短信，到底是怎么工作的？

以下文章来源于鲜枣课堂 

前几天，小枣君看到了一篇新闻：

近日，工信部发布的《2018年上半年通信业经济运行情况》显示，上半年我国移动短信业务量同比增长8.8%；移动短信业务收入完成195亿元，同比增长5.7%。业内人士纷纷表示，短信业务焕发了“第二春”。

乍一看我觉得很奇怪，现在大家都用微信了，谁还用短信啊？

再仔细一想，恍然大悟——虽然我们没有发短信，但是我们每天收到的短信可不少啊。

小枣君的短信收件箱

快递、外卖、电商、打车……小枣君数了一下，平均每天会收到几十条各类通知短信，包括服务提醒、广告推销、还有平台验证码。

而这些短信里面，没有任何一条是个人短信（除了诈骗）。

这真是一件很尴尬的事情，手机用户们抛弃了短信，而商人们又把它从垃圾桶里捡回来，奉为至宝。

好吧，既然如此，那我们就来认真了解一下这个“老朋友”吧。

短信的历史

我们还是先回顾一下短信的历史。

1992年12月3日，年仅22岁的通信工程师Neil Papworth通过一台电脑，打出了“Merry Christmas（圣诞快乐）”这个信息，并通过英国沃达丰的GSM网络发送到一台重达2公斤的“便携式电话”——Orbitel 901。

Orbitel 901

而这条信息，就是人类历史上第一条短信。

然而，“短信”概念的提出，其实比这个要早得多。1984年，芬兰工程师Matti Makkonen设计和提出了现代短信系统的雏形。他也因此被称为“短信之父”。

Matti Makkonen（1952-2015）

话说，当Orbitel 901收到第一条短信之后，它的主人并没有进行回复。不是不想回复，而是没办法回复——因为这货没有发短信的功能。

到了1993年，诺基亚终于推出了全球首部支持发送短信的GSM手机——Nokia 1011。由此，短信时代才算是正式开启。

诺基亚1011

不过，随后几年短信的发展并不算很火。直到2000年，短信才迎来了真正的爆发。

就以我们国家为例吧。

2000年，中国移动、中国联通先后推出短信业务（中国第一条短信是谁发的，已经无从考证了）。

2001年，只一年的时间，全国短信发送量就达到惊人的189亿条，给运营商带来约20亿元的收入。

2005年，“超级女声”火爆全国，比赛是采取短信投票的方式。总决赛那天，冠军李宇春得到352万条短信投票，前三名一共收获了超过900万条短信，导致网络一度瘫痪。

妈蛋，竟然已经13年过去了…当年我还投过票呢…

短信的迅速普及，改变了人们的交流方式。尤其是年轻人，为了隐私方便，越来越喜欢通过短信进行联系和交谈。

除了年轻人之外，中年人甚至老年人也逐渐开始接受短信这种交流方式。尤其是逢年过节，祝福短信取代了电话，成了主流。

2009年，除夕至大年初七，全国的手机短信发送量超过180亿条。

到了2012年，我国的短信业务达到巅峰——全年手机用户共发送了9000亿条短信。

盛极必衰，从那以后，受智能手机和互联网即时通讯工具的影响，我国手机用户发送的短信数量开始逐年下降。

2002-2017年中国短信发送数量走势图

（单位：亿条）

到2017年，全国短信发送总量降至6644亿条，日均18.2亿条。

而互联网即时通讯工具呢？以微信为例，根据腾讯提供的数据，2017年11月时，日均发送消息数是380亿条。

18.2亿 VS 380亿，已经完全不是一个数量级了。

短信业务曾经为运营商贡献了大量的利润。如今，这笔钱我们普通用户不再掏了，但是，企业们还在掏，并且乐此不疲。

因为用户使用习惯和隐私保护的原因，除了电话之外，短信仍然是触达消费者最有效的手段。毕竟，只需要一个号码（甚至一个号段），就可以把消息送到你眼前。

因此，企业市场对短信仍然有强烈的需求。不管是金融证券，还是电商物流，甚至政府机构，都离不开短信业务。而且，随着互联网的发达，反而带动了短信业务的增长，为什么？短信验证码呀。。。

综上原因，短信业务迎来自己的“第二春”，就不难理解了。

短信的工作原理

说完短信的历史，我们再来看看短信的工作原理。

“短信”，也叫“短消息（Short Message）”。

我们经常看到的SMS，也就是“短消息服务（Short Message Service）”。

短消息服务分为两种，MO和MT，分别是Mobile Originate（短信起呼）和Mobile Terminated（短信终呼）。其实也就是发短信和收短信。

短信之所以称为短信，就是因为它“短”。短信的文本信息最大发送量只有160个字符（字母、数字或拉丁字母中的符号）。如果是中文的话，一条短信的最大发送量为70个汉字。

为什么是160个字符？主要是因为害怕系统过载。早期系统容量很低，开发人员经过协商后，一致同意使用一次160个字符的最大发送量。

但是160个字符的限制并不是绝对的。许多手机可以自动将短信拆分成若干个小于等于160个字符的信息块。这样，您就可以键入并发送一长条短信，只不过它会以几条短信的方式传输（当然，钱也多收几次）。

手机短信是一种存储和转发服务，这意味着，如果您向朋友发送一条短信，短信不会直接进入到您朋友的手机上，而是存储在运营商的短信中心（SMC，Short Message Center）。

这种方法的优势在于，您朋友的手机不必开机或处于服务区内，您也可以发送短信。您发出的短信将被存储在短信中心（可以根据需要存储数日），当您的朋友打开手机或进入服务区时，就会立即收到这条信息。如果不将它删除，这条短信将始终存储在您朋友的SIM卡上。

下面，我们以GSM网络为例，介绍一下短信的具体业务流程。

如果A用户要给B用户发短信。

首先，A用户的手机终端，通过随机接入信道（RACH），申请专用控制信道（SDCCH）。获得信道后，发起呼叫管理服务（CM Service Request），其中包含了服务类型信息，表明该服务是SMS服务。

和MSC（移动交换中心）合设的VLR（拜访位置寄存器），会对手机终端进行鉴权。鉴权通过后，通过无线接口协议(CP）和分程转发协议（RP），MSC建立起信令连接。其实就是UE向MSC发送CP DATA消息，消息中包括短消息数据以及相关地址信息。

在MAP层，MSC会通过MAP信令发送至SMS-IWMSC（短消息-互联移动交换中心），然后再到SMC（短信中心）。

SMC收到短消息后，会检查数据有效性，如果没问题，则会回复确认消息。

然后MSC会向手机终端发送CP-DATA消息，表示短消息已经成功送到了短信中心。此时，A用户的手机，会显示短消息发送成功。

这一段，就属于MO（短信起呼）。怎么样？晕了没？

还没结束呢！接下来，是MT（短信终呼）。

SMC会通过MAP协议，向短信接收方号码所在的HLR（归属位置寄存器），查询号码的合法性。同时，获取号码的IMSI，以及当前所在的VLR号。其实说白了，就是找到接收方的当前位置。

找到接收号码的MSC之后，SMC就会把短信发送过去。

MSC会对用户发起寻呼。当收到寻呼响应，就进行鉴权等工作。

如果B用户处于空闲状态（没有在打电话），那么短消息还是会通过专用控制信道（SDCCH）下发。

如果B用户处于非空闲状态，那么短消息会通过慢速随路控制信道（SACCH）下发。（因此，你打电话时也可以收到短信。）

但是，如果B用户当前存在一些问题，例如没信号或者手机存储空间满了。那么MSC会告诉HLR，HLR会对B用户做一些记录。例如，标记B用户为MNRF（Mobile Not Reachable Flag，移动用户不可及），或者MCEF（Memory Capacity Exceeded Flag，存储能力溢出）。

当B用户手机位置更新，或者删除短消息腾出空间之后，会告诉VLR，短消息功能可用。VLR再告诉HLR，HLR再提醒SMSC重新发起MT流程。

当B用户的短信最终下发成功后，B用户的MSC会提交确认报告给SMC。如果用户A登记了短信发送报告，那么用户A会收到短信已成功发送的提示。

以上就是GSM网络中，短信的工作流程。

短信的演进

在早期GSM网络中，短消息的信息容量小，而且只能发送文本消息。

到了GSM Phase2+，出现了增强型短消息业务（EMS）。

EMS的实现方式其实和SMS没有区别，无需升级网络设施，只需做一些软件扩展。简单来说，就是把多个SMS通道联合起来用。这样的话，可以发送10余倍于短信的消息，使短信业务从传送文本，扩展到黑白图片、简单动画以及铃声。尽管如此，EMS的信息量还是有限。

再后来，GSM引入了GPRS（通用分组无线服务），增加了分组承载通道，也就是能上网了。SMS可以分流到GPRS承载通道上，大幅增加了SMS的信息容量，降低了信令信道的负荷。

这就意味着，短信开始进入了MMS（多媒体短信服务）时代，可以发送动画、音频和视频文件。MMS还有一个更广为人知的名字，叫做“彩信”。

如今，不管是SMS，还是EMS、MMS，都已经无法满足用户的需要。传统CS时代正在落幕，现在已经是IMS时代。而IMS，能够提供更为丰富的融合通信服务（Rich Communication Suite，RCS），包括即时消息、语音、文件传输、内容共享、位置服务等。

总而言之，短信还是那个短信，但短信背后的技术，还有那群人，早已换了好几茬了。

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技术琐话 

以分布式设计、架构、体系思想为基础，兼论研发相关的点点滴滴，不限于代码、质量体系和研发管理。本号由坐馆老司机技术团队维护。