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1、南京邮电大学 硕士学位论文 基于P2P SIP的实时通信系统的研究 姓名：万多苗 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：曹士坷 20100401 南京邮电大学硕上研究生学位论文 摘要 摘要 众所周知，V O I P 是语音通信的未来。虽然现在V O I P 仅占国际语音流量的5 ，但是 它正在快速的增长，由其带来的新兴业务也得到了大量的运用。网络电话作为一种新生的 可选通讯方式凭借其高性价比和丰富的增值业务得到了广泛的关注。S I P 会话初始协议作 为N G N 和3 G P P - - I M S 的核心协议具有灵活的扩展性和高效的会话建立性能，它将是网 络融合的推动者，基于
2、S I P 的网络电话将是网络电话的主导。 随着技术的发展，终端的计算能力在不断增强，如何利用这些网络边缘的计算能力是 P 2 P 计算研究的课题，本文把P 2 P 技术引入到S I P 网络电话中，试图解决传统的C S 模式 所固有的可扩展性差，容易出现单点实效，访问带宽瓶颈等问题，提出了基于P 2 P S I P 的 实时通信系统，重点研究了P 2 P 中使用C h o r d 算法对D H T 进行定位和更新，S I P 协议的 扩展应用，o S I P 协议栈的开发应用，系统的整体框架设计的考虑。在对系统框架分析的 基础上，以基本的需求为依据，提出了系统的各模块分层，以及各个模块之间的
3、接口设计 和部分实现方法。 关键字：P 2 P ，C h o r d ，S I P ，S I P 扩展，o S I P A b s t r a c t A si sw e l lk n o w n , V O I Pi st h ef u t u r eo ft h ev o i c ec o m m u n i c a t i o n T h eV O I P i sd e v e l o p i n g f a s t ，t h o u g hi ti so n l yo c c u p i e d5 o ft h ei n t e r n a t i o n a lv o i c et
4、r a f f i c N e ws e i c e Sb a s e do ni t a r eg e t t i n gw i d ea p p l i c a t i o n I n t e r n e tp h o n e ，a sa n e wo p t i o n a lc o m m u n i c a t i o nt 0 0 1 g e t sm o r e a n dm o r ea t t r a c t e df o ri t sh i g hq u a l i t ya n dl o w p r i c e ，a l s oa l lk i n d so fa d d
5、 e d v a l u es e r v i c e S I P ( S e s s i o nI n i t i a t i o nP r o t o c 0 1 ) a st h ek e yp r o t o c o li nN G Na n d3 G P P I M S ( I PM u l t i m e d i a S u b s y s t e m ) ，w i l lg e ti t sp l a c ei nt h eN e t w o r k - c o m b i n e dp r o c e s s I tW a sb o mw i mt 1 1 e w e l l
6、。e x t e n d e da n de f f i c i e n tc h a r a c t e r i s t i c ，w h e ns e t t i n g u pt h es e s s i o n I tw i l lb et h e 仃I m do ft t l e I n t e m e tP h o n e W i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h et e c h n o l o g y , t h ec o m p u t i n g c a p a c i t yo ft e r m i n a li si n c r e
7、 a L S i n g S ot h eP e e r - t o P e e rt e c h n o l o g ya t t r a c t sU S W i t hP 2 P t e c h n o l o g yw ec a nf u l l ym a k eu s eo ft t l e e n d 。p o i n ti n c r e a s i n gc o m p u t i n gc a p a c i t y , a l s oi tC a ng e tr i do fs o m es h o r t a g eo ft h eC S ( C l i e n t S
8、e r v e r ) m o d e W h i c hi sp o p u l a rn o wd a y s ，s u c ha sn o te a s yt oe x t e n dt h es y s t e m ， c a u s i n go n ep o i n tf a i l u r e ，l a c ko fb a n dd u r i n gt h eh o ta c c e s s ? T h i st h e s i sf o c u s e so na r e a lt i m e c o m m u n i c a t i o ns y s t e mb a s
9、 e do nt h eP 2 P S I P , a n dt h e np a y sm o r e a t t e n t i o nt oC h o r da r i t h m e t i c o fP 2 Pr e s o u r c el o c a t i o ni nD H T , e x t e n dt h eS I P , a n d d e v e l o pt h eo S I Pi m p l e m e n t a t i o n ；f i n a l l M w ed i s c u s st h es y s t e ma r c h i t e c t u
10、 r e B a s e do nt h ea n a l y s i so f s y s t e ma r c h i t e c t u r e , w ep u tf o 邢莉 t h el e v e l so ft h es y s t e m Sm o d u l e s F o rt h eb a s e dr e q u i r e m e n ti ne a c hm o d u l e s ，w ea l s e p r o v i d e t h ei n t e r f a c eo ft h em o d u l e sa n dp a r to ft h ei m
11、 p l e m e n t a t i o n K e y w o r d s ：P 2 P ，C h o r d ，S I P ，e x t e n d e d S I P ，o S I P l I 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第1 章绪论 1 1P 2 P - S I P 研究背景 1 1 1S I P 协议现状 第1 章绪论 随着口技术的不断发展和V O I P 技术的提出，数据网络通信己经融入传统的话音业 务领域。伴随着相关技术的成熟，语音向数据网转移的趋势日益明显。将语音和数据综合， 将两种带宽合并，以及更重要的价格方面的因素，使得V O I P 技术逐渐成为当前商业考虑 的对
12、象。因特网电话正在向一种正式的商业电话模式演进，而S I P 就是用来确保这种演进 能够实现而需要的N G N ( 下一代网络) 系列协议中重要的一员。 S I P ( S e s s i o nI n i t i a t i o nP r o t o c a l ) 会话初始协议作为N G N 和3 G P P I M S 的核心协议具 有灵活的扩展性和高效的会话建立能力。S I P 是一个应用层的控制协议，可以用来建立， 修改，和终止多媒体会话( 或者会议) ，例如I n t e m e t 电话。它将是网络融合的推动者， 基于S I P 的网络电话将是网络电话的主导。S I P 有两大类
13、组件构成，用户代理( U s e r A g e n t ， U A ) 和网络服务器( S e r v e r ) ，用户代理是一个终端系统，代表了要加入会话的用户，其 包括两部分：用户代理客户端和用户代理服务器。S I P 服务器包括代理服务器，重定向服 务器和注册服务器【l 】。可见S I P 协议是一个基于C S 的服务模式。图1 1 基于S I P 协议的 V O I P 的协议栈： S D PA u d i o M d e o 上 S I PR 1 1 PR T C P R T S P I 1 L、，1 L 1， 工 l T C PU D P I II I P 图1 1 基于S I
14、 P 协议的V O I P 协议栈 这其中R T P ，R T C P ，R T S P 和S I P 协议是共同完成通信的。 S I P 以其简单、灵活、易扩展等优势而被许多开发商所青睐。随着S I P 技术在I P 终 端应用的逐步普及和I T 信息产业的广泛采纳与使用，S I P 技术在多媒体通信领域的重要 l 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第l 章绪论 地位日益稳固，以至于使得传统的电信业在向N G N 演进的进程中不得不接受S I P 作为多 媒体通信模式的既成事实。然而，V O I P 技术【2 】发展至今已有许多年，但却一直没有成为 市场的主流，传统的电信业仍然占据市场的主要份
15、额，究其原因可归纳为如下几点： 1 产品虽然较传统电话具有省钱的优势，却不能提供相应的通话质量 2 由于防火墙和N A T 的使用，使得V O I P 呼叫成功率非常的低【3 】 3 V O I P 电话界面的使用通常都比较烦琐，需要用户进一步的配置和一定的网络技 巧 当然，如上的问题也不是不能够解决和克服。比如，采用集中化处理技术，就可以解 决防火墙以及N A T 问题。但访问现有的电信网又会带来高成本的问题，而且随着用户的 增多，这个成本会直线上升。进而导致的结果就是，运行该服务的公司通常为了降低成本， 只能给被服务的用户提供更少的资源，从而严重的影响了通话质量。 在S I P 发展过程中
16、，由于协议本身结构方面的因素，往往采取客户服务器模式，由 服务器进行信令和媒体的代理转发。因此，S I P 技术同样面临着如上问题。那么，如何合 理地利用现有的网络资源，充分发挥S I P 的优势，建立一个全新架构的V O I P 会话模型， 对于S I P 标准本身和V O I P 技术的发展都具有十分重要的现实意义【4 1 。 1 1 2P 2 P 网络结构 P 2 P ( P e e r - t o P e e r ) 网络是一种具有较高扩展性的分布式系统结构，其对等概念是指网 络中的物理节点在逻辑上具有相同的地位，而并非处理能力的对等【5 1 。P 2 P 技术的实质在 于将互联网的集中管理模式引向分散管理模式，将内容从中央单一节点引向网络的边缘， 从而充分利用互联网中众多终端节点所蕴涵的处理能力和潜在资源。相对于传统的集中式 客户服务器( C s ) 模型，P 2 P 弱化了服务器的概念，系统中的各个节点不再区分服务器和 客户端的角色关系，每个节点既可请求服务，也可提供服务，
