P2P与SIP融合及P2P-SIP终端设计与实现

摘要

随着网络应用的迅速发展，基于互联网的语音（VoIP：Voice-over-IP）技术得到了广泛应用。会话发起协议（SIP：Session-Initiate-Protocol）已经成为通信领域的核心协议。对等网络（P2P：Peer-to-Peer）技术是当前网络应用的热门技术，在文件共享、分布计算和分布存储等方面已经取得了巨大成功。随着用户数量的迅速增加，现有的基于客户端/服务器（C/S）的网络服务模式要求服务器的服务能力更强、容量更大、带宽更宽、转发时延更小、安全性更高，从而导致服务器的成本据高不下，无法及时升级设备，甚至导致服务器阻塞或者崩溃。针对这种问题本文对P2P SIP融合方案展开了深入研究，并给出一种基于P2P SIP融合的具体解决方案的实现。 首先，根据P2P技术的发展和SIP协议的应用引出P2P SIP融合的必要性和重要性, 重点分析比较了两种P2P SIP融合的解决方案：基于P2P的SIP解决方案和基于SIP的P2P解决方案，并给出了这两种方案的特点和实现原理。在摒弃了中心服务器的前提下，P2P的分布式结构化网络避免了分布式非结构化的盲目泛洪搜索，提高了搜索效率和准确性。现在结构化网络的分布式哈希表（DHT：Distribute-Hash-Table）算法是研究的热点问题。SIP协议是通信领域的核心协议，天生具有P2P特性，具有很强的扩展性，许多核心网关等设备都已经全面支持SIP协议的分析。 接着，针对P2P SIP的DHT路由算法和相关关键技术进行了详细研究。讨论了DHT的四种典型算法：Chord算法、CAN算法、Pastry算法和Tapestry算法，并对四种算法的优缺点进行比较。以Chord算法为例本文详细研究了P2P SIP的路由算法，包括节点的发现、加入、查找、更新和离开等过程，并研究了P2P SIP实现过程中可能用到的关键技术：节点ID分配的唯一性、组播技术、Chord改进算法和NAT穿越等技术。 最后，设计和实现了P2P-SIP终端，重点讨论了P2P-SIP的实现过程，包括P2P-SIP终端如何使用SIP协议携带P2P消息实现节点的发现、加入、查找、更新、离开和用户注册以及用户间呼叫建立等过程，并给出了相应的SIP消息。通过与传统的基于中心服务器的SIP终端进行比较，P2P-SIP终端有更好的性能。