对等网中隧道技术的研究与实现

论文摘要

随着Internet和多媒体技术的飞速发展，分布式计算的深化和网络技术的进一步发展，基于对等网络模型的流媒体点播成为网络应用的热点之一。对等节点之间的信息交互在流媒体点播中具有非常重要的地位，它是整个网络运行的基础，对网络的高效性和安全性起着至关重要的作用。目前，解决不同NAT后主机通信，应用最广的是“UDP打洞技术”。其主要特点是，通过服务器中介主机进行通信。但是该技术存在性能方面的不足之处：首先，当数据包到达子网网关处时，需要查询地址映射表，增加了通信的时延；其次，在通信过程中，数据包没有安全保护，数据容易遭到破坏；最后，该技术只适用于cone NAT的情况，应用范围受到限制。由于上述这些问题，导致在实际应用中出现画面停顿，声音不连续等现象。因此，寻找一种更有效的技术提高数据通信质量是很有意义的。 论文首先介绍了课题研究的背景和意义以及当前的研究现状，分析了对等网络的特点，在对等节点如何穿透NAT而直接通信技术上深入地加以探讨，研究了现有的穿透NAT的各种技术，分析了各自的实现原理及特点，试图寻找一种更有效的技术提高数据通信质量。进而研究了广泛应用于计算机网络和数据通信领域的隧道技术，考察了现有的各种隧道应用模型的内部实现机制，以及各种模型的优缺点。提出了解决NAT与IPSec不友好问题的多层封装隧道技术及其具体应用模型，使得在对等网中不同子网内的主机实现更高即时性的消息传递，提高了UDP传送数据的安全性，并且可以简单地应用于各种局域网络环境下。接着进一步基于IPSec安全协议给出了提高通信效率，节省网络带宽的组播隧道解决方案及其具体实现机制和实现过程。更进一步在NS网络模拟环境下，仿真验证多层封装隧道技术和IPSec组播隧道技术的性能。证明是有效的。 最后总结全文，并指出了下一步的研究工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 背景与意义
• 1.1.1 对等网络介绍
• 1.1.2 不同NAT后主机通信的考虑
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的研究工作
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 论文研究理论基础
• 2.1 对等网中端的发现技术
• 2.2 对等网络安全性研究
• 2.3 隧道技术
• 2.3.1 隧道技术基本概念
• 2.3.2 隧道路径PMTU发现协议
• 2.4 IPSec安全隧道协议
• 2.4.1 IPSec协议概述
• 2.4.2 IPSec协议的体系结构
• 2.4.3 IPSec的实现方法
• 2.4.4 IPSec的模式
• 2.5 本章小结
• 第三章 隧道技术在对等网中的应用研究
• 3.1 背景与意义
• 3.1.1 隧道技术应用分析
• 3.1.2 IPSec协议分析
• 3.2 隧道技术应用模型
• 3.2.1 端到端的安全应用
• 3.2.2 虚拟专网
• 3.2.3 移动 IP
• 3.2.4 嵌套式隧道
• 3.2.5 链式隧道
• 3.3 对等网中隧道技术研究
• 3.3.1 问题分析
• 3.3.2 一种新的多层封装隧道技术
• 3.3.3 结论
• 3.4 本章小结
• 第四章 组播隧道技术在对等网中的应用研究
• 4.1 IP数据传输方式
• 4.2 流媒体应用中的组播传输优势
• 4.3 IPSec安全组播隧道解决方案
• 4.3.1 问题分析
• 4.3.2 一种新的基于组播传输的IPSec实现
• 4.3.3 结论
• 4.4 本章小结
• 第五章 实验
• 5.1 实验平台
• 5.1.1 网络仿真简介
• 5.1.2 NS成员
• 5.1.3 NS功能特性
• 5.1.4 用 NS进行网络仿真
• 5.2 多层封装隧道技术实现
• 5.2.1 目标及应用描述
• 5.2.2 设计与实现
• 5.3 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果