【题目】网络技术区专题活动－72

金算盘

写出UPNP的工作原理、应用、设置：

zzyln

UPnP 的工作原理
借助 UpnP（通用即插即用）技术，设备可以动态加入到网络中并获得 IP 地址、传达功能以及了解其它设备的存在和性能--所有这一切都是自动进行的，从而使得零配置的网络真正成为可能。此后，设备之间可以直接通讯，这又进一步地实现了对等网络功能。

可以从启用了 UPnP 技术的网络获益的设备种类包括智能设备、无线设备和具有各种组成元素的 PC。

UPnP 的作用范围非常广，足以容纳多种现有的应用和激动人心的新应用（包括家庭自动化、打印和图像处理、音频/视频娱乐、厨房设备、汽车网络以及公共场所的临近性网络）。

UPnP 使用标准的 TCP/IP 和 Internet 协议，这使它可以无缝地融合到现有的网络中。通过使用这些标准化的协议，UPnP 从现有的经验和知识财富中受益无穷，并且使得互操作性成为其与生俱来的功能。

由于 UPnP 属于分布式开放网络的架构（这是由它使用的协议定义的），因此它不依赖于任何特定的操作系统、编程语言或物理媒体（正如同 Internet）。UPnP 并未指定应用程序应该使用哪种 API，因此操作系统供应商可以创建满足其用户需求的 API。


UPNP的应用情境  


Internet 连接共享
John 的 Web 冲浪大都是在他的家庭办公 PC 上进行的。他的办公室装有永远在线的 DSL 连接，并有防火墙的保护。他想在起居室里添加 WebTV 设备并在厨房里添加MSN 伴侣设备，这样，他的父母和妻子就可以在他们喜欢的地方上 web 冲浪了。WebTV 和 MSN 设备都能通过 HomePNA 网络从他的 Windows XP PC 发现和使用 UPnP Internet 连接共享。

儿童督促和监视照相机
Susan在她孩子的房间里放了两个小型的监视照相机，这样她可以一边在家庭办公 PC 上工作，一边监督她的孩子是否在做作业。她还在门口放置了一个监视照相机，这样当门铃响的时候，她可以先看一眼来访者。Susan 还可以通过家里任何启用了 UPnP 的电视查看任何一个照相机。

同步时钟
下述情况随时可能发生。突然停电几个小时，Mike 家里的时钟都显示为 12:00。要在整幢房子里走来走去校正这些时钟，既麻烦，又浪费时间。

输入 UPnP。这是一个运行在 Mike 基于 Windows XP 的 PC 中的脚本，它会定期根据科罗拉多的原子钟时间同步他屋子里的所有时钟。该脚本会查找网络中的所有时钟服务，而不管是什么设备。然后它简单地重复每一个服务，并将时间设为它通过 Internet 所获得的原子钟的值。

该脚本可以作为在每晚午夜重复执行的任务运行。一旦恢复供电，即可以手动运行该脚本来重置每个时钟。或者，在发生夏时制更改后，也可以这样做。

新打印机
如果 Jennifer 今天带了一台新打印机回家，并想在我的家庭网络中使用，她将必须采取几个步骤来确保网络中的所有 PC 都能使用该打印机，就先别说任何其它可能有打印要求的设备是否能使用了。

例如，她需要将打印机连接在现有的 PC 上、装载设备驱动程序、在网络中共享该打印机，然后前往网络中的其它每一台打印机将它们连接到共享打印机。

而借助 UPnP，Jennifer 只需将打印机插入任何可用的网络端口中，不管是电话线网络、电源线网络，还是以太网网络，她都可以立即让网络中的所有设备能使用该打印机。

存储空间又满了
Kevin 经常会用完他 PC 的存储空间，而且这种现象越来越频繁。究其原因，可能与他拍摄的大量数字照片和电影有关，也可能是因为他大胆地将他所有的 CD 收藏作为 Windows Media? 文件进行了编录。

尽管辅助存储器的价格已大幅度下降，但设备的即插即用并没有使添加硬盘的麻烦得到多大改观。更糟的是，当 Kevin 在假期访问家人时，他如何才能将这些家庭电影、照片和声音带到乡下去？

假设 Kevin 有一个高速、高容量的移动数据源，并且该数据源启用了 UpnP。该设备也许直接连在以太网网络或电话线网络，或者为了允许流式传输他的家庭电影而将该设备与其娱乐系统的其余部分一起连在高速 IEEE 1394 总线上。无论在什么位置插入该设备，网络中的所有其它设备（包括那些创作或显示媒体的设备）都将能立即得知它的可用性。

当 Kevin 带着看上去足够丰富的家庭电影去访问他的家庭时，他们将会何等高兴！

新式的便携式设备并不限于存储器或打印机，而是可以包含多种其它设备，如照相机、MP3 播放机、扫描仪、MIDI 设备、远程控制、电视和视频设备。这些设备似乎不可能一一列举。

“醒来的时候总是感到冷！”
Mary 躺在床上准备睡觉，明天是星期天。她的闹钟通常在早上 7 点叫醒她。但明天她想多睡一会儿。她需要闹钟叫醒她，但上午 9 点看上去似乎是更好的时间，因此她将闹钟设置为上午 9 点而不是上午 7 点。

自从 Mary 有了 UPnP 闹钟后，生活变得好多了。她在她基于 Windows XP 的 PC 上运行着一个脚本，该脚本始终在等待闹钟的报警通知。一旦发生了报警通知，它就会指示 HVAC 设备上的计时器将叫醒时间设为与闹钟的时间相同。

现在，加热器会在 Mary 起床之前提前打开，这样她就不会感觉到冷了。除了当前介绍的可编程自动调温装置外，还可以在智能化的 HVAC 系统中添加多种其它功能。这可能包括当感测器检测到人员或通过 Internet 对该系统的远程控制时启用该系统。

如果她的闹钟可以访问她的日程表信息，它将可以提醒她是否要选择在事先安排的会议之后起来。换言之，如果她在上午 9 点有会议，并试图将她的闹钟设为上午 9 点，则在使闹钟可以在 9 点钟工作之前，闹钟会提醒她实际上应该在上午 8 点起床。

主控开关
经过一天辛苦的工作，Bill 走进了他的家门。他按了一下墙上的开关，这对我们大多数人而言，就像打开休息室的灯。但使用 UPnP 后，这个开关就远不止这么简单了。该开关正是一种 UPnP 服务，它的状态是由被称为“位置”的变量定义的。当 Bill 按下开关时，“位置”变为“开”，同时运行在他基于 Windows XP 的 PC 上的脚本也会投入工作。

该脚本可以获得主控开关的位置已变为“开”的通知。此后它会执行下列操作：

加热器打开到预设的温度。
应答机开始播放新留言。
Bill 的立体声系统打开，并被设置在他最喜欢的古典音乐台，声音是根据环境水平设置的。
窗户的百叶升起来，但这只会在日落之后发生（日出/日落数据可以非常容易地从 Internet 获取）。
可选的操作，打开电视并将其设在新闻台，同时保持静音并打开关闭的字幕功能。
喔，对了，休息室的灯也打开了。
通样，当您将开关按到“关闭”位置时，会进行反向操作：

加热器关闭（或被设为较低的温度）。
关闭立体声。
关闭电视。
为了安全，将窗户的百叶降下来。
关闭房屋里的所有灯。
最后的工作
Billy 正在做家庭作业并且可以进行打印了，因此他想如果能将打印机搬到自己的房间来，工作会更轻松一些。没想到父亲注意到了这一点，原因是该打印机是启用了 UPnP 功能的，当儿子关闭打印机时，在父亲的计算机上会弹出一个对话。

尽管这在过去可以通过事件处理来实现，但在此时，它只是发现协议的一部分。当 UPnP 设备以适当的方式离开网络时，它会发送通知表明它将离开。因此，所有控制点都可以准确地了解到网络状态。

晚饭结束了，电影放完了，父亲和母亲坐在沙发上。在父亲将注意力转向母亲时，母亲发现父亲的便携式计算机还在运行着。她走到计算机跟前，按了一下控制气氛的按钮。灯光变暗，阴影下垂，轻音乐响起，便携式计算机也关闭了。

UPnP 组网步骤
寻址
UPnP 组网的基础是 TCP/IP 协议集，而该协议集的关键就是寻址。当任何设备首次连入网络时，它都必须有一个动态主机配置协议 (DHCP) 客户端，而且必须查找 DHCP 服务器。如果 DHCP 服务器可用，则该设备必须使用分配给它的 IP 地址。如果没有可用的 DHCP 服务器，该设备必须使用 Auto IP 获得地址。

简而言之，Auto IP 定义了设备如何从一组预留的专用地址中智能化地选择 IP 地址，以及如何才能实现在托管和未托管的网络间轻松转移。

设备可能实现在 UPnP 之外使用设备友好名称的更高层协议。这种情况下，必须要将友好主机（设备）名称解析为 IP 地址。域名服务 (DNS) 通常即用于该目的。要求或使用该功能的设备可能包含 DNS 客户端，也可能支持动态 DNS 注册将其名称映射为地址。

发现
一旦将设备连入网络并进行适当寻址后，就会发生发现操作。正如此前所介绍的，发现是由 SSDP 处理的。当设备连入网络后，SSDP 允许该设备将其服务通知给网络中的控制点。如果在网络中添加了控制点，SSDP 也将允许该控制点查找网络中的有关设备。

在这两种情况下所进行的基本交换都是发现消息。该消息包含少量有关设备或其某种服务的基本描述，例如它的类型、标识符以及其 XML 设备描述文档的指示符。

描述
UPnP 组网的下一步是描述。控制点发现设备后，它对设备仍然是知之甚少。为了让控制点了解设备的详细信息和功能，或者与设备交互，控制点必须从该设备在发现消息中提供的 URL 检索该设备的描述。

设备可能包含其它的逻辑设备和服务。设备的 UPnP 描述是用 XML 表示的，它包含特定于供应商和制造商的信息（包括型号名称和编号、序列号、厂商名称、供应商网站的 URL，如此等等）。该描述还包括所有内含设备或服务的列表以及用于控制、事件处理和演示的 URL。

控制
控制点检索到设备的描述后，它就具有了对设备进行控制的基本条件。为了详细了解有关服务的信息，控制点必须检索每个服务的详细 UPnP 描述。服务的描述也是用 XML 表示的，并且包括该服务会响应的命令或操作的列表以及每个操作的参数。服务描述还包括变量列表，这些变量模拟了服务的运行时状态，对它们的描述包括数据类型、范围和事件特征几个方面。

为控制设备，控制点会向设备的服务发送操作请求。为此，控制点将向该服务的控制 URL（在设备的描述中提供）发送适当的控制消息。该控制消息也是借助 SOAP 用 XML 格式表示的。

为响应上述控制消息，该服务会返回与操作有关的值或错误码。

事件处理
设备的 UPnP 描述包含了服务响应的操作列表和模拟该服务的运行时状态的变量列表。当这些变量改变时，该服务会发布更新，控制点可以通过预定来接收该信息。

服务通过发送事件消息来发布更新。事件消息含有一个或多个状态变量的名称以及这些变量的当前值。这些消息也是用 XML 表示的，并使用 GENA 进行格式化。

当控制点首次进行预定时，会发送一种专门的初始化事件消息。这种事件消息包括所有事件化变量的名称和值，并允许预定者对其关于该服务状态的模型进行初始化。

为支持多个控制点，可将所有事件消息都发往各个预定者。预定者可以接收所有事件化变量的事件消息，而且不论状态变量的改变原因为何（响应操作请求或由于状态更改），所有事件消息都将被发送。

演示
如果设备有要演示的 URL，控制点可以检索来自该 URL 的页面并将该页面载入浏览器中。同时根据该页面的功能，允许用户控制该设备和/或查看设备状态。所能进行的操作要取决于演示页和设备的特定功能。

[ Last edited by zzyln on 2005-4-15 at 10:19 ]

coolbee1

不错啊。

金算盘

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zhaoxiaoting

upnp的应用确实激动人心。