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基于Kademlia协议的VoIP系统的研究与设计

作　者: 陈智毅
导　师: 黄明和
学　校: 江西师范大学
专　业: 计算机应用
关键词: 会话初始化协议 点对点网络 分布式哈希表 Kademlia协议 P2P-SIP
分类号: TN916.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


通信技术的迅猛发展,因特网的不断普及,使得VoIP技术凭借其成本低廉,网络资源利用率高的优势得到了广泛应用。VoIP系统集成数据、语音、图像等媒体流信息以实现交互式实时通信,已逐渐取代了传统的PSTN通信系统。SIP作为软交换中的一个重要协议,以其简单,灵活,易扩展等特性被纳入3G主要会话通信协议,并广泛应用于VoIP的会话控制。与此同时,P2P技术在文件共享、分布计算、分布存储等方面取得的突破,对现有C/S模式下的网络服务系统提出了巨大的挑战。随着用户量的快速增长,P2P网络不需要中央服务器,支持分布式查找和自组织性,加上其高扩展性和容错性的特点,更好的解决了用户对容量更大、带宽更宽、转发时延更小、服务能力更强、安全性更高的要求。如何有效的融合SIP和P2P的优势,成为了当前研究的一个热点问题。虽然SIP在设计的时候借鉴了P2P的思想,但SIP系统并不是一个纯粹的P2P网络,因此许多研究已经开始尝试着将SIP从C/S模式转向P2P模式。但到目前为止,业界还没有达成一个关于P2P与SIP融合的标准规范。因此,本文在对SIP和P2P进行深入研究的基础上,重点介绍了如何将P2P与SIP进行有效的融合,设计并实现了基于P2P架构和SIP协议的P2P-SIP通信系统。本文的主要工作包括以下几个方面:1.对SIP协议进行详细分析,在原有SIP协议栈的基础上进行扩展与实现,以充分发挥SIP协议在下一代网络中的高扩展性。2.利用一种改进后的Kademlia协议优化P2P网络,通过仿真结果表明,改进后的查找算法搜索效率更高。3.从实际应用出发,深入分析了P2P-SIP系统在Internet网络和移动通信网络中的应用前景。4.提出了一种基于Kademlia协议的P2P-SIP网络架构模式的网络电话系统的设计,并对其进行了具体的实现和分析。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-11
  1.1 研究背景与意义  8-9
    1.1.1 研究背景  8-9
    1.1.2 研究意义  9
  1.2 课题来源  9
  1.3 本文主要工作  9-10
  1.4 论文的组织结构安排  10-11
2 标准的VOIP 协议介绍  11-20
  2.1 IP 网络电话的概念  11
  2.2 IP 电话的基本结构模型  11-13
    2.2.1 网关（Gateway，GW）功能  11-12
    2.2.2 关守（Gatekeeper，GK）功能  12
    2.2.3 IP 电话基本通信过程分析  12-13
  2.3 IP 电话的优点  13-14
  2.4 IP 电话的种类  14-15
  2.5 目前IP 电话相关协议介绍  15-18
    2.5.1 H.323 协议族  15-16
    2.5.2 MGCP 协议  16-17
    2.5.3 SIP 协议  17-18
  2.6 H.323 协议和SIP 协议的比较  18-19
  2.7 本章小节  19-20
3 SIP 协议及P2P 网络分析  20-40
  3.1 SIP 协议概述  20-28
    3.1.1 SIP 特征和功能  20-21
    3.1.2 SIP 实现机制  21-22
    3.1.3 SIP 消息  22-25
    3.1.4 SIP 通信流程  25-28
  3.2 P2P 技术概述  28-35
    3.2.1 P2P 技术的定义  28-29
    3.2.2 P2P 网络拓朴结构  29-30
    3.2.3 DHT 路由查找协议  30-32
    3.2.4 Kademlia 协议简介  32-35
  3.3 P2P 与SIP 的融合  35-38
    3.3.1 SIP 通信系统架构不足之处  35
    3.3.2 P2P 通信系统架构不足之处  35-36
    3.3.3 P2P 与SIP 融合  36-38
  3.4 本章小节  38-40
4 P2P-SIP 通信模式的设计  40-52
  4.1 P2P-SIP 实现分析  40-42
    4.1.1 P2P-SIP 路由机制  40
    4.1.2 Kademlia 协议的改进  40-42
  4.2 SIP 协议的扩展与实现  42-45
    4.2.1 节点标识符和节点标识参数  43
    4.2.2 用户标识符和用户标志参数  43-44
    4.2.3 头标识  44-45
  4.3 P2P-SIP 节点模块设计  45-51
    4.3.1 节点的加入  46
    4.3.2 节点的注册  46-48
    4.3.3 节点的查询  48-49
    4.3.4 节点的离开  49-50
    4.3.5 会话的建立  50-51
  4.4 本章小节  51-52
5 基于Kademlia 协议的网络电话系统的设计  52-61
  5.1 系统功能需求分析  52
  5.2 系统设计  52-54
    5.2.1 系统体系结构  53
    5.2.2 系统模块设计  53-54
  5.3 系统运行平台  54
  5.4 系统具体流程及部分实现代码  54-59
  5.5 Kademlia 协议改进后的系统性能测试分析  59-60
  5.6 本章小节  60-61
6 总结与展望  61-63
  6.1 论文总结  61-62
  6.2 不足与展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-66

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电话 > 电话线路、电话网
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