基于XMPP的端到端连接建立机制的研究与实现

论文摘要

端到端通信是互联网络进行数据传输的重要通信模式。随着互联网的飞速发展,在网络边缘部署的大量中间盒设备和各种新型应用给传统的端到端通信带来了连通性、安全性等方面的问题。此外,多样的通信媒介、通信手段也给端到端通信提出了新的挑战。因此,研究适应网络发展的端到端通信机制,优化其性能是当前的一个重要课题,有着重要的现实意义。本文从分析端到端通信当前面临的问题入手,详细分析了国内外的相关研究方案,并在深入研究名字路由技术、多跳连接建立技术以及DHT相关算法的基础上,提出了基于XMPP的端到端连接建立机制。该机制提高了端到端通信性能,并在一定程度上增强了系统安全性。首先,本文提出了基于S-Pastry的系统部署方案,克服了现有方案中基于DNS架构面临的处理延时大、系统安全及健壮性较差等问题,通过对实验结果的对比分析证明,改进的系统不论在静态网络还是动态网络环境下较Pastry在路由性能与维护开销方面都具有较好的表现。接着通过采用基于XMPP的名字路由与地址路由相结合的方式,分别建立了信令通道与数据通道,经实验证明该方法能够实现数据的高效传输。然后,基于Hassan向量信任分布计算模型结合XMPP安全机制增强系统安全认证,提高了系统的安全性。最后,本文提出基于XMPP的端到端连接建立模型,该模型由端到端通信模块和安全认证模块、路由定位模块组成,并通过实验验证了该模型的有效性。本文的上述工作对解决端到端通信当前面临的问题具有重要的参考价值,为端到端通信研究提供了理论和数据支撑。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 课题研究内容
• 1.4 论文结构
• 第二章 相关技术与研究工作
• 2.1 DHT算法简介
• 2.1.1 非结构化P2P的DHT算法
• 2.1.2 结构化P2P的DHT算法
• 2.1.3 相关DHT算法的比较分析
• 2.2 端到端通信解决方案
• 2.2.1 名字路由模型
• 2.2.2 地址路由模型
• 2.2.3 地址路由+名字路由模型
• 2.2.4 相关解决方案分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 XMPP与libjingle的分析与研究
• 3.1 XMPP
• 3.1.1 XMPP系统结构
• 3.1.2 XMPP 地址结构
• 3.1.3 XMPP消息格式
• 3.1.4 XMPP安全机制
• 3.1.5 XMPP优缺点
• 3.2 libjingle
• 3.2.1 libjingle系统结构
• 3.2.2 libjingle重要概念
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于XMPP的端到端连接的关键技术研究
• 4.1 系统总体设计
• 4.1.1 功能描述
• 4.1.2 总体架构
• 4.1.3 路由设计
• 4.2 基于Pastry的路由框架设计
• 4.2.1 S-Pastry系统设计
• 4.2.2 S-Pastry的路由算法
• 4.2.3 S-Pastry的节点加入退出算法
• 4.2.4 S-Pastry性能分析
• 4.3 基于XMPP的名字路由算法设计
• 4.3.1 参数列表
• 4.3.2 名字路由算法
• 4.3.3 地址路由算法
• 4.3.4 访问控制算法
• 4.3.5 终端注册过程
• 4.3.6 数据交换协商过程
• 4.3.7 数据交换过程
• 4.3.8 名字路由性能分析
• 4.4 基于Hassan向量的安全认证分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于XMPP的端到端连接模型的设计与实现
• 5.1 总体结构
• 5.1.1 路由定位模块
• 5.1.2 端到端通信模块
• 5.1.3 安全认证模块
• 5.2 路由定位模块的实现
• 5.2.1 重要数据类
• 5.2.2 部分关键函数
• 5.2.3 部分核心代码
• 5.3 端到端通信模块的实现
• 5.3.1 XMPP消息组件
• 5.3.2 会话逻辑与管理组件
• 5.3.3 端到端组件
• 5.3.4 系统运行机制
• 5.3.5 部分核心代码
• 5.4 本章小结
• 第六章 测试与分析
• 6.1 测试环境
• 6.2 路由时延测试
• 6.2.1 静态网络路由时延测试
• 6.2.2 动态网络路由时延测试
• 6.2.3 Pastry与S-Pastry性能对比测试
• 6.3 传输效率测试
• 6.4 测试结果分析
• 6.4.1 系统路由结构的改进
• 6.4.2 XMPP实现名字路由的优势
• 第七章 结束语
• 7.1 论文取得成果
• 7.2 进一步的工作
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果