基于sip和ice的voip系统的nat穿透研究

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1、硕士学位论文基于SIP和ICE的VoIP系统的NAT穿透研究作者姓名吴新生学科专业信号与信息处理指导教师杜明辉教授所在学院电子与信息学院论文提交日期2016年4月ResarchonNATTraversalinVoIPSystemBasedonICEandSIPADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WuXinshengSupervisor：Prof.DuMinghuiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP39学校代号：10561学号：20132

2、0108975华南理工大学硕士学位论文基于SIP和ICE的VoIP系统的NAT穿透研究作者姓名：吴新生指导教师姓名、职称：杜明辉教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：信号与信息处理研究方向：智能信息处理系统与模式识别论文提交日期：2016年4月20日论文答辩日期：2016年6月8日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：答辩委员会成员：主席：马丽红教授委员：杨春玲教授、刘杰平副教授、杜明辉教授华南理工大学华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的研究成果。除了文中特别加臥标注引用的内容外，本论文不包含任

3、何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的硏巧做出重要贾献的个人巧集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名；絮勤曰期：月曰名学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：硏巧生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口或化构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阔（除在保密期内的保密论文外）；学校可科公布学位论文的全部或部分内容＾，可！＾允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文一。本人电子文检的内

4、容和纸质论文的内容相致。本学位论文属于；□保密，（校保密委员会审定为涉密学位时间：年＿月日）＿＿＿＿＿于年月因解密后适用本授权书。？＿＿保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同蟲将本人学位论文提交中国学术期刊（化盘版）电子杂志社全文出版和编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。＂＂（请在臥上相应方框内打Ｖ）作者签名：日期；＾＾－■．ｋ长指导教师签名：Ｗ日期：％＾本作者联系电话；ｑ摘要随着互联网的高速发展，VoIP技术越来越受到大家的重视。VoIP是一种将IP语音转化为IP

5、数据包，并通过IP网络进行传输的一种技术。由于语音通信是一项实时性业务，因而VoIP网络电话在实时性和保真性两方面就有很高的要求。同时随着接入互联网的用户数越来越多，ipv4地址的分配空间面临枯竭，人们开始考虑寻找替代方案。ipv6是一个不错的替代方案，但是ipv4升级到ipv6，涉及到终端、传输路径方方面面的网络软硬件升级的困难。所以，为了缓解地址空间的不足，NAT方案呼吁而出，并且在运营商和企业中被广泛应用。但是目前尚没有一套成熟完善的穿透对称型NAT的解决方案。因此，本论文的研究焦点就是在穿越对称型NAT和缩短P2P通信的连接建立时间。本文提出的改进方案是基于SIP和

6、ICE实现的。因而首先深入研究SIP协议和ICE方案，然后详细分析SIP和ICE结合穿透NAT的局限性。为了解决该问题，第一，本文详细分析各种网络拓扑，利用ARP和ICMP协议探测终端所处的网络拓扑，并用服务器保存的方式准确收集候选地址和简化检测列表来达到最优的通信连接建立时间；第二，通过大量测试研究对称型NAT的分配规律，细分对称型NAT为三类，并以不同的算法实现NAT穿透，并对可能影响穿透算法的情况提出了服务器调度和端口分配两种方案。在教育网上部署了开源的SIP、STUN、TURN服务器，以及利用epoll和mysql服务器协助主机穿透对称型NAT和优化连接建立时间。客

7、户端则是基于开源项目pjproject，并嵌入端口分配、网络拓扑探测、检测列表优化等功能来实现改进方案的。本文在上述基础上，对优化方案进行了大量测试，进而成功验证了各个功能模块；通过测试数据对比和分析系统优化前后的性能差异，表明该方案成功地优化了ICE的地址收集和连通检测过程。关键词：SIP；ICE；P2P；对称型NAT穿透；IAbstractWiththerapiddevelopmentoftheInternet,VoIPtechnologyhasbeenattractingmoreandmoreattentio