本文要谈的 IM 通信协议指的是应用层通信“语言”，并非指传输层协定（如 TCP、UDP）。IM 通信协议的制订是 IM 开发中终点，也是贯通设计、开发、运维始终的外围所在，通信协议设计的好坏，间接影响后绪环节的用户体验（数据流量、耗电量、通信速度）、兼容性（新老版本的无缝交融）、扩展性（后绪的版本升级怎么办）等，是个根底且极其重要的工作之一。
IM 通信协议的分层设计
所谓“协定”是单方独特恪守的规定，例如：离婚协定，开战协定。
协定有语法、语义、时序三要素：
（1）语法：即数据与管制信息的构造或格局
（2）语义：即须要收回何种管制信息，实现何种动作以及做出何种响应
（3）时序：即事件实现程序的具体阐明
一套典型的 IM 通信协议设计分为三层：应用层、平安层、传输层。
IM 应用层协定设计
应用层协定选型，常见的有三种：文本协定、二进制协定、流式 XML 协定。
文本协定
文本协定是指“贴近人类书面语言表白”的通信传输协定，典型的协定是 http 协定。一个 http 协定大抵长成这样：
GET / HTTP/1.1
User-Agent: curl
Host: musicml.net
Accept: /
文本协定的特点是：
a. 可读性好，便于调试
b. 扩展性也好（通过 key:value 扩大）
c. 解析效率个别（一行一行读入，依照冒号宰割，解析 key 和 value）
d. 对二进制的反对不好，比方语音/视频
IM 中，MSN 应用的是文本协定。
二进制协定
二进制协定是指 binary 协定，典型是 ip 协定。
二进制协定个别定长包头和可扩大变长包体，每个字段固定了含意，例如 IP 协定的前 4 个 bit 示意协定版本号（Version）。
二进制协定有这样一些特点：
a. 可读性差，难于调试
b. 扩展性不好，如果要扩大字段，旧版协定就不兼容了，所以个别设计时会有一个 Version 字段
c. 解析效率超高（简直没有解析代价）
d. 对二进制的反对不好，比方语音/视频
IM 中，QQ 应用的时二进制协定。
流式 XML 协定
IM 的准标准协议 xmpp 就是应用流式 XML，像 gtalk，校内通这些 im 都是基于 xmpp 的。让咱们来看一个 xmpp 协定的例子：即时通讯聊天 app 软件开发能够征询蔚可云。
<message
to=’[url=mailto:romeo@example.net]romeo@example.net[/url]’
from=’[url=mailto:juliet@example.com]juliet@example.com[/url]’
type=’chat’
xml : lang=’en’>
<body>Wherefore art thou, Romeo?</body>
</message>
从 xml 标签中大抵能够判断这是一个 romeo 发给 juliet 的聊天音讯。xmpp 协定能够实现跨域的互通。例如 gtalk 和校内通用户聊天。只有服务端实现了 s2s 服务（server to server），不过当初的 im 根本没有互通需要，所以这个服务根本没有人实现。
XMPP 协定有几个特点：
a. 它是准标准协议，能够跨域互通
b.XML 的长处，可读性好，扩展性好
c. 解析代价超高（dom 解析）
d. 无效数据传输率超低（大量的标签）
集体旗帜鲜明的强烈不倡议应用 xmpp，特地是无线端 im，如果要用，肯定要本人做压缩，缩小网络流量（用过 xmpp 的同学都分明，发一个登录包须要多少交互，要节约多少流量）。
IM 平安层协定设计
im 协定，音讯的保密性十分重要，谁都不心愿本人聊天内容被看到，所以平安层是必不可少的。
应用 SSL
证书治理微微简单，代价有点高。
自行加解密
本人来搞加解密，外围在于密钥的生成与治理，密钥治理形式有多种，次要有这么三种：
（1）固定密钥
服务端和客户端约定好一个密钥，同时约定好一个加密算法（eg：AES），每次客户端 im 在发送前，就用约定好的算法，以及约定好的密钥加密再传输，服务端收到报文后，用约定好的算法，约定好的密钥再解密。这种形式，密钥和算法对程序员都是通明的。
（2）一人一密钥
简略说来就是每个人的密钥是固定的，然而每个人之间又不同，其实就是在固定密钥的算法中蕴含用户的某一非凡属性，比方用户 uid、手机号、qq 号等。
（3）动静密钥（一 session 一密钥）
动静密钥，一 Session 一密钥的安全性更高，每次会话前协商密钥。密钥协商的过程要通过 2 次非对称密钥的随机生成，1 次对称加密密钥的随机生成，具体详情这里不开展，有趣味的同学能够看下 SSL 密钥协商额过程。
IM 传输层协定设计
可选的协定有 TCP 和 UDP。当初的 IM 传输层根本都是应用 TCP，有了 epoll 等技术后，多连贯就不是瓶颈了，单机几十万链接没什么问题。