一、引述

1、UPnP技術(shù)的概念

通用即插即用（Universal Plug and Play，UPnP）源自于即插即用（Plug and Play，PnP）技術(shù)，是Microsoft公司最成功的技術(shù)之一。PnP技術(shù)真正走向普及是Windows 95推出之后，在易用性上的巨大進步使其迅速成為PC機設(shè)備不容置疑的標準。1999年，Microsoft公司開始大張旗鼓地推出下一代即插即用技術(shù)，即通用即插即用（Universal Plug and Play，UPnP）。盡管這兩代技術(shù)看起來迥然不同，但如果借助“網(wǎng)絡(luò)就是計算機”的觀點，我們?nèi)匀徊浑y發(fā)現(xiàn)兩者技術(shù)上的相似性與繼承性。UPnP實際上是擴展了傳統(tǒng)單機的設(shè)備和計算機系統(tǒng)的概念，在“零設(shè)置”的前提下提供了連網(wǎng)設(shè)備之間的發(fā)現(xiàn)、接口聲明和其他信息的交換等互動操作功能。

按照Microsoft公司的官方定義，通用即插即用 (UPnP) 是一種用于 PC 機和智能設(shè)備（或儀器）的常見對等網(wǎng)絡(luò)連接的體系結(jié)構(gòu)，尤其是在家庭中。UPnP 以 Internet 標準和技術(shù)（例如 TCP/IP、HTTP 和 XML）為基礎(chǔ)，使這樣的設(shè)備彼此可自動連接和協(xié)同工作，從而使網(wǎng)絡(luò)（尤其是家庭網(wǎng)絡(luò)）對更多的人成為可能。UPnP 的應(yīng)用范圍非常大，以致足夠可以實現(xiàn)許多現(xiàn)成的、新的及令人興奮的方案，包括家庭自動化、打印、圖片處理、音頻/視頻娛樂、廚房設(shè)備、汽車網(wǎng)絡(luò)和公共集會場所的類似網(wǎng)絡(luò)。UPnP 是一種分布式的，開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它可以充分發(fā)揮 TCP/IP 和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的功能，不但能對類似網(wǎng)絡(luò)進行無縫連接，而且還能夠控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及在它們之間傳輸信息。在 UPnP 架構(gòu)中沒有設(shè)備驅(qū)動程序，取而代之的是普通協(xié)議。UPnP 是獨立的媒介。在任何操作系統(tǒng)中，利用任何編程語言都可以使用 UPnP 設(shè)備。

2、UPnP技術(shù)的基本工作原理

尋址是UPnP組網(wǎng)的第0步。通過尋址，設(shè)備和控制點獲得一個網(wǎng)絡(luò)地址；尋址實現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)（步驟1），控制點發(fā)現(xiàn)感興趣的設(shè)備；描述（步驟2），控制點了解設(shè)備功能；控制（步驟3），控制點向設(shè)備發(fā)送命令；事件（步驟4），控制點收聽設(shè)備的狀態(tài)變化；以及展示（步驟5），控制點顯示設(shè)備的用戶界面。為此，下圖1-2給出了UPnP技術(shù)的組件。

圖 1-2：UPnP技術(shù)的服務(wù)組件

UPnP 技術(shù)針對家庭網(wǎng)絡(luò)、鄰近網(wǎng)絡(luò)以及小型企業(yè)和商業(yè)建筑中的網(wǎng)絡(luò)。它支持在網(wǎng)絡(luò)上任何控制設(shè)備的命令下進行任意兩個設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信。UPnP 技術(shù)獨立于任何特定的操作系統(tǒng)、編程語言或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。UPnP 架構(gòu)支持零配置和自動發(fā)現(xiàn)。UPnP 的7項技術(shù)優(yōu)勢詳見于下表1-2中。

表 1-2：UPnP 的技術(shù)優(yōu)勢

二、UPnP技術(shù)的特點

1、UPnP基于IP協(xié)議以獲得最廣泛的設(shè)備支持。它最基本的概念模型是設(shè)備模型，設(shè)備可以是物理的設(shè)備，比如錄像機，也可以是邏輯的設(shè)備，比如運行于計算機上的軟件所模擬的錄像機設(shè)備。另外，設(shè)備也可以包括其他設(shè)備形成嵌套，比如一個VCD/游戲機中又包括游戲機。用戶控制點（User Control Point）實際上是一組軟件模塊的集合，用來和受控設(shè)備（Controlled Device）進行通訊。用戶控制點軟件通常運行在具備用戶界面的設(shè)備上，比如PC機、手機等，通常至少包括發(fā)現(xiàn)客戶程序（Discovery Client）、描述客戶程序（Description Client）和命令轉(zhuǎn)換器（Rehydrator），還可以包含可視化導(dǎo)航程序、事件訂閱客戶程序、瀏覽器以及應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境等。一個用戶控制點可同時控制多個受控設(shè)備，而用戶控制點所在的設(shè)備可以同時是一個受控設(shè)備。受控設(shè)備同樣是一組軟件模塊的集合，用于實現(xiàn)同用戶控制點的通訊，這些軟件模塊至少包括發(fā)現(xiàn)服務(wù)器（Discovery Server）、描述服務(wù)器（Description Server）、控制服務(wù)器（Control Server）以及表征服務(wù)器、事件訂閱服務(wù)器、事件源等。非UPnP兼容的設(shè)備亦可通過專用的UPnP橋設(shè)備表現(xiàn)為UPnP兼容設(shè)備，因此也稱為橋后設(shè)備（Bridged Devices）。

2、UPnP是用于計算機和智能設(shè)備對等網(wǎng)絡(luò)連接而設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)。UPnP的目標是實現(xiàn)電腦、家電、移動設(shè)備等各類電子設(shè)備之間無縫連接，使這些設(shè)備彼此自動連接和協(xié)同工作，并實現(xiàn)與Internet的連接。UPnP得到超過600家主要公司的支持，這些公司分布于消費型電子產(chǎn)品、汽車電器、家庭自動化、計算機網(wǎng)絡(luò)和外設(shè)等領(lǐng)域。

UPnP進一步提升了PnP的簡化性，它將整個網(wǎng)絡(luò)包括在內(nèi)，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)的發(fā)現(xiàn)和控制，包含UPnP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品只需連到網(wǎng)絡(luò)上，即可開始正常工作。例如，支持UPnP功能的打印機，只需將打印機插入任何可用的網(wǎng)絡(luò)端口中，都可以立即讓網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備使用該打印機，而不象目前一樣在計算機上裝載設(shè)備驅(qū)動程序、在網(wǎng)絡(luò)中共享該打印機，然后前往網(wǎng)絡(luò)中的其它計算機將它們連接到共享打印機。

3、UPnP是一種分布式的、開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。它充分發(fā)揮了包括IP、TCP、UDP、HTTP 和XML在內(nèi)的Internet組件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的功能。UPnP實際上是擴展了傳統(tǒng)單機設(shè)備和計算機系統(tǒng)的概念，在零配置的前提下提供了連網(wǎng)設(shè)備之間的發(fā)現(xiàn)、接口聲明和其他信息的交換等互動操作功能。使用UPnP，設(shè)備可以動態(tài)加入網(wǎng)絡(luò)，自動獲得一個IP地址，向其他設(shè)備公布它的能力或者獲知其他設(shè)備的存在和服務(wù)，所有這些過程都是自動完成的，此后設(shè)備能夠彼此直接通訊。最后，此設(shè)備能自動順利地切斷網(wǎng)絡(luò)連接，并且不會引起意想不到的問題。

4、在UPnP架構(gòu)中，沒有設(shè)備驅(qū)動程序，取而代之的是通用協(xié)議。UPnP可以跨越各種操作系統(tǒng)平臺，開發(fā)應(yīng)用程序也沒有開發(fā)語言的局限，可工作于各種形式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施為基礎(chǔ)，僅僅加上這個UPnP協(xié)議，既不用添加新的設(shè)備，也不用重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)就可以投入使用，可以實現(xiàn)許多現(xiàn)成的及新的令人興奮的方案，包括家庭自動化、網(wǎng)絡(luò)打印、圖片處理、音視頻娛樂、廚房設(shè)備、汽車網(wǎng)絡(luò)和公共場所的類似網(wǎng)絡(luò)，這正是Windows XP系統(tǒng)加入UPnP的原因。

5、控制點是檢索UPnP服務(wù)和發(fā)現(xiàn)控制其它設(shè)備的控制器。控制點軟件通常運行在具備用戶界面的設(shè)備上，比如PC、手機、PDA等。控制點除了有能力控制別的設(shè)備，還要具有在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)控制目標的能力。控制點將操作發(fā)送到設(shè)備，并從服務(wù)中接收事件。

6、設(shè)備是一種容器對象，它可以是物理設(shè)備，也可以是邏輯設(shè)備。不同種類的UPnP設(shè)備將關(guān)聯(lián)不同的設(shè)置、服務(wù)和嵌入設(shè)備，如打印機和DVD屬于不同用途的設(shè)備，服務(wù)就不可能定義成一樣的。非UPnP兼容的設(shè)備可通過專用的UPnP橋設(shè)備表現(xiàn)為UPnP兼容設(shè)備，因此也稱為橋后設(shè)備。

7、設(shè)備執(zhí)行請求的控制過程，可劃分成一個個很小的單元，每個單元就稱為一個服務(wù)。服務(wù)對外都表現(xiàn)為具體的行為和模式，而行為和模式又可以用狀態(tài)和變量值進行描述。UPnP 設(shè)備中的服務(wù)由狀態(tài)表、控制服務(wù)器和事件服務(wù)器組成。狀態(tài)表可通過狀態(tài)變量模擬服務(wù)狀態(tài)并在狀態(tài)變化后對它們進行更新；控制服務(wù)器負責接收操作請求、執(zhí)行、更新狀態(tài)表并返回響應(yīng)信息；事件服務(wù)器負責每當服務(wù)狀態(tài)改變時即將事件發(fā)布到感興趣的預(yù)定者。

三、UPnP技術(shù)的標準

UPnP協(xié)議集合的定義者是UPnP論壇（Universal Plug and Play Forum）。UPnP論壇致力于在不同廠商的獨立設(shè)備和計算機之間輕松建立強健的連接，開發(fā)描述設(shè)備協(xié)議和基于可擴展標記語言XML（eXtensible Markup Language）的設(shè)備模式的標準，以便在一個可伸縮的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實現(xiàn)設(shè)備間的互操作性。UPnP 技術(shù)允許設(shè)備無縫連接，并簡化家庭和企業(yè)環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)實施。為此，UPnP論壇成員共同定義和發(fā)布基于開放的、基于互聯(lián)網(wǎng)的通信標準的UPnP設(shè)備控制協(xié)議。下附件是UPnP論壇發(fā)布的《UPnP 設(shè)備體系架構(gòu)》，以供通信人對UPnP技術(shù)的基本了解。

附件：《UPnP 設(shè)備體系架構(gòu)（V2.0）》

ISO/IEC JTC1的“信息技術(shù)--設(shè)備互連”分技術(shù)委員會SC25負責制定了一系列的通用即插即用（UPnP）的國際標準，為UPnP技術(shù)的普及應(yīng)用提供了技術(shù)支撐，其標準編號為ISO/IEC 29341。

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