[發明專利]一種基于SIP軟終端的私網穿越系統和方法

無效

• 申請號: 201010187201.9
• 申請日: 2010-05-31
• 公開（公告）號: CN101860536A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 章洋;程渤;劉傳昌;陳俊亮;王月
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/12
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 程殿軍

技術領域

本發明涉及互聯網和多媒體通信技術，尤其涉及一種基于會話初始協議(SIP)軟終端的私網穿越系統和方法。

背景技術

隨著下一代網絡(NGN)技術的進一步發展和走向成熟，以音頻、視頻為核心的多媒體及數據通信業務，在商用和個人領域已呈現出巨大的增長空間。提供音頻、視頻的新型多媒體增值業務成為電信業務和互聯網應用的融合點，因此網絡電話(VOIP)技術成為了爭相研究的熱點。VOIP技術實現了在IP網絡上實時的傳送語音、視頻和數據等多媒體業務

目前，應用于VOIP的主要技術規范有兩種——國際電信聯盟(ITU)的H.323協議和因特網工程任務小組(IETF，Internet?Engineer?Task?Force)的SIP協議。H.323協議是傳統的實現電話信令模式，便于與傳統的電話網相連，因此相對而言應用最為廣泛。但是SIP協議借鑒的因特網的其它標準和協議的設計思想，以其簡單、靈活、兼容、可擴展性強等特性成為了VOIP和未來網絡的新的發展方向。

Internet的快速膨脹導致了全球IPv4地址空間面臨耗盡的危機，網絡地址轉換(NAT，Network?Address?Translation)成為解決全球IPv4地址匱乏的一種重要技術(NAT也叫網絡掩蔽或者IP掩蔽)。NAT技術實現了專用網絡中的內部主機使用私有地址進行通信，當內部主機要連接Internet時可以共享一個公網地址與外部主機進行通信。但NAT技術只是將IP數據包中的私有地址和端口對{x；y}映射為一個全球IP地址和端口對{X:Y}，并用{X:Y}替換IP數據包中的私有地址和端口對{x；y}，使其可以在Internet中進行傳輸。

SIP消息頭和消息體中包含了通信雙方的本地IP地址，如果通信雙方中只要有一方是內部網絡中的主機，即本地的IP地址是私網IP地址，就會導致無法建立SIP信令和媒體流的正常連接。因此，SIP消息的這個特性成為了其穿越NAT的阻礙，如何高效地穿越NAT成為了影響SIP協議能否進一步推廣的最重要的因素。目前，國內外雖然有許多關于穿越NAT的草案或規范，但是他們都是獨立與具體協議，兩者沒有有機的結合起來。

現有穿越NAT的相關技術，大體上可分為基于STUN協議和基于TURN協議兩類。所述STUN協議是一種發現通信雙方是否存在NAT和防火強以及NAT的類型的一種輕量級的客戶端-服務器協議。其主要通過STUN客戶端和服務器之間的交互得到內部網絡中的私有地址所映射的公網地址，還可利用STUN客戶端和服務器之間的交互信息用以判斷網絡中存在的NAT類型。

所述TURN協議是一種允許內網主機使用中繼方式與對端通信的客戶端-服務器協議。TURN協議的主要思想同STUN協議相似，也是通過TURN客戶端和服務器之間的交互，使內網的主機獲取到一個公網地址，但此公網地址不是STUN協議中得到的NAT的出口地址，而是TURN服務器的地址，也就是中繼服務器的地址。

由此可見，STUN協議和TURN協議都是獨立與任何具體的應用層協議的，其各有其優缺點。STUN協議本身不支持對稱NAT的穿越、而TURN協議支持對稱NAT的穿越，但是其報文需要經過TURN服務器進行轉發，這將增大包的時延和丟包的可能性。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種基于SIP軟終端的私網穿越系統和方法，用以穿越多級串聯的NAT，并且降低傳輸數據報文的包時延和丟包率，提高通信的實時性，從而推進基于SIP協議的VOIP等業務的實現與開展。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于會話初始協議SIP軟終端的私網穿越系統，該系統主要包括私網穿越模塊、SIP信令代理模塊(SIP?UA模塊)、Java媒體處理模塊(JMF模塊)和音視頻編解碼模塊；其中，

私網穿越模塊，作為整個SIP軟終端系統的一個模塊，與SIP軟終端中的其他模塊協調工作，共同完成SIP終端會話的交互過程；用于與STUN服務器和TURN服務器交互，以獲取有效信息，當SIP?UA需要所述信息時，私網穿越模塊將所述有效信息反饋給SIP?UA；

SIP?UA模塊，作為整個軟終端系統中SIP信令的代理模塊，所有SIP信令的交互過程都由SIP?UA模塊完成，當啟動SIP軟終端時，SIP?UA模塊就開始監聽SIP的各信令端口，準備接收和發送各種SIP信令；

JMF模塊，用以捕獲音、視頻設備的音視頻流，然后調用音視頻編解碼器進行編碼，最終打包成實時傳輸協議RTP包發送給對端通信方；