复与外部IM服务器的通信，并与局域网外的IM用户相互进行通信，从而保障局域网内的即时消息服务始终畅通。该技术方案是对现有IM系统功能的有效增强，能够进一步提高用户对特定IM客户端软件的粘度，扩大特定IM系统的用户群。
【附图说明】
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
图1为采用集中模式的自适应即时消息系统的结构示意图；
图2为采用分布模式的自适应即时消息系统的结构示意图；
图3为自适应即时消息系统IM客户端软件内部功能模块图；
图4为集中模式下，IM用户的工作流程图；
图5为集中模式下，新的IM用户加入过程的示意图；
图6为分布模式下，IM用户的工作流程图；
图7为分布模式下，新的IM用户加入过程的示意图。
【具体实施方式】
图1和图2显示了本发明所提供的即时消息系统的总体运行架构。在该即时消息系统中，多个IM用户分别连接到同一台集线器(Hub)上，组成一个有线方式的局域网。在IM用户为无线网络用户的情况下，使用无线HUB和无线访问节点(AP)，也可以组成一个无线局域网。该局域网通过局域网网关连接外部的互联网，从而与外部的IM服务器实现连接。
在实践中，上述的局域网可以是公司或学校建立的内部网，IM用户可以是公司的员工或学校的师生。这些IM用户在自己的计算机上安装IM客户端软件，在局域网网关正常工作的情况下，通过外部的IM服务器获得即时消息服务。但是，在局域网网关不能正常工作的情况下，各个IM用户将无法连接外部的IM服务器，因此不能以传统的方式实现即时消息服务。
为了在局域网网关不能正常工作的情况下也实现即时消息服务，如图3所示，本发明所提供的自适应即时消息系统包括模式选择单元、用户数据单元、内部IM用户检测单元、内部IM服务器选择单元、外部IM服务器检测单元和局域网广播单元。其中，局域网广播单元分别连接内部IM用户检测单元、内部IM服务器选择单元和外部IM服务器检测单元。内部IM用户检测单元、内部IM服务器选择单元和外部IM服务器检测单元也同时连接用户数据单元。该用户数据单元连接模式选择单元。
下面，分别对上述各功能单元的工作原理展开详细的说明。
1.模式选择单元
该模式选择单元由局域网系统的管理员进行控制，用于选择本自适应即时消息系统提供即时消息服务的两种工作模式：集中模式(即客户端/服务器模式)和分布模式(即点对点模式)。图1显示了选择集中模式的自适应即时消息系统的基本结构。其中，在局域网网关和外部IM服务器断开的情况下，由一个IM用户暂时充当IM服务器。图2显示了选择分布模式的自适应即时消息系统的基本结构，其中每一个IM用户同时也充当IM服务器。在同一时刻，局域网内的所有IM用户只能采用同一种工作模式。
2.局域网广播单元
当局域网网关和外部IM服务器断开时，该单元向局域网内所有其他活动IM用户发送该单元所在IM用户的IP地址，TCP/UDP端口号，好友信息及当前状态信息，同时该单元接受由其他IM用户的局域网广播单元广播的信息。
对于在局域网网关和外部IM服务器断开后新加入的IM用户，该单元在局域网内广播新的IM用户信息后，可以分两种情况进行处理：(1)在采用集中模式实现即时消息服务的情况下，只有当前的局域网内指定的IM用户作为IM服务器处理该信息；(2)在采用分布模式的情况下，当前局域网所有的IM用户同时也是IM服务器，它们均接收和处理该信息。
3.用户数据单元
该单元用户用于记录模式选择单元所选择的工作模式信息，局域网内所有当前活动用户的信息，如IP地址、TCP/UDP端口号、好友信息及当前状态信息等。如果IM用户没有作为局域网内的IM服务器，则该单元只存储该IM用户当前的IP地址，TCP/UDP端口号，好友信息及当前状态信息等。
当有新的IM用户加入时，如果它发现外部IM服务器无法连通，它将通过局域网内部广播请求，获得当前局域网内所有活动IM用户的信息，同时广播自身的信息。
4.内部IM用户检测单元
当IM用户作为局域网内IM服务器时，该单元周期性检测当前局域网内所有活动用户的信息，更新用户数据单元中的数据，更新好友状态信息；当IM用户没有作为局域网内IM服务器时，该单元周期性地检测局域网内IM服务器。
当该局域网内的IM服务器断开时，该单元要求局域网广播单元重新在局域网内广播用户信息，随后重新选择一个IM用户作为局域网内IM服务器。
5.外部IM服务器检测单元
在集中模式下，当IM用户作为局域网内IM服务器时，该单元周期性地检测外部IM服务器，当和外部IM服务器恢复通信时，通知局域网内的其它用户和外部IM服务器建立通信，随后该IM用户不再作为局域网内IM服务器；当IM用户没有作为局域网内IM服务器时，该单元不检测和外部IM服务器的通信状态。
在分布模式下，该单元周期性地检测外部IM服务器，当和外部IM服务器恢复通信时，则重新建立和外部IM服务器的连接，每个IM用户独立完成该检测和恢复连接过程。
6.内部IM服务器选择单元
该单元在模式选择单元选择集中模式时发挥作用。它根据局域网广播单元接收到的局域网内当前IM用户信息，选择一个IM用户作为局域网内IM服务器，在选择时可以根据IP地址数字大小，用户帐户字母数字排序等信息，在各IM用户的内部IM服务器选择单元间进行协商，以确定最终的局域网内IM服务器。如果作为局域网内IM服务器的IM用户随后退出，则由各IM用户的局域网广播单元重新在局域网内广播用户信息，重新选择一个IM用户作为局域网内IM服务器。
下面，对本自适应即时消息系统提供即时消息服务的实施过程进行详细的说明。
当和外部IM服务器连接的网关断开时，由局域网系统的管理员通过模式选择单元对本自适应即时消息系统的工作模式进行选择。当选择集中模式时，由局域网内当前活动的IM客户端软件在局域网内发送广播消息，相互协商，选择一个IM用户作为局域网内IM服务器，该“服务器”不一定需要完整的IM服务器功能，只需要具备集中保存局域网内用户的在线状态信息以及这些用户的IP地址等用于连接信息并保证这些网内用户能够相互交谈即可，同时该“服务器”也是一个IM用户，由该局域网内IM服务器协调和处理局域网内所有IM用户的相互通信；由该局域网内IM服务器周期性地检测外部IM服务器，当恢复通信时由该局域网内IM服务器通知局域网内的其它用户和外部IM服务器建立通信。当选择分布模式时，由局域网内当前活动的IM客户端软件在局域网内发送广播消息。每个IM客户端都将是一个局域网内IM服务器，同时也是IM用户，可以方便地在局域网内实现即时消息的点到点通信；这些局域网内IM服务器周期性地检测外部IM服务器，当恢复通信时各局域网内IM客户端重新和外部IM服务器建立通信。
参见图4所示，当模式选择单元选择集中模式时，该模式下IM用户的工作流程如下：
(1)当局域网网关和外部IM服务器断开时，局域网内所有活动IM用户在局域网内广播用户信息；
(2)当前局域网内部所有活动IM用户协商选择一个IM用户作为局域网内IM服务器；
(3)局域网内所有活动IM用户和该局域网内IM服务器连接通信，更新其用户信息；
(4)局域网内所有活动IM用户接入该IM服务器后，这些IM用户之间就可以实现即时消息通信；
(5)如果作为当前局域网内IM服务器的IM用户退出，则重复前述的过程以选择新的局域网内IM服务器；
(6)局域网内IM服务器周期性检测外部IM服务器，当和外部IM服务器恢复通信时，通知局域网内的所有其他活动IM用户和外部IM服务器建立通信，随后该IM用户不再作为局域网内IM服务器。
如图5所示，当IM用户工作在集中模式时，如果有新的IM用户加入，加入的工作流程如下：
(1)新的IM用户检测外部IM服务器无法建立连接后，向局域网广播IM用户信息；
(2)当前局域网内IM服务器接收到新的IM用户信息后，和该IM用户建立连接；
(3)新的IM用户接入该IM服务器后，即可和局域网内其他IM用户之间建立即时消息通信。
参见图6所示，当模式选择单元选择分布模式时，该模式下IM用户的工作流程如下：
(1)当局域网网关和外部IM服务器断开时，局域网内所有活动IM用户在局域网内广播用户信息；
(2)当前局域网内所有活动IM用户获得其他局域网内所有活动IM用户的信息；
(3)局域网内所有活动IM用户周期性检测其他局域网内所有活动IM用户的状态；
(4)局域网内活动IM用户之间就可以实现即时消息通信；
(5)如果作为局域网内有IM用户退出时，其他活动IM用户检测到后，更新其对应的状态；
(6)局域网内所有IM用户周期性检测外部IM服务器，当和外部IM服务器恢复通信时，所有活动IM用户和外部IM服务器建立通信。
如图7所示，当IM用户工作在分布模式时，如果有新的IM用户加入，加入的工作流程如下：
(1)新的IM用户检测外部IM服务器无法建立连接后，向局域网广播IM用户信息；
(2)当前局域网内所有活动IM用户接收到新的IM用户信息后，更新该用户对应的信息；
(3)新的IM用户即可和局域网内其他活动IM用户之间建立即时消息通信。
在本发明中，如果默认在局域网内的IM用户都是可信用户，在上述两种模式下，在局域网网关和外部IM服务器断开时，如果有新的局域网IM用户加入时将没有使用用户名密码的鉴权授权过程。从中可以看到，在分布模式下的即时消息系统较为健壮，因为任何局域网IM用户退出都不会影响其它用户间的通信，而在集中模式下，如果作为局域网内IM服务器的IM用户退出，将要重新选择新的局域网内IM服务器。另外一方面，在集中模式下通信效率较高，因为所有IM用户只需和一个局域网内IM服务器保持信息同步，而在分布模式下，每个IM用户需要和当前局域网内所有IM服务器保持信息同步。基于上述的原因，具体采用何种工作模式可以由局域网系统的管理员基于系统健壮性和效率等方面的取舍和平衡做出选择。
在实施本发明的过程中，可以通过向用户的IM客户端软件提供相关插件的方式实现上述的功能，不需要对现有的IM服务器进行大的修改，从而能够有效降低本发明的实施成本。
上面对本发明所提供的自适应即时消息系统及其实现方法进行了详细的说明，但显然本发明的具体实现形式并不局限于此。对于本技术领域的一般技术人员来说，在不背离本发明所述方法的精神和权利要求范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。