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数字家庭间互联互通方法的研究与应用

作　者: 吴润凯
导　师: 谢胜利
学　校: 华南理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 数字家庭 NAT穿越互联互通多媒体共享
分类号: TP393.03
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 46次
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内容摘要

数字家庭技术实现了家庭内部的设备之间的互联互通,解决了家庭内部的“信息孤岛”问题,但这没能从本质上解决该问题,只是将“信息孤岛”的范围扩大到一个家庭网络,这使得目前的数字家庭技术在应用存在以下不足:(1)资源不够丰富;(2)无法在亲戚好友之间、家庭与办公场所之间进行资源共享;(3)无法实现随时随地访问家庭内部的资源。通过将现有的数字家庭技术扩展到家庭与家庭之间,则可以从本质上解决“信息孤岛”问题,可见实现家庭与家庭之间的互联互通有着深远的意义。由于目前IPv4的地址空间有限和安全上的原因,大部分的路由器都会有防火墙和网络地址转换器(NAT,Network Address Translators),使得家庭之间的设备无法相互访问,可见要实现家庭之间的互联互通的技术难点就是NAT穿越。为了克服该技术难点,本文根据本课题的实际应用情况和要求,设计了一套实用性强、成功率高、数据传输可靠性高的NAT穿越方法,该方法以应用UDT进行NAT穿越为基础,并根据实际的网络环境,辅以TCP直连、TCP反连接。在解决了家庭之间的传输问题之后,本文在本课题组已经完成家庭内部互联互通系统的基础上设计了一个数字家庭间互联互通系统的整体架构和互联互通机制,该架构由三部分组成:服务器组、家庭网关、软终端。服务器组可细分为注册服务器、协助穿越服务器、数据库服务器。注册服务器负责对在线家庭进行认证,管理并同步在线家庭列表;协助穿越服务器负责为家庭网关之间的NAT穿越提供协助;数据库服务器负责存储和维护在线家庭信息列表。家庭网关为两个家庭的连接桥梁,负责收集家庭内部的设备信息,并为处于两个不同家庭的设备提供P2P(Peer to Peer)传输通道。家庭内部的软终端为用户提供跨家庭的互联互通服务。在确定了系统架构及其各部分的功能之后,本文对各个组成部分进行了详细设计,给出相应的类结构和关键代码,最后将各组成部分进行联调,并进行功能展示。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
    1.2.1 数字家庭的国内外研究现状  11-12
    1.2.2 NAT 穿越方法的国内外研究现状  12-13
  1.3 本文的主要工作及组织结构  13-15
    1.3.1 本文的主要工作  13-14
    1.3.2 本文的组织结构  14-15
第二章背景知识  15-29
  2.1 NAT 简介  15-18
    2.1.1 NAT 定义  15
    2.1.2 NAT 的分类  15-18
  2.2 UDT 协议  18-21
    2.2.1 UDT 协议概述  18
    2.2.2 UDT 包结构  18-20
    2.2.3 UDT 的特性  20-21
    2.2.4 UDT 接口  21
  2.3 家庭内部互联互通系统  21-28
    2.3.1 简介  21-23
    2.3.2 互联互通机制  23-24
    2.3.3 互联互通软件  24-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章 NAT 穿越方法的设计  29-36
  3.1 设计要求  29
  3.2 方法的选择  29-30
  3.3 NAT 穿越方法的设计  30-33
  3.4 基于UDT 实现NAT 穿越的方法设计  33-35
  3.5 本章小结  35-36
第四章数字家庭间互联互通系统的设计与实现  36-67
  4.1 整体架构设计  36-40
    4.1.1 设计目标  36
    4.1.2 可选方案  36-39
    4.1.3 方案比较  39-40
  4.2 互联互通机制及其消息设计  40-51
    4.2.1 设备发现  41-45
    4.2.2 媒体列表共享  45-46
    4.2.3 媒体资源共享  46-47
    4.2.4 媒体资源推送  47-48
    4.2.5 NAT 穿越  48-51
  4.3 家庭网关设计  51-61
    4.3.1 交互模块  53-54
    4.3.2 设备收集模块  54-55
    4.3.3 NAT 穿越模块  55-60
    4.3.4 服务代理模块  60-61
  4.4 软终端设计  61-63
    4.4.1 界面设计  61
    4.4.2 逻辑处理  61-63
  4.5 服务器组设计  63-66
    4.5.1 注册服务器  63-65
    4.5.2 协助穿越服务器  65
    4.5.4 数据库服务器  65-66
  4.5 本章小结  66-67
第五章数字家庭间互联互通系统的展示  67-81
  5.1 数字家庭间互联互通系统效果展示  67-68
    5.1.1 终端展示  67-68
    5.1.2 家庭网关展示  68
    5.1.3 服务器组展示  68
  5.2 数字家庭间互联互通功能展示  68-79
    5.2.1 家庭间设备发现  69-71
    5.2.2 获取外部家庭设备媒体列表  71-78
    5.2.3 获取外部家庭设备上媒体资源  78-79
    5.2.4 外部家庭媒体资源推送  79
  5.3 本章小结  79-81
总结与展望  81-83
  全文工作总结  81
  下一步工作展望  81-83
参考文献  83-85
攻读硕士学位期间取得的研究成果  85-87
致谢  87-88
答辩委员会对论文的评定意见  88

数字家庭间互联互通方法的研究与应用

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