基于P2P的IP電話模型

1、基于P2P的IP 模型摘要計(jì)算機(jī)對等網(wǎng)(P2P)是目前流行于國際網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究領(lǐng)域的一種新興網(wǎng)絡(luò)模型。作為真正的分布式計(jì)算技術(shù)，P2P技術(shù)將對Internet的開展產(chǎn)生重要的影響。文中首先介紹了P2P的概念，研究及其應(yīng)用狀況；然后分析了其三種網(wǎng)絡(luò)模型：集中式P2P、純分布式P2P和混合式P2P各自的特點(diǎn)和發(fā)現(xiàn)機(jī)制；最后提出了一種基于P2P的IP 模型，并詳細(xì)討論了該模型的信息模型和搜索策略。關(guān)鍵詞P2P網(wǎng)絡(luò)，目錄，發(fā)現(xiàn)機(jī)制，IP 模型1引言對等網(wǎng)絡(luò)(P2P)技術(shù)是目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)，目前微軟、Sun、IB等很多著名的企業(yè)和公司都投入到P2P技術(shù)的研究之中。2P2P網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造模

2、型分析從技術(shù)上講，P2P網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造可分為：集中式P2P、純分布式P2P和混合式P2P三種不同形式，下面分別進(jìn)展分析。1集中式P2P該形式中有一個(gè)中心效勞器來負(fù)責(zé)記錄共享信息以及反應(yīng)對這些信息的查詢，每一個(gè)對等實(shí)體要對它所需共享的信息以及進(jìn)展的通信負(fù)責(zé)。當(dāng)某節(jié)點(diǎn)希望搜索一個(gè)不知道位置的資源時(shí)，該節(jié)點(diǎn)向目錄效勞器發(fā)送懇求，目錄效勞器在數(shù)據(jù)庫中查詢到匹配的資源后將其定位信息返回該節(jié)點(diǎn)，然后在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間執(zhí)行交互。該模型的最正確例如為Napster，它是一種用戶共享P3音樂的軟件。這種形式具有中心化的特點(diǎn)，但是它不同于傳統(tǒng)意義上的lient/Server形式。因?yàn)閭鹘y(tǒng)意義上的lient/Server形式

3、采用的是一種壟斷的手段，所有資源都放在效勞器上，客戶機(jī)只能被動地從效勞器上讀取信息，并且客戶機(jī)之間不具有交互才能；而集中式P2P形式那么是所有資料都存放在提供該資料的客戶機(jī)上，效勞器上只保存索引信息，此外效勞器與對等實(shí)體以及對等實(shí)體之間都具有交互才能。集中式P2P可提供中心效勞器目錄檢索，管理效勞和標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)到點(diǎn)通信，具有高效的檢索和低效的交換效勞的特點(diǎn)。但是中央效勞器的癱瘓容易導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的崩潰，可靠性和平安性較低，且隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，中央效勞器維護(hù)和更新的費(fèi)用將急劇增加，所需本錢過高。2純分布式P2P該模型中沒有專門的效勞器，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是有無數(shù)節(jié)點(diǎn)組成，這些節(jié)點(diǎn)在功能上非常相似，沒有一個(gè)節(jié)點(diǎn)

4、知道整個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造或者組成網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的身份。相反，節(jié)點(diǎn)只知道直接與它們通信的節(jié)點(diǎn)。在進(jìn)展網(wǎng)絡(luò)資源搜索時(shí)，節(jié)點(diǎn)首先把包含搜索條件的懇求信令發(fā)送給其鄰居節(jié)點(diǎn)，再由鄰居節(jié)點(diǎn)向其自身的鄰居節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。以此類推，直到得到滿足搜索條件的資源或懇求信令的TTL為0；假如網(wǎng)絡(luò)找到滿足條件的資源，懇求響應(yīng)信令將沿著懇求信令經(jīng)過的路由的反向路由向回發(fā)送。此后，懇求節(jié)點(diǎn)將建立到提供資源的節(jié)點(diǎn)的直接數(shù)據(jù)路由。其典型的代表就是著名的Gnutella。這種P2P網(wǎng)絡(luò)模型的優(yōu)點(diǎn)在于允許用戶設(shè)定自己的規(guī)那么和建立自己的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提供近似的即插即用的特性，動態(tài)性很強(qiáng)。存在的問題是由于沒有中心管理者，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)難以發(fā)現(xiàn)，這樣形成

5、的網(wǎng)絡(luò)很難進(jìn)展身份認(rèn)證、平安管理、流量管理、計(jì)費(fèi)等控制；在搜索節(jié)點(diǎn)時(shí)，由于每個(gè)懇求播送的原因，對網(wǎng)絡(luò)帶寬要求高，容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻塞。3混合式P2P該形式結(jié)合了集中式和分布式P2P的優(yōu)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中有中間效勞器,但文件目錄是分布的。它在分布式形式的根底上，將用戶節(jié)點(diǎn)按才能進(jìn)展分類，使一些功能強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)擔(dān)任特殊的任務(wù)。這些節(jié)點(diǎn)共分為3種：用戶節(jié)點(diǎn)、搜索節(jié)點(diǎn)和索引節(jié)點(diǎn)。用戶節(jié)點(diǎn)一般不具有任何特殊的功能；搜索節(jié)點(diǎn)處理搜索懇求，從它們的“孩子節(jié)點(diǎn)(用戶節(jié)點(diǎn))中搜索文件列表；索引節(jié)點(diǎn)內(nèi)存充足，連接速度快，用于保持可以利用的搜索節(jié)點(diǎn)信息，并搜集狀態(tài)信息，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錁?gòu)造。一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以既是搜索節(jié)點(diǎn)又是索引節(jié)點(diǎn)。用戶

6、節(jié)點(diǎn)可以選擇多個(gè)搜索節(jié)點(diǎn)作為它的“父節(jié)點(diǎn)，并將其所要共享的列表提交給它的“父節(jié)點(diǎn)。在搜索網(wǎng)絡(luò)資源時(shí)，用戶節(jié)點(diǎn)通過索引節(jié)點(diǎn)獲得所有可用的搜索節(jié)點(diǎn)信息，之后用戶節(jié)點(diǎn)就和獲得的搜索節(jié)點(diǎn)相連。根據(jù)用戶的搜索懇求，假如和用戶節(jié)點(diǎn)直接連接的搜索節(jié)點(diǎn)查詢結(jié)果到達(dá)N個(gè)(N為搜索結(jié)果，由用戶自己設(shè)定)就停頓；否那么就向另外可用的搜索節(jié)點(diǎn)發(fā)出懇求，假如查詢結(jié)果還不夠，就繼續(xù)向外快速發(fā)散，直到所有的搜索節(jié)點(diǎn)被搜索到為止。假設(shè)所有的搜索節(jié)點(diǎn)都被訪問過，就意味著網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點(diǎn)都被搜索到了，其速度要比純P2P形式快得多。3IP 系統(tǒng)組成和工作原理IP 系統(tǒng)一般有IP 終端，網(wǎng)關(guān)(GATEAY)、網(wǎng)守或者叫關(guān)守(GATE

7、KEEPER)、網(wǎng)管系統(tǒng)、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等幾局部組成。IP 終端包括傳統(tǒng)的語音 機(jī)P、IP 機(jī)、也可以是集語音，數(shù)據(jù)和圖像于一體的多媒體業(yè)務(wù)終端。網(wǎng)關(guān)提供IP網(wǎng)絡(luò)和 網(wǎng)之間的接口，是VIP的核心與關(guān)鍵設(shè)備。通過它可完成語音壓縮，具有尋址和呼叫控制的功能。關(guān)守負(fù)責(zé)用戶注冊與管理，它應(yīng)當(dāng)具有的功能為：將被叫號碼的前幾位數(shù)字對應(yīng)網(wǎng)關(guān)的IP地址；對接入用戶的身份認(rèn)證，防止非法用戶接入；做呼叫記錄并有詳細(xì)數(shù)據(jù)，從而保證收費(fèi)正確；完成區(qū)域管理，多個(gè)網(wǎng)關(guān)可由一個(gè)關(guān)守進(jìn)展管理。網(wǎng)管系統(tǒng)的功能是管理整個(gè)IP 系統(tǒng)。計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的功能是對用戶的呼叫進(jìn)展費(fèi)用計(jì)算，并提供相應(yīng)的單據(jù)和統(tǒng)計(jì)報(bào)表。目前IP 有三種根本類型：P之間的

8、通話；P和普通 之間的通話；普通 之間通過IP網(wǎng)絡(luò)和PSTN網(wǎng)絡(luò)之間的通話?，F(xiàn)以普通 之間的應(yīng)用形式，說明IP 的工作原理。首先發(fā)送端的模擬信號經(jīng)過PSTN送到發(fā)端的IP網(wǎng)關(guān)上，然后利用數(shù)字處理設(shè)備(DSP)對語音進(jìn)展數(shù)字化，再對數(shù)據(jù)進(jìn)展壓縮并打包，通過Internet到對方的網(wǎng)關(guān)上，對數(shù)據(jù)進(jìn)展解包及解壓縮,復(fù)原成模擬信號送到受話方的 終端上。4IP 網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建及其討論在選擇P2P網(wǎng)絡(luò)模型時(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面：首先,整個(gè)框架構(gòu)造要求可運(yùn)營，可管理，要求具備集中控制才能，并能提供效勞質(zhì)量保證；其次，要具有為用戶提供平安認(rèn)證管理；第三，為降低網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)擔(dān)，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源，應(yīng)減少用戶訪問對象的隨

9、機(jī)性，減小流量的不可預(yù)知性；此外還應(yīng)該具備良好的開放性，靈敏性和擴(kuò)展性。因此選擇混合式P2P模型來構(gòu)建IP 模型，由各個(gè)IP 終端完成模擬信號和數(shù)字信號的轉(zhuǎn)化，而且通過IP 號碼就可以找到被呼叫的IP 終端。此IP 的模型如圖1所示。圖1基于P2P的IP 模型中心效勞器主要做用戶的集中認(rèn)證，建立索引機(jī)制，輔助對等點(diǎn)之間的連接，它要動態(tài)維護(hù)一張所有目錄節(jié)點(diǎn)的信息表，保持網(wǎng)絡(luò)總體的拓?fù)淝闆r，其構(gòu)造如表1所示。表1目錄節(jié)點(diǎn)表字段名含義Ip_address存儲目錄節(jié)點(diǎn)的IP地址State存儲目錄節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)是否可用目錄節(jié)點(diǎn)主要記錄該節(jié)點(diǎn)下所有IP終端用戶的信息，其充當(dāng)關(guān)守的功能，它也需動態(tài)維護(hù)一張終端用

10、戶表，其構(gòu)造如表2所示。一個(gè)節(jié)點(diǎn)是否能成為目錄節(jié)點(diǎn)，要看其計(jì)算才能和存儲容量，假如到達(dá)規(guī)定的要求由軟件按照統(tǒng)一的規(guī)那么對所有的終端進(jìn)展自動檢測，就被設(shè)定為目錄節(jié)點(diǎn)，同時(shí)該目錄節(jié)點(diǎn)要定時(shí)向中心效勞器通報(bào)自己的狀態(tài)。表2終端用戶表字段名含義Ip_address存儲目錄節(jié)點(diǎn)下用戶的IP地址Ip_telephne存儲目錄節(jié)點(diǎn)下用戶的IP 號碼IP 終端用戶也相應(yīng)的動態(tài)維護(hù)一張與遠(yuǎn)程IP 用戶的通話信息表，其構(gòu)造如圖3所示。表3通話信息表字段名含義Ip_address存儲遠(yuǎn)程用戶的IP地址Ip_telephne存儲遠(yuǎn)程用戶的IP 號碼nnet_state存儲自身的連接狀態(tài)nrff當(dāng)一個(gè)IP終端用戶參加此

11、網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，軟件搜索網(wǎng)絡(luò)提供應(yīng)用戶一個(gè)可用的目錄節(jié)點(diǎn)的列表，供用戶選擇。用戶可以選擇其中多個(gè)防止因單個(gè)目錄節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或該目錄節(jié)點(diǎn)已不再充當(dāng)目錄節(jié)點(diǎn)而造成呼叫失敗路由最短的目錄節(jié)點(diǎn)作為其父節(jié)點(diǎn)，并提交相應(yīng)的信息。網(wǎng)絡(luò)中所有的IP用戶因?yàn)殡S時(shí)會參加或者分開，IP地址與IP 號碼不完全是固定的關(guān)系，所以目錄節(jié)點(diǎn)要定時(shí)刷新IP地址與IP 號碼的對應(yīng)關(guān)系，保持IP用戶節(jié)點(diǎn)處于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。在該模型中，當(dāng)一終端用戶A呼叫另一終端用戶B時(shí)，A先查詢自己與遠(yuǎn)程IP 用戶的通話信息，假如有B的信息，那么直接進(jìn)展互通；假如沒有或呼叫失敗，那么再向中心效勞器懇求。中心效勞器返回所有可用的目錄節(jié)點(diǎn)，之后懇求信令就以

12、組播的方式向目錄節(jié)點(diǎn)發(fā)送，收到懇求的目錄節(jié)點(diǎn)查詢自己的終端用戶表，假如找到B的信息，那么返回給A，A和B就可建立點(diǎn)對點(diǎn)的連接，直接進(jìn)展語音數(shù)據(jù)的傳輸；假如都未找到B的信息，懇求信令繼續(xù)以組播的方式向其它目錄節(jié)點(diǎn)發(fā)送，直至遍歷整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。5總結(jié)IP 技術(shù)是一項(xiàng)新的技術(shù)，其開展速度非常快，最終將成為人們語音通信的重要工具。本文目的在于將P2P技術(shù)應(yīng)用到IP 中，以保證IP 的語音數(shù)據(jù)包可以實(shí)時(shí)地、順序地到達(dá)目的端。選擇混合式P2P構(gòu)建了IP 模型，既具備快速檢索的才能，降低網(wǎng)絡(luò)流量的負(fù)擔(dān)，又便于平安管理、身份認(rèn)證、流量管理、計(jì)費(fèi)管理等。IP 還涉及很多關(guān)鍵，如：語音編碼和壓縮技術(shù)、語音分組技術(shù)、語音抖動處理技術(shù)、靜音檢測技術(shù)、向前糾錯(cuò)技術(shù)、回聲消除技術(shù)、QSQualityfServie,即效勞質(zhì)量保障技術(shù)等，由于篇幅有限,未能作詳細(xì)介紹。參考文獻(xiàn)1糜正琨.IP網(wǎng)絡(luò) 技術(shù).北京:人民郵電出版社,20002alterJ.Gral