一、引述
1、UPnP技术的概念
通用即插即用（Universal Plug and Play，UPnP）源自于即插即用（Plug and Play，PnP）技术，是Microsoft公司最成功的技术之一。PnP技术真正走向普及是Windows 95推出之后，在易用性上的巨大进步使其迅速成为PC机设备不容置疑的标准。1999年，Microsoft公司开始大张旗鼓地推出下一代即插即用技术，即通用即插即用（Universal Plug and Play，UPnP）。尽管这两代技术看起来迥然不同，但如果借助“网络就是计算机”的观点，我们仍然不难发现两者技术上的相似性与继承性。UPnP实际上是扩展了传统单机的设备和计算机系统的概念，在“零设置”的前提下提供了连网设备之间的发现、接口声明和其他信息的交换等互动操作功能。
按照Microsoft公司的官方定义，通用即插即用 (UPnP) 是一种用于 PC 机和智能设备（或仪器）的常见对等网络连接的体系结构，尤其是在家庭中。UPnP 以 Internet 标准和技术（例如 TCP/IP、HTTP 和 XML）为基础，使这样的设备彼此可自动连接和协同工作，从而使网络（尤其是家庭网络）对更多的人成为可能。UPnP 的应用范围非常大，以致足够可以实现许多现成的、新的及令人兴奋的方案，包括家庭自动化、打印、图片处理、音频/视频娱乐、厨房设备、汽车网络和公共集会场所的类似网络。UPnP 是一种分布式的，开放的网络架构，它可以充分发挥 TCP/IP 和网络技术的功能，不但能对类似网络进行无缝连接，而且还能够控制网络设备及在它们之间传输信息。在 UPnP 架构中没有设备驱动程序，取而代之的是普通协议。UPnP 是独立的媒介。在任何操作系统中，利用任何编程语言都可以使用 UPnP 设备。
2、UPnP技术的基本工作原理
寻址是UPnP组网的第0步。通过寻址，设备和控制点获得一个网络地址；寻址实现了发现（步骤1），控制点发现感兴趣的设备；描述（步骤2），控制点了解设备功能；控制（步骤3），控制点向设备发送命令；事件（步骤4），控制点收听设备的状态变化；以及展示（步骤5），控制点显示设备的用户界面。为此，下图1-2给出了UPnP技术的组件。
图 1-2：UPnP技术的服务组件
UPnP 技术针对家庭网络、邻近网络以及小型企业和商业建筑中的网络。它支持在网络上任何控制设备的命令下进行任意两个设备之间的数据通信。UPnP 技术独立于任何特定的操作系统、编程语言或网络技术。UPnP 架构支持零配置和自动发现。UPnP 的7项技术优势详见于下表1-2中。
表 1-2：UPnP 的技术优势
二、UPnP技术的特点
1、UPnP基于IP协议以获得最广泛的设备支持。它最基本的概念模型是设备模型，设备可以是物理的设备，比如录像机，也可以是逻辑的设备，比如运行于计算机上的软件所模拟的录像机设备。另外，设备也可以包括其他设备形成嵌套，比如一个VCD/游戏机中又包括游戏机。用户控制点（User Control Point）实际上是一组软件模块的集合，用来和受控设备（Controlled Device）进行通讯。用户控制点软件通常运行在具备用户界面的设备上，比如PC机、手机等，通常至少包括发现客户程序（Discovery Client）、描述客户程序（Description Client）和命令转换器（Rehydrator），还可以包含可视化导航程序、事件订阅客户程序、浏览器以及应用程序执行环境等。一个用户控制点可同时控制多个受控设备，而用户控制点所在的设备可以同时是一个受控设备。受控设备同样是一组软件模块的集合，用于实现同用户控制点的通讯，这些软件模块至少包括发现服务器（Discovery Server）、描述服务器（Description Server）、控制服务器（Control Server）以及表征服务器、事件订阅服务器、事件源等。非UPnP兼容的设备亦可通过专用的UPnP桥设备表现为UPnP兼容设备，因此也称为桥后设备（Bridged Devices）。
2、UPnP是用于计算机和智能设备对等网络连接而设计的体系结构。UPnP的目标是实现电脑、家电、移动设备等各类电子设备之间无缝连接，使这些设备彼此自动连接和协同工作，并实现与Internet的连接。UPnP得到超过600家主要公司的支持，这些公司分布于消费型电子产品、汽车电器、家庭自动化、计算机网络和外设等领域。
UPnP进一步提升了PnP的简化性，它将整个网络包括在内，实现了网络设备和服务的发现和控制，包含UPnP技术的网络产品只需连到网络上，即可开始正常工作。例如，支持UPnP功能的打印机，只需将打印机插入任何可用的网络端口中，都可以立即让网络中的所有设备使用该打印机，而不象目前一样在计算机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计算机将它们连接到共享打印机。
3、UPnP是一种分布式的、开放的网络架构。它充分发挥了包括IP、TCP、UDP、HTTP 和XML在内的Internet组件和网络技术的功能。UPnP实际上是扩展了传统单机设备和计算机系统的概念，在零配置的前提下提供了连网设备之间的发现、接口声明和其他信息的交换等互动操作功能。使用UPnP，设备可以动态加入网络，自动获得一个IP地址，向其他设备公布它的能力或者获知其他设备的存在和服务，所有这些过程都是自动完成的，此后设备能够彼此直接通讯。最后，此设备能自动顺利地切断网络连接，并且不会引起意想不到的问题。
4、在UPnP架构中，没有设备驱动程序，取而代之的是通用协议。UPnP可以跨越各种操作系统平台，开发应用程序也没有开发语言的局限，可工作于各种形式的网络结构，并且以现有的网络设施为基础，仅仅加上这个UPnP协议，既不用添加新的设备，也不用重新架设网络介质就可以投入使用，可以实现许多现成的及新的令人兴奋的方案，包括家庭自动化、网络打印、图片处理、音视频娱乐、厨房设备、汽车网络和公共场所的类似网络，这正是Windows XP系统加入UPnP的原因。
5、控制点是检索UPnP服务和发现控制其它设备的控制器。控制点软件通常运行在具备用户界面的设备上，比如PC、手机、PDA等。控制点除了有能力控制别的设备，还要具有在网络中发现控制目标的能力。控制点将操作发送到设备，并从服务中接收事件。
6、设备是一种容器对象，它可以是物理设备，也可以是逻辑设备。不同种类的UPnP设备将关联不同的设置、服务和嵌入设备，如打印机和DVD属于不同用途的设备，服务就不可能定义成一样的。非UPnP兼容的设备可通过专用的UPnP桥设备表现为UPnP兼容设备，因此也称为桥后设备。
7、设备执行请求的控制过程，可划分成一个个很小的单元，每个单元就称为一个服务。服务对外都表现为具体的行为和模式，而行为和模式又可以用状态和变量值进行描述。UPnP 设备中的服务由状态表、控制服务器和事件服务器组成。状态表可通过状态变量模拟服务状态并在状态变化后对它们进行更新；控制服务器负责接收操作请求、执行、更新状态表并返回响应信息；事件服务器负责每当服务状态改变时即将事件发布到感兴趣的预定者。
三、UPnP技术的标准
UPnP协议集合的定义者是UPnP论坛（Universal Plug and Play Forum）。UPnP论坛致力于在不同厂商的独立设备和计算机之间轻松建立强健的连接，开发描述设备协议和基于可扩展标记语言XML（eXtensible Markup Language）的设备模式的标准，以便在一个可伸缩的网络环境中实现设备间的互操作性。UPnP 技术允许设备无缝连接，并简化家庭和企业环境中的网络实施。为此，UPnP论坛成员共同定义和发布基于开放的、基于互联网的通信标准的UPnP设备控制协议。下附件是UPnP论坛发布的《UPnP 设备体系架构》，以供通信人对UPnP技术的基本了解。
附件：《UPnP 设备体系架构（V2.0）》
ISO/IEC JTC1的“信息技术--设备互连”分技术委员会SC25负责制定了一系列的通用即插即用（UPnP）的国际标准，为UPnP技术的普及应用提供了技术支撑，其标准编号为ISO/IEC 29341。
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