WAP (Wireless Application Protocol)
9.4.1999
Juha Parhankangas
Ti
Teknillinen Korkeakoulu
Email: jparhank@cc.hut.fi
Niko Stenberg
S
Teknillinen Korkeakoulu
Email: nstenber@cc.hut.fi
Tiivistelmä
Tietoliikennetekniikan, erityisesti matkapuhelinteknologioiden, kehittyminen
on muuttanut paljon nykypäivän tietoliikennesovelluksille asetettuja
vaatimuksia. "Langattomien" järjestelmien (englanniksi wireless system,
so. järjestelmä, joka siirtää signaalin avoimessa tilassa,
eikä esimerkiksi kaapelia pitkin) tulee myös kyetä
käyttämään Internetiä ja sen tarjoamia palveluita.
Myöskin jo olemassa olevien palvelujen laadun parantaminen on
tärkeää. Tämän vuoksi on jouduttu
kehittämään standardi, jonka avulla nämä toiminnot
kyetään suorittamaan. Wireless Application Protocol on
spesifikaatio joukolle protokollia. Sen avulla standardisoidaan "langattomien"
tietoliikennelaitteiden, kuten matkapuhelimien, kytkeminen Internetiin.
Näin niiden avulla voidaan käyttää esimerkiksi
sähköpostia ja WWW:tä. Nykyisin yritykset kehittävät
kukin omia teknologioitaan, mutta tulevaisuudessa eri järjestelmät
tulevat kykenemään kommunikoimaan keskenään. WAP on avoin,
globaali spesifikaatio, joten sen voi olettaa ajan kuluessa kehittävän
tietoliikennesysteemeitä huomattavasti. Sen potentiaali on huomattu ja
matkapuhelinvalmistajat ovat investoineet paljon tuotekehittelyyn, jotta
saisivat omat tuotteensa WAP -yhteensopiviksi.
1. Johdanto
Wireless Application Protocol (WAP) on kehitetty
tietoliikenneteollisuudessa, jotta langattomissa tietoverkoissa (esim.
matkapuhelinjärjestelmät) voitaisiin käyttää samoja
palveluja kuin muissakin. WAPiin kuuluu tarvittavat sovellukset ja
verkkoprotokollat ja kokonaisuuden tarkoituksena on ollut tarjota
valmistajille tehokas, nopea ja joustava rakenne, jonka varaan palvelut ja
laitteisto voidaan kehittää. Päämääränä
on kehittää langattomia
järjestelmiä siten, että niissä voidaan
käyttää paljon erityyppisiä sovelluksia, sekä
myös Internet palveluja. Lisäksi jo olemassa olevia standardeja
pyritään tukemaan ja kehittämään. WAPin avulla
pyritäänkin luomaan maailmanlaajuinen spesifikaatio, joka toimii
erilaisissa langattomissa verkoissa.
Ongelmana toteuttamisessa voidaan pitää sitä, että
langattomien järjestelmien päätelaitteissa on tehottomampi
keskusyksikkö ja myös niiden muistikapasiteetti on huomattavasti
pienempi verrattuna tavalliseen tietokoneeseen. Myös näytön
koko ja virrankulutus aiheuttavat pulmia, kun laitteistoa suunnitellaan. Itse
siirtomedia aiheuttaa ongelmia yhteyden ylläpitämisessä ja
kaistanleveydessä. Tosin vaikeuksiin on etsitty ratkaisua jo
aikaisemminkin, joten Wireless Application Protocolia
kehitettäessä ei ole jouduttu lähtemään liikkeelle
täysin tyhjältä pohjalta.
WAPia suunniteltaessa on pyritty hyödyntämään jo
olemassa olevia standardeja. Sen arkkitehtuurista on pyritty
tekemään helposti laajennettava. Arkkitehtuuri on myös
suunniteltu kerrosmalliksi. Laitteistorajoitusten vuoksi kaistan
käyttö ja päätelaitteiden hyödyntäminen on
täytynyt pyrkiä optimoimaan mahdollisimman hyvin. Lisäksi
WAPin on haluttu toimivan mahdollisimman monessa
langattomassa verkossa. [4,5]
2. WAPin toiminta
WAPin rakenne on hyvin samantyypinen "tavallisen verkon" kanssa.
Käyttäjä hakee tietoa osoitteen URLin avulla.
Osoitteessa sijaitseva tieto lähetetään
käyttäjälle, jonka päätelaite esittää
tiedon halutussa formaatissa. Käyttäjä voi hakea tietoa
olemalla yhteydessä suoraan WAP -palvelimeen, jolloin tieto
saadaan suoraan tästä palvelimesta esittämällä
pyyntö. Käyttäjä voi olla yhteydessä WAP
-yhdyskäytävään (englanniksi gateway). Ero
näillä kahdella eri menetelmällä on se, että
jälkimmäinnen tulkkaa WAP -viestit jonkin toisen protokollan
ymmärtämään muotoon, kun edellinen puolestaan keskustelee
suoraan kohdepalvelimen kanssa. [3]
3. Protokollat
WAPin muodostaa viiden protokollan kerrosmalli. Malli on hyvin
ISOn OSI-mallin kaltainen. Alimman, eli peruskerrosta
vastaavan, kerroksen tehtäviä ei ole mallissa määritelty
vaan tiedon siirron hoitaa kulloinenkin allaoleva siirtotekniikan palvelut.
Protokollien tehtävät ovat luonnollisesti hieman erilaiset kuin
langallisessa tiedonsiirrossa käytettävät. Lisäksi
sovellusten on mahdollista käyttää kutakin WAPin
kerrosta erikseen, hyvin määriteltyjen liittymien kautta.
Tämä mahdollistaa WAPin ominaisuuksien käytön
sellaisille sovelluksille ja palveluille, joita ei vielä ole
määritelty, mutta joiden arvellaan edistävän langattoman
tiedonsiirron kehitystä.[2,5]
3.1 Wireless Application Environment (WAE)
(sovelluskerros)
WAE on yleiskäyttöinen sovellusympäristö, jonka
tekniikka on yhdistelmä
nykyistä WWW- ja matkapuhelintekniikkaa. WAEn tarkoitus on
mahdollistaa sovellusten ja palveluiden toimiminen erilaisilla laitealustoilla
tehokkaasti ja hyödyllisesti. WAE:en kuuluu mikroselain
-ympäristö, joka sisältää seuraavat toiminnallisuudet:
- Wireless Markup Language (WML) - HTML:n kaltainen kieli, jota on
hieman kevennetty ja optimoitu kannettaville laitteille
- WMLScript - JavaScriptin kaltainen skriptikieli
- Wireless Telephony Application (WAT, WTAI)
- puhelintekniikkaa käyttäviä palveluita ja
ohjelmointirajapintoja
- Joukko hyvinmääriteltyjä dataformaatteja mm. kuville,
puhelinmuistioille ja kalentereille
[2,5]
3.2 Wireless Session Protocol (WSP) (istuntokerros)
WSP tarjoaa sovelluskerrokselle luotettavan rajapinnan kahteen
palveluun. Ensimmäinen toimii WTP-siirtokerroksen
päällä ja on tarkoitettu tiedonsiirtoon, jossa
pidetään yllä yhteyttä molempien siirron päiden
välillä. Toinen palvelu on tarkoitettu yhteydettömään
tiedonsiirtoon ja se toimii WDP-kerroksen päällä.
WSP muodostuu tällä hetkellä palveluista, jotka sopivat
selainsovelluksille (WSP/B), ja tarjoaa seuraavia toiminnallisuuksia:
- HTTP/1.1- semantiikka ja toiminnallisuus
- Pitkäikäinen istunnon ylläpito
- Istunnon tilapäinen keskeytys ja siihen paluu, kun esim. liikutaan
eri tukiasemien alueella
- Yleiset toiminnat luotettavan ja ei-luotettavan datan lähetykseen
WSP-perheen protokollat on optimoitu matalia kaistanleveyksiä ja
pitkiä viiveitä silmälläpitäen. WSP/B on
suunniteltu mahdollistamaan yhteys WSP/B- asiakkaan ja tavallisen
HTTP-palvelimen välillä.[2,5]
3.3 Wireless Transaction Protocol (WTP)
WTP toimii datagrammipalvelun päällä ja on kevyt
protokolla, joka soveltuu kannettavien asiakaslaitteiden toteutukseen.
WTP toimii tehokkaasti langattomien datagrammiverkkojen
päällä ja tarjoaa seuraavia ominaisuuksia:
- Kolmenlaisia kanssakäymispalveluita:
- Epäluotettavat yksisuuntaiset pyynnöt
- Luotettavat yksisuuntaiset pyynnöt
- Luotettava kaksisuuntaisen pyyntö-vastaus kanssakäynti
- Vaihtoehtoinen käyttäjäkohtainen luotettavuuden asetus
- Lähetettävien viestien määrän
vähentäminen asettamalla tietoyksikköjä
peräkkäin ja viivästyttämällä
kuittauksia
- Asynkroninen kanssakäynti
[2,5]
3.4 Wireless Transport Layer Security (WTLS)
WTLS on tietoturvaprotokolla, joka perustuu Transport Layer
Security- protokollaan (TLS, tunnettiin aiemmin nimellä
Secure Sockets Layer, SSL).
WTLS on suunniteltu käytettäväksi WAP
-siirtoprotokollien kanssa ja optimoitu käytettäväksi
kapeakaistaisilla tietokanavilla. WTLS tarjoaa seuraavia ominaisuuksia:
- Datan oikeellisuuden tarkistus
- Yksityisyys
- Autentikointi
- Verifioimattoman tai saman uudelleen lähetetyn datan
hylkääminen
Sovellukset voivat halutessaan kytkeä WTLSn ominaisuudet
päälle tai pois riippuen sovellusten turvavaatimuksista tai
allaolevasta verkkotyypistä.[2,5]
3.5 Wireless Datagram Protocol (WDP) (kuljetuskerros)
WDP hoitaa WAP-arkkitehtuurin kuljetuskerroksen virkaa.
WDP toimii erilaisten verkkotyyppien tarjoamiin tiedonsiirtopalveluiden
päällä. WDP toimii yleisenä siirtopalveluna
kommunikoiden näkymättömästi yhden tällaisen
tiedonsiirtopalvelun päällä. Koska WDP -protokollat
toimivat yleisenä rajapintana ylempien kerrosten protokollille, ne voivat
toimia riippumattomina allaolevasta langattomasta tietoverkosta.[2,5]
4. Päämäärät
4.1 Lyhyen aikavälin tavoitteet
WAPiin on tehty jo useita spesifikaatioita (näitä
käsiteltiin kerrosmallista kertovassa kappaleessa). Nämä
eivät kuitenkaan ole täysin valmiita, vaan ajan kuluessa niitä
joudutaan selkeyttämään, tarkistamaan ja korjaamaan.
Tämä johtuu WAPin monimutkaisuudesta ja koosta.
WAPissa on hyvin tärkeää, että palvelimet
pystyvät tarjoamaan palveluita asiakaille riippumatta siitä, kuka
palvelun välittää. Tärkeimmät piirteet on jo saatu
liitettyä kuhunkin spesifikaatioon, mutta jonkin verran työtä
on vielä tehtävä, jotta lopputulos olisi selkeä.
Uusi piirre WAPissa on tietoturvan parantaminen. Sähköinen
kaupankäynti, mainonta ja pankkiasioiden hoito ovat
lisääntymässä ja tämä asettaa myös
WAPille uusia vaatimuksia.Wireless Transport Layer Security
protokolla huolehtii käyttäjän autentikoinnista ja tiedon
kryptaamisesta. Älykorttiteknologioiden kehittyminen auttaa myös
tietoturvan parantamisessa.
WAP ei tue vielä kaikkia mahdollisia tiedonsiirtoformaatteja, joten
tämä tulee ottaa huomioon uudemmissa versioissa.
Myöskään perinteisten puhelujen käsittely ei ole
vielä täydellistä WAPin nykyisessä muodossa.
4.2 Pitkän aikavälin tavoitteet
Langattomat verkot ja Internet kasvavat ja myös niiden teknologia kehittyy
nopeasti. Vaikka kehitys on edennyt nopeasti, on edelleen tarvetta
tehokkaammille, luotettavammille ja taloudellisemmille ratkaisuille.
WAPin onkin ajateltu toimivan kehitysväylänä kolmannen
sukupolven tietoverkoille.
Tietoturva aiotaan nostaa tasolle, jolla pystytään tarjoamaan
täysin suojattu yhteys osapuolten välillä. Tämä
puolestaan helpottaa edelleen esimerkiksi sähköistä
kaupankäyntiä. WAPia aiotaan kehittää myös
siten, että se kykenisi hyödyntämään yhä
useampia Internetsovellutuksia, kehittyneempiä päätelaitteita.
Näin pystyttäisiin luonnollisesti vastaamaan paremmin kuluttajien
odotuksiin.
Tietoliikennetekniikan kehittyminen on erittäin nopeaa, joten WAPin
kehittämisen tulee tapahtua yhteistyönä. Tällöin
tavoitteet pystytään pitämään relevantteina ja
kehitys tulee tapahtumaan yhdensuuntaisena. Tähän on jo pyrittykin
ja WAPia kehitetäänkin usean organisaation toimesta. Vaikka
langattomissa järjestelmissä ja Internetissä tapahtuvat
muutokset ja kehitys otetaankin huomioon, pyritään WAPin
alkuperäiset päämäärät pitämään
voimassa. [1]
5. Yhteenveto
WAP on erittäin lupaava nouseva teknologia. Se
hyödyntää olemassaolevia WWW- ja matkapuhelintekniikoita,
kuten HTML, JavaScript ja SSL. Näistä tekniikoista sen on tarkoitus
karsia heikkoudet ja korostaa vahvoja alueita. WAP on suunniteltu
matkaviestimille tarkoituksenaan tuoda Internet ja senkaltaiset palvelut
liikkuvalle ihmiselle. Matkapuhelinmaailma on kehittynyt jatkuvasti, mutta
sen palvelut ovat toistaiseksi rajoittuneet tekstiviestipalveluihin.
Tämän takia WAPsaa aloittaa puhtaalta pöydältä
ja sen on tarkoitus ottaa aimo harppaus eteenpäin.
Teknisellä puolella WAPin toimivuudessa huomio kiinnittyy
matkaviestimien alhaiseen siirtonopeuteen ja pitkiin yhteysviiveisiin.
Tähän on kiinnitetty huomioita ja WAP sisältää
toimintoja, jotka yrittävät vähentää turhia
yhteydenottoja ja vajaamittaisten pakettien määrää.
Jokaisen turhan tavun poisto lähetyksissä ja kuittauksissa on
tässä yhteydessä hyödyllistä, mutta jää
nähtäväksi riittääkö se.
Loppukäyttäjän kannalta mielenkiintoisinta on tietysti
WAPia käyttävien sovellusten toteutus ja toimivuus.
Sovellusten toteutus on jätetty kokonaan laitevalmistajille ja ainakin
aluksi sovelluksissa tullaan näkemään eroja. Ajanmyötä
sovellusten kuitenkin odotetaan noudattavan yhteneviä linjoja, kuten
nyt on esim. selainohjelmissa tapana. Käytettävyyskysymys on todella
mielenkiintoinen. Kuinka sisältöä on mahdollista
näyttää miellyttävästi pienillä
näytöillä, mahdollisesti jopa parin rivin
tekstinäytöillä? Entä kuinka
käyttöliittymät kehittyvät vastaamaan
käyttäjän tarpeita? Nykyisellä matkapuhelimen
näppäimistöllä tuskin on kovin miellyttävää
esim. selata.
WAPille on asetettu paljon vaatimuksia ja odotuksia, mutta vaikka
ko. protokolla varmasti viekin tietoliikennetekniikkaa omalta osaltaan
eteenpäin, kestää ilmeisesti kuitenkin melko kauan ennen kuin
sen avulla kyetään toteuttamaan hurjimpia kuvitelmia.
6. Lähdeluettelo
[1] Angwin, Alastair, The WAP Roadmap, 31.12.1998 [Viitattu 9.4.1999]
<
http://www.wapforum.org/docs/WAPRoadmap_v0.8.pdf >
[2] Anon, Future Mobile Data Terminals, 6.4.1999 [Viitattu 9.4.1999]
<
http://www.mobilesms.com/FutureFoneZone/default.htm>
[3] Anon, Wireless Application Protocol (WAP), 3.4.1998
[Viitattu 9.4.1999]
<
http://www.iit.edu/~diazrob/wap.html>
[4] Anon, What is... WAP (Wireless Application Protocol)(a definition),
11.9.1998 [Viitattu 9.4.1999]
<
http://whatis.com/wap.htm>
[5] Anon ,Wireless Application Protocol Architecture Specification,
30.4.1998 [Viitattu 9.4.1999]
<
http://www.wapforum.org/docs/technical/arch-30-apr-98.pdf>