P2PSIP系统关键技术研究与实现

论文摘要

随着下一代互联网技术和多媒体技术的持续发展,越来越多的VoIP开发采用SIP标准作为通信协议,以实现与其它系统的互联互通。目前为了解决基于C/S架构的SIP系统存在的单点失效、性能瓶颈等问题,将SIP标准与具有自组织、扩展性高、健壮性好等优点的P2P网络架构相结合,建立全新架构的P2PSIP系统,成为当前研究的一个热点。这对VoIP技术的发展具有十分重要的意义。本文的主要工作是从整体上设计和实现了可运营可管理的P2PSIP系统。重点研究了P2PSIP系统中的NAT穿透、网络质量管理、资源管理等关键技术。本文首先针对P2PSIP系统中的NAT穿透的问题,设计了适合P2PSIP系统的NAT穿透的分布式方案-会话层模块。该方案在综合STUN、TURN、ICE优点的基础上,针对不同的数据类型采取不同的穿透方式,能够穿透所有类型NAT网关,并避免了单独使用一种穿透方法带来的缺点。并针对P2PSIP系统中的网络质量难以管理的问题,在会话层模块中,设计了对网络带宽和传输延迟的测量方法,为P2PSIP系统中的网络管理提供了依据。其次,本文深入研究分析了P2PSIP系统中重叠网的构建以及节点资源管理问题。采用Chord算法以逻辑环的方式管理和维护P2PSIP系统中的所有节点。针对Chord算法物理拓扑与逻辑ID不相关的问题,依据TTSAS聚类算法思想,提出TC Chord算法,以提高路由效率。设计并实现了P2PSIP系统中节点注册、节点加入、节点离开和节点失效的处理操作。本文对P2PSIP系统进行了功能的测试和性能的分析。本文的研究结果将对P2PSIP系统的理论研究和应用推广提供研究思路和参考方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究工作背景
• 1.2 项目背景及本文工作
• 1.2.1 项目背景
• 1.2.2 本文的工作
• 第2章 P2PSIP相关技术综述
• 2.1 结构化P2P网络
• 2.2 Chord算法简介
• 2.3 SIP协议简介
• 2.4 P2PSIP系统中的NAT穿透问题
• 2.4.1 NAT技术介绍
• 2.4.2 NAT的类型
• 2.4.3 NAT解决方案
• 第3章 P2PSIP系统总体设计
• 3.1 系统总体结构的描述
• 3.1.1 系统结构设计
• 3.1.2 实际运营P2PSIP系统结构设计
• 3.2 P2PSIP功能设计策略
• 3.2.1 普通节点功能设计
• 3.2.2 超级节点的功能设计
• 3.2.3 普通节点升级成为超级节点的策略
• 第4章 会话层模块的设计与实现
• 4.1 会话层模块参与下的P2PSIP通信流程
• 4.2 会话层模块解决NAT穿透的策略设计
• 4.2.1 信令流的穿透
• 4.2.2 媒体流的穿透
• 4.2.2.1 NAT类型的探测及地址收集
• 4.2.2.2 确定备选地址及优先级
• 4.2.2.3 构建会话描述信息、地址连通性验证
• 4.3 NAT穿透举例
• 4.3.1 SIP用户注册
• 4.3.2 SIP呼叫过程
• 4.4 会话层模块的实现
• 4.4.1 会话层模块的数据结构及协议格式
• 4.4.2 会话层模块中的连接模式
• 4.4.3 会话层模块中连接建立过程
• 4.4.4 数据的发送与接收
• 4.4.5 会话关闭
• 4.4.6 会话层模块提供的额外服务
• 4.4.6.1 向应用层提供网络质量的测量服务
• 4.4.6.2 向应用层提供NAT中端口映射关系保活服务
• 第5章 P2P模块的设计与实现
• 5.1 基于聚类的TC Chord算法
• 5.1.1 目前改进的Chord算法研究
• Chord算法基本思想'>5.1.2 TC_Chord算法基本思想
• 5.2 资源标识符的设计及资源定位
• 5.3 P2P重叠网中的报文格式设计
• 5.4 节点的加入
• 5.4.1 SN列表的获得
• 5.4.2 普通用户的加入
• 5.4.3 超级节点的加入
• 5.5 节点的离开
• 5.5.1 普通节点的离开
• 5.5.2 超级节点的离开
• 5.5.2.1 对以它为FSN的普通节点产生影响
• 5.5.2.2 对以它为HSN的普通节点产生影响
• 5.5.2.3 对Chord环的影响
• 5.5.3 节点的异常失效处理
• 5.6 接口实现
• 5.6.1 节点的层次结构
• 5.6.2 层次之间的接口
• 5.6.3 API接口
• 5.7 P2PSIP系统中用户的定位举例
• 第6章 系统测试与性能分析
• 6.1 功能测试
• 6.1.1 注册测试
• 6.1.2 呼叫测试
• 6.2 性能测试
• 6.2.1 系统的稳定性
• 6.2.2 呼叫连接建立时延
• 6.2.3 通话时延
• 6.2.4 节点的异构性
• 6.2.5 系统的自我管理能力
• 6.2.6 系统的健壮性
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢