一种利用TURN穿越对称型NAT方案的设计与实现

论文摘要

为了在IPv6广泛投入使用之前缓解IPv4地址空间短缺的问题,NAT技术被提出。一些标准的应用协议和通用标准协议,同NAT配合工作得很好。然而有些服务依赖于端到端的数据包,例如SIP消息体中包含后继的RTP媒体流互通所需要的IP以及端口信息,这样就会使得使用SIP作为信令传输的网络应用程序在经过NAT后无法正常工作。因此,对于NAT的穿越是迫切需要解决的问题。而现有的几种穿越方式都有其局限性。如ALG方式要求现有的NAT设备需升级支持相应协议,STUN则无法穿越对称型NAT。关于对称型NAT的穿越,业界既无标准协议可循也没有成熟的技术可供参考,这使得对对称型NAT的穿越,成为当今的一个难点。本文针对在IP上承载语音和视频的协议的控制通道/媒体通道无法穿越对称NAT与公网进行互通的问题,设计并完成对称NAT的一种穿越方式,主要使用TURN技术。利用TURN服务器的中转,TURN客户端穿越对称NAT,与外部主机进行正常通信。另外,本文更提出了一种将STUN方式与TURN方式相结合的NAT穿越方案,既解决了所有类型NAT(包括对称型NAT)的穿越问题,又降低了TURN服务器的负荷,同时也无需NAT的任何修改。与传统穿越技术相比,其最大的特点是不仅可以穿越一般类型的NAT,而且可以穿越安全系数很高的对称性的NAT。该方案已成功应用于基于嵌入式Linux平台的VoIP网关中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 课题创新点
• 1.4 本文组织结构
• 2 相关技术简介
• 2.1 NAT 及其分类
• 2.2 NAT 对VoIP 的影响
• 2.3 STUN 技术
• 2.4 TURN 技术
• 2.5 SIP 技术
• 2.6 实时传输协议
• 2.7 本章小结
• 3 系统设计
• 3.1 总体方案
• 3.2 系统应用体系结构
• 3.3 TURN 功能组件划分
• 3.4 TURN 服务器模块设计
• 3.5 TURN 客户端模块设计
• 3.6 本章小结
• 4 系统实现
• 4.1 系统软件流程
• 4.2 TURN 服务器的实现
• 4.3 TURN 客户端的实现
• 4.4 系统消息流程图
• 4.5 库的描述
• 4.6 本章小结
• 5 测试结果
• 5.1 系统测试环境
• 5.2 系统测试方案及结果
• 5.3 结果分析
• 5.4 本章小结
• 6 结束语
• 6.1 研究成果
• 6.2 发展方向
• 致谢
• 参考文献