详细解析软交换系统中的私网地址转换

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1、详细解析软交换系统中的私网地址转换发布时间：2007.02.1203:06來源：赛迪网技术社区作者：korn概述近年来，随着网络向分组化方向发展，VOIP、软交换等技术开始越来越多地应用于网络。这些新技术在为用户带来更多服务选择的同时，自身也血临许多需要解决的问题，网络中大量使用私有IP地址就是其中之一。1、问题的产生先来简单介绍i下软交换系统的用户接入方式。从软交换机放置的等级区分，大致可分两类：（1）通过PSTN接入，软交换机位于汇接局/长途局；（2）通过IP网接入，软交换机相当于本地端局，如图1所示。软交换用户接入方式第一种接入方式，通

2、过原有的PSTN交换机接入，和传统方式相比用户侧没有任何变化,也不存在IP地址问题；第二种接入方式（包括IP-IP、IP-PSTN等），IP多媒体用户通过IP网接入，必须分配IP地址。由于IPv4本身地址空间有限，且分配不均，随着互联网用户的飞速发展，IP地址匮乏情况越来越严重，因此运营商、企业用户等大量采用私有IP地址。据估计目前网上使用私有IP地址的设备数量远远超过使用合法IP地址的设备数量。这些私网用户在访问公网时，一般采用NAT+PAT技术来解决地址转换问题。当私网内部设备试图访问外部网络时，NAT（网络地址转换）技术可将其私有的IP

3、地址转换成合法的IP地址。动态的端口转换（PAT）技术可解决合法IP地址紧缺的问题,PAT将私有地址+TCP/UDP端口转换并为一个合法地址+—个TCP/UDP端口,这样可有多个私有地址对应一个合法地址,用不同的TCP/UDP端口进行区分。NAT与PAT通常被同时使用，称为网络地址端口转换（NAPT）ONAPT—般只完成1P层地址的转换，而软交换协议（如H.323、SIP、MGCP等）需要依靠封装在高层的地址信息完成通信。一方而，由于NAPT不能相应地修改这些封装在协议包内的地址，使软交换系统无法获得终端正确的地址信息，结杲造成无法建立通信；

4、另一方而，私网设备只有在向外部主动发起连接时，才会被分配到合法IP和端口号。若不做特殊处理，设备对外部网络来说是不可见的，也无法接受软交换发来的呼叫请求。目前业界有多种解决私网穿越的方案。完善的方案应能解决私网穿越屮可能遇到的各种问题，女DNAT.PAT、对称NAT（SymmelricNAT）＞防火墙等，另外在建设时对现有IP承载网和软交换系统的影响要尽可能小。本文介绍两种被多数厂家采用，并已有成熟产胡的方案:ALG和SBC-2、ALG解决方案ALG（应用层网关，ApplicationLayerGateway）要求设备有识别应用程序的功能。在

5、软交换系统屮，ALG需要支持IP语音和多媒体协议（H.323、SIP、MGCP/H.248》。ALG方案的组网模型见图2。PubbcIP:••♦鼻—ALG组网方案以SIP协议为例，简述ALGI作原理（MGCP、H.248和H.323情况类似）。假设图2中终端A、C都是SIP终端，软交换机是SIP代理。位于私网的终端A用户通过公网的SIP代理向终端C发出INVITE请求，并创建相应的SDP消息体。当消息通过ALG时，ALG会分析IP包头、UDP包头及SIP/SDP消息体，并用ALG外部端口的合法IP地址和临时分配的UDP端口号来替换相应的终端A

6、的私网地址和端口号。如表1所示。ALG网关将转换后的消息发往SIP代理（软交换），呼叫接续流程的其它信令消息、转换方式与INVITE类似。SDP描述中RTP信息也相应被ALG修改，这样，参与通信的终端都能获得正确的IP地址和端口信息。如图2所示，当呼叫建立后，终端A、C间的RTP媒体流通过ALG事先分配的端口建立连接。另外，如果ALG判断出两台终端在同一私网内（如图2中终端A、终端B）,将不对IP包做修改，终端A、B可直接用自己的私有地址建立RTP连接。ALG方式不需要对软交换协议和终端做任何修改，是比较简单的解决方式。在实际应用中，ALG可

7、以是私网原有NAT/防火墙的一部分,也可是与原有NAT/防火墙并列的新增设备。本文建议釆用后一种方式，这样可以避免原有设备升级对网络的影响，同时也便于软交换系统的管理，尤其在IP承载网和软交换系统由不同运营商所有的情况。不过，由于ALG放置在客户端，在软交换大规模部署时，对现网改造的工作量还很大。另外，当有新的应用出现时，需要对所有ALG进行升级来支持新的应用协议。图2所示的方案中，数据应用仍通过网络中原有的NAT访问互联网，软交换应用则通过ALG与公网连接。由于ALG本身可具有防火墙和高层安全应用功能，可以设置只允许通过软交换消息和媒体流，

8、只要选择适当的ALG产品，采用这种建设方案并不会降低原有网络的安全性。3、SBC解决方案SBC（边界会话控制器，SessionBorderController）^目