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随着计算机技术和通信技术的飞速发展,通信业务正逐渐由单一的语音通信转变为涵盖语音、数据、图像和视频的综合多媒体通信。在此背景下,支持多业务应用和网络融合的下一代网络(NGN)近年来得到了长足的发展。基于H.323、SIP、MGCP和H248等多媒体信令协议的语音和视频通信也得到了广泛应用。
在当前IPv4环境下,由于我国IP地址严重缺乏,企业网普遍采用私有地址扩展其地址空间,公网运营商在接入网中也采用私有地址以扩展其用户规模。与此相应,在防火墙中配备了网络地址翻译(NAT)功能,提供私有地址和公有地址的转换,以支持私网用户和公网用户之间的通信。对于支持实时通信的H.323、SIP、MGCP、H248等信令协议来说,不仅需要对IP和运输层报头的地址信息进行变换,还需对相应协议消息净荷中的相关地址信息进行变换,即NAT穿越的问题。
论文总结笔者参与企业合作研发项目的研究心得,参照ITU-T(国际电信联盟标准化局)、IETF(互联网工程任务组)等组织制定的标准规范和建议草案,针对企业网异地通信环境,在设计和开发企业网IP通信平台的过程中对NAT穿越问题进行了深入的研究和探讨。
论文首先简要叙述了通信业务发展历程及基于SIP和H.323协议的多媒体音视频通信,然后系统分析了NAT技术及其所可能引起的通信问题并介绍了当前业界的几种穿越解决方案。在此基础上对基于SIP协议和H.323协议的多媒体通信中涉及的NAT穿越问题和解决方案进行了深入的研究。接着以STUN穿越技术为重点,详尽地给出了NAT穿越实现技术,设计和开发了服务器和客户端程序,在基于SIP协议的企业网异地通信平台上实现了STUN原型系统。论文最后对STUN协议的安全性以及兼顾NAT类型普适性和工作效率的ICE穿越解决方案作了初步的理论探讨,并给出了进一步的研究方向。