简介

UPnP 是针对智能家电、 无线设备以及各种外观尺寸的个人电脑的普遍对等（peer-to-peer）网络连接而设计的一种架构。它旨在为家庭、小型企业、公共场所中或连接到互联网的 ad-hoc 网或未管理网络提供易于使用、灵活且基于标准的连接。 UPnP 是一个充分利用 TCP/IP 和 Web 技术的分布式开放型网络体系结构，除能够在家中、办公室和公共场所联网设备之间的完整控制和数据传输之外，还可建立无缝紧密的连接网络。

开始

UPnP是微软推行的一个标准，它希望只要任何一个设备连接上网络，这个网络上的所有其他设备都能够知道有新的设备加入，并且这些设备能够互相沟通。如果加入的设备是专门提供服务的，那么其他有控制功能的设备就可以直接去控制使用这个设备，完全不需要其他设定，这也是其即插即用的属性(UPnP)。

UPnP设备架构

UPnP针对发现，描述，控制，事件触发和展示采用了如下协议栈：

UPnP协议栈.png

• UPnP是一个多层协议构成的框架体系，每一层都以相邻的下层为基础，同时又是相邻上层的基础。直至达到应用层为止。该图中的最下面是就是IP和TCP，共两层，负责设备的IP地址。
• 第三层是HTTP、HTTPU、HTTPMU，这一层，属于传送协议层。传送的是内容都经过“封装”后，存放在特定的XML文件中的。对应的SSDP、GENA、SOAP指的是保存在XML文件中的数据格式。到这一层，已经解决了UPnP设备的IP地址和传送信息问题。
• 第四层是UPnP设备体系定义，仅仅是一个抽象的、公用的设备模型。任何UPnP设备都必须使用这一层。
• 第五层是UPnP论坛的各个专业委员会的设备定义层，在这个论坛中，不同电器设备由不同的专业委员会定义，例如：电视委员会只负责定义网络电视设备部分，空调器委员会只负责定义网络空调设备部分，依此类推。所有的不同类型的设备都被定义成一个专门的架构或者模板，供建立设备的时候使用。可以推知，进入这一层，设备已经被指定了明确用途。当然，这些都必须遵守标准化的规范。从目前看，UPnP已经可以支持大部分的设备：从电脑、电脑外设，移动设备和家用消费类电子设备等等，无所不包，随着这个体系的普及，将可能有更多的厂家承认这一标准，最终，可能演化为公认的行业标准。
• 最上层，也就是应用层，由UPnP设备制造厂商定义的部分。这一层的信息是由设备制造厂商来“填充” 的，这部分一般有设备厂商提供的、对设备控制和操作的底层代码，然后，就是名称序列号呀，厂商信息之类的东西。

0.寻址

IP是UPnP协议最基础的部分，一个设备必须要有IP地址才能与其他设备进行通信。所以寻找地址（IP）是UPnP协议的第一步，这部分由IP协议完成。

1.发现

当设备A添加到网络中，设备A会通过UPnP使用多播的方式，大量通知网络中所有其他设备，宣告设备A添加到网络中。网络中的任何其他设备都可以收到设备A发送的宣告消息，如果其他设备对设备A感兴趣，都可以对该信息进行回复（因为消息中已经包含了设备A的相关必要信息，所以可以回复）。

在UPnP中使用多播的地址为规定的 239.255.255.250:1900，任何设备即使不使用UPnP协议也都可以监听这个多播地址，收到其中的信息。如果你不了解多播，你可以参考这篇文章Android中实现多播。

UPnP发现设备示例图.png

• 控制点：拥有控制功能的设备，我们称之为控制点
• 根设备：一个设备还可能拥有其他子设备，这个设备我们称之为根设备。比如，在电脑上我们可以外接其他的显示器，音响等等
• 服务：可以为其他设备提供服务的设备，比如播放视频，图片等，任何其他控制点都可以对服务进行控制

UPnP论坛工作委员会对UPnP中的消息格式都进行了规定，例如下面为UPnP的发现搜索alive的消息格式：

NOTIFY * HTTP/1.1
HOST: 239.255.255.250:1900
CACHE-CONTROL: max-age = seconds until advertisement expires
LOCATION: URL for UPnP description for root device
NT: notification type
NTS: ssdp:alive
SERVER: OS/version UPnP/1.1 product/version
USN: composite identifier for the advertisement
BOOTID.UPNP.ORG: number increased each time device sends an initial announce or an update
message
CONFIGID.UPNP.ORG: number used for caching description information
SEARCHPORT.UPNP.ORG: number identifies port on which device responds to unicast M-SEARCH

请求行

请求行必须是“NOTIFY * HTTP/1.1”

• Notify:用于发送通知或事件的方法；消息类型应该是通用型而不是某种特定资源，必须是*
• HTTP/1.1:HTTP版本号

消息头

• HOST:必选。该字段值是互联网号码颁发机构（IANA）为SSDP保留的多播地址和端口号。必须是 239.255.255.250:1900
• CACHE-CONTROL:必选。该字段值是用于标识广播有效的时间。在这个时间时候，就表示该服务不可用，但只要收到根设备或其嵌入式设备中的任何一个服务的任何广播，那么便认为这个设备的所有服务都可用。时间应大于1800秒。
• LOCATION:设备描述文件的URL。
• NT:Notification Type，这里的值upnp：rootdevice）表明这是一个“根设备”。每个设备可以有自己的子设备。
• NTS:Notification Sub Type，标准规定必须是ssdp:alive。
• SERVER:必选。由UPnP供应商指定，标识产品名称/产品版本
• USN:Unique Service Name，是一个设备实例的标识符

2.描述

简单说，这是声明“自己”是什么样的设备，例如名称、制造厂商、序列号码等等。刚开始“发现”设备后，控制点对这个设备的“了解”还很少，需要依据ULR找到该设备的描述文件，从这些文件中读取更多的描述信息。描述信息的范围很广，一般都是由设备的制造厂商提供的。主要的描述项目有：控制的模式名称和模式号码、设备序列号、制造厂商名称、厂商的WEB的ULR等等。这些一般都存放在特定的XML文件中。

设备的描述通过HTTP协议来完成。

<?xmlversionxmlversion="1.0" encoding="utf-8"?>  
<rootxmlnsrootxmlns="urn:schemas-upnp-org:device-1-0">  
  <specVersion>  
    <major>1</major>  
    <minor>1</minor>  
  </specVersion>  
   
  <device>  
   <deviceType>urn:schemas-upnp-org:device:BinaryLight:1</deviceType>  
    <friendlyName>KitchenLights</friendlyName>  
   <manufacturer>OpenedHand</manufacturer>  
    <modelName>VirtualLight</modelName>  
   <UDN>uuid:cc93d8e6-6b8b-4f60-87ca-228c36b5b0e8</UDN>  
   
    <serviceList>  
      <service>  
       <serviceType>urn:schemas-upnp-org:service:SwitchPower:1</serviceType>  
       <serviceId>urn:upnp-org:serviceId:SwitchPower:1</serviceId>  
       <SCPDURL>/SwitchPower1.xml</SCPDURL>  
        <controlURL>/SwitchPower/Control</controlURL>  
       <eventSubURL>/SwitchPower/Event</eventSubURL>  
      </service>  
    </serviceList>  
  </device>  
</root>  

deviceType：设备类型，格式为：“urn:schemas-upnp-org:device:deviceType:v”，这里deviceType和v是由设备定义的。
friendlyName：一个更加友好的设备名。
Manufacturer：制造商。
modeName：型号。
UDN：Unique Device Name，设备的UUID。
serviceList：服务列表。
对于每一个服务：
serviceType：与deviceType类似，这里的后两段由服务定义。
serviceId：服务ID，通常于serviceType对应。
SCPDURL：服务描述的URL。
controlURL：用于控制的URL。
eventSubURL：用于订阅事件的URL。

3.控制

控制点找到设备描述之后，会从描述中“提炼”出要进行的操作并获悉所有的服务；对每个UPnP设备来说，这些描述必须是很确切、很详细的，描述中可能包含有命令或行为列表、服务响应信息、用到的参数等等。对于服务的每个行为，也伴有描述信息：主要是整个服务进行期间的变量、变量的数据类型、可用的取值范围和事件的特征。

要控制某个设备，控制点必须先发送一个控制行为请求，要求设备开始服务，然后再按设备的ULR发送相应的控制消息，控制消息就是放置在XML文件中的那些SOAP格式的信息。最后，服务会返回响应信息，指出服务是成功或是失败。

4.事件触发

在服务进行的整个时间内，只要变量值发生了变化或者模式的状态发生了改变，就产生了一个事件，系统将修改上述提到的事件列表的内容。随之，事件服务器把事件向整个网络进行广播。另一方面，控制点也可以事先向事件服务器预约事件信息，保证将该控制点感兴趣的事件及时准确地传送过来。

广播或预约事件，传送的都是事件消息，事件消息也放在XML文件中，使用的格式是GENA。设备投入工作之前的准备―――初始化过程，也是一个事件，初始化需要的各种信息也是用事件消息传送的。包括的内容主要是：变量初始值，模式的初始状态等等。

5.展示

只要得到了设备的ULR，就可以取得该设备表达页面的ULR，然后可以将此表达纳入用户的本地浏览器上。这部分还包括与用户对话的界面，以及与用户进行会话的处理。

术语缩写