一种基于SIP的嵌入式无线家庭网关的研究

摘要

随着信息技术的迅猛发展，家庭网络已成为计算机、通信、消费电子等行业研究的热点。家庭网关作为家庭网络结构中的门户和管理者，直接决定了家庭网络所能达到的高度和服务水平。因此，以家庭网关的研究作为突破口，将有力推动家庭网络的数字化、信息化进程。 传统的家庭网关一般采用PC机来实现，并且在家庭局域网内以有线方式连接各种智能终端，但考虑实用性和经济性，采用嵌入式技术和无线传输方式来实现家庭网关则更为理想。同时，随着家庭网络的不断发展，家庭网关的功能需要进一步增强，采用SIP作为它的应用层控制协议可以灵活地拓展其功能。鉴于以上几点，本文设计了一种基于SIP的嵌入式无线家庭网关。具体工作如下： ·研究了SIP协议的相关内容，论证其在家庭网关中应用的可行性。 ·设计了家庭网关的硬件平台。在对嵌入式家庭网关功能结构进行分析的基础上，采用基于．ARM7TDMI核的微处理器S3C44BOX作为网关控制器，并设计了相关外围电路。 ·设计家庭网关软件平台，并在此基础上进行应用层软件开发。采用了模块化的设计思想，详细说明了每个模块的实现方法，如SIP协议栈模块、SIP服务器模块和蓝牙模块等。 ·分析家庭网关及SIP协议面临的安全问题，提出了一种新的基于SIP的嵌入式家庭网关安全机制。

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第一章绪论

1.1课题的背景

1.1.1家庭网络概述

1.1.2家庭网关在家庭网络中的作用

1.1.3 SIP协议、嵌入式系统和蓝牙技术的发展情况

1.2家庭网关国内外研究现状

1.3课题的提出与意义

1.4论文的结构安排

第二章SIP协议研究

2.1 SIP协议简介

2.2 SIP系统组成结构

2.3 SIP消息

2.3.1请求消息

2.3.2响应消息

2.3.3消息头字段

2.3.4消息体

2.4 SIP协议层次结构

2.4.1语法和编码层

2.4.2传输层

2.4.3事务层

2.4.4事务用户层

2.5 SIP的相关协议

2.5.1 RTP/RTCP协议

2.5.2 RTSP 协议

2.6 SDP 协议

2.7 SIP嵌入式特性分析

2.8 SIP协议在家庭网关中的应用研究

2.9本章小结

第三章基于SIP的嵌入式无线家庭网关硬件平台的设计与实现

3.1嵌入式无线家庭网关的总体设计

3.1.1系统的功能分析和设计目标

3.1.2系统平台的设计要求

3.1.3系统平台的总体结构

3.2嵌入式无线家庭网关系统硬件构成方案

3.2.1 MCU模块

3.2.2存储器接口模块

3.2.3 Ethernet模块

3.2.4 UART模块

3.2.5其它外围电路

3.2.6蓝牙模块的选择

3.3系统的工作流程

3.4本章小结

第四章基于SIP的嵌入式无线家庭网关软件系统的设计与实现

4.1基于SIP的嵌入式无线家庭网关的操作系统

4.1.1嵌入式μClinux的特点

4.1.2 U-Boot

4.2基于SIP的嵌入式无线家庭网关应用软件设计方案

4.2.1家庭网关的功能分析

4.2.2软件系统总体设计

4.3 SIP协议栈的实现

4.3.1 oSIP协议栈研究

4.3.2 SIP协议栈模块

4.3.3 SIP语法解析器模块

4.3.4 SIP状态机模块

4.4 SIP网络服务器

4.4.1代理服务器的设计

4.4.2重定向服务器的设计

4.4.3注册服务器的设计

4.5家庭网关管理模块的设计

4.6蓝牙模块

4.6.1蓝牙体系结构

4.6.2蓝牙核心协议及实现

4.7本章小结

第五章基于SIP的嵌入式无线家庭网关的安全性研究

5.1家庭网关在家庭网络中安全威胁

5.1.1嵌入式家庭网关安全措施分析

5.1.2基于密码学的安全体系

5.2 SIP网络常见攻击

5.2.1注册劫持

5.2.2服务器伪装

5.2.3消息篡改

5.2.4拆卸会话

5.2.5拒绝服务

5.3基于SIP的嵌入式家庭网关安全机制的设计

5.3.1数据加密机制

5.3.2身份验证机制/HTTP摘要认证

5.3.3基于改进HTTP摘要认证和S/MIME加密的安全机制

5.4本章小结

第六章总结与展望

参考文献

致谢

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