宝文！Apple Push Notification Service (APNS)原理与实现方案

原理

简单的说，app要单独实现消息动态更新，一种是轮询，这对用户来说会带来额外的流量。另一种方案是push，app client和server直接保持一个长连接，有新的消息时server push给app client。

这两种通过app自身实现的“push”都会面临以下问题：

1. 进程被关闭后无法在发送请求
2. 大量app开启网络连接对用户的流量和电池都会带来大量消耗
3. 通讯安全问题需要app自己提供解决方案

APNS为app开发商提供了一个统一的消息通知平台。apple和每个iOS设备之间保持一个长连接。开发商将消息发送给APNS，APNS将该消息发送到指定的iOS设备，iOS设备展示消息、启动相应的app。

从以上过程可知，为通过APNS实现消息push，一个消息需要标识发送到“哪台iOS设备”的“哪个app”。这两个分别由设备id（deviceToken）和SSL的证书文件（开启消息push的app需要配置一个SSL证书）标识。消息结构体如下：

实现方案

详细过程请参考http://mobiforge.com/developing/story/programming-apple-push-notification-services，一步步来即可。这一过程会生成文件：

1. CertificateSigningRequest.certSigningRequest 用于生成SSL证书的中间文件，用后可删除
2. aps_developer_identity.cer SSL证书文件，这一证书会关联app id，利用该证书可将消息发送到对应的app。
3. [xxx].mobileprovision和上述SSL证书文件绑定的app provision文件，请安装到测试设备。

双击aps_developer_identity.cer将证书文件导入到Keychain Access。

java/php/c++需要的SSL证书和密钥生成如下：

1. 将keychain access中的aps_developer_identity.cer导出为[xxx].p12
2. 终端下执行：

   openssl pkcs12 - in [xxx].p12 -out [xxx].pem -nodes

将最终生成的pem文件提供给后台server

后台代码示例

app client请参考上述链接中的示例。

push server:

object c版本 http://stefan.hafeneger.name/download/PushMeBabySource.zip

java版本 http://code.google.com/p/javapns/

php版本 http://code.google.com/p/apns-php/

现在后台技术主要还是c/c++吧，网上一直没找到合适的，自己实现demo，代码如下：

/**

 * @file main.cpp

 * @author Maxwin

 * @description TestPushServer

 */

 

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <openssl/ssl.h>

#include <openssl/rand.h>

#include <openssl/bio.h>

#include <openssl/err.h>

#include <openssl/x509.h>
#include <netinet/in.h>

 

// 证书文件

#define CERTFILE "max.pem"

 

SSL *ssl;

SSL_CTX *ctx;

 

void error(const char *msg)

{

    printf("[ERROR]:%s\n", msg);

    exit(1);

}

 

SSL_CTX *setup_client_ctx()

{

    ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_method());

    if (SSL_CTX_use_certificate_chain_file(ctx, CERTFILE) != 1) {

        error("Error loading certificate from file\n");

    }

    if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, CERTFILE, SSL_FILETYPE_PEM) != 1) {

        error("Error loading private key from file\n");

    }

    return ctx;

}

 

// 将deviceToken字符串转成对应的binary bytes

void token2bytes(const char *token, char *bytes)

{

    int val;

    while (*token) {

        sscanf(token, "%2x", &val);

        *(bytes++) = (char)val;

 

        token += 2;

        while (*token == ' ') { // skip space

            ++token;

        }

    }

}

 

// 打包消息

unsigned long packMessage(char *message, const unsigned char command, const char *tokenBytes, const char *payload)

{

    unsigned long payloadLength = strlen(payload);

    unsigned short networkTokenLength = htons(32);

    unsigned short networkPayloadLength = htons(payloadLength);

 

    memcpy(message, &command, sizeof(unsigned char));

    message += sizeof(unsigned char);

    memcpy(message, &networkTokenLength, sizeof(unsigned short));

    message += sizeof(unsigned short);

    memcpy(message, tokenBytes, 32);

    message += 32;

    memcpy(message, &networkPayloadLength, sizeof(unsigned short));

    message += sizeof(unsigned short);

    memcpy(message, payload, payloadLength);

 

    return payloadLength + 37;

}

 

int push(const char *token, const char *payload)

{

    char tokenBytes[32];

    char message[293];

    unsigned long msgLength;

 

    token2bytes(token, tokenBytes);

    msgLength = packMessage(message, 0, tokenBytes, payload);

    return SSL_write(ssl, message, (int)msgLength);

}

 

int main (int argc, const char * argv[])

{

    char token[] = "2b2474e5 ac7670f3 08fabf3a 9c1d1295 ed50e9aa f11b941a d6e3d213 4f535408";

    char payload[] = "{\"aps\":{\"alert\":\"Hello world!!!\",\"badge\":1}}";

    char payload2[] = "{\"aps\":{\"alert\":\"Hello kitty!!!\",\"badge\":12}}";

 

    char host[] = "gateway.sandbox.push.apple.com:2195";

 

    BIO *conn;

 

    // init

    SSL_library_init();

    ctx = setup_client_ctx();

    conn = BIO_new_connect(host);

    if (!conn) {

        error("Error creating connection BIO\n");

    }

 

    if (BIO_do_connect(conn) <= 0) {

        error("Error connection to remote machine");

    }

 

    if (!(ssl = SSL_new(ctx))) {

        error("Error creating an SSL contexxt");

    }

 

    SSL_set_bio(ssl, conn, conn);

    if (SSL_connect(ssl) <= 0) {

        error("Error connecting SSL object");

    }

 

    printf("SSL Connection opened\n");

 

    // push message

    int ret = push(token, payload);

    printf("push ret[%d]\n", ret);

 

    // push [Hello kitty] after 5s

    sleep(5);

    ret = push(token, payload2);

    printf("push2 ret[%d]\n", ret);

 

    printf("Close SSL Connection\n");

 

    SSL_shutdown(ssl);

    SSL_free(ssl);

    SSL_CTX_free(ctx);

 

    return 0;

}

编译运行：

g++ main.cpp -o pushServer -lssl -lcrypto