基于SIP的监控系统中安全机制和流量控制机制的研究

论文摘要

随着宽带网络和多媒体技术的高速发展,数字化、网络化、智能化、多媒体化视频监控系统已是国内外发展的必然趋势。飞速发展的信息技术引发视频监控系统革命性变化,同时对视频监控系统中实时业务传输的安全性和流量控制提出了严峻的挑战。本论文致力于基于SIP的监控系统中安全机制和流量控制机制的研究,重点研究初始会话协议（SessionInitial Protocol,SIP）的安全机制和实时业务的流量控制机制。首先,本文重点研究SIP协议及其设计思想,设计了一种基于SIP的视频监控系统,构建了分层网络模型,对各模块功能进行重点阐述。针对SIP协议简单、开放、易扩展的特点,给出了当前SIP网络面临的五种典型安全威胁,鉴于目前SIP网络面临的安全风险,对端到端和逐段转接的保护机制进行了分别研究,探讨了HTTP认证、S/MIME、IPSec、TLS和SIPS URI等安全对策。其次,本文研究分析了MPEG-4压缩算法、图像重构和RTP/RTCP协议,结合实时业务的自适应流量控制算法研究,引入一个反映长期网络环境的全局预测量,它既能反映长期的网络环境,又能反映当前的网络状态。当报文发送速率在网络带宽所允许的最大发送速率和用户可以接受的图像质量的最小发送速率之间时,用引入的全局预测量来进行自适应流量控制,改变传统AIMD流量控制算法对发送速率的自适应控制模式,从而改善网络负载抖动性。当网络严重拥塞或要求发送速率过低时,利用MPEG-4的帧编码特点,设计了在信源端采用主动选择性丢帧策略,在保证用户基本主观视觉需求的情况下,缓解网络负载和拥塞状况;利用分层编码的特点,对监控系统中比较复杂的分层编码视频传输,采用主动选择性丢层策略,减少发送的数据,来减轻网络拥塞。最后,通过网络仿真软件Ns2对三种算法进行仿真实验,对得到的仿真结果进行分析和比较。实验结果表明,本文所提出的基于全局预测量的AIMD改进算法具有公平性,增强了RTP流的平稳性,减小了RTP流的抖动性,提高了网络带宽利用率,明显改善了实时业务的服务质量。即使在网络严重拥塞时,在信源端采用主动选择性丢包策略,可以在保证用户基本主观视觉需求的情况下,缓解网络负载和拥塞状况,满足用户的需求,由此可见,基于全局预测量的AIMD算法在一定程度上改进了AIMD算法。

论文目录

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• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1.1 研究背景和意义
• §1.2 发展历程和研究现状
• 1.2.1 SIP协议的发展
• 1.2.2 视频监控的发展
• §1.3 基于SIP的网络视频监控系统
• 1.3.1 目前数字视频监控系统的网络架构
• 1.3.2 基于SIP的视频监控系统模型
• 1.3.3 控制服务器的分层网络结构
• 1.3.4 系统技术难点
• §1.4 本文主要工作
• §1.5 本文内容安排
• 第二章 SIP/SDP协议分析
• §2.1 引言
• §2.2 SIP系统概述
• 2.2.1 SIP协议栈
• 2.2.2 SIP网络体系结构
• 2.2.3 SIP协议实现机制
• §2.3 会话描述协议SDP
• 2.3.1 SDP协议功能概述
• 2.3.2 SDP会话描述的一般格式
• 2.3.3 SDP会话级描述格式
• 2.3.4 SDP媒体级描述格式
• §2.4 会话初始协议SIP
• 2.4.1 SIP协议功能描述
• 2.4.2 SIP协议消息机制
• 2.4.3 SIP主要头部字段
• §2.5 SIP协议实现的关键技术
• 2.5.1 SIP协议的安全机制
• 2.5.2 实时业务的流量控制机制
• §2.6 本章小结
• 第三章 SIP安全威胁模型及安全对策
• §3.1 引言
• §3.2 SIP安全威胁模型
• 3.2.1 注册攻击
• 3.2.2 伪装服务器
• 3.2.3 篡改消息
• 3.2.4 恶意修改/终止会话
• 3.2.5 拒绝服务和服务放大
• §3.3 SIP安全对策
• 3.3.1 HTTP认证机制
• 3.3.2 S/MIME方案
• 3.3.3 IPSec技术
• 3.3.4 TLS技术
• 3.3.5 SIPS URI
• §3.4 本章小结
• 第四章 基于全局预测量的AIMD改进算法
• §4.1 引言
• §4.2 MPEG-4压缩算法和帧编码特点
• 4.2.1 MPEG-4压缩算法
• 4.2.2 DC图像重构
• 4.2.3 MPEG-2/MPEG-4/H.264帧编码特点
• §4.3 实时传输协议
• 4.3.1 RTP协议分析
• 4.3.2 RTCP协议分析
• §4.4 目前RTP/RTCP流量控制算法的比较研究
• 4.4.1 基于源端的AIMD算法
• 4.4.2 基于接收端的分层多播平稳算法
• §4.5 AIMD流量控制算法的改进
• 4.5.1 基于全局预测量的AIMD改进算法
• 4.5.2 基于帧编码特征的主动选择性丢帧策略
• 4.5.3 基于分层编码特征的主动选择性丢层策略
• §4.6 网络仿真
• 4.6.1 网络仿真设计
• 4.6.2 仿真结果分析
• §4.7 本章小结
• 第五章 结束语
• §5.1 本文主要工作总结
• §5.2 进一步研究方向的展望
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢