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: [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: 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: [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: 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>