專利名稱：支持p2p媒體傳輸?shù)膕ip軟交換系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，具體地說是一種支持P2P媒體傳輸?shù)腟IP 軟交換系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
SIP (會話初始協(xié)議)是由IETF (Internet工程任務(wù)組)MMUSIC (多 方多媒體會話控制)工作組定義的用于創(chuàng)建、修改和終止IP網(wǎng)上多媒體會 話的應(yīng)用層信令控制協(xié)議。目前SIP協(xié)議不斷完善，其最終目標(biāo)是為所有 Internet成功的應(yīng)用提供無所不在的接入。SIP協(xié)議以其更加開放、更易擴 展、與Internet緊密結(jié)合等特性逐步戰(zhàn)勝H.323、 MGCP等協(xié)議成為VoIP (Voice over Internet Protocol ，互聯(lián)網(wǎng)電話或者寬帶電話)的主流協(xié)議，正 得到越來越廣泛的支持。
P2P (peer-to-peer的縮寫，"點對點"或稱為對等聯(lián)網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)是一種打 破了傳統(tǒng)Client/Server (客戶機/服務(wù)器)模式的分布式對等網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)參與 者共享他們所擁有的一部分硬件資源，比如處理能力、存儲能力、網(wǎng)絡(luò)連 接能力、打印機等，這些共享資源由網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)和內(nèi)容，能被其它對等 節(jié)點直接訪問而無需經(jīng)過中間實體，網(wǎng)絡(luò)參與者既是資源(服務(wù)和內(nèi)容) 提供者，又是資源(服務(wù)和內(nèi)容)獲取者。P2P技術(shù)的發(fā)展以及P2P與網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，將影響整個計算機網(wǎng)絡(luò)的概念和人們獲取信息的模式。在 大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域中，P2P能有效的減輕服務(wù)器的負擔(dān)，增加系統(tǒng)的可擴 展性和健壯性。但是P2P分布式的特點導(dǎo)致了其可管理性和可控性較差， 這在很大程度上限制了 P2P的長期發(fā)展。
目前將SIP和P2P相結(jié)合發(fā)揮各自的優(yōu)勢是一個研究熱點，研究者們 基于P2P技術(shù)擴充了 SIP協(xié)議中資源分布和資源定位協(xié)議，充分利用SIP 協(xié)議簡單高效、通用性好的特點以及P2P技術(shù)高可擴展性和高魯棒性的特 點，這些擴展統(tǒng)稱為SIP P2P。根據(jù)SIP P2P中SIP協(xié)議和P2P協(xié)議不同的 結(jié)合方式，SIP P2P可以劃分為P2P over SIP和SIP over P2P兩種不同的類 型。所謂P2P over SIP,即利用SIP消息來維護P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)，也就是SIP 以tunnel(隧道)的方式來傳送P2P的信令，SIP為P2P覆蓋網(wǎng)提供維護、 控制的功能，同時負責(zé)媒體會話的建立。所謂SIP over P2P，將SIP置于P2P 覆蓋網(wǎng)之上，由P2P覆蓋網(wǎng)完成資源定位和P2P網(wǎng)絡(luò)自身的維護，也就是 說標(biāo)準(zhǔn)SIP協(xié)議中的SIP服務(wù)器的資源存儲和資源定位功能由分布式的P2P 網(wǎng)絡(luò)替代完成。
但是現(xiàn)有SIP P2P相關(guān)研究過多地關(guān)注SIP協(xié)議的擴展或者SIP協(xié)議的
去中心化，過分強調(diào)分布式和去中心化所帶來的靈活性，忽略了P2P應(yīng)用 長期以來固有的問題一可控可管性差，缺乏能夠臝利、可持續(xù)發(fā)展的運營
模式。如何有效利用SIP協(xié)議所提供的良好會話建立和控制機制，整合P2P 網(wǎng)絡(luò)各種資源，提高P2P網(wǎng)絡(luò)各種資源的利用率和服務(wù)能力，是急需解決 的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中P2P應(yīng)用的可控可管性差，缺乏能夠贏利、可持續(xù)發(fā) 展的運營模式的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種信令控制交互由信令控 制服務(wù)器統(tǒng)一處理，適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)可控可管理、可運營的支持P2P媒體傳輸 的SIP軟交換系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的 本發(fā)明支持P2P媒體傳輸?shù)腟IP軟交換系統(tǒng)包括信令控制服務(wù)器、媒 體中繼服務(wù)器、超級中繼服務(wù)節(jié)點、STUN服務(wù)節(jié)點以及P2P客戶端或普 通客戶端，釆用擴展SIP協(xié)議作為信令控制層的通信協(xié)議，由處于系統(tǒng)中 心位置的信令控制服務(wù)器集中處理轉(zhuǎn)發(fā)；媒體傳輸支持媒體中繼服務(wù)器轉(zhuǎn) 發(fā)、ICE方式的點對點直通和P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸多條路徑，其中信令控制服 務(wù)器，為整個IP通信系統(tǒng)的控制中心，所有的SIP消息都經(jīng)信令控制服務(wù) 器轉(zhuǎn)發(fā)，信令控制服務(wù)器接收來自P2P客戶端或普通客戶端的注冊請求， 并將注冊信息登記在信令控制服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，負責(zé)所有多媒體通信會 話的建立、修改和拆除，負責(zé)為通信會話選擇媒體中繼服務(wù)器，提供一種 經(jīng)媒體中繼服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的媒體傳輸備選路徑；媒體中繼服務(wù)器，具有公網(wǎng) IP地址，處理來自信令控制服務(wù)器的中繼請求，為通信會話分配中繼端口， P2P客戶端或普通客戶端雙方均將媒體數(shù)據(jù)包發(fā)送到中繼端口 ，媒體中繼服 務(wù)器將來自于一方P2P客戶端或普通客戶端的媒體數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到另一 P2P 客戶端或普通客戶端；超級中繼服務(wù)節(jié)點，為一長期運行的中繼服務(wù)節(jié)點， 加入到P2P網(wǎng)絡(luò)，作為P2P網(wǎng)絡(luò)的Bootstrap節(jié)點，處理來自P2P客戶端的 中繼請求，為通信會話分配中繼端口，中繼P2P客戶端之間的媒體數(shù)據(jù)包； STUN服務(wù)節(jié)點，加入到P2P網(wǎng)絡(luò)，作為P2P網(wǎng)絡(luò)的Bootstrap節(jié)點，處理 來自P2P客戶端的STUN請求；P2P客戶端，在建立通信的信令控制交互 之后，與另一P2P客戶端之間進行ICE交互過程，為本次通信尋找ICE方 式點對點直通的媒體傳輸備選路徑；在P2P網(wǎng)絡(luò)中為本次通信尋找經(jīng)中繼 服務(wù)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的媒體傳輸備選路徑，當(dāng)檢測到自己滿足成為中繼服務(wù)節(jié)點 的條件時，P2P客戶端申請加入P2P網(wǎng)絡(luò)，為其它P2P客戶端提供中繼服
所述P2P網(wǎng)絡(luò)具有兩層結(jié)構(gòu)，即資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)，其中 資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)為服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一的資源存儲、檢索功能；服務(wù)覆蓋 網(wǎng)絡(luò)面向不同的服務(wù)類型，每種服務(wù)類型均形成一個獨立的覆蓋網(wǎng)絡(luò)，所
有服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)使用統(tǒng) 一 的資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)訪問接口發(fā)布和檢索服務(wù)信息；
P2P網(wǎng)絡(luò)支持的服務(wù)類型包括中繼服務(wù)和STUN服務(wù)，其中中繼服務(wù)的服 務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)為無結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，每個P2P客戶端節(jié)點從資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)獲取大量 的中繼服務(wù)節(jié)點信息進行篩選，并緩存部分可用的服務(wù)節(jié)點，并且P2P客 戶端與中繼服務(wù)節(jié)點之間以及中繼服務(wù)節(jié)點與中繼服務(wù)節(jié)點之間周期性地 交互信息；STUN服務(wù)的服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)為無結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，每個P2P客戶端節(jié) 點從資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)獲取STUN服務(wù)節(jié)點信息，緩存可用的STUN服務(wù)節(jié)點； 所述P2P客戶端從上到下劃分為相對獨立的SIP應(yīng)用層、P2P服務(wù)層和P2P 訪問層，下層為其上一層提供服務(wù)；P2P服務(wù)層抽象所有的P2P服務(wù)類型， 服務(wù)類型之間相對獨立；所述超級中繼服務(wù)節(jié)點及STUN服務(wù)節(jié)點從上到 下分別劃分為P2P服務(wù)層和P2P訪問層，下層為其上一層提供服務(wù)；P2P 服務(wù)層抽象所有的P2P服務(wù)類型，服務(wù)類型之間相對獨立。
本發(fā)明支持P2P媒體傳輸?shù)腟IP軟交換系統(tǒng)的實現(xiàn)方法具有以下步驟:
系統(tǒng)初始化信令控制服務(wù)器、媒體中繼服務(wù)器、超級中繼服務(wù)節(jié)點 和STUN服務(wù)節(jié)點啟動并進行初始化；超級中繼服務(wù)節(jié)點加入到中繼服務(wù) 覆蓋網(wǎng)絡(luò)；STUN服務(wù)節(jié)點加入到STUN服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)；P2P客戶端和普通 客戶端向信令控制服務(wù)器注冊；P2P客戶端連接到中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)和 STUN服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)；P2P客戶端進行自我評價，若評價通過則加入到中繼 服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)，成為中繼服務(wù)節(jié)點；客戶端之間通過控制信令交互建立通 信會話信令控制服務(wù)器處理并轉(zhuǎn)發(fā)控制信令，為本次通信選擇媒體中繼 服務(wù)器，提供一種經(jīng)媒體中繼服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的媒體傳輸備選路徑；P2P客戶端 根據(jù)控制信令交互判斷另一客戶端是否具有P2P功能；若通信雙方均為P2P 客戶端,P2P客戶端在中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)中為本次通信尋找經(jīng)中繼服務(wù)節(jié)點 轉(zhuǎn)發(fā)的P2P網(wǎng)絡(luò)媒體傳輸備選路徑；P2P客戶端主叫方對所有的媒體傳輸 備選路徑進行評價，選擇性能最優(yōu)的媒體傳輸路徑，P2P客戶端雙方切換媒 體傳輸至最優(yōu)的媒體傳輸路徑;P2P客戶端雙方仍保留其它備選的媒體傳輸 路徑；若當(dāng)前傳輸路徑失效而導(dǎo)致通話中斷，P2P客戶端雙方切換到備選的 媒體傳輸路徑；通信會話結(jié)東，P2P客戶端釋放P2P網(wǎng)絡(luò)媒體傳輸路徑， 信令控制服務(wù)器釋放經(jīng)媒體中繼服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的媒體傳輸路徑。
P2P客戶端在建立通信會話的控制信令交互中，攜帶ICE收集地址信 息，并在控制信令交互之后進行ICE連通性檢測，為本次通信尋找ICE方 式點對點直通的媒體傳輸備選路徑。
所述的根據(jù)在會話建立過程中控制信令交互來判斷另一客戶端是否具 有P2P功能具體如下
P2P客戶端發(fā)起呼叫時，設(shè)置INVITE消息SDP部分的參數(shù)，用于表 明自己具有P2P功能；P2P客戶端被叫方應(yīng)答呼叫時，設(shè)置200OK消息SDP 部分的參數(shù)；P2P客戶端主叫方檢查200OK消息SDP部分的參數(shù)，即可判 斷通信被叫方是否具有P2P功能；P2P客戶端被叫方檢查INVTE消息SDP 部分的參數(shù)，即可判斷通信主叫方是否具有P2P功能。
所述P2P客戶端在中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)中為本次通信尋找經(jīng)中繼服務(wù)節(jié)
點轉(zhuǎn)發(fā)的媒體傳輸備選路徑，其中P2P客戶端之間使用INFO消息進行交 互，步驟如下
1 ) P2P客戶端主叫方從目前可用的中繼服務(wù)節(jié)點中按優(yōu)先級選擇多個 中繼服務(wù)節(jié)點組成新的列表；
2) P2P客戶端主叫方構(gòu)造第一個INFO消息，將得到的中繼服務(wù)節(jié)點 信息填寫到該消息中，發(fā)送該消息到P2P客戶端被叫方；
3 ) P2P客戶端被叫方接收到第 一個INFO消息后，回送應(yīng)答消息給P2P 客戶端主叫方，并從第一個INFO消息中得到待選的中繼服務(wù)節(jié)點列表信 息；
4 ) P2P客戶端被叫方對中繼服務(wù)節(jié)點列表中的所有中繼服務(wù)節(jié)點進行 綜合評價，按優(yōu)先級重新排序；
5) P2P客戶端被叫方構(gòu)造第二個INFO消息，將新的中繼服務(wù)節(jié)點列 表信息填寫到該消息中，發(fā)送該消息到P2P客戶端主叫方；
6 )P2P客戶端主叫方接收到第二個INFO消息后，回送應(yīng)答消息給P2P 客戶端被叫方，并從第二個INFO消息中得到經(jīng)過P2P客戶端雙方評價的 中繼服務(wù)節(jié)點列表信息；
7) P2P客戶端主叫方取得上述中繼服務(wù)節(jié)點列表中的第一個中繼服務(wù) 節(jié)點，向該中繼服務(wù)節(jié)點請求中繼資源；若請求成功，則構(gòu)造第三個INFO 消息，將得到的中繼資源信息填寫到該消息中，發(fā)送該消息到P2P客戶端 被叫方，轉(zhuǎn)至步驟8);
若請求不成功，則將該中繼服務(wù)節(jié)點從中繼服務(wù)節(jié)點列表中刪除，重 復(fù)步驟7);若中繼服務(wù)節(jié)點列表為空，則本次P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑的選擇過 程失敗， 一段時間后，重新開始P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑的選擇過程；
8 ) P2P客戶端被叫方接收到第三個INFO消息后，回送應(yīng)答消息給P2P 客戶端主叫方，并從第三個INFO消息中得到待選的中繼服務(wù)節(jié)點信息，并 向該中繼服務(wù)節(jié)點請求中繼資源，若請求成功，則構(gòu)造第四個INFO消息， 將得到的中繼資源信息填寫到第四個INFO消息中，發(fā)送第四個INFO消息 到P2P客戶端主叫方；若請求不成功，P2P客戶端被叫方不作任何操作；
9 )P2P客戶端主叫方接收到第四個INFO消息后，回送應(yīng)答消息給P2P 客戶端被叫方，并從第四個INFO消息中得到待選的中繼服務(wù)節(jié)點信息；若 在一定時間內(nèi)沒有收到P2P客戶端被叫方的第四個INFO消息，則將待選 的中繼服務(wù)節(jié)點從中繼服務(wù)節(jié)點列表中刪除，重復(fù)步驟7 )。
所述P2P客戶端主叫方對所有的備選路徑進行評價具體為P2P客戶 端主叫方向備選路徑發(fā)送既定時間的測試數(shù)據(jù)流，計算測試數(shù)據(jù)流的丟包 率、延遲及抖動參數(shù)。
P2P客戶端之間使用 一次性加密密鑰對通信會話的媒體流數(shù)據(jù)包進行 加密，在通信會話建立過程中完成一次性加密密鑰的安全傳輸。
本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點
1. 具有很好的可控性和可管理性。本發(fā)明通信會話的信令控制部分由 處于中心位置的信令控制服務(wù)器集中處理轉(zhuǎn)發(fā)，可實現(xiàn)完善的計費功能、 統(tǒng)計功能和監(jiān)控功能等，因此整個系統(tǒng)具有很好的可控性和可管理性。
2. 具有很好的兼容性。本發(fā)明信令控制交互采用標(biāo)準(zhǔn)SIP協(xié)議處理方
式，仍然沿用傳統(tǒng)的c/s模式，由處于中心位置的集中式的信令控制服務(wù) 器統(tǒng)一處理，只要符合標(biāo)準(zhǔn)SIP協(xié)議的SIP客戶端均可與本系統(tǒng)配合使用， 因此具有良好的兼容性。
3. 具有很高的可靠性。本發(fā)明P2P客戶端為通信會話同時維持著多條 媒體傳輸備選路徑，盡量減少因網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性帶來的通信中斷，因此具 有很高的可靠性。
4. 具有很好的擴展性。本發(fā)明P2P客戶端的實現(xiàn)釆用標(biāo)準(zhǔn)SIP終端與 P2P功能松散耦合的方式，P2P功能部分以動態(tài)鏈接庫的形式為上層SIP應(yīng) 用提供接口 ，標(biāo)準(zhǔn)SIP終端僅需少量修改即可支持P2P功能，因此具有很 好的擴展性。
5. 有效改善通信質(zhì)量。本發(fā)明在通信建立后對多條媒體傳輸路徑進行 評價，選擇性能最優(yōu)的媒體傳輸路徑，有效改善了通信質(zhì)量。
6. 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負擔(dān)的分散化。本發(fā)明將更多的功能分散到客戶端，分散 了網(wǎng)絡(luò)負擔(dān)，適應(yīng)了未來終端越來越職能化的要求。


圖l為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明系統(tǒng)中P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖3為發(fā)明系統(tǒng)中P2P客戶端的協(xié)議層次結(jié)構(gòu)圖4為發(fā)明系統(tǒng)中超級中繼服務(wù)節(jié)點的協(xié)議層次結(jié)構(gòu)圖5為發(fā)明系統(tǒng)中STUN服務(wù)節(jié)點的協(xié)議層次結(jié)構(gòu)圖6為本發(fā)明方法P2P客戶端的自我評價機制流程圖7為本發(fā)明方法會話交互過程圖8為本發(fā)明方法P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑的選擇過程圖9為本發(fā)明方法媒體流 一 次性加密密鑰的協(xié)商過程圖。
具體實施例方式
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
如圖1所示，本發(fā)明支持P2P媒體傳輸?shù)腟IP軟交換系統(tǒng)包括信令控 制服務(wù)器、媒體中繼服務(wù)器、超級中繼服務(wù)節(jié)點、STUN服務(wù)節(jié)點以及P2P 客戶端或普通客戶端，釆用擴展SIP協(xié)議作為信令控制層的通信協(xié)議，由 處于系統(tǒng)中心位置的信令控制服務(wù)器集中處理轉(zhuǎn)發(fā)；媒體傳輸支持媒體中 繼服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)、ICE方式的點對點直通和P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸多條路徑；其中， P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑按照既定策略進行了優(yōu)化，最終由通信終端按既定評價機 制進行媒體傳輸路徑的選擇；媒體流傳輸釆用加密方式，加密密鑰由通信
雙方在通話建立過程中協(xié)商。會話建立過程的信令控制過程完全兼容標(biāo)準(zhǔn) 的SIP協(xié)議，因此系統(tǒng)兼容所有遵循SIP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的客戶端，包括各種軟電
話、IP話機、移動通信終端等。其中
信令控制服務(wù)器，為整個IP通信系統(tǒng)的控制中心，所有的SIP消息都 經(jīng)信令控制服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)；提供標(biāo)準(zhǔn)的注冊服務(wù)器和代理服務(wù)器的功能，接 受來自P2P客戶端或普通客戶端的注冊請求，并將注冊信息登記在信令控 制服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中；負責(zé)所有多媒體通信會話的建立、修改和拆除；負 責(zé)為通信會話選擇媒體中繼服務(wù)器，提供 一 種經(jīng)媒體中繼服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的媒 體傳輸備選路徑；
媒體中繼服務(wù)器，具有公網(wǎng)IP地址，處理來自信令控制服務(wù)器的中繼 請求，為通信會話分配中繼端口， P2P客戶端或普通客戶端雙方均將媒體數(shù) 據(jù)包發(fā)送到中繼端口，媒體中繼服務(wù)器將來自于一方P2P客戶端或普通客 戶端的媒體數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到另一 P2P客戶端或普通客戶端，不對實時數(shù)據(jù)作 其它附加操作，盡量減少實時數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)時延；
超級中繼服務(wù)節(jié)點，為一長期運行的中繼服務(wù)節(jié)點，加入到P2P網(wǎng)絡(luò)， 作為P2P網(wǎng)絡(luò)的Bootstrap節(jié)點；處理來自P2P客戶端的中繼請求，為通信 會話分配中繼端口，中繼P2P客戶端之間的媒體數(shù)據(jù)包；
STUN服務(wù)節(jié)點,加入到P2P網(wǎng)絡(luò)，作為P2P網(wǎng)絡(luò)的Bootstrap節(jié)點; 處理來自P2P客戶端的STUN請求，具有標(biāo)準(zhǔn)的STUN服務(wù)器功能；
P2P客戶端，除完全遵循標(biāo)準(zhǔn)SIP協(xié)議之外，還支持媒體流數(shù)據(jù)包的加 密處理、ICE功能以及P2P功能在建立通信的信令控制交互過程中，P2P 客戶端之間協(xié)商用于媒體流數(shù)據(jù)包加密的 一次性加密密鑰；在建立通信的 信令控制交互之后，與另一P2P客戶端之間進行ICE交互過程，為本次通 信尋找ICE方式點對點直通的媒體傳輸備選路徑；在P2P網(wǎng)絡(luò)中為本次通 信尋找經(jīng)中繼服務(wù)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的媒體傳輸備選路徑；當(dāng)檢測到自己滿足成為 中繼服務(wù)節(jié)點的條件時，P2P客戶端申請加入P2P網(wǎng)絡(luò)，為其它P2P客戶 端提供中繼服務(wù)。隨著系統(tǒng)的不斷擴展，客戶端越來越多，同時提供中繼 服務(wù)的中繼服務(wù)節(jié)點也相應(yīng)增加。
所述的信令控制服務(wù)器和媒體中繼服務(wù)器均不具有P2P功能，即不加 入到P2P網(wǎng)絡(luò)或從P2P網(wǎng)絡(luò)中獲取資源；所述的超級中繼服務(wù)節(jié)點、STUN 服務(wù)節(jié)點均具有P2P功能，加入到P2P網(wǎng)絡(luò)，為通信終端提供相應(yīng)的服務(wù), 部署在運行穩(wěn)定的機器上。
2. P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
如圖2所示，所述P2P網(wǎng)絡(luò)具有兩層結(jié)構(gòu)，即資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)覆 蓋網(wǎng)絡(luò)，其中資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)為服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一的資源存儲、檢索功 能；服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)面向不同的服務(wù)類型，每種服務(wù)類型均形成一個獨立的 覆蓋網(wǎng)絡(luò)，所有服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)使用統(tǒng)一的資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)訪問接口發(fā)布和檢 索服務(wù)信息。
P2P網(wǎng)絡(luò)支持的服務(wù)類型包括中繼服務(wù)和STUN服務(wù)，對于中繼服務(wù)， P2P客戶端需要在很短的時間內(nèi)找到 一個可用的中繼服務(wù)節(jié)點，而且此中繼 服務(wù)節(jié)點到兩個通信終端的延遲都應(yīng)該比較小，因此必須充分挖掘中繼服 務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)的拓撲信息，相應(yīng)的資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)釆用復(fù)雜的圖模型，每個客 戶端節(jié)點從資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)獲取大量的服務(wù)節(jié)點信息，按照一定的策略對其 進行篩選，并緩存部分可用的服務(wù)節(jié)點，并且客戶端與中繼服務(wù)節(jié)點之間 以及中繼服務(wù)節(jié)點與中繼服務(wù)節(jié)點之間周期性地交互信息；對于STUN服 務(wù)，因?qū)崟r性的要求不高，資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)采用簡單的圖模型，每個P2P 客戶端節(jié)點從資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)獲取STUN服務(wù)節(jié)點信息，緩存可用的STUN
服務(wù)節(jié)點。
3. P2P網(wǎng)絡(luò)組成實體的協(xié)議層次結(jié)構(gòu)
如圖3所示，所述P2P客戶端從上到下劃分為SIP應(yīng)用層、P2P服務(wù) 層和P2P訪問層，三者相對獨立，下層以動態(tài)鏈接庫的形式為其上層提供 服務(wù)。
如圖4和圖5所示，所述超級中繼服務(wù)節(jié)點及STUN服務(wù)節(jié)點從上到 下分別劃分為P2P服務(wù)層和P2P訪問層，兩者相對獨立，下層以動態(tài)鏈接 庫的形式為其上層提供服務(wù)。
SIP應(yīng)用層完成擴展SIP協(xié)議的控制，通過接口與P2P服務(wù)層交互，完 成對P2P網(wǎng)絡(luò)資源的訪問和使用。
P2P訪問層為P2P服務(wù)層提供開放的、透明的資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)訪問接口， 被所有服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)所共享，包括在資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)中對服務(wù)資源進行存儲 和檢索。
P2P服務(wù)層抽象所有的P2P服務(wù)類型，服務(wù)類型之間相對獨立，每種 服務(wù)類型按照功能角色不同分為服務(wù)層客戶端邏輯和服務(wù)層服務(wù)器邏輯；
服務(wù)層客戶端邏輯為SIP應(yīng)用層提供訪問服務(wù)資源的接口，具體功能 包括
1) 服務(wù)節(jié)點評價對服務(wù)節(jié)點進行連通性、有效性和性能檢測；
2) 服務(wù)節(jié)點篩選按照既定策略對性能較好的服務(wù)節(jié)點進行擇優(yōu)選取;
3) 服務(wù)節(jié)點管理對服務(wù)節(jié)點進行多級緩存，動態(tài)、高效的管理服務(wù) 節(jié)點；
4) 自我評價機制對終端多項指標(biāo)進行自我評價，包括NAT類型、 網(wǎng)絡(luò)帶寬、CPU能力及占用率、內(nèi)存大小及使用率等；確定可以提供某種 服務(wù)時，向P2P網(wǎng)絡(luò)自舉成為服務(wù)節(jié)點；
5) 服務(wù)資源請求向服務(wù)節(jié)點請求特定的服務(wù)資源，為SIP應(yīng)用層提 供月艮務(wù)。
'服務(wù)層服務(wù)器邏輯為P2P客戶端提供特定的服務(wù)資源，具體功能包括: l)服務(wù)資源管理對本地的服務(wù)資源進行管理與統(tǒng)計，并對非正常釋 放的服務(wù)資源進行回收，保證資源可以再利用，為服務(wù)層客戶端邏輯提供
各種服務(wù)的實際承載能力；
2) 本地資源統(tǒng)計對本地CPU能力及占用率、內(nèi)存大小及使用率以 及帶寬參數(shù)進行收集、統(tǒng)計；
3) 提供資源服務(wù)響應(yīng)'服務(wù)層客戶端邏輯的服務(wù)資源請求，為之提供 相關(guān)服務(wù)。
4.系統(tǒng)實現(xiàn)方法 4.1實現(xiàn)方法綜述
本發(fā)明支持P2P媒體傳輸?shù)腟IP軟交換系統(tǒng)的實現(xiàn)方法具有以下步驟:
系統(tǒng)初始化信令控制服務(wù)器、媒體中繼服務(wù)器、超級中繼服務(wù)節(jié)點 和STUN服務(wù)節(jié)點啟動并進行初始化；超級中繼服務(wù)節(jié)點加入到中繼服務(wù) 覆蓋網(wǎng)絡(luò)；STUN服務(wù)節(jié)點加入到STUN服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)；
P2P客戶端和普通客戶端向信令控制服務(wù)器注冊;信令控制服務(wù)器接受 客戶端注冊并更新用戶信息數(shù)據(jù)庫；
P2P客戶端連接到中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)和STUN服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)；
P2P客戶端進行自我評價，若評價通過則加入到中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)，成 為中繼服務(wù)節(jié)點；成為中繼服務(wù)節(jié)點的P2P客戶端等待來自其它P2P客戶 端的中繼資源請求，為之提供中繼服務(wù)；
客戶端之間通過控制信令交互建立通信會話信令控制服務(wù)器處理并 轉(zhuǎn)發(fā)控制信令，為本次通信選擇媒體中繼服務(wù)器，提供一種經(jīng)媒體中繼服 務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的媒體傳輸備選路徑;P2P客戶端根據(jù)控制信令交互判斷另 一客戶 端是否具有P2P功能；
若通信雙方均為P2P客戶端，P2P客戶端在上述控制信令交互中攜帶 ICE收集地址信息，并在控制信令交互之后進行ICE連通性檢測，為本次 通信尋找ICE方式點對點直通的媒體傳輸備選路徑；
若ICE連通性檢測結(jié)果為沒有實現(xiàn)局域網(wǎng)點對點直通，P2P客戶端在 中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)中為本次通信尋找經(jīng)中繼服務(wù)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的媒體傳輸備選 路徑；
P2P客戶端主叫方對所有的媒體傳輸備選路徑進行評價,選擇性能最優(yōu) 的媒體傳輸路徑，P2P客戶端雙方切換媒體傳輸至最優(yōu)的媒體傳輸路徑；
切換到最優(yōu)媒體傳輸路徑之后，P2P客戶端雙方仍保留其它備選的媒體 傳輸路徑，并周期性進行?；睿?br> 若當(dāng)前傳輸路徑失效而導(dǎo)致通話中斷，P2P客戶端雙方切換到備選的媒 體傳輸路徑；
通信會話結(jié)東，P2P客戶端釋放P2P網(wǎng)絡(luò)媒體傳輸路徑；信令控制服 務(wù)器釋放經(jīng)媒體中繼服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的媒體傳輸路徑。 4.2主要功能實體的工作步驟 4.2.1信令控制服務(wù)器
l)初始化，包括設(shè)定IP地址，端口號等，初始化用戶信息數(shù)據(jù)庫；
2) 等待客戶端的注冊；
3) 接收到客戶端注冊后，更新用戶信息數(shù)據(jù)庫；
4) 等待接收客戶端的通信請求；
5) 接收到客戶端的通信請求，為本次通信選擇媒體中繼服務(wù)器，修改 通信請求，判斷目的地并轉(zhuǎn)發(fā)通信請求；
4.2.2媒體中繼服務(wù)器
1) 初始化，包括設(shè)定IP地址，端口號等；
2) 等待接收信令控制服務(wù)器的中繼請求；
3) 接收到信令控制服務(wù)器的中繼請求，為通信會話分配中繼地址和端 口號，中繼通信雙方的媒體流數(shù)據(jù)包；
4.2.3超級中繼服務(wù)節(jié)點
1) 初始化，包括設(shè)定IP地址，端口號等；
2) 加入到中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)；
3) 等待處理來自P2P客戶端的中繼請求；
4 )接收到P2P客戶端的中繼請求，為通信會話分配中繼地址和端口號， 中繼通信雙方的媒體流數(shù)據(jù)包；
4.2.4 STUN服務(wù)節(jié)點
1) 初始化，包括設(shè)定IP地址，端口號等；
2) 加入到STUN服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)；
3) 等待處理來自P2P客戶端的STUN請求
4 )接收到P2P客戶端的STUN請求，根據(jù)STUN請求的類型做出相應(yīng) 的回應(yīng)；
4.2.5 P2P客戶端
l)初始化，包括設(shè)定IP地址，端口號等；
2 )注冊使用SIP協(xié)議中的REGISTER消息向信令控制服務(wù)器注冊；
3) 連接到中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)從中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)中獲取多個中繼服 務(wù)節(jié)點，并進行性能評價，按性能優(yōu)先級排序保存在緩存中；
4) 連接到STUN服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)從STUN服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)中獲取多個 STUN服務(wù)節(jié)點，并進行性能評價，按性能優(yōu)先級排序保存在緩存中；
5 )自我評價評價P2P客戶端本身是否符合成為中繼服務(wù)節(jié)點的條件, 參見4.3部分,若評價通過則加入到中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)，成為中繼服務(wù)節(jié)點；
6 )成為中繼服務(wù)節(jié)點的P2P客戶端等待處理來自其它P2P客戶端的中
繼請求，為之提供中繼服務(wù)；
7)與另一客戶端進行通信會話交互過程使用INVITE消息，經(jīng)信令 控制服務(wù)器處理轉(zhuǎn)發(fā)，參見4.4部分；
4.3 P2P客戶端自我評價機制
P2P客戶端的中繼服務(wù)層客戶端邏輯進行自我評價過程，如圖6和圖1 所示，包括以下過程
14
對P2P客戶端本身的多項指標(biāo)進行檢測；包括網(wǎng)絡(luò)帶寬、CPU能力及 占用率、內(nèi)存大小及使用率等；
若滿足設(shè)定的閾值,使用STUN服務(wù)檢測P2P客戶端本身是否處在NAT 之后；
若處在NAT之后，則使用STUN服務(wù)判斷NAT的類型；
如果NAT的類型為全通性NAT(Full Cone NAT),則P2P客戶端成為中
繼服務(wù)節(jié)點，并加入到中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)；
或者如果上述使用STUN服務(wù)檢測P2P客戶端本身是否處在NAT之后
的結(jié)果為不在NAT之后，則P2P客戶端成為中繼服務(wù)節(jié)點，并加入到中繼
服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)。
4.4通信會話交互過程
如圖7所示，以P2P客戶端UA-1和P2P客戶端UA-2之間的通信會話 交互過程為例加以說明，步驟如下
1 ) P2P客戶端主叫方UA-1和P2P客戶端被叫方UA-2通過控制信令 INVITE/200OK/ACK消息的交互完成會話建立過程
信令控制服務(wù)器接收到INVITE消息后為此會話選擇了一個媒體中繼 服務(wù)器，在接收到INVITE消息和200OK消息后，向選定的媒體中繼服務(wù) 器發(fā)送中繼請求；媒體中繼服務(wù)器為之分配中繼端口，并將中繼地址和端 口信息放入中繼回應(yīng)回送給信令控制服務(wù)器；信令控制服務(wù)器根據(jù)中繼回 應(yīng)修改INVITE消息和200OK消息SDP部分的媒體流地址及端口信息，并 轉(zhuǎn)發(fā)INVITE消息和200OK消息；
P2P客戶端主叫方UA-1將INVITE消息SDP部分的"i="參數(shù)設(shè)置為 "sipp2p"; P2P客戶端被叫方UA-2將200OK消息SDP部分的"i="參數(shù) 設(shè)置^ "sipp2p"; P2P客戶端主叫方UA-1和P2P客戶端被叫方UA-2通過 檢查INVITE/200OK消息SDP部分的"i="參數(shù)是否為"sipp2p"得知通 信對端具有P2P功能。
2 ) P2P客戶端主叫方UA-1和P2P客戶端被叫方UA-2分別在INVITE 和200OK消息SDP部分攜帶ICE收集到的地址信息，并在控制信令交互 之后進行ICE連通性檢測；其中ICE收集到的地址信息按優(yōu)先級從高到低 包括
發(fā)送和接收媒體流的本地地址和端口；
若發(fā)送和接收媒體流的本地地址是私網(wǎng)地址，還包括通過STUN協(xié)議 獲得的NAT映射后地址。
3 )經(jīng)過ICE連通性檢測后，P2P客戶端主叫方UA-1和P2P客戶端被 叫方UA-2之間沒有實現(xiàn)局域網(wǎng)直通，在中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)中為本次通信尋 找經(jīng)中繼服務(wù)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的媒體傳輸備選路徑
4) P2P客戶端主叫方UA-1對所有的備選路徑進行評價，向備選路徑 發(fā)送既定時間的測試數(shù)據(jù)流，計算測試數(shù)據(jù)流的丟包率、延遲及抖動等參
數(shù)，最終選擇了 P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑，P2P客戶端主叫方UA-1和P2P客戶端 被叫方UA-2切換媒體傳輸?shù)街欣^服務(wù)節(jié)點；
5 )媒體傳輸路徑選定后，P2P客戶端主叫方UA-1和P2P客戶端被叫 方UA-2仍保留著其它備選的傳輸路徑，并周期性進行?；睿?一旦當(dāng)前傳輸 路徑失效而導(dǎo)致通話中斷，可及時地切換到備選的媒體傳輸路徑；
6) P2P客戶端主叫方UA-1結(jié)東本通信會話，發(fā)送BYE消息到信令控 制服務(wù)器，并向P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑中的中繼服務(wù)節(jié)點發(fā)送中繼資源回收請 求，請求中繼服務(wù)節(jié)點回收中繼資源；信令控制服務(wù)器接收到BYE消息后， 向為此會話選定的媒體中繼服務(wù)器發(fā)送拆除請求，請求媒體中繼服務(wù)器回 收中繼資源，并轉(zhuǎn)發(fā)BYE消息到P2P客戶端被叫方UA-2, P2P客戶端被 叫方UA-2對BYE消息做出回應(yīng)。
4.5 P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑的選擇過程
如圖8所示，所述P2P客戶端在中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)中為本次通信尋找 經(jīng)中繼服務(wù)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的媒體傳輸備選路徑，其中P2P客戶端之間使用INFO 消息進行交互，步驟如下
1) P2P客戶端主叫方UA-1的SIP應(yīng)用層向P2P服務(wù)層請求目前可用 的中繼服務(wù)節(jié)點，P2P服務(wù)層從中繼服務(wù)節(jié)點緩存列表中按優(yōu)先級選擇多個 中繼服務(wù)節(jié)點組成新的列表，并按綜合評價值進行升序排序，返回到SIP 應(yīng)用層；
2 )P2P客戶端主叫方UA-1的SIP應(yīng)用層構(gòu)造第 一個INFO消息INFO-1, 將得到的中繼服務(wù)節(jié)點信息填寫到該消息的消息體中，發(fā)送該消息到P2P 客戶端被叫方UA-2;
3) P2P客戶端被叫方UA-2的SIP應(yīng)用層接收到第一個INFO消息 INFO-l后，回送應(yīng)答消息200OK給P2P客戶端主叫方，并從第一個INFO 消息INFO-l的消息體部分得到待選的中繼服務(wù)節(jié)點列表信息；
4 ) P2P客戶端被叫方UA-2的SIP應(yīng)用層請求P2P服務(wù)層對中繼服務(wù) 節(jié)點列表中的所有中繼服務(wù)節(jié)點進行綜合評價，將取得的延遲值與P2P客 戶端主叫方的延遲值相加作為服務(wù)節(jié)點新的延遲值，按優(yōu)先級延遲值重新 排序；
5 )P2P客戶端被叫方UA-2的SIP應(yīng)用層構(gòu)造第二個INFO消息INFO-2, 將新的中繼服務(wù)節(jié)點列表信息填寫到該消息的消息體中，發(fā)送該消息到P2P 客戶端主叫方UA-1;
6 ) P2P客戶端主叫方UA-1的SIP應(yīng)用層接收到INFO-2消息后，回送 應(yīng)答消息200OK給P2P客戶端被叫方，并從第二個INFO消息INFO-2的 消息體部分得到經(jīng)過P2P客戶端雙方評價的中繼服務(wù)節(jié)點列表信息；
7) P2P客戶端主叫方UA-1的SIP應(yīng)用層取得上述中繼服務(wù)節(jié)點列表 中的第一個中繼服務(wù)節(jié)點，請求P2P服務(wù)層向該中繼服務(wù)節(jié)點請求中繼資 源；若請求成功，則構(gòu)造第三個INFO消息INFO-3，將得到的中繼資源信
息(包括中繼服務(wù)節(jié)點的IP地址、服務(wù)控制端口、媒體中繼端口等)填寫
到該消息的消息體中，發(fā)送該消息到P2P客戶端被叫方UA-2，轉(zhuǎn)至步驟8 );
若請求不成功，則將該中繼服務(wù)節(jié)點從中繼服務(wù)節(jié)點列表中刪除，重 復(fù)步驟7);若中繼服務(wù)節(jié)點列表為空，則本次P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑的選擇過 程失敗， 一段時間后，重新開始P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑的選擇過程；
8) P2P客戶端被叫方UA-2的SIP應(yīng)用層接收到第三個INFO消息 INFO-3后，回送應(yīng)答消息200OK給P2P客戶端主叫方，并從第三個INFO 消息INFO-3的消息體部分得到待選的中繼服務(wù)節(jié)點信息，并向該中繼服務(wù) 節(jié)點請求中繼資源，若請求成功，則構(gòu)造第四個INFO消息INFO-4，將得 到的中繼資源信息(包括中繼服務(wù)節(jié)點的IP地址、服務(wù)控制端口、媒體中 繼端口等)填寫到第四個INFO消息INFO-4的消息體中，發(fā)送第四個INFO 消息INFO-4到P2P客戶端主叫方；若請求不成功，P2P客戶端被叫方UA-2 不作任何操作；
9) P2P客戶端主叫方UA-1的SIP應(yīng)用層接收到第四個INFO消息 INFO-4后，回送應(yīng)答消息200OK給P2P客戶端li叫方，并從第四個INFO 消息INFO-4的消息體部分得到待選的中繼服務(wù)節(jié)點信息；若在一定時間內(nèi) 沒有收到P2P客戶端被叫方的第四個INFO消息INFO-4,則將待選的中繼 服務(wù)節(jié)點從中繼服務(wù)節(jié)點列表中刪除，重復(fù)步驟7)。
4.6媒體流的安全傳輸
P2P客戶端之間使用 一次性加密密鑰對通信會話的媒體流數(shù)據(jù)包進行 加密。如圖9所示，在通信會話建立過程中，P2P客戶端之間完成一次性加 密密鑰的安全傳輸，具體如下
1 ) P2P客戶端主叫方產(chǎn)生為本次通信加密媒體流數(shù)據(jù)包的一次性加密 密鑰(p)，將主叫SIPURI的用戶密碼(sa)作為對稱密鑰對一次性加密密 鑰進行加密，并在INVITE消息中擴展私有頭域攜帶加密后的 一次性加密密 鑰((p) sa)以及完整性驗證信息(MD5 (p));
2)信令控制服務(wù)器從INVITE消息中取得加密后的一次性加密密鑰， 用主叫SIPURI的用戶密碼(sa)對其進行解密(((p) sa) sa),再用被叫 SIPURI的用戶密碼(sb)對解密出來的一次性加密密鑰進行加密，并將新 加密后的一次性加密密鑰((p) sb)重新放入INVITE消息中轉(zhuǎn)發(fā)到P2P 客戶端被叫方；
3 ) P2P客戶端被叫方從INVITE消息中取得加密后的一次性加密密鑰 以及完整性驗證信息，用被叫SIPURI的用戶密碼(sb)對加密后的一次性 加密密鑰進行解密(((p) sb) sb)，得到一次性加密密鑰，并進行完整性驗 證。
權(quán)利要求
1.一種支持P2P媒體傳輸?shù)腟IP軟交換系統(tǒng)，其特征在于包括信令控制服務(wù)器、媒體中繼服務(wù)器、超級中繼服務(wù)節(jié)點、STUN服務(wù)節(jié)點以及P2P客戶端或普通客戶端，采用擴展SIP協(xié)議作為信令控制層的通信協(xié)議，由處于系統(tǒng)中心位置的信令控制服務(wù)器集中處理轉(zhuǎn)發(fā)；媒體傳輸支持媒體中繼服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)、ICE方式的點對點直通和P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸多條路徑，其中信令控制服務(wù)器，為整個IP通信系統(tǒng)的控制中心，所有的SIP消息都經(jīng)信令控制服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)；接收來自P2P客戶端或普通客戶端的注冊請求，并將注冊信息登記在信令控制服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中；負責(zé)所有多媒體通信會話的建立、修改和拆除；負責(zé)為通信會話選擇媒體中繼服務(wù)器，提供一種經(jīng)媒體中繼服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的媒體傳輸備選路徑；媒體中繼服務(wù)器，具有公網(wǎng)IP地址，處理來自信令控制服務(wù)器的中繼請求，為通信會話分配中繼端口，P2P客戶端或普通客戶端雙方均將媒體數(shù)據(jù)包發(fā)送到中繼端口，媒體中繼服務(wù)器將來自于一方P2P客戶端或普通客戶端的媒體數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到另一P2P客戶端或普通客戶端；超級中繼服務(wù)節(jié)點，為一長期運行的中繼服務(wù)節(jié)點，加入到P2P網(wǎng)絡(luò)，作為P2P網(wǎng)絡(luò)的Bootstrap節(jié)點；處理來自P2P客戶端的中繼請求，為通信會話分配中繼端口，中繼P2P客戶端之間的媒體數(shù)據(jù)包；STUN服務(wù)節(jié)點，加入到P2P網(wǎng)絡(luò)，作為P2P網(wǎng)絡(luò)的Bootstrap節(jié)點；處理來自P2P客戶端的STUN請求；P2P客戶端，在建立通信的信令控制交互之后，與另一P2P客戶端之間進行ICE交互過程，為本次通信尋找ICE方式點對點直通的媒體傳輸備選路徑；在P2P網(wǎng)絡(luò)中為本次通信尋找經(jīng)中繼服務(wù)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的媒體傳輸備選路徑；當(dāng)檢測到自己滿足成為中繼服務(wù)節(jié)點的條件時，P2P客戶端申請加入P2P網(wǎng)絡(luò)，為其它P2P客戶端提供中繼服務(wù)。
2. 按權(quán)利要求1所述的支持P2P媒體傳輸?shù)腟IP軟交換系統(tǒng)，其特征 在于所述P2P網(wǎng)絡(luò)具有兩層結(jié)構(gòu)，即資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)，其 中資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)為服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一的資源存儲、檢索功能；服務(wù)覆 蓋網(wǎng)絡(luò)面向不同的服務(wù)類型，每種服務(wù)類型均形成一個獨立的覆蓋網(wǎng)絡(luò)， 所有服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)使用統(tǒng) 一 的資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)訪問接口發(fā)布和檢索服務(wù)信 息。
3.按權(quán)利要求2所述的支持P2P媒體傳輸?shù)腟IP軟交換系統(tǒng)，其特征 在于P2P網(wǎng)絡(luò)支持的服務(wù)類型包括中繼服務(wù)和STUN服務(wù)，其中中繼服 務(wù)的服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)為無結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，每個P2P客戶端節(jié)點從資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)獲 取大量的中繼服務(wù)節(jié)點信息進行篩選，并緩存部分可用的服務(wù)節(jié)點，并且 P2P客戶端與中繼服務(wù)節(jié)點之間以及中繼服務(wù)節(jié)點與中繼服務(wù)節(jié)點之間周期性地交互信息；STUN服務(wù)的服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)為無結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，每個P2P客 戶端節(jié)點從資源覆蓋網(wǎng)絡(luò)獲取STUN服務(wù)節(jié)點信息，緩存可用的STUN服 務(wù)節(jié)點。
4. 按權(quán)利要求1所述的支持P2P媒體傳輸?shù)腟IP軟交換系統(tǒng)，其特征 在于所述P2P客戶端從上到下劃分為相對獨立的SIP應(yīng)用層、P2P服務(wù) 層和P2P訪問層，下層為其上一層提供服務(wù)；P2P服務(wù)層抽象所有的P2P 服務(wù)類型，服務(wù)類型之間相對獨立；所述超級中繼服務(wù)節(jié)點及STUN服務(wù)節(jié)點從上到下分別劃分為P2P服 務(wù)層和P2P訪問層，下層為其上一層提供服務(wù)；P2P服務(wù)層抽象所有的P2P 服務(wù)類型，服務(wù)類型之間相對獨立。
5. —種支持P2P媒體傳輸?shù)腟IP軟交換系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于 具有以下步驟系統(tǒng)初始化信令控制服務(wù)器、媒體中繼服務(wù)器、超級中繼服務(wù)節(jié)點 和STUN服務(wù)節(jié)點啟動并進行初始化；超級中繼服務(wù)節(jié)點加入到中繼服務(wù) 覆蓋網(wǎng)絡(luò)；STUN服務(wù)節(jié)點加入到STUN服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)； P2P客戶端和普通客戶端向信令控制服務(wù)器注冊； P2P客戶端連接到中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)和STUN服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)； P2P客戶端進行自我評價，若評價通過則加入到中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)，成 為中繼服務(wù)節(jié)點；客戶端之間通過控制信令交互建立通信會話信令控制服務(wù)器處理并 轉(zhuǎn)發(fā)控制信令，為本次通信選擇媒體中繼服務(wù)器，提供一種經(jīng)媒體中繼服 務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的媒體傳輸備選路徑;P2P客戶端根據(jù)控制信令交互判斷另 一客戶 端是否具有P2P功能；若通信雙方均為P2P客戶端，P2P客戶端在中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)中為本 次通信尋找經(jīng)中繼服務(wù)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的P2P網(wǎng)絡(luò)媒體傳輸備選路徑；P2P客戶端主叫方對所有的媒體傳輸備選路徑進行評價，選擇性能最優(yōu) 的媒體傳輸路徑，P2P客戶端雙方切換媒體傳輸至最優(yōu)的媒體傳輸路徑；P2P客戶端雙方仍保留其它備選的媒體傳輸路徑；若當(dāng)前傳輸路徑失效而導(dǎo)致通話中斷，P2P客戶端雙方切換到備選的媒 體傳輸路徑；通信會話結(jié)東，P2P客戶端釋放P2P網(wǎng)絡(luò)媒體傳輸路徑；信令控制服 務(wù)器釋放經(jīng)媒體中繼服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的媒體傳輸路徑。
6. 按權(quán)利要求5所述的支持P2P媒體傳輸?shù)腟IP軟交換系統(tǒng)的實現(xiàn)方 法，其特征在于P2P客戶端在建立通信會話的控制信令交互中，攜帶ICE 收集地址信息，并在控制信令交互之后進行ICE連通性檢測，為本次通信 尋找ICE方式點對點直通的媒體傳輸備選路徑。
7. 按權(quán)利要求5所述的支持P2P媒體傳輸?shù)腟IP軟交換系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于所述的根據(jù)在會話建立過程中控制信令交互來判斷另一 客戶端是否具有P2P功能具體如下P2P客戶端發(fā)起呼叫時，設(shè)置INVITE消息SDP部分的參數(shù)，用于表 明自己具有P2P功能；P2P客戶端被叫方應(yīng)答呼叫時，設(shè)置200OK消息SDP 部分的參數(shù)；P2P客戶端主叫方檢查200OK消息SDP部分的參數(shù)，即可判 斷通信被叫方是否具有P2P功能；P2P客戶端被叫方檢查INVTE消息SDP 部分的參數(shù)，即可判斷通信主叫方是否具有P2P功能。
8.按權(quán)利要求5所述的支持P2P媒體傳輸?shù)腟IP軟交換系統(tǒng)的實現(xiàn)方 法，其特征在于所述P2P客戶端在中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)中為本次通信尋找 經(jīng)中繼服務(wù)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的媒體傳輸備選路徑，其中P2P客戶端之間使用INFO 消息進行交互，步驟如下(1) P2P客戶端主叫方從目前可用的中繼服務(wù)節(jié)點中按優(yōu)先級選擇多個 中繼服務(wù)節(jié)點組成新的列表；(2) P2P客戶端主叫方構(gòu)造第一個INFO消息，將得到的中繼服務(wù)節(jié)點 信息填寫到該消息中，發(fā)送該消息到P2P客戶端被叫方；(3)P2P客戶端被叫方接收到第一個INFO消息后，回送應(yīng)答消息給P2P 客戶端主叫方，并從第一個INFO消息中得到待選的中繼服務(wù)節(jié)點列表信(4) P2P客戶端被叫方對中繼服務(wù)節(jié)點列表中的所有中繼服務(wù)節(jié)點進行 綜合評價，按優(yōu)先級重新排序；(5) P2P客戶端被叫方構(gòu)造第二個INFO消息，將新的中繼服務(wù)節(jié)點列 表信息填寫到該消息中，發(fā)送該消息到P2P客戶端主叫方；(6)P2P客戶端主叫方接收到第二個INFO消息后，回送應(yīng)答消息給P2P 客戶端被叫方，并從第二個INFO消息中得到經(jīng)過P2P客戶端雙方評價的 中繼服務(wù)節(jié)點列表信息；(7) P2P客戶端主叫方取得上述中繼服務(wù)節(jié)點列表中的第一個中繼服務(wù) 節(jié)點，向該中繼服務(wù)節(jié)點請求中繼資源；若請求成功，則構(gòu)造第三個INFO 消息，將得到的中繼資源信息填寫到該消息中，發(fā)送該消息到P2P客戶端 被叫方，轉(zhuǎn)至步驟8);若請求不成功，則將該中繼服務(wù)節(jié)點從中繼服務(wù)節(jié)點列表中刪除，重 復(fù)步驟7);若中繼服務(wù)節(jié)點列表為空，則本次P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑的選擇過 程失敗， 一段時間后，重新開始P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑的選擇過程；(8)P2P客戶端被叫方接收到第三個INFO消息后，回送應(yīng)答消息給P2P 客戶端主叫方，并從第三個INFO消息中得到待選的中繼服務(wù)節(jié)點信息，并 向該中繼服務(wù)節(jié)點請求中繼資源，若請求成功，則構(gòu)造第四個INFO消息， 將得到的中繼資源信息填寫到第四個INFO消息中，發(fā)送第四個INFO消息 到P2P客戶端主叫方；若請求不成功，P2P客戶端被叫方不作任何操作；(9)P2P客戶端主叫方接收到第四個INFO消息后，回送應(yīng)答消息給P2P 客戶端被叫方，并從第四個INFO消息中得到待選的中繼服務(wù)節(jié)點信息；若 在一定時間內(nèi)沒有收到P2P客戶端被叫方的第四個INFO消息，則將待選 的中繼服務(wù)節(jié)點從中繼服務(wù)節(jié)點列表中刪除，重復(fù)步驟7)。
9. 按權(quán)利要求5所述的支持P2P媒體傳輸?shù)腟IP軟交換系統(tǒng)的實現(xiàn)方 法，其特征在于所述P2P客戶端主叫方對所有的備選路徑進行評價具體 為P2P客戶端主叫方向備選路徑發(fā)送既定時間的測試數(shù)據(jù)流，計算測試數(shù) 據(jù)流的丟包率、延遲及抖動參數(shù)。
10. 按權(quán)利要求5所述的支持P2P媒體傳輸?shù)腟IP軟交換系統(tǒng)的實現(xiàn) 方法，其特征在于P2P客戶端之間使用一次性加密密鑰對通信會話的媒體 流數(shù)據(jù)包進行加密，在通信會話建立過程中完成 一次性加密密鑰的安全傳
全文摘要
本發(fā)明涉及一種支持P2P媒體傳輸?shù)腟IP軟交換系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，該系統(tǒng)包括信令控制服務(wù)器、媒體中繼服務(wù)器、超級中繼服務(wù)節(jié)點、STUN服務(wù)節(jié)點以及P2P客戶端或普通客戶端，采用擴展SIP協(xié)議作為信令控制層的通信協(xié)議，由處于系統(tǒng)中心位置的信令控制服務(wù)器集中處理轉(zhuǎn)發(fā)；該方法包括系統(tǒng)初始化；向信令控制服務(wù)器注冊；P2P客戶端連接到中繼服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)和STUN服務(wù)覆蓋網(wǎng)絡(luò)，進行自我評價；客戶端之間建立通信會話；當(dāng)前傳輸路徑失效而導(dǎo)致通話中斷，P2P客戶端雙方切換到備選的媒體傳輸路徑。本發(fā)明具有很好的可控性、可管理性、兼容性、可靠性及擴展性，有效改善了通信質(zhì)量，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負擔(dān)的分散化，適應(yīng)未來終端的要求。
文檔編號H04L12/56GK101102310SQ20071001226
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日
發(fā)明者波 于, 丹 劉, 偉 張, 張秀武, 磊 楊, 林鏡華, 賈軍營, 雷為民 申請人:中國科學(xué)院沈陽計算技術(shù)研究所有限公司