骨干网VOIP监测系统的设计与实现

论文摘要

在过去的几年中,网络VOIP服务飞速发展,占据了越来越多的市场份额,逐渐改变了电信业务的市场蓝图。VOIP服务给传统电信业务,特别是长途电话业务带来了巨大的冲击。在飞速发展的同时,VOIP服务又存在着缺乏监管,缺乏信息监督,非法VOIP服务提供商林立等等问题。这个新兴的市场,亟待规范和监管。因此,电信服务提供商需要一套可靠,高效,相对廉价的VOIP通讯采集分析系统。纵观市场上现有的产品,发现存在严重的两极分化现象,高性能的此类产品往往使用复杂,购买费用昂贵,部署成本很高。而低性能的产品又往往只能满足小规模网络应用的需要。因此,开发一套适应性强,灵活,高效,相对廉价的VOIP会话采集分析系统,就成为了必须。本论文结合北京市紫光绿信公司和辽宁省网通合作开发的省骨干网VOIP监测系统,对如何进行网络数据采集和挖掘技术进行了深入研究,主要做了如下工作:1.详细研究论述了Linux系统的网络编程原理,论述了如何用pcap库实现抓取网络数据包的功能,并且重点论述了基于特征链过滤网络数据包的算法。2.在文中,以SIP协议为例,分析了基于SIP协议的VOIP会话过程,解析了SIP数据包的结构,研究了还原SIP会话的可能性,通过研究,提出了SIP会话还原算法。3.研究分光设备和采集海量数据的相关技术。在文中,论述了一种可定制,基于规则的多层次的海量数据分离技术。4.研究了数据包抓包效率问题。文中详细列举分析了可能影响数据包抓取效率的各种因素,找到问题,并给出了解决方案。值得一提的是,本文中所涉及到的各种软件(包括操作系统)全部为开源软件(Open source software)并遵守GPL协议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的
• 1.3 论文期间主要工作
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 VOIP概述和SIP协议详细分析
• 2.1 VOIP基本原理和概念
• 2.2 VOIP的实现形式
• 2.2.1 基于H.323协议的IP电话网络
• 2.2.2 基于SIP协议的VOIP实现
• 2.2.3 基于MGCP协议的IP电话网络实现
• 2.3 VOIP协议簇示意图
• 2.4 SIP协议简介
• 2.5 SIP的体系结构
• 2.6 SIP协议数据格式分析
• 2.7 典型的SIP呼叫流程分析
• 2.8 VOIP会话捕获的可行性分析
• 2.9 SIP会话信息提取
• 2.10 常用SIP消息和字段
• 第三章 VOIP监测系统硬件结构
• 3.1 骨干网数据采集的困难
• 3.2 分层结构分流数据
• 3.3 系统硬件结构
• 3.3.1 分光和协议转换设备
• 3.3.2 应用服务器
• 第四章 系统软件开发
• 4.1 试验网络搭建
• 4.1.1 实验网络结构说明
• 4.1.2 选择SIP服务器
• 4.1.3 实验网络软硬件说明
• 4.1.4 客户机、服务器操作系统和应用软件
• 4.1.5 实验网络搭建
• 4.1.6 试验网络测试
• 4.2 VOIP数据捕捉软件结构分析和设计
• 4.2.1 软件基本框架
• 4.2.2 抓包过程主要函数
• 4.3 VOIP数据捕捉软件算法的实现
• 4.3.1 软件基本工作过程
• 4.3.2 数据抓取过滤算法设计
• 4.3.4 软件测试
• 4.4 VOIP会话还原
• 4.4.1 使用Perl语言编写会话分析软件
• 4.4.2 还原使用SIP协议的VOIP通话
• 4.4.3 确定SIP通话的算法描述
• 4.4.5 生成web数据表格
• 第五章 实际网络环境中软件测试
• 5.1 在实际环境中测试软件
• 5.2 解决抓取效率问题方法探讨
• 5.3 提高抓包效率
• 5.4 用实际数据生成VOIP通话记录表
• 第六章 总结
• 参考文献
• 附录一 名词解释
• 附录二 10G SDH POS/EOS协议转换器OC4981
• 附录三 支持PICMG2.16的COMPACTPCI交换板PX6928
• 致谢