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詳解 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 ， 但也存在許多問題 ， 其中私網(wǎng)穿越就是一個需要解決的問題 。
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地址來連接各個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成的相對獨立和封閉的網(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)運而生 。私網(wǎng)內(nèi)部設(shè)備試圖訪問外部網(wǎng)絡(luò)時NAT技術(shù)可以將其私有的IP地址轉(zhuǎn)換成合法的IP地址 。在運用NAT的同時 ， 一般還會運用動態(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)實現(xiàn)方法是 ， 對于一個私網(wǎng)中的所有設(shè)備 ， 共用一個或多個合法的IP地址作為出口地址 ， 只有在設(shè)備請求連接外部網(wǎng)絡(luò)時 ， 才為這個請求分配一個合法IP地址和一個端口號 ， 來進行外部連接；當(dāng)這個請求結(jié)束時 ， 端口號和IP地址也就隨即被收回 。NAT與PAT經(jīng)常被同時使用 ， 稱為網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換（NAPT） 。NAPT的運用 ， 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 ， NAPT被大量運用到各種私網(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)我們具有一個如圖1所示的軟交換網(wǎng)絡(luò) ， 在這個網(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)起呼叫請求 ， 則會產(chǎn)生一個如圖2所示的消息包 ， 這個消息包在經(jīng)過路由器的NAPT后 ， 變成圖3所示的消息包(其中1050為NAPT動態(tài)分配的端口號) 。

由于終端B在向軟交換注冊時 ， 通過SIP協(xié)議層的注冊消息告訴軟交換的是它的私有地址 ， 并且在終端B沒有主動對外發(fā)起連接請求時 ， 防火墻不會為其分配可被訪問的IP地址和端口號 ， 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) 。

圖4 INVITE消息中的SDP信息
終端C收到SDP信息后 ， 就會試圖與192.168.0.3:10006建立RTP連接 ， 很明顯這是一個私網(wǎng)內(nèi)部的地址 ， 因此通話也自然無法建立起來 。

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