基于服务元网络体系结构的实时通信系统的设计和实现

摘要

随着互联网的广泛普及和网络服务的多元化，获取各类信息的方式已经逐渐从文字和图片过渡到音频和视频。VoIP(VoiceoverIP)是一项利用互联网进行语音通信的热门业务，.通过对语音信号进行编码、压缩成数据帧，然后封装为口数据报在TCP/IP网络上进行传输。会话初始协议(SIP)是由IETF提出并主持研究的一个在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议。SIP是一种客户端朋艮务器(C/S)结构的协议，可以建立、修改和终止多媒体会话。SIP借鉴了其他互联网标准和协议的设计思想，在风格上遵循互联网一贯坚持的简练、开放、兼容和可扩展等原则，并充分注意到互联网开放而复杂的网络环境下的安全问题。 传统的基于层次的网络体系结构存在的主要问题一层间功能重叠和复杂的分层处理过程，导致了网络服务效率低下。通过对现有网络中服务类别的分析、归纳，我们提出了一种新型的非层次的网络体系结构：基于服务元的网络体系结构(SUNA)。服务元只提供服务，不接受服务，所以避免了层间交互和服务传递的开销。服务元不仅能为本节点应用提供服务，而且不同节点的服务元可以合作向某一节点或整个网络提供服务。由服务元所构建的系统中，相关节点的服务团队将服务元组织起来，大量的服务元系统组织成整个网络系统。服务元网络体系结构具有简洁、可扩展和容易实现的特点，而且易于从TCP/IP过渡而来。 本文首先阐述了服务元网络体系结构的思想、原理及概念，介绍了VoIP业务两种典型的应用层控制协议：H.323与SIP。在充分研究了服务元网络体系结构的实际情况后，选择了设计和实现该实时通信系统应用层控制协议的最优方案：SIP。之后，广泛并深入地学习了SIP的相关开发和技术性文档，充分研究和理解了服务元网络体系结构的应用编程思想，配合学习了UNIX网络编程技巧。经过充分论证，本文采用了服务元网络编程中的实时数据流服务元传输实时音、视频数据。通过设计和实现基于服务元网络体系结构的应用层控制协议，最终实现了这个实时通信系统。该系统为用户提供了集文字，语音及视频一体的网络服务。在现有网络环境的测试中，该系统成功的为用户提供方便、实时和高质量的服务。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩写词汇表

声明

第一章引言

1.1课题背景

1.2课题任务简介及本人工作

1.3论文结构

第二章服务元网络体系结构介绍

2.1传统网络体系结构的起源和现状

2.1.1层次网络体系结构的特点

2.1.2层次网络体系结构的缺陷

2.1.3新型网络体系结构的探索

2.2服务元网络体系结构

2.2.1服务元网络体系结构基本原理

2.2.2服务元网络体系结构的节点模型

2.2.3层的地址和端地址

2.2.4服务功能元素和服务

2.2.5服务元网络体系对QoS的支持

2.3服务元体系结构下的端系统

2.3.1服务元体系结构下的端系统模型

2.3.2端系统提供的服务类型

2.4服务元体系结构的数据单元格式

2.4.1数据单元的分类

2.4.2数据单元的传输方式

2.4.3数据单元的格式

2.5服务元网络体系结构原型主机

2.5.1原型主机实现的功能

2.5.2原型主机的模块及功能划分

2.5.3原型主机数据处理的过程

2.5.4原型主机实现的服务元

2.6服务元网络体系结构的优势

第三章会话初始协议概述

3.1 VoIP技术相关协议简介和SIP的优势

3.1.1 H.323协议概述

3.1.2 SIP简介及特点

3.1.3 H.323协议与SIP比较以及SIP的优势

3.2 SIP协议栈总体结构分析

3.3 SIP的逻辑实体划分

3.4 SIP的功能概况

3.5 SIP的消息机制

3.5.1请求

3.5.2响应

3.5.3头字段

3.5.4消息实体

3.5.5 SIP消息帧

3.6 SIP的典型配置和基本实现

第四章实时通信系统的总体设计

4.1设计目标

4.2可行性分析

4.2.1实时数据在服务元体系下的通信机制

4.2.2与实时数据传输相关的问题

4.3服务元体系与SIP体系网络相关结构模型

4.4系统功能模块划分

4.4.1传输模块

4.4.2事务处理模块

4.4.3用户代理模块

4.4.4注册模块

4.4.5查询能力模块

4.4.6对话模块

4.4.7会话模块

4.4.8代理服务器模块

4.4.9 SIP安全模式的考虑

4.5服务器应用程序设计

4.5.1代理服务器的功能设计

4.5.2重定向服务器的功能设计

4.5.3注册服务器的功能设计

4.5.4定位服务器的功能设计

4.6客户端应用程序设计

4.6.1用户代理客户端的基本功能

4.6.2用户代理服务器的基本功能

第五章实时通信系统的详细设计与实现

5.1开发调试环境简介

5.2传输模块的设计和实现

5.2.1服务元网络体系结构的网络应用程序编程模型

5.2.2服务元体系的网络编程系统调用

5.2.3传输模块的设计

5.2.4传输模块的实现

5.3事务处理模块的设计

5.3.1客户端事务

5.3.2服务器事务

5.4用户代理模块的设计

5.4.1用户代理客户端

5.4.2用户代理服务器

5.5注册模块的设计

5.6对话模块的设计

5.6.1客户端的设计

5.6.2服务器的处理

5.7会话模块的设计

5.7.1客户端的设计

5.7.2服务器的设计

5.8代理服务器模块的设计

5.8.1确认请求的有效性

5.8.2确定请求的发送目标

5.8.3请求的转发

5.8.4响应的处理

5.8.5定时器C的处理

5.8.6传输错误的处理

第六章系统测试及问题分析

6.1测试环境

6.2测试项目

6.2.1功能测试

6.2.2性能测试

第七章论文总结

7.1全文总结

7.2课题的进一步研究

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果