SIP软交换系统中NAT/FW穿越技术的研究与实现

论文摘要

近年来，随着互联网的蓬勃发展和社会信息化水平的日益提高，数据及多媒体业务的重要性越来越突出，实现网络与业务融合的需求也越来越迫切，但目前的网络无论是PSTN还是互联网都难以满足人们对话音、数据与多媒体融合业务的渴望，难以实现人们任何时间、任何地点能够以任何方式通信的美好愿望。在这一背景下基于软交换技术的NGN概念应运而生。NGN可在统一的分组网络上融合通信、信息、电子商务和交易等业务，满足多样化、个性化业务需求。在NGN逐步从实验走向商用的过程中，许多实际问题是不容忽视的。由于IP地址紧缺以及出于安全等各种原因，大量的企业网和驻地网都采用了NAT／FW技术通过共用一个或少量有效IP地址的方式连接到INTERNET中。但是目前绝大多数的NAT／FW仅支持HTTP／FTP等少量数据类应用协议的穿越却无法支持会话业务控制流报文与媒体流报文的穿越。SIP作为软交换中的一个重要协议，目前受到广泛的关注。本文的焦点是针对SIP和NAT／FW的特点，研究SIP协议穿越NAT／FW的方案与实现。本文从SIP协议和NAT／FW入手，对SIP协议和NAT／FW相关技术进行了深入的研究，分析了基于SIP协议的端到端通信在NAT／FW环境下存在的问题，并对目前业界中存在的几种主流解决方案进行了讨论和比较。在此基础上，针对SIP协议和NAT／FW的特点，本文提出了一种基于SBC(会话边界控制)的穿越模型，重点讨论了该模型的通信模型、基本架构、工作流程和其它关键技术，并给出了该模型的具体实现，对其中关键模块的实现进行了重点讨论。为了对该模型和实现进行验证，本文还进行了功能测试和性能测试，并给出了初步的性能评估。研究和实践表明，本文所提出的基于SBC的穿越模型能够有效的解决SIP协议在NAT／FW环境下的穿越问题，满足了NAT／FW环境下基于SIP的端到端通信的要求，为NGN的大规模应用提供了参考，并具有一定的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究成果与最新动态
• 1.2.1 NGN研究现状
• 1.2.2 SIP协议和NAT技术
• 1.2.3 SIP协议在NAT/FW环境下穿越的现有方案
• 1.3 本文的主要贡献和论文章节安排
• 第二章 NGN中的SIP协议
• 2.1 SIP协议的提出
• 2.2 SIP功能和特点
• 2.3 SIP网络元素
• 2.4 SIP传输机制
• 2.4.1 UDP or TCP
• 2.4.2 SIP URI
• 2.5 SIP协议的消息格式
• 2.5.1 SIP消息格式概述
• 2.5.2 SDP消息体
• 2.6 SIP交互流程
• 2.7 小结:
• 第三章 NAT/FW穿越相关介绍
• 3.1 NAT/FW原理
• 3.2 NAT分类
• 3.3 NAT/FW对SIP软交换系统的影响
• 3.4 SIP穿越NAT/FW的相关解决方案
• 3.5 小结:
• 第四章 基于SBC的穿越模型原理
• 4.1 SBC在NGN中的角色
• 4.2 通信模型分析
• 4.2.1 信道模型
• 4.2.2 信道的基本参数
• 4.2.3 信道的建立
• 4.2.4 信道的维护
• 4.2.5 信道的拆除
• 4.3 基于SBC穿越模型的基本架构
• 4.4 基于SBC的穿越模型工作流程
• 4.4.1 注册流程
• 4.4.2 会话过程
• 4.5 其它关键技术
• 4.5.1 QoS保障技术
• 4.5.2 安全保证技术
• 4.6 小结:
• 第五章 基于SBC的穿越模型的实现
• 5.1 系统软件架构
• 5.2 各主要模块的实现
• 5.2.1 SIP Transaction FSM
• 5.2.2 数据管理和维护模块
• 5.2.3 信令消息处理和控制模块
• 5.2.4 媒体控制和中转模块
• 5.3 小结:
• 第六章 功能测试与性能评估
• 6.1 功能测试
• 6.2 性能评估
• 6.2.1 测试方案
• 6.2.2 测试结果和性能评估
• 6.3 小结:
• 第七章 全文总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历、研究成果及获奖情况