CN112152914A - 一种基于北斗短报文的即时通信方法以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于北斗短报文的即时通信方法以及系统，可保证北斗短报文传输可靠性及安全性，突破了数据长度限制，提升了传输效率。所述方法中的登录及离线方法、登录报文交换方法、消息缓存及转发方法包含了离线、传输失败的判断及消息缓存、转发机制，增强了数据传输可靠性；登录报文交换方法、消息缓存及转发方法还包含了安全存储用户密码、产生交换秘钥及信息加密传输机制，增强了数据安全性；“多服务器——客户端”架构方法和指挥关系绑定方法中包含北斗短消息相互监收和多机备份机制，增强了信道传输可靠性；消息分包方法中包括拆包机制，突破了北斗短报文数据长度限制；消息合并方法中包含突破了北斗短报文发送频度限制，提升了传输效率。

Description

一种基于北斗短报文的即时通信方法以及系统

技术领域

本发明属于通信领域，具体涉及一种基于北斗短报文的即时通信方法以及系统。

背景技术

即时通信通常基于网际协议(Internet protocol，IP)实现，具体涉及握手、应答、缓存、转发、通知等消息交互过程，需要满足传输可靠的需求。

北斗卫星导航系统具有卫星无线电测定服务(Radio Determination SatelliteService，RDSS)短报文通信能力。北斗RDSS具有监收、通播等特性，RDSS短报文可用于承载数据，实现数据通信。北斗RDSS短报文通信由于其发送频率受限，无法沿用IP网络即时通信协议。

另外，受设备天线朝向、气象等因素影响，北斗RDSS短报文收发均存在一定的失败概率；受北斗总站服务排队机制限制，短报文送达不能保证完全有序；短报文没有应答机制，是否送达未知；若接收方终端设备未开机，则短报文被丢弃。基于以上原因，北斗RDSS短报文作为消息的承载媒体，其自身无法确保消息传输的可靠性。可见，如何保证即时通信在非IP网络中可靠性是亟需解决的问题。

北斗RDSS分为军用、民用两种技术体制。军用北斗RDSS短报文靠硬件实现加密传输。民用北斗RDSS短报文是明文传输，在涉及商业、个人秘密时，其安全性无法保证，需要解决民用北斗RDSS短报文传输安全性的问题。

发明内容

本发明提供了一种基于北斗短报文的即时通信方法及系统，可保证数据传输的可靠性以及安全性。

第一方面，本发明提供了一种基于北斗短报文的即时通信方法，该方法应用于基于北斗的通信系统，所述通信系统包括多个服务器和多个客户端，其中，所述服务器设置有北斗指挥卡，所述客户端设置有北斗用户卡，所述多个服务器包括第一服务器和至少一个第二服务器，所述第一服务器用于提供即时通信服务，所述第一服务器和所有第二服务器用于推举所述第一服务器，所述第一服务器和所有第二服务器用于独立监收北斗短报文，并对所述监收的北斗短报文进行远程同步处理，该方法包括：

基于北斗指挥卡绑定所述多个服务器，其中，互相绑定的服务器互为彼此的下属；基于北斗用户卡将所述多个客户端与所述多个服务器进行绑定，其中，绑定到服务器的客户端为该服务器的下属；其中，

所述第一服务器对第一客户端发送的用于登录的北斗短报文进行处理，并与所述第一客户端交互通信秘钥、在线客户端列表和离线消息；

所述第一服务器判断第一客户端是否登录所述第一服务器；

所述第一服务器对监听到的来自第二客户端的第一北斗短报文进行缓存，并在所述确定所述第一客户端能够接收到所述第一北斗短报文时，将所述第一北斗短报文发送给所述第一客户端。

在本发明实施例中，服务器可监听第一客户端和第二客户端之间的通信报文，例如第一客户端和第二客户端之间收发信息的同时，也会把承载消息的北斗短报文发送给服务器，服务器可利用北斗RDSS监收功能对第一客户端和第二客户端互相之间收发的消息进行监收。这样当第一消息发送失败，服务器可对第一消息进行存储，之后将第一消息转发给第二客户端，从而提高了第一客户端和第二客户端之间数据传输的可靠性。

可选的，所述方法还包括：所述第二客户端对所述第一北斗短报文进行拆分，获得至少两个第二北斗短报文；所述第二客户端将所述至少两个第二北斗短报文发送给所述第一客户端。该方案中，第二客户端发送北斗短报文时，可将一个北斗短报文拆分成多个北斗短报文，突破了北斗短报文数据长度限制。

可选的，所述方法还包括：所述第二客户端将所述至少两个第一北斗短报文合并，获得第三北斗短报文；所述第二客户端将所述第三北斗短报文发送给所述第一客户端。该方案中，第二客户端可将接收的多个北斗短报文合并，这样可突破北斗短报文发送频度限制，提升了传输效率。

可选的，所述第一服务器判断第一客户端是否登录所述第一服务器，包括：

所述第一服务器通过所述第一客户端的登录消息、心跳消息或任意短报文确定所述第一客户端是否登录所述第一服务器；所述第一服务器通过所述第一客户端的离线消息或者在第一预设时长内未发送消息确定所述第一客户端从所述第一服务器注销登录。该方案中，示出了判断第一消息是否传输失败的两种方法，易于实现。

可选的，所述方法还包括：所述第一服务器在第一客户端登录时，将当前在线用户列表发送至第一客户端；所述第一服务器在第二客户端登录或注销登录时，将第二客户端登录或注销登录信息通过第一北斗短报文通播至第一客户端。该方案中，第一服务器可将当前在线用户列表发送至第一客户端，也可以将第二客户端登录或注销登录信息发送给第一客户端，以便第一客户端维护其余客户端的在线或离线状态。

可选的，所述第一服务器对第一客户端发送的用于登录的北斗短报文进行处理，并与所述第一客户端交互用于登录的北斗短报文的相关信息，包括：

所述第一服务器接收来自所述第一客户端发送的第一北斗短报文，所述第一北斗短报文是基于非对称加密算法公钥将第一对称加密算法密钥加密后获得的；所述第一服务器对所述第一北斗短报文进行解密，并对解密后的第一北斗短报文进行登录校验；所述第一服务器向所述第一客户端发送第二北斗短报文，所述第二北斗短报文是所述第一服务器通过所述第一客户端使用的第一对称加密算法密钥，对第二对称加密算法密钥、在线客户端列表以及所述第一客户端的离线消息进行加密后生成的；所述第二对称加密算法密钥用于所述第一客户端登录成功后与所述第一服务器进行对称加密通信。该方案中，发送北斗短报文过程增设了安全存储用户密码、产生交换秘钥及信息加密传输机制，增强了数据安全性。

可选的，所述第一服务器对监听收到的第一北斗短报文进行缓存，包括：

所述第一服务器确定所述第一客户端对发送的消息无应答或者所述第一客户端处于离线状态，则所述第一服务器对监听到的第一北斗短报文进行缓存。该方案中，第一服务器确定第一客户端无法接收到第二客户端发送的第一北斗短报文，可先将来自第二客户端的第一北斗短报文进行缓存，以便在第一客户端能够接收到第一北斗短报文时，再将缓存的第一北斗短报文发送给第一客户端，提高传输的可靠性。

可选的，所述方法还包括：

当所述第一客户端在线时，所述第一服务器立即将缓存的所述第一北斗短报文转发至所述第一客户端；当所述第一客户端离线时，所述第一服务器在所述第一客户端登录时将缓存的所述第一北斗短报文推送至所述第一客户端。该方案中，第一客户端一旦在线，第一服务器立即将缓存的第一北斗短报文转发给第一客户端，以尽量缩短报文传输时延。

可选的，所述第二客户端将所述至少两个第二北斗短报文发送给所述第一客户端，包括：

所述第二客户端将各个所述第二北斗短报文发送给所述第一客户端，且在确定某个所述第二北斗短报文发送失败时，再次向所述第一客户端发送该所述第二北斗短报文。该方案中，第二客户端分别发送各个第二北斗短报文，当某个第二北斗短报文发送失败，可单独重复发送该第二北斗短报文，而不需要重复发送全部的第二北斗短报文。

第二方面，本发明实施例提供一种基于北斗短报文的即时通信系统，该系统包括多个服务器和多个客户端，其中，所述服务器设置有北斗指挥卡，所述客户端设置有北斗用户卡，所述多个服务器包括第一服务器和至少一个第二服务器，所述第一服务器用于提供即时通信服务，所述第一服务器和所有第二服务器用于推举所述第一服务器，所述第一服务器和所有第二服务器用于独立监收北斗短报文，并对所述监收的北斗短报文进行远程同步处理；

其中，基于北斗指挥卡绑定所述多个服务器，其中，互相绑定的服务器互为彼此的下属；基于北斗用户卡将所述多个客户端与所述多个服务器进行绑定，其中，绑定到服务器的客户端为该服务器的下属；其中，

所述第一服务器用于：对第一客户端发送的用于登录的北斗短报文进行处理，并与所述第一客户端交互通信秘钥、在线客户端列表和离线消息；判断第一客户端是否登录所述第一服务器，并对监听到的来自第二客户端的第一北斗短报文进行缓存，以及在所述确定所述第一客户端能够接收到所述第一北斗短报文时，将所述第一北斗短报文发送给所述第一客户端；

第二客户端用于向所述第一客户端发送所述第一北斗短报文。

可选的，所述第二客户端还用于：

对所述第一北斗短报文进行拆分，获得至少两个第二北斗短报文；将所述至少两个第二北斗短报文发送给所述第一客户端。

可选的，所述第二客户端还用于：

将所述至少两个第一北斗短报文合并，获得第三北斗短报文；将所述第三北斗短报文发送给所述第一客户端。

可选的，所述第一服务器具体用于：

通过所述第一客户端的登录消息、心跳消息或任意短报文确定所述第一客户端是否登录所述第一服务器；通过所述第一客户端的离线消息或者在第一预设时长内未发送消息确定所述第一客户端从所述第一服务器注销登录。

可选的，所述第一服务器还用于：

在第一客户端登录时，将当前在线用户列表发送至第一客户端；在第二客户端登录或注销登录时，将第二客户端登录或注销登录信息通过第一北斗短报文通播至第一客户端。

可选的，所述第一服务器具体用于：

接收来自所述第一客户端发送的第一北斗短报文，所述第一北斗短报文是基于非对称加密算法公钥将第一对称加密算法密钥加密后获得的；对所述第一北斗短报文进行解密，并对解密后的第一北斗短报文进行登录校验；向所述第一客户端发送第二北斗短报文，所述第二北斗短报文是所述第一服务器通过所述第一客户端使用的第一对称加密算法密钥，对第二对称加密算法密钥、在线客户端列表以及所述第一客户端的离线消息进行加密后生成的；所述第二对称加密算法密钥用于所述第一客户端登录成功后与所述第一服务器进行对称加密通信。

可选的，所述第一服务器具体用于：

确定所述第一客户端对发送的消息无应答或者所述第一客户端处于离线状态，则对监听到的第一北斗短报文进行缓存。

可选的，所述第一服务器还用于：

当所述第一客户端在线时，立即将缓存的所述第一北斗短报文转发至所述第一客户端；当所述第一客户端离线时，在所述第一客户端登录时将缓存的所述第一北斗短报文推送至所述第一客户端。

可选的，所述第二客户端具体用于：

将各个所述第二北斗短报文发送给所述第一客户端，且在确定某个所述第二北斗短报文发送失败时，再次向所述第一客户端发送该所述第二北斗短报文。

第三方面，提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的方法。

在本发明实施例中，第一客户端和第二客户端之间收发信息的同时，也会把承载消息的北斗短报文发送给服务器，服务器可利用北斗RDSS监收功能对第一客户端和第二客户端互相之间收发的消息进行监收。这样当第一消息发送失败，服务器可对第一消息进行存储，之后将第一消息转发给第二客户端，从而提高了第一客户端和第二客户端之间数据传输的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的北斗即时通信系统的架构。

图2是本发明实施例提供的指挥关系绑定示意；

图3是本发明实施例提供的基于北斗短报文的即时通信方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的登录报文交换流程；

图5是本发明实施例提供的包含消息缓存及转发方法的消息发送流程；

图6是本发明实施例提供的消息分包及合并使用的通信电文格式。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图及实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明实施例是一种基于北斗短报文的即时通信方法。实施例提供的方案适用于北斗RDSS短报文收发，能够解决北斗短报文传输可靠性和安全性问题。该方法通过“多服务器——客户端”架构方法、指挥关系绑定方法、登录及离线方法、登录报文交换方法、消息缓存及转发方法、消息分包及合并方法，实现了北斗即时通信客户端之间可靠和安全的RDSS短报文传输。

下面结合附图对本发明实施例提供的技术方案进行介绍。

本发明实施例提供的方案可适用于基于北斗短报文的即时通信系统，该通信系统基于“多服务器——客户端”架构，包括多个服务器以及多个客户端，其中多个服务器包括一个主服务器和多个从服务器。多个服务器均可实现分布一致性算法，可自动推举主服务器，这样在主服务器故障时保证服务不中断。即所有服务器具有主备自动切换功能，保证设备故障时服务不中断。多个服务器中除主服务器之外的服务器可称为从服务器。

请参见图1，为该即时通信系统的一种构架示意图。图1所示的系统包括多个服务器和多个客户端，所有服务器通过以太网远程连接，所有服务器服从一主、多从的分布式架构，即多个服务器中包括一个主服务器和一个或多个从服务器。

其中，每个服务器由机架服务器和北斗指挥机组成，两者通过串行总线连接。机架服务器安装有即时通信服务器软件，可为客户端提供设备登录、通知、消息缓存、消息转发等业务功能。所述北斗指挥机包含北斗RDSS模块、北斗RNSS模块，分别实现北斗短报文收发和北斗授时。应理解，北斗授时用于实现RDSS短报文时间同步。

与服务器类似，客户端包含北斗RDSS模块以及北斗RNSS模块，分别实现北斗短报文收发和北斗授时。北斗即时通信客户端安装有即时通信客户端软件，可基于北斗短报文实现消息收发。

相比于基于IP网络的即时通信系统，本发明的服务器与客户端设备均包含北斗RDSS模块和北斗RNSS模块，任意服务器和任意客户端可基于北斗RNSS模块通过北斗卫星以及北斗总站实现时间同步，并通过北斗RDSS模块进行即时通信。客户端发送短报文时，所有服务器均可监收到短报文。所有服务器监收到短报文后均通过以太网转发给其他服务器，其他服务器经过判重，实现消息同步，提高服务器的短报文接收成功率。所有服务器按地理位置分散部署，可减少气象等因素对接收成功率的影响。

需要说明的是，每个服务器可与一个或多个客户端通信，可将服务器与客户端进行绑定，便于服务器监收所对应客户端的短报文。

请参见图2，在本发明中，所有服务器均安装北斗指挥卡，所有客户端均安装北斗用户卡。上述所有北斗卡均在北斗总站中绑定隶属关系：所有指挥卡之间相互绑定，互为下属；所有用户卡绑定为指挥卡的下属。即本发明实施例提供的基于北斗短报文的即时通信方法还包括指挥关系绑定方法。应当理解，按照北斗总站设定的指挥关系绑定规则，指挥卡可监收所有绑定至该卡的下属北斗卡发送的短报文。因此服务器可获得所有其他服务器以及客户端发送的短报文。同时，应当理解，按照北斗总站设定的指挥关系绑定规则，指挥卡可向所有下属北斗卡通播短报文。因此服务器可向所有其他服务器以及客户端进行广播。换句话说，一个北斗指挥卡可绑定一个北斗用户卡，也可绑定多个北斗用户卡，被绑定的北斗用户卡可以认为是北斗指挥卡的下级通信节点。主服务器和从服务器可基于该绑定关系分别监收来自属于自己的下级通信节点的信息。也就是说，服务器和客户端之间可通过北斗指挥卡与北斗用户卡基于北斗短报文实现即时通信。

应当理解，按照北斗总站规则设定，北斗卡根据等级不同，发送频度不同，从1秒至1分钟不等。由于服务器需以较高频率发送消息，因此在本实施例中服务器使用北斗“秒卡”，即每秒可发送一次北斗短报文。客户端由于发送频率较低，使用“30秒卡”或“分钟卡”。

在本发明实施例中，所有服务器均包含各自独立的数据库，用于记录客户端登录状态及通信记录等信息。本实施例中选用分布式数据库MySQL，通过数据库的主从设置实现数据库同步。

请参见图3，为本发明实施例提供的基于北斗短报文的即时通信方法的架构示意。本发明实施例除了包括“多服务器-客户端”架构方法以及指挥关系绑定方法，还包括客户端登录及离线方法。例如客户端登录时发送登录消息至服务器。服务器通过客户端的登录消息确定该客户端已登录，并将该客户端的登录状态记录至数据库。同时，服务器通过北斗通播机制广播该客户端已登录的状态。例如，若客户端在第一预设时长，例如5分钟内没有发送过任何短报文，则发送1次心跳消息至服务器。服务器若在第二预设时长，例如10分钟内接收到客户端发来任意短报文，则判定该客户端仍然在线；超过第二预设时长未接收到该客户端的任何短报文，则认为该客户端不活跃状态超时，判定该客户端离线，并通过北斗通播机制实时广播该客户端已离线的状态。直至服务器接收到该客户端的下一次任意短报文，服务器判定该客户端重新登录，并在数据库中重新记录该客户端的登录状态，同时通过北斗通播机制广播该客户端已登录的状态。

同理，客户端离线前发送离线消息至服务器，服务器通过客户端的离线消息确定某客户端已离线，并将该客户端的登录状态记录从数据库中删除。同时，服务器通过北斗通播机制实时广播该客户端已离线的状态。客户端通过服务器发送的登录应答消息可得知当前在线客户端列表，并通过服务器的实时通播消息更新该列表中的客户端登录、离线状态。

具体的，请参见图4，为客户端登录报文交换方法示意图，客户端登录的具体流程包括：客户端登录时向服务器发送登录消息，服务器向客户端发送登录应答消息。登录消息及登录应答消息承载于北斗短报文中。具体的，客户端登录时，服务器将对客户端进行用户ID及密码验证。为了安全，双方不直接使用明文密码，而是通过不可逆摘要算法将密码转换为不可逆摘要。在本实施例中，首先在密码字符串末尾添加字符串“hlt”，然后计算合并后字符串的MD5码，作为“密码的‘不可逆摘要’”。

应当理解，本实施例中使用的字符串“hlt”及MD5算法仅用于解释说明，不用于限定，“hlt”可替换为任意字符串，MD5算法可替换为SM3等其他不可逆摘要算法。在本实施例中使用的对称加密算法为AES加密算法，使用的非对称加密算法为RSA加密算法。同样，AES及RSA算法仅用于解释说明，不用于限定，例如AES算法可替换为SM4等其他对称加密算法，RSA算法可替换为SM2等其他非对称加密算法。

服务器启动时，以当前时间设置随机数种子，用于后续步骤中为各客户端分别随机生成通信AES密钥。

登录前，客户端首先利用自身的用户ID及当前时间为种子生成随机数，然后使用该随机数生成MD5码，作为登录消息使用的对称加密算法密钥。然后，客户端将“自身的用户ID、密码的‘不可逆摘要’(MD5码)、随机生成的登录‘对称加密算法’密钥(登录AES密钥)”使用“非对称加密算法公钥(RSA公钥)”加密，生成登录消息内容，然后使用北斗短报文将登录消息发送至服务器。

服务器收到客户端的登录消息北斗短报文后，使用“非对称加密算法私钥(RSA私钥)”解密该短报文，从中获取该客户端的“用户ID、密码的‘不可逆摘要’(MD5码)、随机生成的登录‘对称加密算法’密钥(登录AES密钥)”。然后，服务器使用该用户ID、密码的“不可逆摘要”进行登录校验。校验通过后，服务器生成随机数，并使用该随机数生成MD5码，作为后续该客户端与服务器通信时使用的AES密钥(通信AES密钥)。接下来，服务器将“通信‘对称加密算法’密钥、在线客户端列表、该客户端未接收的离线消息”打包，使用该客户端的登录“对称加密算法”密钥(登录AES密钥)加密后，生成登录应答消息。最后，服务器使用北斗短报文将登录应答消息发送至登录客户端。

客户端接收到服务器的登录应答消息短报文后，使用自身的“登录‘对称加密算法’密钥(登录AES密钥)”解密该短报文，得到通信“对称加密算法”密钥(通信AES密钥)、在线客户端列表及离线消息。此时，客户端登录成功。客户端在本次登录后至服务器判定该客户端离线前可使用“通信AES密钥”与服务器进行加密通信。应当指出，服务器通过不活跃状态超时判定客户端离线后，客户端再次发送短报文无需重新登录，无需更换通信AES密钥。

应理解，所有客户端发送的消息均需应答，消息发送方通过应答判断消息是否接收成功。在本实施例中，超过预设时长，例如3分钟没有收到应答的消息，消息发送方可重复多次发送消息。在本发明实施例中，当客户端发送消息短报文时，服务器将通过监收机制获取到该短报文。服务器将监收到的短报文存储至数据库。服务器可通过监收、转发、缓存并推送离线消息的方式保证消息传输的可靠性。即本发明实施例还包括消息缓存以及转发方法。另外，客户端发送消息时，可将该消息进行拆分，发送拆分后的多条消息；同理，客户端也可以将接收的多条消息进行合并。即本发明实施例还包括消息拆分以及合并方法。

具体的，请参见图5，为本实施例中客户端A向客户端B发送消息的流程示意。

过程一，客户端A通过自身的在线客户端列表判断客户端B是否在线。若客户端B在线，且客户端A发送的消息内容为明文，则执行过程二。

过程二，客户端A直接向客户端B发送明文消息，应理解，客户端A发送的消息承载于北斗短报文。客户端B收到消息后，向客户端A发送针对该明文消息的应答消息。由于受北斗总站服务排队机制限制，北斗短报文送达顺序不能有效保证，如果发送端在发送消息的过程中，接收端处于未开机状态，即使之后接收端开机，那么发送端之前发送的消息也无法送达到接收端。为此，本申请实施例可通过服务器监听其下属通信节点的通信内容，即服务器可监听客户端A和客户端B的通信内容。也就是，客户端A和客户端B之间收发信息的同时，也会把承载消息的北斗短报文发送给服务器，服务器可利用北斗RDSS监收功能对客户端A和客户端B互相之间收发的消息进行监收。例如，服务器通过监收机制可获取客户端A向客户端B发送的明文消息，服务器通过监收机制也可以获取客户端B向客户端A发送的应答消息。这样当客户端B处于未开机状态或者离线状态，服务器可对客户端A发送的消息进行存储，进而在客户端B处于开机状态或者在线状态的情况下，将之前客户端A要发送给客户端B的消息转发给客户端B，从而提高了客户端A和客户端B之间数据传输的可靠性。

例如，当服务器监收到客户端A发送的明文消息之后，没有监收到来自客户端B的应答消息，即发现客户端B没有及时应答时，服务器可判断客户端B是否在线。若服务器确定客户端B在线，且没有超过客户端B重复发送次数，则服务器主动向客户端B转发该消息；若客户端B离线，则执行过程八和过程九。应理解，当服务器监收到客户端B的应答消息，同时也向客户端A转发该应答消息。客户端A无论收到客户端B直接发来的应答消息，还是收到服务器转发的客户端B应答消息，均认为该明文消息发送成功。

过程三，若客户端A在预设时长内没有接收到任何该消息的应答消息，则重新执行过程二。若重复执行过程二的次数达到预设重试次数上限，则认为发送失败或者客户端B不在线。

当然，服务器也可判断客户端B是否能够接收到客户端A发送的消息。例如服务器可判断客户端B是否处于登录状态。由于所有服务器均包含各自独立的数据库，用于记录客户端登录状态及通信记录等信息，通过数据库的主从设置实现数据库同步。这样客户端登录时发送登录消息至服务器。服务器通过客户端的登录消息确定该客户端已登录，并将该客户端的登录状态记录至数据库。服务器可判断客户端B是否处于开机状态、在线状态等等，服务器也可以判断客户端B的网络是否中断，只要是能够确定客户端B是否能够接收到来自客户端A的消息即可。为了便于描述，下文中以判断客户端B是否处于在线状态为例。如果客户端B处于离线状态，那么服务器可确定客户端A的消息传输失败，即客户端B此时不能接收到来自客户端A的消息。

过程四，当客户端A判断客户端B在线，且客户端A发送的消息内容为密文，则将消息内容使用通信对称加密算法密钥加密，然后向服务器请求转发该密文消息。

过程五，服务器接收到该密文消息，判断客户端B是否在线。若客户端B离线，则执行过程八和过程九；若客户端B在线，则向客户端B转发该消息。客户端B收到消息后，直接向客户端A通过明文发送针对该消息的应答消息。服务器通过监收机制尝试获取客户端B向客户端A发送的应答消息。当服务器发现客户端B没有及时应答时，服务器再次判断客户端B是否在线。若客户端B在线，且没有超过重试次数，则服务器再次尝试向客户端B转发该消息；若客户端B离线，则执行过程八和过程九。当服务器件收到客户端B的应答消息，同时也向客户端A转发客户端B的应答消息。客户端A无论收到客户端B直接发来的应答消息，还是收到服务器转发的客户端B应答消息，均认为该密文消息发送成功。

过程六，当客户端A在超时强没有接收到任何该消息的应答，则重新执行过程五。直至重试次数上限，则认为发送失败。

过程七，当客户端A判断客户端B离线，则无论该消息是明文还是密文，均向服务器请求转发该消息。若服务器判断客户端B在线，则按照过程五中的客户端在线流程执行。若服务器判断客户端B离线，则执行过程八和过程九。

过程八和过程九，当客户端B离线时，服务器将待发送消息缓存至本地，以便在确定客户端B能够接收到该消息时，例如客户端B处于在线状态时，将该消息转发给客户端B。服务器将待发送的消息缓存至本地之后，可应答客户端A，表示消息已缓存。客户端A收到该应答，表示缓存成功；否则重新请求服务器转发该消息，直至重试次数上限，认为发送失败。

过程九，服务器等待客户端B登录。当客户端B登录后，服务器按照“登录报文交换方法”向客户端B推送所有缓存的离线消息，并通知客户端A消息发送成功。

需要说明的是，北斗RDSS短报文随类型(北斗二号短报文、北斗三号全球短报文、北斗三号区域短报文)、北斗卡等级不同，可承载的数据长度从数十位至14000位，差异较大。同时，消息内容长短不一，文字消息有时仅几字节，而语音消息往往可达数千字节。因此，有时短报文不能承载一条完整消息，而有时短报文剩余字节数较多。当短报文不能承载一条完整消息时，可将消息拆分为多包，分别承载于多条短报文中发送，通过包总数及包序号确保消息完整及有序，若其中个别包发送失败也可仅单独重发该包。客户端有发送消息队列，未到短报文发送频度时，所有待发送消息均缓存在队列中。到达短报文发送频度时，若队列中有多条接收方相同的消息，则可将所述消息合并在一条短报文中发送，以节省宝贵的北斗短报文频度资源。短报文的分包、合并机制通过合理约定消息格式实现。

在本发明的即时通信方法中，通信的基本单位为消息，一条消息表示一个完整含义。消息承载于北斗短报文中。通过约定短报文的通信电文内容格式实现消息的分包、合并。例如使用《北斗卫星导航系统用户终端通用数据接口(2.1协议)》中的通信申请(TXA)指令实现短报文发送。在TXA指令中，传输方式使用“代码模式”，通信电文内容中每2个BCD代码表示1字节十六进制数据。描述中所有字段均为无符号整数，使用小端存储格式。为了符合北斗短报文通信要求，与其他代码模式通信协议区分，在本实施例中，通信电文内容的第一个BCD码固定为“0”，消息从第二个BCD码开始。

示例性的，请参见图6，为本申请实施例提供的北斗短报文的一种格式示意图。该北斗短报文可采用二进制、十进制或十六进制，对此本申请实施例不作限制。该北斗短报文包括报文头字段和报文信息字段，头字段用于标识消息源及消息目的地，包含3字节发送端北斗ID及3字节接收端北斗ID。服务器及客户端均可作为发送端及接收端。当该消息用于服务器转发时，接收端北斗ID应填写接收客户端ID，而不是转发的服务器ID。例如报文头字段可用于承载发送端和接收端的身份标识(ID)，例如可承载服务器的ID，以及客户端A的ID；或者用于承载服务器的ID以及客户端B的ID；又或者承载客户端A的ID和客户端B的ID。

数据字段用于承载消息信息。接收端相同的多条消息可按时间顺序依次填充于数据字段，实现消息合并发送。

每条消息依次包括以下字段：消息长度，占用2字节，用于标识消息内容字段的字节长度；消息序列号，占用4字节，在该终端首次启动时标记为0，每发送一条短报文加1，消息序列号唯一标识本消息，用于判断应答消息源和消息丢失情况，同一条消息被拆分成多包时，所有包的消息序列号相同；消息发送时间，占用4字节，用于表示当前消息产生时间，以每日0时及12时为基准时间，该字段表示相对基准时间增加的秒数，由于各服务器及客户端均具备北斗RNSS授时能力，因此各终端时间可认为同步，该时间表示方法不会产生歧义；消息包总数及消息包序号，各占用1字节，表示一条完整消息被拆分成多包后，包的总数量及子包的序号，可用于判断是否丢包，以及对收到的包进行排序，对于丢失或数据错误的包，可单独重发；消息类型，占用1字节，表在本实施例中包括：一般应答、重发、登录、登录应答、心跳、客户端上线通知、客户端下线通知、文字短消息、图像、语音短消息等；消息内容，可使用明文或密文表示，当使用密文表示时，应按照加密算法的要求进行字节补齐。

例如数据字段可包括多个子字段，分别可用于承载发送端的ID、消息序列号、消息长度、消息发送时间、消息总包数、消息包序号、消息类型等。其中，消息长度即消息内容的字节长度；消息序列号可用于判断应答消息源和消息丢失情况；消息发送时间可用于表示当前消息产生时间。由于消息内容较多，那么一条短报文可能不能承载一条完整的消息，这种情况下，可以将该条信息拆分成多个数据包。为了接收端正确解析该条消息，这就需要知道该条消息被拆分成了几个数据包以及各个数据包的序号。所以消息总报数和消息包序号可用于判断数据包顺序及数据包丢失情况。消息类型可用于指示消息的类型，例如该消息是应答消息、重发消息、登录消息、登录应答消息、心跳消息、用户上线消息、用户下行消息、文本消息、图像消息、语音消息、在线用户列表消息等，这样接收端可将相同类型的消息合并至一条短报文中发送。

在一些实施例中，北斗短报文包括的各个字段可定义为无符号整数，也就是承载的数据的格式是无符号整数。在可能的实现方式中，每个字段可占用一个或多个字节。例如，发送端ID字段占用3个字节、接收端ID字段占用3个字节。消息长度即消息内容的字节长度，消息长度字段可占用2字节。消息序列号字段占用4字节。消息发送时间字段可占用4字节。消息总包数字段和消息包序号字段各占用1字节。消息类型可占用1字节。消息内容可使用密文标识，也就是指定该消息内容采用的加密算法。例如客户端A向客户端B发送的第一类型的消息可采用RSA算法加密；客户端A向客户端B发送的第二类型的消息可采用AES算法加密，并按照AES算法要求进行字节补足对齐。当然，本申请不限制具体的加密算法。

继续参见图5，若客户端B重复发送应答达到最大重复次数时，所述服务器根据重复发送消息次数上限，判定消息发送失败，即客户端B处于离线状态或者IP网络不存在，此时所述应答消息由服务器缓存，待客户端B登陆或IP网络恢复后，服务器将缓存的消息和应答结果转发至客户端A。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种基于北斗短报文的即时通信系统，该系统包括多个服务器和多个客户端，其中，所述服务器设置有北斗指挥卡，所述客户端设置有北斗用户卡，所述多个服务器包括第一服务器和至少一个第二服务器，所述第一服务器用于提供即时通信服务，所述第一服务器和所有第二服务器用于推举所述第一服务器，所述第一服务器和所有第二服务器用于独立监收北斗短报文，并对所述监收的北斗短报文进行远程同步处理；

其中，基于北斗指挥卡绑定所述多个服务器，其中，互相绑定的服务器互为彼此的下属；基于北斗用户卡将所述多个客户端与所述多个服务器进行绑定，其中，绑定到服务器的客户端为该服务器的下属；其中，

所述第一服务器用于：对第一客户端发送的用于登录的北斗短报文进行处理，并与所述第一客户端交互通信秘钥、在线客户端列表和离线消息；判断第一客户端是否登录所述第一服务器，并对监听到的来自第二客户端的第一北斗短报文进行缓存，以及在所述确定所述第一客户端能够接收到所述第一北斗短报文时，将所述第一北斗短报文发送给所述第一客户端；

第二客户端用于向所述第一客户端发送所述第一北斗短报文。

可选的，所述第二客户端还用于：

对所述第一北斗短报文进行拆分，获得至少两个第二北斗短报文；将所述至少两个第二北斗短报文发送给所述第一客户端。

可选的，所述第二客户端还用于：

将所述至少两个第一北斗短报文合并，获得第三北斗短报文；将所述第三北斗短报文发送给所述第一客户端。

可选的，所述第一服务器具体用于：

通过所述第一客户端的登录消息、心跳消息或任意短报文确定所述第一客户端是否登录所述第一服务器；通过所述第一客户端的离线消息或者在第一预设时长内未发送消息确定所述第一客户端从所述第一服务器注销登录。

可选的，所述第一服务器还用于：

在第一客户端登录时，将当前在线用户列表发送至第一客户端；在第二客户端登录或注销登录时，将第二客户端登录或注销登录信息通过第一北斗短报文通播至第一客户端。

可选的，所述第一服务器具体用于：

接收来自所述第一客户端发送的第一北斗短报文，所述第一北斗短报文是基于非对称加密算法公钥将第一对称加密算法密钥加密后获得的；对所述第一北斗短报文进行解密，并对解密后的第一北斗短报文进行登录校验；向所述第一客户端发送第二北斗短报文，所述第二北斗短报文是所述第一服务器通过所述第一客户端使用的第一对称加密算法密钥，对第二对称加密算法密钥、在线客户端列表以及所述第一客户端的离线消息进行加密后生成的；所述第二对称加密算法密钥用于所述第一客户端登录成功后与所述第一服务器进行对称加密通信。

可选的，所述第一服务器具体用于：

确定所述第一客户端对发送的消息无应答或者所述第一客户端处于离线状态，则对监听到的第一北斗短报文进行缓存。

可选的，所述第一服务器还用于：

当所述第一客户端在线时，立即将缓存的所述第一北斗短报文转发至所述第一客户端；当所述第一客户端离线时，在所述第一客户端登录时将缓存的所述第一北斗短报文推送至所述第一客户端。

可选的，所述第二客户端具体用于：

将各个所述第二北斗短报文发送给所述第一客户端，且在确定某个所述第二北斗短报文发送失败时，再次向所述第一客户端发送该所述第二北斗短报文。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于北斗短报文的即时通信方法，其特征在于，应用于基于北斗的通信系统，所述通信系统包括多个服务器和多个客户端，其中，所述服务器设置有北斗指挥卡，所述客户端设置有北斗用户卡，所述多个服务器包括第一服务器和至少一个第二服务器，所述第一服务器用于提供即时通信服务，所述第一服务器和所有第二服务器用于推举所述第一服务器，所述第一服务器和所有第二服务器用于独立监收北斗短报文，并对所述监收的北斗短报文进行远程同步处理；

所述方法包括：

基于北斗指挥卡绑定所述多个服务器，其中，互相绑定的服务器互为彼此的下属；基于北斗用户卡将所述多个客户端与所述多个服务器进行绑定，其中，绑定到服务器的客户端为该服务器的下属；其中，

所述第一服务器对第一客户端发送的用于登录的北斗短报文进行处理，并与所述第一客户端交互通信秘钥、在线客户端列表和离线消息；

所述第一服务器判断第一客户端是否登录所述第一服务器；

所述第一服务器对监听到的来自第二客户端的第一北斗短报文进行缓存，并在所述确定所述第一客户端能够接收到所述第一北斗短报文时，将所述第一北斗短报文发送给所述第一客户端。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第二客户端对所述第一北斗短报文进行拆分，获得至少两个第二北斗短报文；

所述第二客户端将所述至少两个第二北斗短报文发送给所述第一客户端。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第二客户端将所述至少两个第一北斗短报文合并，获得第三北斗短报文；

所述第二客户端将所述第三北斗短报文发送给所述第一客户端。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一服务器判断第一客户端是否登录所述第一服务器，包括：

所述第一服务器通过所述第一客户端的登录消息、心跳消息或任意短报文确定所述第一客户端是否登录所述第一服务器；

所述第一服务器通过所述第一客户端的离线消息或者在第一预设时长内未发送消息确定所述第一客户端从所述第一服务器注销登录。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第一服务器在第一客户端登录时，将当前在线用户列表发送至第一客户端；

所述第一服务器在第二客户端登录或注销登录时，将第二客户端登录或注销登录信息通过第一北斗短报文通播至第一客户端。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一服务器对第一客户端发送的用于登录的北斗短报文进行处理，并与所述第一客户端交互用于登录的北斗短报文的相关信息，包括：

所述第一服务器接收来自所述第一客户端发送的第一北斗短报文，所述第一北斗短报文是基于非对称加密算法公钥将第一对称加密算法密钥加密后获得的；

所述第一服务器对所述第一北斗短报文进行解密，并对解密后的第一北斗短报文进行登录校验；

所述第一服务器向所述第一客户端发送第二北斗短报文，所述第二北斗短报文是所述第一服务器通过所述第一客户端使用的第一对称加密算法密钥，对第二对称加密算法密钥、在线客户端列表以及所述第一客户端的离线消息进行加密后生成的；所述第二对称加密算法密钥用于所述第一客户端登录成功后与所述第一服务器进行对称加密通信。

7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述第一服务器对监听收到的第一北斗短报文进行缓存，包括：

所述第一服务器确定所述第一客户端对发送的消息无应答或者所述第一客户端处于离线状态，则所述第一服务器对监听到的第一北斗短报文进行缓存。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述第一客户端在线时，所述第一服务器立即将缓存的所述第一北斗短报文转发至所述第一客户端；

当所述第一客户端离线时，所述第一服务器在所述第一客户端登录时将缓存的所述第一北斗短报文推送至所述第一客户端。

9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二客户端将所述至少两个第二北斗短报文发送给所述第一客户端，包括：

所述第二客户端将各个所述第二北斗短报文发送给所述第一客户端，且在确定某个所述第二北斗短报文发送失败时，再次向所述第一客户端发送该所述第二北斗短报文。

10.一种即时通信系统，其特征在于，该系统包括多个服务器和多个客户端，其中，所述服务器设置有北斗指挥卡，所述客户端设置有北斗用户卡，所述多个服务器包括第一服务器和至少一个第二服务器，所述第一服务器用于提供即时通信服务，所述第一服务器和所有第二服务器用于推举所述第一服务器，所述第一服务器和所有第二服务器用于独立监收北斗短报文，并对所述监收的北斗短报文进行远程同步处理；

其中，基于北斗指挥卡绑定所述多个服务器，其中，互相绑定的服务器互为彼此的下属；基于北斗用户卡将所述多个客户端与所述多个服务器进行绑定，其中，绑定到服务器的客户端为该服务器的下属；其中，

所述第一服务器用于：对第一客户端发送的用于登录的北斗短报文进行处理，并与所述第一客户端交互通信秘钥、在线客户端列表和离线消息；判断第一客户端是否登录所述第一服务器，并对监听到的来自第二客户端的第一北斗短报文进行缓存，以及在所述确定所述第一客户端能够接收到所述第一北斗短报文时，将所述第一北斗短报文发送给所述第一客户端；

第二客户端用于向所述第一客户端发送所述第一北斗短报文。

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