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发布日期: 2009-03-11 12:44 发布者: cobra Bookmark and Share 原版编程图书超低价热卖 1#
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MTOM消息优化传输机制主要应用于大量数据的传输，很多文章中也直接得出结论：使用MTOM文件传输效率高。为什么MTOM的数据传输效率会比别的方式要高？MTOM真的如此完美吗，它有什么不足？什么情况下使用MTOM?这些疑问，本文WSE3.0构建Web服务安全系列文章的第4节:MTOM消息优化传输机制和文件上传、下载--将为您一一解答。

本节结构为
1.MTOM基础概念
2.WSE3.0工具配置MTOM
3.代码实现与分析
4.总结。
最后附上实现代码供大家参考。

    WSE3.0中引入MTOM机制，给我们借助WSE框架实现大量数据的交互带来显著的益处。在WSE 3.0中,我们可以使用MTOM用于服务器端和客户端传递消息，另外的好处就是，WSE 3.0M允我们在传递大数据量时使用WSE 3.0消息层的安全性机制，借助WSE3.0的安全框架，我们不仅可以验证用户的合法性，还可以对消息进行加密，不仅能够保证数据的安全，还可以实现大数据量的高效传输。
 
1.【MTOM基础概念】

  提到MTOM消息优化传输机制，通常的实验结果是使用MTOM传输数据会提高大约33%的性能。 消息传输优化机制 (MTOM) 标准允许将消息中包含的大型数据元素外部化，并将其作为无任何特殊编码的二进制数据随消息一起传送。MTOM 消息会打包为多部分/相关 MIME 序列，放在SOAP 消息中一起传送。

    我们需要了解一些相关的概念。什么是BASE64编码、MTOM消息优化传输机制、MIME。这些对于我们理解MTOM消息优化传输机制问题非常的必要。下面就来做下介绍。

1.1【BASE64编码】

    BASE64编码 的原理很简单，其方法是，将输入数据流每次取6 bit（每bit代表1位二进制），不足6bit的补0，这样，每3个8位字节将编码为4个6位字节（3×8 → 4×6）；不满4个字节的以“=”填充。其实这4个六位字节 仍然是8位，只不过高两位被设置为0。当一个字节只有6位有效时，它的取值空间为0 到 2的6次方减1 即63，也就是说被转换的Base64编码的每一个编码的取值空间为（0~63）。

　　这样就可以将3个8位字节，转换为4个字节，这4个转换的字节都可以映射到字符中。也即数据都可以使用字符编码代替。 因为转换后的字符串要比原来的多一个字节，长1/3。因此编码后的数据长度增加到4/3倍。这里也是为什么使用SOAP消息效率比MTOM低的原因。因为SOAP使用XML语言进行消息传递，XML是基于BASE64编码的语言。

1.2【MIME】

    MIME表示多用途Internet邮件扩允协议。MIME扩允了基本的面向文本的Internet邮件系统，以便可以在消息中包含二进制附件。MIME(Multipurpose Internet Mail Extentions)，一般译作"多用途的网络邮件扩充协议"。顾名思义，它可以传送多媒体文件。 MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions,多目的Internet邮件扩展)是创建用于电子邮件交换，网络文档，及企业网和Internet上的其他应用程序中的文件格式的规范。

1.3【MTOM消息优化传输】

    MTOM 全称Message Transmission Optimization Mechanism，即消息传输优化机制。它提出的模型适用于大量数据的交互情况。针对Base64编码情况带来的开销提出的解决方案。当数据量小的时候，SOAP依然使用XML进行消息的传递。

    但是在大量数据情况下，如果数据依然进行Base64编码,会带来33%的额外开销，这样的情况对于大量数据交换的情况是无法容忍的。MTOM 就是针对SOAP 消息传输的基础上提出的改进办法。对于大量数据的传递，不会进行进行Base64编码，而是直接以附件的二进制原始数据的形式封装在SOAP消息的MIME 部分，进行传输。SOAP 消息通过指向随其发送的 MIME 部分来引用二进制内容，另外包括SOAP基本的XML 数据，这些还是Base64编码。因为此模型与简单邮件协议SMTP 模型基本一致。

      MTOM通过简化大量数据的编码过程，从而提高数据的处理效率。因为SOAP消息等必要的信息，MTOM 也有一些必要的开销。MTOM仅在二进制数据元素的大小超过大约 1 KB 时，才能体现出其优势。

2.【WSE3.0工具配置MTOM】

    在WSE3.0项目中使用MTOM消息传输优化机制非常的方便，我们可以使用WSE 3.0配置工具分别为Web 服务和Client客户端设置启用MTOM，生成相应的策略文件，WSE3.0机制会根据策略对消息传输使用MTOM（也可以通过代码实现） 。

    数据使用字节流byte[]数组在客户端和服务端进行传输，简单的例子就是消息的交互和文件的上传和下载操作。本次配置基本介绍的情况也是借助WSE3.0的安全机制实现文件的安全传输。

    2.1首先使用WSE 3.0配置工具设置服务端消息传输策略。如图：
附件: 2009-3-10MTOM.gif


客户端设置为on,要求客户端使用MTOM机制进行数据传输。服务端设置为Optional，表示可选这的。此种情况即服务端会根据数据的大小决定是否启用MTOM机制进行数据传递.如果设置为Always，服务端会一直使用MTOM机制进行消息的传递。一般不推荐使用这个方式。OFF即一直不使用MTOM机制进行消息传递。64为最大附加二进制文件的个数。最后表示需要首先使用SOAP消息封装。

对应的配置文件为：
  1.     <messaging>
  2.       <mtom serverMode="optional" clientMode="On" />
  3.     </messaging>
复制代码

    2.2客户端的设置与服务端类似：
附件: 2009-3-10MTOMClient.gif


客户端配置文件的代码如下：
  1.     <messaging>
  2.       <mtom clientMode="On" serverMode="optional" />
  3.     </messaging>
复制代码

3.【代码实现与分析】
    进行完毕配置以后我们来具体进入代码的开发阶段。这里给出了使用MTOM上传照片的例子，一个使用了证书加密图片上传。先给出服务端的实现，包括两个服务类：WSE3MTOMService和WSE3MTOMSecureService。方法都是二进制字节数据流的传递。

3.1WSE3MTOMService直接实现基于MTOM机制的图片上传和下载方法，具体实现如下:

  2. //WSE 3.0 Samples中的MTOM示例演示了：不加密上传、下载文件、
  3. [WebService(Namespace = "http://www.cnblogs.com/frank_xl/")]
  4. [WebServiceBinding(ConformsTo = WsiProfiles.BasicProfile1_1)]
  5. public class WSE3MTOMService : System.Web.Services.WebService
  6. {
  7.     public WSE3MTOMService()
  8.     {
  9.     }
  10.     //此方法返回不加密的字节数组,下载文件
  11.     [WebMethod]
  12.     public byte[] DownLoadFile(string fileName)
  13.     {
  14.         byte[] file = new byte[1024];
  15.         String filePath = AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + @"App_Data\" + fileName;
  16.         file = File.ReadAllBytes(filePath);
  17.         return file;
  18.     }
  19.     //上传文件，传回2进制数据
  20.     [WebMethod]
  21.     public void UpLoadFile(byte[] file)
  22.     {
  23.         String filePath = AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + @"App_Data\" + "FrankXuLei.gif";
  24.         if (File.Exists(filePath))
  25.             File.Delete(filePath);
  26.         File.WriteAllBytes(filePath, file);
  27.     }
  28. }
复制代码

3.2WSE3MTOMSecureService定义了一个文件下载的方法。具体如下：

  2. //WSE 3.0 Samples中的MTOM示例演示了：加密上传、下载文件、
  3. [WebService(Namespace = "http://www.cnblogs.com/frank_xl/")]
  4. [WebServiceBinding(ConformsTo = WsiProfiles.BasicProfile1_1)]
  5. //Returns binary data secured via the ServerPolicy in the wse3policyCache.config policy file
  6. [Policy("ServerPolicy")]
  7. public class WSE3MTOMSecureService : System.Web.Services.WebService
  8. {
  9.     public WSE3MTOMSecureService()
  10.     {
  11.     }
  12.     //T通过服务端 X509 证书加密
  13.     // MTOM可以使用WS-Security安全协议.
  14.     [WebMethod]
  15.     public byte[] DownLoadFileWithSecurity(string fileName)
  16.     {
  17.         byte[] file = null;
  18.         String filePath = AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + @"App_Data\" + fileName;
  19.         file = File.ReadAllBytes(filePath);//从文件里读取字节流
  20.         return file;
  21.     }
  22. }
复制代码

3.3客户端建立控制台应用程序，添加对Web服务的引用。实例化连个代理服务类，进行文件的上传和下载。具体代码如下：

  2. //直接进行数据传输，不需要加密
  3.         public void DownLoadFile(String fileName)
  4.         {
  5.             //实例化服务代理类
  6.             WSE3MTOMServiceWse serviceproxy = new WSE3MTOMServiceWse();
  7.             //or alternatively set the RequireMtom property on the proxy
  8.             //serviceproxy.RequireMtom = true;
  9.             //获取文件二进制字节流
  10.             byte[] loadFile = serviceproxy.DownLoadFile(fileName);
  11.             //打印数据信息
  12.             Console.WriteLine("File Name: {0}", fileName);
  13.             Console.WriteLine("File has been downloaded without security sucessfully from Server: {0}", loadFile.Length);
  14.             //保存文件
  15.             String filePath = AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + fileName;
  16.             Console.WriteLine("");
  17.             if (File.Exists(filePath))
  18.                 File.Delete(filePath);
  19.             File.WriteAllBytes(filePath, loadFile);
  20.         }
  21.         //安全方式下载文件
  22.         public void DownLoadFileSecure(String fileName)
  23.         {
  24.            
  25.             WSE3MTOMSecureServiceWse serviceproxy = new WSE3MTOMSecureServiceWse();
  26.             //Set anonymousForCertificateSecurity policy assertion when calling
  27.             //this secure service
  28.             serviceproxy.SetPolicy("ClientPolicy");
  29.             byte[] loadFile = serviceproxy.DownLoadFileWithSecurity(fileName);
  30.             //打印数据信息
  31.             Console.WriteLine("File Name: {0}", fileName);
  32.             Console.WriteLine("File has been downloaded with security sucessfully from Server: {0}", loadFile.Length);
  33.             //保存文件
  34.             String filePath = AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + "Secure_"+ fileName;
  35.             Console.WriteLine("");
  36.             if (File.Exists(filePath))
  37.                 File.Delete(filePath);
  38.                 File.WriteAllBytes(filePath, loadFile);
  39.         }
  40.         //测试非加密安全上传文件
  41.         public void UpLoadFile(String fileName)
  42.         {
  43.             String filePath = AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + fileName;
  44.             //实例化服务代理
  45.             WSE3MTOMServiceWse serviceproxy = new WSE3MTOMServiceWse();
  46.             //读取文件数据
  47.             byte[] upFile = File.ReadAllBytes(filePath);
  48.             //调用方法传输数据
  49.             serviceproxy.UpLoadFile(upFile);
  50.             //输出上传文件信息
  51.             Console.WriteLine("File Name: {0}", fileName);
  52.             Console.WriteLine("File has been uploaded sucessfully from Client: {0}", upFile.Length);
  53.         }
复制代码

运行结果如图：
附件: 2009-3-10MTOMResult.gif


    首先是上传一个文件到服务器端，然后进行下载操作。均显示成功。可以在程序的运行目录下找到下载的新文件。

4.【总结】

    通过以上的介绍和学习，我们知道了一下结论：
1.MTOM机制会效率提升1/3.原因：正常文本 XML 使用 Base64 对二进制数据进行编码，这要求每三个字节对应四个字符，从而使得数据的大小增加三分之一。MTOM 能够以原始字节形式传输二进制数据，这会缩短编码/解码时间并生成较小的消息。

2.使用的场合：MTOM适合大量的数据交换，通常是大量数据情况下才有优势， 如上传文档和图片，目的在于优化对较大的二进制负载的传输。

3.缺陷：对于较小的二进制负载来说，使用 MTOM 发送 SOAP 消息会产生显著的开销。

  另外提供本文的代码下载。以供大家学习参考，代码下载连接：附件: WSE3MTOM.rar 。如有意见也欢迎交流~

  Web服务驻留在IIS外，可以由系统服务、控制台程序等托管的方式比较简单，大家可以参考微软的例子，这个WCF里也有类似的寄宿宿主的概念。其实有许多相似之处。

  最后在准备《WSE3.0构建Web服务安全》系列文章的过程中，我也收获不少，也希望本系列文章能给您的学习带来一些帮助。包括我之前的 WCF 分布式开发必备知识系列 都是学习WCF分布式重要知识点的总结。并且全部给出了详细的代码实现和注释。方便大家的学习和实际项目的应用。下面我们将正式进入WCF分布式开发的学习阶段，我会继续给出系统的介绍和详细的实现代码。希望有兴趣的朋友继续关注~谢谢

1.WSE 3.0 构建 Web 服务安全(1):WSE3.0安全机制与实例开发
2.WSE3.0构建Web服务安全(2):非对称加密、公钥、密钥、证书、签名的区别和联系以及X.509 证书的获得和管理
3.WSE3.0构建Web服务安全(3):WSE3.0策略配置、证书、签名、与实例开发

参考资料：
1.BASE64编码基于十进制的实现方法
2.MTOM编码 MSDN


文/Frank Xu Lei  出处/博客园
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