一種基于應(yīng)用層路由的SIP穿越NAT方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的中期報(bào)告

一種基于應(yīng)用層路由的SIP穿越NAT方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的中期報(bào)告1.研究背景隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，SIP通信協(xié)議作為一種廣泛使用的互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于NAT設(shè)備的存在，導(dǎo)致SIP通信協(xié)議無法正常穿越NAT設(shè)備，從而影響了通信質(zhì)量和用戶體驗(yàn)。因此，如何實(shí)現(xiàn)SIP的穿越NAT成為了SIP應(yīng)用的一個(gè)瓶頸。在穿越NAT時(shí)，通常會(huì)采用STUN、TURN、ICE等技術(shù)，但是這些技術(shù)都需要在底層協(xié)議中增加額外的信令交互。而且這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難度較大，尤其是在多層NAT環(huán)境下，穿越NAT的成功率很低，影響通信的可靠性和穩(wěn)定性。因此，本文采用一種基于應(yīng)用層路由的SIP穿越NAT方案，通過在SIP應(yīng)用層中增加SIP消息的擴(kuò)展頭部字段，將NAT設(shè)備的公網(wǎng)IP地址和端口號(hào)加入到SIP消息中，并通過一種基于UDP多播的組播機(jī)制，將這些消息傳遞到SIP客戶端。從而實(shí)現(xiàn)了SIP通信的穿越NAT，提高了通信的可靠性和穩(wěn)定性。2.方案設(shè)計(jì)本方案的設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面：2.1擴(kuò)展SIP消息頭部字段在SIP消息的頭部中增加新的字段，用于存儲(chǔ)NAT設(shè)備的公網(wǎng)IP地址和端口號(hào)。在SIP消息的原始頭部以外，增加以下幾個(gè)字段：-X-NAT-IP:NAT設(shè)備的公網(wǎng)IP地址-X-NAT-PORT:NAT設(shè)備的公網(wǎng)端口號(hào)2.2創(chuàng)建UDP多播組在應(yīng)用層建立一個(gè)UDP多播組，將SIP消息廣播到所有的SIP客戶端。組播地址可以通過配置文件或者動(dòng)態(tài)獲取的方式來確定，并且需要保證組播地址的唯一性，避免不同的組播會(huì)影響到SIP的正常通信。2.3封裝和解析SIP消息將SIP消息封裝成一個(gè)UDP數(shù)據(jù)包，其中包含了應(yīng)用層的SIP消息頭和NAT設(shè)備的公網(wǎng)IP地址和端口號(hào)。在接收端，解析UDP數(shù)據(jù)包，提取出SIP消息和NAT設(shè)備的公網(wǎng)IP地址和端口號(hào)，并將其組合成新的SIP消息，將解析得到的SIP消息發(fā)送給SIP客戶端。3.方案實(shí)現(xiàn)本方案的實(shí)現(xiàn)主要采用了Java語言和SIPServlet技術(shù)。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：3.1創(chuàng)建SIPServlet創(chuàng)建一個(gè)SIPServlet來處理SIP消息，當(dāng)接收到SIP消息時(shí)，解析出NAT設(shè)備的公網(wǎng)IP地址和端口號(hào)，并且將這些信息封裝成新的SIP消息，通過UDP多播組進(jìn)行廣播，發(fā)送給所有的SIP客戶端。3.2實(shí)現(xiàn)SIP消息封裝和解析實(shí)現(xiàn)將SIP消息封裝成UDP數(shù)據(jù)包的方法和將接收到的UDP數(shù)據(jù)包解析成SIP消息的方法。根據(jù)RFC3261規(guī)范，可以將SIP消息封裝成UDP數(shù)據(jù)包，其中包含了SIP消息頭和NAT設(shè)備的公網(wǎng)IP地址和端口號(hào)。在接收端，解析UDP數(shù)據(jù)包，提取出SIP消息和NAT設(shè)備的公網(wǎng)IP地址和端口號(hào)，并將其組合成新的SIP消息，將解析得到的SIP消息發(fā)送給SIP客戶端。3.3創(chuàng)建UDP多播組通過Java提供的MulticastSocket類，創(chuàng)建一個(gè)UDP多播組，用于將SIP消息廣播到所有的SIP客戶端。組播地址可以通過配置文件或者動(dòng)態(tài)獲取的方式來確定，并且需要保證組播地址的唯一性，避免不同的組播會(huì)影響到SIP的正常通信。4.意義和貢獻(xiàn)本方案提供了一種新的SIP穿越NAT的方案，解決了傳統(tǒng)的STUN、TURN、ICE等技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難度大和穿越NAT的成功率低的問題。采用基于應(yīng)用層路由的方式，將NAT設(shè)備的公網(wǎng)IP地址和端口號(hào)加入到SIP消息中，并通過UDP多播組將消息廣播到所有的SIP客戶端，從而實(shí)現(xiàn)了SIP通信的穿越NAT。本方案具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：-實(shí)現(xiàn)簡單：方案的實(shí)現(xiàn)非常簡單，在SIP應(yīng)用層中增加新的擴(kuò)展字段，再次UDP多播組進(jìn)行廣播即可。-成功率高：通過UDP多播組可以將消息廣播到所有的SIP客戶端，從而提高了穿越NAT的成功