基于P2PSIP的网络电话的研究与设计

论文摘要

近年来，随着IP技术的不断发展和VOIP技术的提出，数据网络通信已经开始融入了传统的话音业务。由于传统语音业务和数据业务的融合具有着巨大的的市场潜力和广阔的发展前景，因此，VOIP技术的发展也有着巨大的发展空间和发展潜力。在目前VOIP技术中广泛采用的SIP标准的网络电话系统，往往采用客户／服务器模式，尽管网络架构简单，却有着服务器价格昂贵、维护繁琐、不易升级以及瓶颈问题突出等局限性。 而P2P网络却是一种具有较高扩展性、没有明确中央节点的分布式系统拓扑结构。这种网络拓扑结构就不具有网络瓶颈、维护服务器等问题。并且P2P网络还具有健壮性好、容错能力强和扩展性高等特点。因此，结合SIP标准与P2P网络架构的优点，充分发挥它们各自的优势，建立一个全新架构的VOIP网络会话模型，对于VOIP技术的发展具有着十分重要的现实意义。 本文重点研究了基于P2P网络架构和SIP标准产生的新的网络系统架构——P2PSIP网络会话模型。该模型的提出是一个崭新的思想，它结合了P2P网络架构和SIP标准的优势，为VOIP技术的发展指明了新的方向。本文针对该模型涉及的各个相关的关键技术进行了深入的研究和探讨，在此基础上，设计并实现了基于P2PSIP模型的网络电话解决方案。涉及的相关技术主要包括：P2P网络中资源的管理、SIP标准的定义和实现、网络中NAT网络设备的穿越等等。 论文首先研究分析了P2PSIP网络模型中的资源管理问题，该模型中的资源就是指网络节点。本文采用Chord算法以逻辑环的方式管理和维护P2PSIP网络中的所有节点。这些节点按性能分为超级节点和普通节点两类，普通节点是一个SIP终端，其路由信息通过Chord算法分散存储到相应的超级节点中；超级节点形成Chord环，它除了具有普通节点所具有的功能外，还要负责节点的搜索、节点的注册、节点的离开等节点维护功能。本文主要基于Chord环的概念，详细的阐述P2PSIP模型中节点的启动、节点的注册、节点的加入、节点的离开和节点的失败处理等相关技术。 其次，论文详细的阐述了SIP标准的相关技术细节和SIP协议模块的实现。SIP标准是一个分层机制的网络协议，它的行为根据一组平等独立的处理阶段来描述。协议中多个网络元素的存在，使得它既具有信令交互时的C／S模式概念，也具有端对端直接通话的P2P属性。在本文P2PSIP模型的实现方案中，我们在每个节点中都内嵌了SIP服务器实现模块和SIP终端实现模块。

论文目录

• 第一章 概述
• 1.1 P2PSIP模型的提出
• 1.1.1 SIP发展现状
• 1.1.2 P2P网络与 VOIP技术
• 1.1.3 SIP标准与 PZP网络的结合
• 1.2 P2PSIP的研究目标
• 第二章 P2PSIP相关技术的研究
• 2.1 PZP技术与网络应用
• 2.1.1 传统的P2P网络模型
• 2.1.2 结构化的PZP网络模型
• 2.2 PZP的资源管理
• 2.2.1 分布式哈希表（DHT）
• 2.2.2 Chord简介
• 2.2.3 Chord结构
• 2.2.4 Chord节点的加入和离开
• 2.2.5 chord系统中的故障屏蔽
• 2.2.6 Chord算法应用
• 2.3 SIP协议简介
• 2.3.1 SIP消息组成
• 2.3.2 SIP协议的实现机制
• 2.3.3 SIP中的网络元素
• 2.3.4 SIP的可扩展原理
• 2.3.5 SIP的P2P属性
• 2.4 P2PSIP模型中的NAT穿越问题
• 2.4.1 NAr技术介绍
• 2.4.2 NAT解决方案
• 第三章 P2PSIP网络模型的设计
• 3.1 P2PSIP的模型
• 3.1.1 模型的构建
• 3.1.2 节点的结构与功能
• 3.2 节点信息的存储
• 3.2.1 节点的启动
• 3.2.2 节点的注册
• 3.3 用户节点的管理
• 3.3.1 节点的加入
• 3.3.2 节点的离开
• 3.3.3 节点的失败处理
• 3.4 基于P2PSIP网络模型的呼叫建立过程
• 3.4.1 用户的定位
• 3.4.2 P2PSIP网络模型中的NAT穿越技术
• 3.4.3 P2PSIP中的呼叫建立
• 第四章 基于 P2PSIP模型的实例实现
• 4.1 设计思想与开发环境
• 4.1.1 P2PSIP网络模型的实现环境
• 4.1.2 模块化设计思想
• 4.2 子模块功能实现
• 4.2.1 SIP模块实现
• 4.2.2 Chord模块实现
• 4.2.3 NAT模块
• 4.3.4 媒体模块
• 4.3 节点注册与呼叫流程
• 4.3.1 节点注册流程
• 4.3.2 节点呼叫流程
• 第五章 测试与性能分析
• 5.1 功能测试
• 5.2 性能测试与分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文