p2p网络中穿越nat的sip协议的petri网建模及研究

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1、摘要SIP（SessionInitiationProtocol,会话初始化协议）作为IP网络中的信令协议，其主要功能是建立和管理呼叫，具有简单、灵活、可扩展性强的优点，是下一代网络（NGN）的核心协议之一。基于传统的C/S模式的SIP系统在应用中暴露出单点失效和性能瓶颈等问题。P2P（Peer-to-Peer）网络中不存在中心服务器，从而避免了单点失效和性能瓶颈问题，正好可以解决SIP在C/S模式下的不足。但是，P2P的点对点通信方式，使得位于NAT（NetworkAddressTranslation，网络地址转换）设备之后的私有地址主机无法被寻址，

2、造成NAT技术和P2P技术不可调和的矛盾。另一方面，NAT设备对SIP媒体流的隔离造成语音的透明穿越难以实现，从而使得SIP端到端的应用变得非常复杂。因此穿越NAT成为P2P网络中S1P应用必须解决的问题。本文首先给出了STUN（SimpleTraversalofUDPthroughNAT,基于UDP的NAT简单穿越方式）+UDP打洞的NAT穿越方案，并且对P2P网络中用于资源查找与定位的Chord算法进行改进以适应所提出的NAT穿越方案，解决了P2P网络中SIP协议的NAT穿越问题。然后，整合P2P网络中资源查找与定位过程、STUN方式下的NAT穿

3、越过程、UDP打洞过程以及SIP会话过程，给出了P2P网络中穿越NAT的SIP会话的详细过程。最后对这个过程进行了Petri网建模及分析，表明了P2P网络中穿越NAT的SIP协议具有可达性、有界性、活性等性质。关键词：P2P；NAT；SIP；Petri网ABSTRACTAsthesignalingprotocolinIPnetwork,themainfunctionofSIP(SessionInitiationProtocol)istoestablishandmanagethecalLWiththeadvantagesofsimplicity,fle

4、xilityandstrongscalability,SIPisoneofthecoreprotocolsofthenext-generationnetwork(NGN).SIPsystembasedontraditionalC/Smoderevealstheproblemsofsingle-pointfailureandperformancebottleneckandsoonintheapplication.ThereisnocentralserverinP2P(Peer-to-Peer)network,soitcanavoidsingle-poi

5、ntfailureandperformancebottleneck,whichcanjustsolvethedeficienciesofSIPinC/Smode.Thepeer-to-peercommunicationmodeofP2PmakesaprivatehostafterNAT(NetworkAddressTranslation)devicecannotbeaddressed,whichcausesirreconcilablecontradictionbetweenNATandP2P.Ontheotherhand,itisdifficultt

6、oimplementthetransparentvoicetraversalbecausetheNATdevicesisolatetheSIPmediaflow,whichmakestheend-to-endapplicationofSIPbecomeverycomplex.SotraversingNATbecomestheproblemthatSIPapplicationmustsolveinP2Pnetwork.ThispaperfirstlygavetheNATtraversalprogrambasedonSTUN(SimpleTraversa

7、lofUDPthroughNAT)+UDPholepunching,andimprovedChordalgorithmwhichwasusedforresourcesearchandlocationinP2PnetworktoaccommodatetheproposedprogramofNATtraversal,sothatsolvedtheNATtraversalproblemofSIPprotocolinP2Pnetwork.ThencombinedtheresourcesearchandlocationprocessinP2Pnetwork,t

8、heNATtraversalprocessbasedonSTUN,theUDPholepunchingpro