软交换中SIP模块及其安全方案的设计与实现

论文摘要

随着互联网的飞速发展,基于电路交换的公共交换电话网(PSTN)逐步被基于分组交换的下一代网络(NGN)替代。NGN是基于IP网络的电信网络,它的出现是电信网络中的巨大变革。软交换作为NGN网络的核心单元,整合了语音、数据和视频通讯,并且在独立的网络之间进行协议转换[3]。SIP协议(会话发起协议)是软交换系统中的重要组成协议之一,它是由互联网工程任务组(IETF)制定的信令协议,用来建立、修改和结束基于IP网络的多媒体会话[1],它借鉴了SMTP、HTTP等其他互联网协议,采用文本格式编码,易于实现和调试。SIP协议需要同其他协议如SDP、UDP、TCP一起提供完整的会话服务。SIP协议近年来得到了广泛应用,是NGN和3G网络的重要协议,同时SIP协议仍然是一个不断发展和完善的协议。本文主要内容及成果:1对NGN及软交换技术作了简要介绍。2对SIP协议作了必要的介绍。3重点对软交换中SIP模块的设计与实现作了详细论述,主要功能模块有:SIP编解码器、SIP协议栈、Softswitch链路检测、注册服务器、FORK功能、负荷均衡等。4对SIP系统面临的安全问题进行了研究,重点讨论了摘要认证机制,并给出了一种改进的摘要认证机制,最后给出安全解决方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 论文研究的主要工作
• 1.3 课题来源
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 软交换的基本知识
• 2.1 软交换功能概述
• 2.2 软交换的系统结构
• 2.3 软交换涉及的主要协议
• 2.4 软交换的发展现状
• 第三章 SIP 协议概述
• 3.1 SIP 协议的产生背景和功能简介
• 3.2 SIP 协议网络元素
• 3.3 SIP 协议消息
• 3.4 对话、事务和事务用户
• 3.5 SDP 协议介绍
• 3.6 SIP 协议研究及应用前景
• 第四章 SIP 模块的设计与实现
• 4.1 SIP/SDP 编解码器的设计与实现
• 4.1.1 编解码器的实现方案
• 4.1.2 SIP 信令压缩的研究
• 4.1.3 SDP 消息体压缩方案
• 4.2 SIP 协议栈的设计与实现
• 4.2.1 协议栈的总体设计
• 4.2.2 传输层的设计与实现
• 4.2.3 事务层的设计与实现
• 4.2.4 事务封装子层的设计与实现
• 4.2.5 事务用户层的设计与实现
• 4.2.6 呼叫适配层设计与实现
• 4.3 并行FORK 的设计与实现
• 4.3.1 FORK 的基本概念
• 4.3.2 并行FORK 的设计与实现
• 4.4 注册服务器的设计与实现
• 4.4.1 SIP 终端注册流程的研究
• 4.4.2 功能说明
• 4.4.3 协议栈与状态机设计实现
• 4.4.4 二次分发的考虑
• 4.5 负荷均衡方案设计
• 4.6 链路检测功能设计与实现
• 4.6.1 链路检测功能的需求分析
• 4.6.2 链路检测功能的设计与实现
• 第五章 安全问题研究及解决方案
• 5.1 SIP 协议面临的安全问题
• 5.2 SIP 安全机制
• 5.2.1 TLS 安全技术
• 5.2.2 网络层IPSec 安全保护
• 5.2.3 S/MIME 技术
• 5.2.4 Basic 及Digest 认证机制
• 5.3 DIGEST认证机制
• 5.3.1 架构
• 5.3.2 用户之间的认证
• 5.3.3 用户与代理服务器之间的认证
• 5.3.4 Digest 摘要认证机制的缺陷
• 5.4 改进的DIGEST认证机制
• 5.4.1 改进后的认证流程
• 5.4.2 客户端和服务器端操作规范
• 5.4.3 扩展头域规范
• 5.5 基于改进的DIGEST 认证机制的安全解决方案及实现
• 5.5.1 加/解密对象的设计实现
• 5.5.2 公钥对象的设计实现
• 5.5.3 nonce 对象的设计实现
• 5.5.4 digest 对象的设计实现
• 5.6 负载分析
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果