《基于p2psip的嵌入式voip系统的研究与设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于p2psip的嵌入式voip系统的研究与设计（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、上海交通大学 硕士学位论文 基于P2P-SIP的嵌入式VoIP系统的研究与设计 姓名：职文超 申请学位级别：硕士 专业：自动化 指导教师：朱兰娟 20090201 上海交通大学硕士学位论文 v 基于基于 P2P- SIP 的嵌入式的嵌入式 VOIP 系统的研究与设计系统的研究与设计 摘摘 要要 VoIP 指利用 IP 网络协议传递语音数据，通过改变语音的传输方式，大大降低 了语音通信的成本，VoIP 技术所拥有的发展潜力吸引着众多公司加入到 IP 电话的 研究、开发中。目前国内 VoIP 的应用范围主要在企业之内，家庭用户主要使用大 型运营商所垄断的 VoIP 服务。但随着互联网的普及和 Vo
2、IP 技术的日益成熟，VoIP 技术必将走入家庭，成为通信领域的重要发展方向。加快实现这一趋势，是本论文 写作的初衷。 VoIP 技术的发展已经有十多年的历史，具有多种实现方式。信令协议是 VoIP 系统中的重要组成部分，SIP 信令协议以其简单、灵活的特点得到了多个国际组织 的支持，今后将有更广泛的应用。采用 SIP 信令协议实现的 VoIP 系统具有网络架 构简单的优点，但同时也有着对服务器性能要求较高、维护繁琐、单点失效、扩展 性差等缺点。 而 P2P 网络是一种无中心节点、高扩展性的分布式系统。这种系统没有网络瓶 颈、单点失效等问题，且易于部署。因此结合 P2P 网络和 SIP 协议的
3、优点，建立一 个全新架构的 VoIP 网络模型P2P- SIP， 可有效缓解 VoIP 系统中服务器瓶颈、 单 点失效等问题，改善系统的可伸缩性和可靠性，同时也可以享受 SIP 协议为 VoIP 系统所带来的良好互通性。 本文首先分析了 P2P- SIP 模型的关键技术，包括信令协议和 P2P 技术。然后在 分析和研究 SIP 协议、P2P 技术及 Kademlia 算法的基础上，提出了用于 VoIP 的基 于 Kademlia 算法的 P2P- SIP 模型，详细阐述了模型中各节点的角色以及节点操作。 在基于 ARM+LINUX 的嵌入式系统上，利用开源程序本文初步实现了该模型。最 后对全文
4、进行了总结，对未来的改进方向进行了展望。 关键词关键词：VoIP，P2P，SIP，Kademlia 上海交通大学硕士学位论文 vi RESEARCH AND DESIGN OF AN EMBEDDED VOIP SYSTEM BASED ON P2P- SIP ABSTRACT VoIP is an abbreviation of Voice Over Internet Protocol, which means the voice data is transferred over IP network. The cost of voice communication is greatly r
5、educed by changing the technology of voice transmission. At present, the scope of application of VoIP is mainly in business. Home users use the VoIP services monopolized by large- scale operators. But with the popularity of the Internet and the increasing maturity of VoIP technology, VoIP technology
6、 is bound to become more and more popular and become an important trend in the field of communications. Accelerating the achievement of this trend is the original intention of this thesis. VoIP technology has been developed more than a decade in a variety of ways. Signaling protocol is an important
7、part of VoIP systems. SIP has received support from several international organizations for its simple, flexible characteristics. SIP will be applied in more fields in the future. VoIP systems, which use SIP as their signaling protocol, have the advantages of simple network architecture. But at the
8、same time, they also have shortcomings of requiring servers with higher performance, maintenance complexity, single point of failure, poor scalability and so on. The P2P network is a distributed system with good interoperability and no central nodes. This kind of network doesnt have drawbacks such a
9、s network topology bottlenecks, single point of failure and so on, and is easy to deploy. Therefore a completely new VoIP network model, which is a combination of P2P network and SIP signaling protocol, will improve the network scalability and reliability, while enjoying the good interoperability pr
10、ovided by SIP signaling protocol. We name it the P2P- SIP model. This paper analyzes the key technologies of the P2P- SIP model, including signaling protocol and P2P technologies. Based on analysis and study of SIP protocol, P2P model and Kademlia algorithm, this paper then designs a P2P- SIP model
11、using Kademlia 上海交通大学硕士学位论文 vii algorithm, detailing operations performed by nodes in the model. Then this paper realizes this model in an embedded system, which uses ARM as its processor and Linux as its operation system. Final a summary is made about this paper and the future study direction. Key
12、words：VoIP；P2P；SIP；Kademlia 上海交通大学硕士学位论文 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 研究背景研究背景 VoIP（Voice Over Internet Protocol）是一种在基于 IP（Internet Protocol）的数据 网络上传输语音的技术；VoIP 不仅能够提供直接的语音服务， 而且能提供更多的 附加服务，并在保证一定服务质量的前提下，实现更低成本和更高效率1。VoIP 利 用网络协议传递语音数据，与传统的电话通信网络的全双工、电路交换相比，在语 音数据传输所需占用的带宽方面，VoIP 利用 IP 网络的存储转发数据传递方式具有 很大优势。随着
13、关键技术的发展、IP 基础网络的建设，VoIP 的通话质量、可靠性都 有了较大的改善，VoIP 正在向一种正式的商业电话模式发展。 信令协议是 VoIP 系统中的重要组成部分，信令协议处理在实际会话数据交换 之前的会话建立、会话更改、会话拆除等事务，目前常用的信令协议有 SIP2和 H.32334。信令协议有利于信令模块的重用和应用程序的模块化，减小了 VoIP 系 统的开发难度。VoIP 系统中的目前全球大多数商用 VoIP 网络都是基于 H.323 协议 构建的5。基于 H.323 协议构建的 VoIP 系统是集中式的，也就是说在这类系统中终 端设备只是 VoIP 服务的消费者， 并不为其
14、他的 VoIP 用户提供服务， 还需要服务器、 网关等设备来构建一个完整的 VoIP 系统。但是用户数量的增加，将对服务器的处 理能力、服务器的维护等都提出更高的要求，用户的通话质量难以保证。 与 H.323 信令协议相比较，SIP 协议有着协议简单、可扩展、文本编码等优点， 在基于 SIP 的应用中，会话的实际内容可以是各种不同的类型：即时聊天数据、语 音、视频、游戏数据等。SIP 协议中也有服务器、客户机的概念，目前 SIP 系统实 现的时候也多采用服务器/客户机的架构， 但是 SIP 协议同时具有 P2P 特性， 例如两 个 SIP 用户可以直接建立对话，不需要中间服务器。同时，SIP
15、也得到了各种组织 和标准的支持，其中包括 3GP、3GP2、4G、NGN 等，它的应用范围还将不断拓展。 P2P（Peer To Peer）网络弱化了服务器/客户机的概念，在逻辑上给予网络中每 个节点等同的地位，整个网络由这些网络节点组成，每个节点既使用其他节点提供 的服务，也为其他的节点提供服务，网络充分利用了每个节点的计算能力、带宽， 因此网络具有较好的扩展性。当网络中一个节点受到攻击失效时，不会影响整个网 络，从而使网络可以防御一定程度的攻击。P2P 技术仍在发展中，由于它的网络结 构特点，目前仍有一些管理上的问题，但是 P2P 技术在分布式计算、VoIP、文件共 上海交通大学硕士学位论
16、文 2 享、网络电视等领域的杰出表现，使得越来越多的开发者将 P2P 作为网络应用的基 础架构。 P2P 在 VoIP 系统中的应用已相当广泛，如国外的 Skype 和国内的 Headcall 都 是其中的杰出代表，这些应用可以提供 PC- PC、PC- PHONE 的通话，尤其值得注意 的是它们所达到的通话效果和所使用的管理成本：Headcall 号称它在全球范围内只 使用一台服务器，但是它可以为整个互联网的用户提供 VoIP 服务。这些事实证明 P2P 技术可以有效地应用于 VoIP 系统中。 但是这些系统存在一个缺点，它们所采用的信令协议、P2P 协议是私有协议， 其他厂家的类似产品难以和它们有效地交互或者集成（比如 Headcall 用户呼叫 Skype 用户） 。文献6较早提出了 P2P 和 SIP 技术相结合的思想。SIP 和 P2P 技术的 结合， 可以有效地使 SIP 系统摆脱服务器/客户机架构。一个集成了 SIP 和 P2P 技术 的 VoIP 系统可以利用 SIP 的标准性和其他厂家的相似产品通信、交互，也可以利 用 P2P 技
