2信息

“信息”在《信息学》里面有详细的定义。我们在这里要谈论信息，并非是去研究它的定义。我们这里要讨论的是存在于实际生活之中的“信息”。

从总体上来说，这种存在于生活中的“信息”都必须是被接收方所能理解的信息。对于一个普通人来说，五种感观就成为理解这些信息的基础：视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉。而在网络世界中，更是被局限在视觉和听觉中。而在视觉中，文字所传递的信息更是占到绝对的地位。

从信息多样性的角度来说，信息可以被简单地划分为文字信息和多媒体信息。文字信息仅仅只传递文字信息。而多媒体信息除了可以传递文字，还可以传递声音和图像。而文字类的信息当中，有一类十分特殊的信息：短信息。简单说就是用不多的文字表达的信息。

1.1短信息

早期的电子邮件就是简单的字符组合。随着网络传递信息的多样化，因此出现对所传递信息进行封装的协议。例如：电子邮件的封装协议MIME、Web页面的封装协议HTML等等。他们不但使得透过简单的字符组合能传递更多样化的内容，并且使得信息的显示形式更加多样化。例如：HTML使得页面的浏览从简单的菜单样式，过渡到更加生动活泼的形式。

但是就是在这样活泼的形式下面，我们很容易忽视信息的实质。再生动，再活泼，我们在阅读的时候，仅仅是关心我们想关心的问题。例如：一个球迷他所关心的是现场直播的足球比分。对于现实分数的活泼形式对于他来说可能是没有实质性的作用。而我们在制作这样的节目和内容的时候，也只是这些信息对我们有决定性的作用。形式的多样性是我们自己后来添加上去的。

在企业间的数据交换往往也是关键业务数据的交换。并不需要华丽的页面，也不需要大量的多媒体解说。所想要的就是简单而关键的文字描述。例如：产品报价、股票价格、期货价格、银行利率、飞机航班、商品折扣、GPS定位、天气预报等等。

在个人与个人的交流之中也有类似的现象。我们的大多数电子邮件可能很短，也不会携带多媒体内容。因为太多的内容不仅仅传递慢，而且在很多情况下没有必要。网络上的聊天和短信息聊天更是体现了“短信息”的需求。

短信息不仅仅是体现了对关键性数据的要求，同时还可以降低网络的流量，提高系统的交换速度。另外由于短信息对网络数据占用少，通道占用的时间短，因此发送成本应该是低廉的。从一定意义上来说：短信息更多的是面对企业间的数据交换，而多媒体信息更多的是面对大众娱乐。

1.2协议概况

       要谈到短信息，就要谈到短信息协议。目前在国际上通用的短信息协议有SMPP、CIMD和UCP/EMI。在国内比较通用的短信息有CMPP、SGIP和SMIAS。这些短信息协议被普遍应用于无线通讯网络，实现无线通讯的外部实体和内部的短信息交换。

       这些协议原本是运营商所使用的协议。他们为了提高服务质量和计费的准确性，对协议本身有很严格的规定。例如：通讯采用虚拟电路的异步包交换模式；双方之间要有request/response的超时控制机制；接收方还要负责返回给发送方最终的短信息状态，并以此为最终的计费标准等等。

       最近兴起的Message Queue技术和运营商所采用的短信息协议之间有着某种相似之处。如果不考虑Message Queue的订阅方式机制和发布机制，那么对信息传递的可靠性要求和处理方式几乎是一致的。仅仅是Message Queue技术在底层做了相关处理，而运营商所使用的协议需要明确地应答最终状态。

1.3应用概况

       中国移动、中国联通、中国电信和中国网通的短信息业务，具有高效率、低成本、快速简单、安全性高等特点。非常适合于为广大用户提供延伸、互动和个性化的优质服务，也可以为企业信息管理软件、办公软件、生产、营销、客户服务等系统的高效应用提供支持。

1.3.1应用概况

       中国移动和中国联通的短信息系统主要是属于GSM网络体系[1]的一个部分，所支持的短信息最大长度为70个Unicode字符[2]（约70个汉字）。中国移动对于短信息用户来说：发送方每发送一条短信息条收取0.10元，接收方不收钱；中国联通采取的是发送方和接收方各收取0.05元的方式。对于电信增值业务相关的接入，中国移动的通讯费[3]用最低为每条0.04元（发送量在每月400万条），最高为每条0.08元（发送量小于每月30万条）；中国联通的通讯费[4]用将在最近会调整到每条0.10元。

中国电信与中国网通所提供的短信息系统基本上是基于PHS网络体系[5]的一个部分，所支持的最大短信息长度一般比GSM网络体系中的要短，大约在60个汉字左右。目前小灵通在各地的短信息费用大约是每条0.08元。该费用仅对发送方收取，接收方不收取费用。目前各地的中国电信和中国网通公司也在组织相关的电信增值业务。

由于短信息所传递的信息少，对网络资源的占用也比较少。因此每条短信息的价格在目前的电信运营商服务中都比较便宜。无论各个电信运营商对短信息如何定价和计费，总体上来说，短信息是目前信息传递方式中比较快捷而且最便宜的一种。

1.3.2基本原理

       短信息的传递原理主要是通过电信网络体系中已有的C7信令的震铃信号来传递信息。目前无论GSM网络还是PHS网络，基本都按照这个原理来实施的。C7信令的震铃信号所能传递的信息是有限的，因此短信息长度就受到了这个信令信号的限制。所以在不同的网络体系当中，短信息的最大长度会根据网络特性的不同而有一定的差异。

       随着短信息流量的日益增加以及对短信息监管要求的增强，短信息已经从原来的电信网络传输模式逐渐转移到IP网络传输模式。电信运营商通过建立短信息中心和短信息网关，处理来自IP网络的短信息，或者将内部电信网络的短信息传递到IP网络中去。

1.3.3三个特点

       短信息的通讯模式是双向的。从用户的移动终端发送信息的过程被称为MO（Mobile Originated），也被称作上行短信息；从SP或者网关向用户的移动终端发送信息的过程被成为MT（Mobile Terminated），也被称作下行短信息。从某种意义上来说，短信息也可以被认为是一个“双向传呼机”。这种双向信息传递机制也为开展互动和个性化服务提供了便利。

短信息的传递方式有点类似于互联网中的电子邮件。短信息中心和短信息网关就好比是电子邮件服务器。电子邮件服务器具有存储转发的功能，短信息中心和短信息网关同样具有类似的功能。当接收用户处于关机状态或者不在服务区范围内的时候，短信息中心会将发送方的信息临时保存起来，等到用户开机或者信号比较好的时候再发送给接收用户。这种机制在通讯技术领域被称为存储转发模式，即：store-forward。

短信息中还有一类比较特殊的短信息，这类短信息被称作为状态报告（或者收条、回执等等）。这类短信息主要是向短信息的发送方提供所发送短信息的最终状态。如果接收方已经正确接收到短信息，那么最终状态可能为“DELIVRD”；如果传递过程中出现了错误，那么最终状态可能为“REJECTD”或者其他。这些状态数据包是用户的移动终端或电信运营商的通信设备自动处理的，并不需要用户的参与。这种模式为计费和重发都提供了比较准确的依据。

1.3.4两种模式

       一般来说，点对点[6]发送模式的可靠性和时效性要好于通过网关转发。因为点对点模式所处理的短信息不需要经过网关，而是直接由短信息中心处理。因此，具有比较高的成功率和时效性[7]。但是这种发送模式发送速度十分缓慢，大约3～5秒才能完成一条短信息的发送过程。一个通过计算机控制的移动终端，可以在一小时内大约可以发送720条左右。对于电力公司的庞大服务系统来说，这种模式的效率显然就太低了。所以点对点模式基本上适用于小规模的服务体系，或者作为对网关通讯模式的一个备份系统来使用。

       为了获得更高效率的短信息收发效率，只有通过直接连接电信运营商的短信息中心系统或者短信息网关系统来得到解决。在这种模式下，短信息中心和短信息的通讯效率可以从10条/秒到200条/秒不等。一般完成对1万用户的群发过程基本上只需要一两分钟就可以完成[8]。而且，短信息中心和短信网关系统除了具有一定的管理功能，还具有灵活的计费机制，可以完成一些小额的代收费业务。

3信息交换

       网络从诞生的那天起，就是为其连接的双方提供信息交换服务。

3.1交换四要素

       对于一个信息交换网络，仅有四个参数是决定性的：

（1）      来源地址

来源地址表明信息的来源，在不同的交换网络中，对来源地址有不同的描述。例如：在邮政系统中，我们常用的是地址和邮政编码；在电信系统中，我们常用的是电话号码；在网络中，我们常用的是IP地址。

（2）      目标地址

目标地址表明信息的接收方所在的地址。

（3）      编码方式

编码方式指明二进制信息采用的是什么方式的编码，用什么程序可以帮助我们理解这个二进制信息。例如：文本格式、JPG图片、Wave音频文件等等。

（4）      二进制内容

二进制内容就是一个类似“01010010100101……”的串。在计算机中可以是在磁盘上，也可以在内存中，或许在CDROM上。无论它在哪儿，它所含的内容就是类似“01010010100101……”的串。而这些内容如果没有应用程序的帮助，我们将可能永远无法理解。

0和1的个数就决定了二进制内容在不同表示方式下所占实际空间的多少。一般0和1的个数采用bit来表示。在整个文章中，短信息的最大长度被规定为2048bit，也就是我们常说的256字节大小。这个和Pascal中的字符串定义不谋而合。

虽然短信息的协议千差万别，但是以上四个要素从未少过。仅仅是在不同的协议中有不同的表现形式而已。

3.2交换可靠性

       通过网络的信息交换从理论上来说是做不到100％可靠的。数据交换的双方可通过N次确认传递，将可靠性提高为（1−2^－N）。在实际的应用当中，可靠性也并非如理论上所描述的那么糟糕。另外网络的冗余性也消除了一部分不确定性。

       目前大多数的网络都是TCP/IP网络。在TCP/IP协议中，就对连接的可靠性做了一定的处理。基于TCP/IP所实现的短信息交换，必定将拥有更高的可靠性。但是为了防范意外的情况发生，实际在使用的短信息协议基本上都增加了很多保障可靠性方面的要求。

       换一个角度来说，对于发送者而言，他肯定也知道网络也不是100%可靠的。但是他希望发送出去的消息，一定要有着落。就是说他能知道这个消息的最终状态。如果成功，他不用重新发送，避免不必要的重复；如果失败，他可以采取重新发送，直到被接收方确认为止。他最不愿意看到的事情就是发送出去的信息如同石沉大海，这样他无法采取下一步正确的措施。

       因此保障信息交换的可靠性不仅仅是保障物理通讯的可靠性和协议上的保障，在应用层次上应该还有以下三个部分：

（1）      跟踪机制

跟踪机制是指在这个系统中能对数据包做跟踪，知道数据包的位置，防止丢失现象的发生。这个就好比银行的运钞车，需要使用GPS定位系统跟踪它的位置状态。防止它因为意外而偏离路线。

（2）      查询机制

查询机制是指在这个系统中能查询某个数据包当前的状态。一般来说能跟踪就能查询。但是考虑到系统在多用户、大流量和过负载的情况下，这个工作势必将十分艰难。如果有了这个机制，运营系统的客户服务也将变得相对容易得多。

（3）      恢复机制

系统不可能100％可靠。即使是万分之一的失败率，但是由于每天将处理大量的数据，肯定会出现失败的数据包。那么恢复机制就是要把丢失的少量数据包重新送回到系统中，使得其能继续被传送。

（4）      报警机制

系统不断监视每个节点的传输性能。当在大量数据包传递的情况下，系统能够提前察觉到出现性能瓶颈的节点，并做出相应的反应。这样才能保证每个接入客户的服务品质。同时也对某些客户的野蛮发送行为进行报警和控制。

3.3基本过程

       现在我们假想两个网络交换实体A和B。他们之间需要传递信息，假设他们之间使用通用的短信息协议来做信息交换，他们的交换过程可以简单地划分成连接管理部分、数据传输部分和接收确认部分。一个交换接口的管理也主要是这三个部分。

3.3.1连接管理

       连接管理部分主要是指A或B管理自己的连接所采取的方式。在TCP/IP网络中，一般一个数据应用节点只能是客户机或服务器中的一种，或者是一种混合模式。其实是采用客户机模式还是采用服务器模式，往往是由A和B双方协商来决定的。这个并不影响实质性的数据传输。不妨认为A是客户端，B是服务器来研究。因此在连接的管理部分一般可以标准的划分成以下几个部分：

（1）      连接发起过程

连接发起过程是指客户端A主动发起连接到服务器B。一般来说这个过程是一个同步过程，无论将来的数据传输过程是同步还是异步。

A必须要完成连接、发送验证包和启动数据传送机制的过程。

在A发起连接之前，B必须设定监听端口。当接收到A的连接请求的时候，需要进行IP地址验证，其次是登陆请求认证（包括连接个数检查），最后是启动数据传送机制。

控制参数	备注
连接超时	建立TCP/IP连接所需要的时间。
登陆参数	不同的协议下有不同的要求，但是基本上都有用户名和密码。
读写超时	规定数据包基本读写的时间。
连接个数	允许建立的连接个数。如果超出了规定个数可能要被拒绝。

 

（2）      连接保持过程

连接保持过程是指保持客户端A和服务器B之间已经建立的数据连接。一般这个过程是通过某个特定的指令或数据包来完成的。例如：FTP中的NOOP；SMTP/POP3中的NOOP都由类似的功能。

对于同步数据系统来说，一般是客户端A主动保持连接直到要求退出。服务器B只要对这样的要求进行应答并保持连接就可以。对于异步数据系统来说，主动保持连接的请求是双方都可以互相请求的。

为了保持活动连接，往往需要通过调整双方的活动测试时间以保持住双的连接。这个是一个调试过程。对于短连接，就没有连接保持过程。双方需要规定最大无数据包的时间。

控制参数	备注
无数据包最大时间间隔	连接中没有任何数据包通过的时间。
无信息包最大时间间隔	连接中没有任何信息数据包通过的时间。这个参数与活动测试没有关系。
主动活动测试时间间隔	连接中需要主动进行活动测试的时间。当有信息包通过的时候，主动活动测试时间自动后延。
被动活动测试超时	连接中等待对方主动活动测试的时间。当有信息包通过的时候，被动活动测试超时自动后延。

在这些参数中，一般无信息包的时间要小于无数据包时间。对于短连接就没有活动测试时间设置，仅有无数据包时间和无信息包时间。

（3）      连接关闭过程

连接关闭过程是指A或B中的任何一方主动断开双方的连接。原本直接切断TCP/IP连接就可以达到目的。但是实际上这样容易造成数据的丢失。

在FTP、SMPT/POP3中，仅有客户端有权利发送QUIT指令来关闭连接。而服务器端，只能通过直接切断TCP/IP连接来关闭连接。

在实际运营的短信息协议中，连接双方都可以主动切断连接。在切断连接之前，双方需要进行退出命令交换，直到确认对方应答可以退出才管理TCP/IP连接。虽然这个过程减少了数据包的丢失，但是实际上还是可能发生的。另外，部分系统根本就不遵守这种约定，对方会假设接收方已经确认，而强制关闭TCP/IP连接。

3.3.2数据传输

3.3.2.1同步和异步

       数据传输部分是指在连接建立后，进行的数据交换过程。数据传输过程在总体上可以划分成两大类：同步过程和异步过程。

       同步是指在没有得到接收方的应答之前，发送方不可以进行下一步操作。同步过程往往在命令之间有比较强烈的相关性。因此操作的时候必须要按照步骤和顺序来完成。典型的同步过程就是SMTP/POP3过程。

       异步过程实际上是同步过程的一个扩充。发送方没有必要等待接收方的应答，而可以直接可以进行下一个步骤。异步系统的操作往往是相互独立的。也就是说当前指令中可能包含了该指令所需要的所有操作。下一个步骤和当前步骤没有任何的关系。典型的异步过程就是SMPP协议。

异步过程参数	备注
窗口大小	就是指接收方在当前命令没有完成的情况下，还能接受的指令个数。超出这个数值，接收方可能就要拒绝发送方的请求。
包的大小	由于数据包是一次传输完毕，因此一般都有一个整体的数据包长度的描述。
包的序号	异步过程中，必须要规定包的序列号。这样在返回的时候才能找到原来对应的数据包。

3.3.1.2传输模式

      双工和半双工原本是在物理网络中的一种定义。但是在其实已经被引进到短信息协议中。在这里双工和半双工就是规定数据传输的方向。一般可以分为三种模式：发送模式（transmitter，Tx）、接收模式（receiver，Rx）和收发模式（transceiver，TRx）。

       一般来说，是客户端发起连接的时候来确定自己的数据传输模式请求。也就是说当客户端A需要与服务器B建立连接的时候，需要通过某种方式来确定这个通道传输数据的模式。有的系统是通过登陆数据包种的某个参数来确定；有的系统则是通过不同的端口号来确定。

       发送模式就是指信息数据包（不包括活动测试包，以下同）只能从客户端A到达服务器端B；接收模式就是指信息数据包只能从服务器端B到达客户端A；收发模式就是指客户端和服务器B都可以通过这个连接互相发送数据。收发模式不能与其他模式混合配置，否则容易造成混乱局面。

       这三种模式的组合有利于服务器端控制数据的传输方向。但是在实际应用当中，很多系统并不完全遵守这些规定。例如：logica的SMPP模拟器，将收条数据包通过Tx通道发送回客户端。但是这样的系统仍然是少数。

       在配置多种模式的多连接的时候需要注意：多个连接可能会给系统带来混乱的局面。

3.3.3接收确认

       接收确认主要是确认接收方的用户对发送信息的最终处理状态。就好比我们发送电子邮件给别人，希望了解这封信件是否到达对方，是否被对方阅读等等。

       在短信息的运营过程中，由于计费方面的严格要求，接收确认成了必不可少的步骤。一般来说都是由接收方通过某种形式的数据包返回给发送方。如果处理成功会有一个标志，如果不成功会有失败原因的简单说明。

       关于收条的格式并没有严格的要求，不同的企业或设备对于收条确认都有着独特的理解。但是总体上来说有一点是必须的：发送方必须知道这条信息的最终状态。

3.4实际应用

       伴随着信息交换，往往要发生很多应用交换过程。由于这些应用系统可能使用完全不同的通信协议，因此这些过程往往是物理交换所不能解决的。

3.4.1路由交换

       这里的路由交换和TCP/IP的路由交换类似。就是从网络中的逻辑节点如何到达另外的节点。

       一般来说，在TCP/IP网络中，接收方的IP地址就能决定一个路由方式。在交换网络中也十分类似，来源地址和目标地址就决定了信息从节点A到节点B可能的路径。

TCP/IP网络的路径确定是一种自发的过程。即是一种路径自动发现的过程。这种过程对于自动化十分有利。但是同时也带来另外的问题：数据包无法估计到达的时间。一般网络条件好，数据包就能很快到达；网络条件差，可能就慢。但是从来就没有一个指标，也没有人能为数据包的到达情况“上保险”。大家都是一个大概的估计。

但是在信息服务的交换网络中，这种情况将有所改变。所有的逻辑节点都处于监控状态下，逻辑节点的路由控制也是由中心管理控制室决定的。任何节点都没有路径自动发现的能力。中心管理控制室可以根据当前的流量分布情况，选择分流、增加节点等多种灵活的方式来控制数据包的流动方向。以保证从节点A到节点B的快速通过能力。即在这个交换网络中需要保证数据包在网络中的通过时间最合理化。

这种概念好比一个邮政系统。原来大家都是邮寄一封平信，至于什么时候能到达目的地大家也只是个估计。现在大家都喜欢使用EMS，因为它能保证24小时到达你所指定的地点。

高可靠性信息服务的交换网络就是要做到在规定时间内将数据包从A送到B。至于合理的时间是多少，就要看用户的要求和系统的情况来共同决定。一般来说，在运营一段时间后，总能够找到一个最优化的方案来解决A和B之间的数据交换问题。

3.4.2协议交换

       在众多的企业数据交换过程中，可能使用着不同的协议来进行数据交换。这些不同协议也给企业双方带来了数据交流的难度。对于一个信息服务的交换网络来说，就是要做到能接入多种协议，并将这些协议统一成一个标准协议。

目前在国际上通用的短信息协议有SMPP、CIMD和UCP/EMI。在国内比较通用的短信息有CMPP、SGIP和SMIAS。Internet上常用的协议有：FTP、SMTP/POP3、HTTP等等。而其他一些协议也是基于现有协议制订的。例如：MMS是基于SMTP/HTTP、WAP是基于HTTP等等。

       一般来说，在进入到交换网络之前的最后节点一定是要完成这个协议转换与统一的过程。现在虽然表面上协议基本一致，但是由于各个厂商对协议的理解不同以及设备本身性能上的一些特殊要求，导致最终对协议字段的利用并不完全一致。这个节点的存在，不但有利于统一这些差异，还将有利于将来的分组交换和冗余设计。这些将在后面的部分谈到。

       至于这些协议为什么能够统一，那就要看到前面对“信息”以及“信息交换”的深刻理解。这样理解这些协议为什么能统一就不难了。

另外一个方面就是，我们并不需要十分关心所需要传递的数据包。对于数据包的理解是两个用户之间的协议过程，我们关心的是这个数据包如何可靠地送到目的地。这个就好比邮政系统，他们从来不关心信封里面的信件内容。

3.4.3资费交换

       目前互联网上的很多信息都是免费提供的。但是企业中其实有很多有价值的信息，这些信息应该是需要付费进行购买的。而且随着互联网络的发展，有价信息将越来越多。那么有价信息的安全交换与费用统计也将成为一个必然的趋势。

       由于市场和资源往往很难统一，因此资源流动也是必然的趋势。就假设刚才的A和B。A有信息资源，B的客户需要A的信息资源。但是B并不想失去自己的客户。这个时候，如果A和B之间有一个信息资费交换平台，那么B就可以很容易地实现服务，而且A很容易地就将自己地信息资源卖出，大家形成一个双赢。

       但是一般在直接A与B的交易中容易产生一些问题。这些问题有技术原因的，也有商业模式方面的原因。如果有第三家可靠信息交换网络来提供交换计费服务，那么就可以减少A和B之间的很多问题。

3.4.4语义交换

       语义交换是一个更高层次上的交换。随着世界经济的全球化，人们的交流日益增多。信息的交换也在不断增长。但是在这个信息的交换过程中，语言的障碍成了信息交换的主要障碍。

       例如：从中国大陆发送短信息到台湾将十分简单。因为大陆使用的是简体中文，而台湾使用的是繁体中文。他们之间的差别不大。但是如果在大陆发送简体中文到美国，则很可能被拒绝。原因就是美国的很多运营系统可能不支持中文，另外一个就是即使发送过去了，对方可能不能理解中文。所以除非发送方就采用英文。但是现在更多的人并不能熟练的使用英文。如果是除英文之外的语言，那么可能将更加困难。我想如果一个人能熟练八大种语言，那他一生也做不了别的事情。

       以前大家都提到过机器翻译。但是成功率一直在70~80%左右。这个测试的结果主要是依据翻译文章而确定的。在短信息系统中，信息量十分小。而且大部分都是口语化的信息，没有复杂的上下文关联，因此可能更适合于机器翻译。

       由于这个网络的各种服务是可以计费的。因此将会有各种翻译公司进入这个网络。即使没有机器翻译，人工翻译也是可行的一种方案。

3.4.5分组交换

       可以说能交换的信息十分之多。但是并非每个企业都要参与到一个统一的网络中来。因此，在这里提出了分组交换的概念。即相互之间有合作倾向的企业可以划归到某个独立的交换网络中。他们与总服务网络是分离的，但是功能将一点不会缺少。

       而且企业的接入节点可以同时接入到多个不同的交换网络中，通过路由控制企业不同的数据交换需求。

       企业可按照路由、协议、资费等多种不同的功能来选择自己合适的交换网络。网络提供的交换功能越多，企业可选择的余地就越大。定期将公布新增加的交换功能和资费信息。这样企业可以及时出售或补充自己的信息资源。