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私網(wǎng)穿越技術(shù)在軟交換體系中的應(yīng)用

云知道


一、引言
下一代網(wǎng)絡(luò)（Next Generation Network，NGN）是一種基于分組交換技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)，在整體構(gòu)架、信令控制、承載網(wǎng)絡(luò)等方面都與現(xiàn)有的電路交換網(wǎng)絡(luò)存在很大不同 。軟交換技術(shù)作為一種在分組網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)通信話路交換與媒體傳輸?shù)募夹g(shù)，將是NGN網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù) 。由于軟交換技術(shù)本身就是基于IP分組網(wǎng)的，因此在現(xiàn)有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)上，完全可以建立起一套軟交換的構(gòu)架 。帶來的好處有：現(xiàn)有的許多基于IP的協(xié)議可以被繼續(xù)利用，大量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和終端設(shè)備都可以直接被應(yīng)用到軟交換網(wǎng)絡(luò)中 。雖然在現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建軟交換網(wǎng)絡(luò)具有上述的優(yōu)點(diǎn)，但也存在許多問題，其中私網(wǎng)穿越就是一個(gè)需要解決的問題 。
二、在軟交換體系中面臨的私網(wǎng)穿越問題
1. 私網(wǎng)的概念與NAPT技術(shù)的產(chǎn)生
隨著基于TCP/IP的互聯(lián)網(wǎng)的普及，私有網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱私網(wǎng)）的數(shù)量和規(guī)模也越來越大 。私網(wǎng)，就是采用私有的IP地址來連接各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成的相對(duì)獨(dú)立和封閉的網(wǎng)絡(luò) 。這種組網(wǎng)方式在組建各種規(guī)模局域網(wǎng)時(shí)被大量應(yīng)用 ?？梢哉f，在當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)世界里，使用私網(wǎng)IP地址的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于擁有合法Internet網(wǎng)IP地址的設(shè)備數(shù)量 。為了能夠讓這些設(shè)備可以訪問私網(wǎng)外部的資源，NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生 。私網(wǎng)內(nèi)部設(shè)備試圖訪問外部網(wǎng)絡(luò)時(shí)NAT技術(shù)可以將其私有的IP地址轉(zhuǎn)換成合法的IP地址 。在運(yùn)用NAT的同時(shí)，一般還會(huì)運(yùn)用動(dòng)態(tài)的端口轉(zhuǎn)換（PAT）技術(shù)，以解決合法IP地址緊缺的問題 。這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法是，對(duì)于一個(gè)私網(wǎng)中的所有設(shè)備，共用一個(gè)或多個(gè)合法的IP地址作為出口地址，只有在設(shè)備請(qǐng)求連接外部網(wǎng)絡(luò)時(shí)，才為這個(gè)請(qǐng)求分配一個(gè)合法IP地址和一個(gè)端口號(hào)，來進(jìn)行外部連接；當(dāng)這個(gè)請(qǐng)求結(jié)束時(shí)，端口號(hào)和IP地址也就隨即被收回 。NAT與PAT經(jīng)常被同時(shí)使用，稱為網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換（NAPT） 。NAPT的運(yùn)用，為IP網(wǎng)絡(luò)帶來了很多好處：如緩解了IPv4構(gòu)架下Internet網(wǎng)絡(luò)的IP地址緊張問題，提高了私有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的安全性和可治理性 。由于具有這些優(yōu)點(diǎn)，NAPT被大量運(yùn)用到各種私網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備上，它是絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)路由器設(shè)備的一個(gè)基本功能，也是網(wǎng)絡(luò)防火墻功能的重要組成部分 。
　
2. NAPT影響軟交換的問題
（1）NAT問題
現(xiàn)在假設(shè)我們具有一個(gè)如圖1所示的軟交換網(wǎng)絡(luò)，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，終端A與終端B在私網(wǎng)內(nèi)，只有私網(wǎng)IP地址，而終端C具有獨(dú)立的合法IP地址 。為了便于描述，假設(shè)所有終端都是SIP終端，軟交換與終端間的通訊也采用標(biāo)準(zhǔn)的SIP協(xié)議 。若終端A向終端B發(fā)起呼叫請(qǐng)求，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)如圖2所示的消息包，這個(gè)消息包在經(jīng)過路由器的NAPT后，變成圖3所示的消息包(其中1050為NAPT動(dòng)態(tài)分配的端口號(hào)) 。
　
由于終端B在向軟交換注冊(cè)時(shí)，通過SIP協(xié)議層的注冊(cè)消息告訴軟交換的是它的私有地址，并且在終端B沒有主動(dòng)對(duì)外發(fā)起連接請(qǐng)求時(shí)，防火墻不會(huì)為其分配可被訪問的IP地址和端口號(hào)，因此軟交換根本無法將INVITE消息發(fā)送給終端B，呼叫無法接續(xù) 。
（2）PAT問題
假設(shè)由終端A向終端C發(fā)起呼叫，由于終端C上面沒有防火墻或路由器，軟交換可以順利地把INVITE消息包轉(zhuǎn)發(fā)到終端C，這個(gè)消息中攜帶SDP信息，用于終端間的媒體協(xié)商 。媒體協(xié)商的主要目的就是選擇合適的編解碼器，并建立RTP媒體流的連接 。由終端A發(fā)送的INVITE消息中攜帶的SDP信息內(nèi)容如圖4所示(其中10006是終端A建立RTP連接的端口號(hào)) 。
　
圖4 INVITE消息中的SDP信息
終端C收到SDP信息后，就會(huì)試圖與192.168.0.3:10006建立RTP連接，很明顯這是一個(gè)私網(wǎng)內(nèi)部的地址，因此通話也自然無法建立起來 。

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