一種基于ICE的SIP穿越Symmetric NAT設(shè)備的方法
【專利摘要】本發(fā)明一種基于ICE的SIP穿越Symmetric NAT設(shè)備的方法包括：步驟S1，通信雙方先后收集候選地址，互換地址信息并根據(jù)優(yōu)先級(jí)排列形成地址檢測(cè)列表；步驟S2，雙方先后進(jìn)行連通性檢測(cè)，根據(jù)主機(jī)地址到中繼地址的地址對(duì)連通性檢測(cè)過(guò)程中是否產(chǎn)生服務(wù)器映射候選地址來(lái)判斷所處的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫欠翊嬖赟ymmentric NAT，步驟S3，確定Symmentric NAT方源端口選擇策略以及預(yù)測(cè)Symmentric NAT方分配的端口值；步驟S4，對(duì)Symmentric NAT方以預(yù)測(cè)的端口值進(jìn)行連通性檢查，本發(fā)明不僅保留了ICE的優(yōu)點(diǎn)，還能適應(yīng)各種NAT環(huán)境，而且利用NAT自身特性，不需要STUN服務(wù)器探測(cè)NAT類型，巧妙地克服了ICE在Symmentric NAT下的不足，從而保證了服務(wù)質(zhì)量，本發(fā)明不必改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，很好地解決了NAT穿越的靈活性和有效性的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】
_種基于丨GE的SI P穿越Symmetr i c NAT設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于媒體數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于ICE的SIP穿越Symmetric NAT設(shè)備的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，由于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能移動(dòng)設(shè)備的迅速發(fā)展，實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)音視頻通信VoIP(Voice over IP)成為移動(dòng)社交發(fā)展必不可少的需求。然而NAT (Network AddressTranslator)設(shè)備和技術(shù)的使用，使得SIP無(wú)法直接穿越NAT與處于不同局域網(wǎng)的對(duì)端進(jìn)行通信，嚴(yán)重影響了音視頻的P2P實(shí)現(xiàn)。因此如何有效穿越Symmetric NAT是VoIP在下一代網(wǎng)絡(luò)中P2P面臨的一個(gè)重要難題。針對(duì)基于SIP的NAT穿越問(wèn)題，業(yè)界出現(xiàn)了很多穿越技術(shù)，如 STUN 或 TURN、ICE、UpnP等。其中 ICE( Iteractive ConnectivityEstablishment，交互式連接建立)結(jié)合了 STUN和TURN兩種穿越方式，是一種運(yùn)用最為廣泛的綜合穿越策略。
[0003]ICE是一種靈活可靠的方案，綜合利用已有的STUN和TURN等協(xié)議并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展實(shí)現(xiàn)NAT穿越的，可以適用于各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎碌腘AT穿越，對(duì)部署了Symmetric NAT的網(wǎng)絡(luò)，使用TURN進(jìn)行中轉(zhuǎn)。ICE框架實(shí)現(xiàn)流程大致如下:1、客戶端收集本地候選者地址;2、將收集的候選地址告訴對(duì)方;3、客戶端按優(yōu)先級(jí)排列本地和遠(yuǎn)程候選者地址，形成地址對(duì);4、對(duì)候選地址對(duì)做連通性檢查;5、如果地址對(duì)連通檢查成功，通知應(yīng)用層直連成功。
[0004]SlPCSess1n Initiat1n Protocol，會(huì)話初始協(xié)議)，是一種應(yīng)用層的控制協(xié)議，由IETF的MMUSIC工作組開(kāi)發(fā)而來(lái)，可用于創(chuàng)建、修改、更新和結(jié)束多媒體用戶交互式會(huì)話，其中的會(huì)話可以是IP電話、多媒體會(huì)議。相對(duì)于另外一種主要的VoIP信令H.323，SIP在網(wǎng)絡(luò)組建、會(huì)話建立時(shí)間、擴(kuò)展性、靈活性、實(shí)現(xiàn)成本等方面都有較大優(yōu)勢(shì)，常用與SDP(Sess1n Descript1n Protocol，會(huì)話描述協(xié)議)應(yīng)用于多媒體的通信系統(tǒng)中。
[0005]SIP與ICE的結(jié)合使用的流程如圖1所示。ICE將幾個(gè)協(xié)議結(jié)合在一起，在兩個(gè)客戶端之間能提供幾條候選路徑，這在最大程度上保證了兩端通信成功的幾率。并且它還提供了在幾條通信路徑中給出優(yōu)先順序的能力，讓使用中繼(中繼的方式代價(jià)比較昂貴)的傳輸方式的優(yōu)先級(jí)降到最低，只有在其他路徑都行不通的情況下，才會(huì)啟用該路徑。然而基于ICE的SIP穿越NAT具有一定的局限性，對(duì)于主機(jī)限制最嚴(yán)格的Symmetric NATJCE采取將穿越NAT收發(fā)數(shù)據(jù)通過(guò)TURN服務(wù)器中轉(zhuǎn)策略，導(dǎo)致效率低、丟包、服務(wù)器負(fù)荷大等問(wèn)題。
[0006]針對(duì)該缺陷，一些專利提出了不同的解決方案。然而大多數(shù)專利解決SymmetricNAT穿越的問(wèn)題均在采用STUN協(xié)議探測(cè)出當(dāng)前雙方設(shè)備所處NAT類型的基礎(chǔ)上。比如現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)了申請(qǐng)?zhí)枮?01210160837.3的中國(guó)專利“一種VoIP中基于ICE的快速私網(wǎng)穿越方法”，該方法首先進(jìn)行NAT類型檢測(cè)，將檢測(cè)結(jié)果分為對(duì)稱型NAT環(huán)境或非對(duì)稱型NAT環(huán)境;還有公開(kāi)了申請(qǐng)?zhí)枮?01510357675.6的中國(guó)專利“一種NAT穿透方法和裝置”，該方法首先進(jìn)行NAT類型檢測(cè)，檢測(cè)到一端是Port Restricted Cone另一端是Symmentric，或是兩端都是Symmentric，則做相應(yīng)處理；以及公開(kāi)了申請(qǐng)?zhí)枮?01010204840.1的中國(guó)專利“穿越NAT設(shè)備的方法”和公開(kāi)了申請(qǐng)?zhí)枮?01510352773.0的中國(guó)專利“一種基于SIP和ICE的音視頻通信方法”等等。這些方案雖然成功解決了Symmetric NAT設(shè)備的穿越，然而也引入了不少問(wèn)題。
[0007]探測(cè)通信兩端的NAT設(shè)備類型，其實(shí)現(xiàn)依據(jù)為RFC 3489。而在RFC(5389)已經(jīng)移除了 NAT類型探測(cè)的能力，主要原因是目前網(wǎng)絡(luò)類型紛繁復(fù)雜，越來(lái)越多的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在多層NAT下，類型的探測(cè)不總是有效的，這勢(shì)必會(huì)引進(jìn)不穩(wěn)定因素。同時(shí)RFC 3489探測(cè)NAT類型方案指出必須借助一個(gè)具有雙網(wǎng)卡雙公網(wǎng)IP的STUN服務(wù)器，搭建滿足該要求的STUN服務(wù)器無(wú)疑會(huì)增加成本。同時(shí)，目前使用ICE時(shí)，均不需要事先探測(cè)NAT類型，客戶端忽略他們各自的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而上述解決方案中對(duì)于ICE能進(jìn)行穿越的非Symmetric NAT網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，也需要增加?fù)雜的NAT類型探測(cè)過(guò)程，無(wú)疑會(huì)增加不必要的延遲開(kāi)銷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于ICE的SIP穿越Symmetric NAT設(shè)備的方法，
所述NAT穿透方法包括:步驟SI，通信雙方先后收集候選地址，互換地址信息并根據(jù)優(yōu)先級(jí)排列形成地址檢測(cè)列表;步驟S2，雙方先后進(jìn)行連通性檢測(cè)，根據(jù)主機(jī)地址到中繼地址的連通性檢測(cè)過(guò)程中是否產(chǎn)生prf Ix候選地址來(lái)判斷所處的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，如果檢測(cè)到Symmentric NAT的存在，則跳轉(zhuǎn)到步驟S3，該NAT類型發(fā)現(xiàn)機(jī)制對(duì)于不管是在一個(gè)NAT設(shè)備后面或者多個(gè)NAT后面，允許客戶端發(fā)現(xiàn)對(duì)端以及自身所在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的信息；步驟S3，確定Symmentric NAT方源端口選擇策略以及預(yù)測(cè)Symmentric NAT方分配的端口值；步驟S4，對(duì)Symmentric NAT方以預(yù)測(cè)的端口值進(jìn)行連通性檢查。
[0009]本發(fā)明的客戶端遵循原ICE流程，收集主機(jī)候選地址、srfIx候選地址以及中繼候選地址，并將這些信息通過(guò)信息服務(wù)通知到對(duì)方;在做連通性檢查時(shí)候，若客戶端發(fā)現(xiàn)所在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息中存在Symmentric NAT，則使用端口預(yù)測(cè)模型確定端口分配規(guī)律，并向預(yù)測(cè)出來(lái)的端口發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求包，同時(shí)端口預(yù)測(cè)模型對(duì)其它應(yīng)用程序端口占用進(jìn)行了簡(jiǎn)單地規(guī)避，大大提高直連的幾率。本發(fā)明不僅保留了 ICE的優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)各種NAT環(huán)境，而且利用NAT自身特性，不需要STUN服務(wù)器探測(cè)NAT類型，巧妙地克服了 ICE在Symmentric NAT下的不足，即無(wú)需中繼可實(shí)現(xiàn)媒體流的通信，從而保證了服務(wù)質(zhì)量。本發(fā)明是基于客戶端的解決方案，這樣只需升級(jí)客戶端，不必改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，很好地解決了 NAT穿越的靈活性和有效性的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為SIP與ICE結(jié)合使用的流程圖；
圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)框架圖；
圖3為本發(fā)明音視頻呼叫流程圖；
圖4為本發(fā)明的流程示意圖；
圖5為本發(fā)明中相關(guān)端口的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖； 圖6為本發(fā)明中會(huì)話發(fā)起方的音頻組件一候選地址列表；
圖7為本發(fā)明中應(yīng)答方的音頻組件一候選地址列表；
圖8為本發(fā)明中被叫端B音頻排序后的檢測(cè)地址列表；
圖9為本發(fā)明中主叫端A音頻排序后的檢測(cè)地址列表；
圖10為本發(fā)明中non-symmetric NAT情況下被叫端B音頻通道連通性檢測(cè)過(guò)程；
圖11為本發(fā)明中non-symmetric NAT情況下主叫端A音頻通道連通性檢測(cè)過(guò)程；
圖12為本發(fā)明中non-symmetric NAT情況下被叫端B收到主叫端A的STUN Bind請(qǐng)求后的檢測(cè)過(guò)程；
圖13為本發(fā)明中symmetric NAT情況下被叫端B音頻通道連通性檢測(cè)過(guò)程；
圖14為本發(fā)明中NAT類型發(fā)現(xiàn)機(jī)制的流程圖；
圖15為本發(fā)明被叫端B處于的Symmentric NAT映射端口情況I ；
圖16為本發(fā)明被叫端B處于的Symmentric NAT映射端口情況2;
圖17為本發(fā)明中端口預(yù)測(cè)流程圖；
圖18為本發(fā)明成功預(yù)測(cè)端口后的連通性檢測(cè)流程圖。
[0011]以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為更好地理解本發(fā)明，對(duì)某些術(shù)語(yǔ)說(shuō)明如下:
STUNCSess1n Traversal Utilities for NAT):NAT 會(huì)話穿透效用；
TURNCTraversal Using Relay NAT):通過(guò)Relay方式穿越NAT;
Agent:是在請(qǐng)求/應(yīng)答交換中與協(xié)議實(shí)現(xiàn)相關(guān)的，在一個(gè)請(qǐng)求/應(yīng)答交換中，有兩個(gè)相關(guān)的Agent;
Peer:從一個(gè)會(huì)話中的某個(gè)Agent的角度看，它的peer就是另一個(gè)Agent，進(jìn)一步說(shuō)，從請(qǐng)求者的角度看，它的peer就是應(yīng)答者，從應(yīng)答者的角度看，它的peer就是請(qǐng)求者；nominated pair:最終選取進(jìn)行音視頻傳輸?shù)牡刂穼?duì)；
val id pair:能使通信雙方能互通的有效地址對(duì)，選取優(yōu)先級(jí)最高的一條作為nominated pair；
打洞:內(nèi)部主機(jī)ip和端口通過(guò)NAT訪問(wèn)目的主機(jī)，在NAT上留下映射的過(guò)程；穿越:處于外網(wǎng)的目的主機(jī)經(jīng)過(guò)NAT到達(dá)內(nèi)部主機(jī)的過(guò)程，穿越能成功，是在內(nèi)部主機(jī)已在NAT上針對(duì)目的主機(jī)打洞的基礎(chǔ)上；
Host candidate地址:主機(jī)候選地址，是通過(guò)綁定了特定端口到主機(jī)某個(gè)接口獲取的；srflx candidate地址:服務(wù)器映射候選地址，是通過(guò)從主機(jī)候選地址發(fā)送一個(gè)STUN請(qǐng)求到STUN服務(wù)器獲取的，S卩Agent的網(wǎng)絡(luò)包經(jīng)過(guò)一重或多重NAT穿透后，由STUN服務(wù)器觀察到的經(jīng)過(guò)NAT轉(zhuǎn)換后的地址；
relay candidate地址:中繼候選地址，是通過(guò)從主機(jī)候選地址發(fā)送一個(gè)STUN分配請(qǐng)求到TURN服務(wù)器而獲取的一個(gè)候選傳輸?shù)刂?，中繼候選地址是常駐TURN服務(wù)器的，并且TURN服務(wù)器向后轉(zhuǎn)播數(shù)據(jù)包到Agent，中繼候選地址實(shí)際是TURN服務(wù)器為STUN請(qǐng)求的發(fā)起方在本機(jī)上分配的代理地址，所有被路由到該地址的網(wǎng)絡(luò)包將會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)器反向地址，繼而穿透NAT發(fā)送到終端，因此如名字所示，它是TURN服務(wù)器完成中繼功能的地址。
[0013]首先說(shuō)明本發(fā)明的原理，簡(jiǎn)述NAT涉及以下三個(gè)方面的NAT參數(shù):
1.四種NAT類型
1)Full Cone (全錐型)NAT
一旦一個(gè)內(nèi)網(wǎng)地址iAddr:1Port被映射到一個(gè)外部地址eAddr:ePort,來(lái)自內(nèi)網(wǎng)地址iAddr:1Port的任何數(shù)據(jù)包將通過(guò)外部地址eAddr: ePort發(fā)送且任何外部主機(jī)能夠通過(guò)eAddr: ePort這個(gè)外部地址發(fā)送數(shù)據(jù)包到內(nèi)網(wǎng)地址iAddr:1Port ；
2)Restricted Cone(限制維型)NAT
一個(gè)內(nèi)網(wǎng)地址iAddr:1Port被映射到一個(gè)外部地址eAddr: ePort,來(lái)自內(nèi)網(wǎng)地址iAddr:1Port的任何數(shù)據(jù)包將通過(guò)外部地址eAddr: ePort發(fā)送，且僅只有接收到主機(jī)(iAddr:1Port)通過(guò)外部地址eAddr: ePort發(fā)送的數(shù)據(jù)包的外部主機(jī)通過(guò)該主機(jī)的任何端口發(fā)送到外部地址eAddr: ePort的數(shù)據(jù)包才能夠被正確的轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)網(wǎng)地址iAddr:1Port.也就是說(shuō)主機(jī)有關(guān)端口無(wú)關(guān)；
3)Port Restricted Cone(端口限制維型)NAT
類似于address restricted cone NAT ,但是端口號(hào)有限制；一旦一個(gè)內(nèi)網(wǎng)地址iAddr:1Port被映射到一個(gè)外部地址eAddr:ePort，來(lái)自內(nèi)網(wǎng)地址iAddr:1Port的任何數(shù)據(jù)包將通過(guò)外部地址eAddr:ePort發(fā)送，僅只有接收到主機(jī)(iAddr:1Port)通過(guò)外部地址eAddr: ePort發(fā)送的數(shù)據(jù)包的外部主機(jī)通過(guò)該主機(jī)的相同端口發(fā)送到外部地址eAddr:ePort的數(shù)據(jù)包才能夠被正確的轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)網(wǎng)地址iAddr:1Port;
4)Symmetric(對(duì)稱型)NAT
來(lái)自相同內(nèi)部ip和port發(fā)送到相同目的地ip和port的請(qǐng)求被映射到唯一的外部ip和port地址；如果相同的內(nèi)部主機(jī)采用相同的ip和port地址發(fā)送到不同的目的地，那么重新分配映射地址，只有先前收到內(nèi)部主機(jī)發(fā)送的包的外部主機(jī)才能夠發(fā)送返回包到內(nèi)部主機(jī)。
[0014]針對(duì)前面三種NAT類型(S卩cone NAT)只要通信雙方彼此知道對(duì)方的內(nèi)部地址和外部地址的映射關(guān)系，然后通過(guò)UDP打洞的方式就可以建立相互連接的通信;但是第四種也就是Symmetric NAT的話，由于每次向不同目的地發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)采用不同的外部地址，也就沒(méi)辦法通過(guò)直接的方式建立P2P連接。
[0015]2.源端口選擇策略
NAT設(shè)備在傳遞由內(nèi)網(wǎng)發(fā)送至外網(wǎng)的報(bào)文時(shí)，會(huì)對(duì)該內(nèi)網(wǎng)報(bào)文的原端口進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的端口稱為源端口；在選擇源端口時(shí)所采用的策略即稱為源端口選擇策略。通常的源端口選擇策略有三種，一種是選擇原端口型，即選擇源端口與內(nèi)網(wǎng)報(bào)文的原端口相同；另一種是遞增選擇型，即以一定的等差值遞增選擇源端口 ；最后一種是隨機(jī)選擇型。
[0016]3.NAT老化時(shí)間
基于硬件的限制，NAT設(shè)備不可能無(wú)限制地創(chuàng)建NAT連接；因此，已經(jīng)創(chuàng)建的NAT通道將設(shè)置一個(gè)老化時(shí)間，以便及時(shí)釋放資源。這個(gè)老化時(shí)間就是NAT老化時(shí)間。
[0017]通過(guò)上述對(duì)NAT的了解，造成基于ICE架構(gòu)的直連效率過(guò)低，是因?yàn)闆](méi)有很好地處理兩端是Symmentric類型，或是一端Port Restricted Cone另一端是Symmentric類型的情況。如果能及時(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲写嬖赟ymmentric NAT，并預(yù)測(cè)Symmentric NAT的分配端口，那么就能處理Symmentric NAT直連。
[0018]如圖2所示，本發(fā)明的系統(tǒng)中服務(wù)器處于公網(wǎng)，該服務(wù)器由SIP服務(wù)器、TURN服務(wù)器、STUN服務(wù)器組成，通信雙方的兩個(gè)客戶端分別處于NAT后面，該客戶端由SIP UA、端口預(yù)測(cè)模塊、NAT類型發(fā)現(xiàn)模塊、TURN客戶端以及STUN客戶端組成。
[0019]如圖3所示，其中圓角矩形為在原呼叫流程新增的操作。通信雙方各自包含音頻RTP和RTCPJli^ RTP和RTCP這四條多媒體通道，RFC5245中規(guī)定的ICE組件一和二分別為音視頻RTP、RTCP通道。ICE可根據(jù)客戶端選擇是否需要RTCP通道。以下先討論只含組件一的流程，組件數(shù)為二時(shí)類似。
[°02°] 如圖4所示，本發(fā)明一種基于ICE的SIP穿越Symmetric NAT設(shè)備的方法，包括如下步驟:
步驟S1、通信雙方先后收集候選地址，互換地址信息并根據(jù)優(yōu)先級(jí)排列形成地址檢測(cè)列表；
(1)收集候選地址
主叫端A需要收集的對(duì)象包括本地傳輸?shù)刂泛蛠?lái)源傳輸?shù)刂?，本地傳輸?shù)刂吠ǔＳ芍鳈C(jī)上I個(gè)物理接口綁定I個(gè)端口而獲得，端口采用portl表示，主叫端A還將訪問(wèn)STUN和TURN服務(wù)器，對(duì)于每一個(gè)本地傳輸?shù)刂?，?huì)話者都可以從服務(wù)器上獲得I組來(lái)源傳輸?shù)刂?，通過(guò)訪問(wèn)STUN及TURN服務(wù)器獲得的地址分別稱為服務(wù)器映射候選地址(srf Ixcandidate)以及中繼候選地址(relay candidate)，服務(wù)器映射候選地址通過(guò)使用主機(jī)本地傳輸?shù)刂废騍TUN服務(wù)器發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求獲得，中繼候選地址隨機(jī)使用本地空閑端口port2發(fā)送Al locate請(qǐng)求給TURN服務(wù)器獲得，經(jīng)過(guò)NAT后，映射端口用port9，port 10表示，同理假設(shè)視頻組件一通道獲取服務(wù)器映射候選地址和中繼候選地址隨機(jī)使用的本地空閑端口分別為口01^3以及口01^4，通過(guò)嫩1'后，映射端口為口01'1:11401'1:12，相關(guān)端口對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖5所示；
采用IPTURN代表TURN服務(wù)器的中繼IP，且假設(shè)TURN服務(wù)器給主叫端A分配的中繼端口為portAl，則會(huì)話發(fā)起方所獲候選地址列表如圖6所示；
(2)啟動(dòng)STUN服務(wù)器
主叫端A獲得一組傳輸?shù)刂?包括本地傳輸?shù)刂泛蛠?lái)源傳輸?shù)刂?后，將在本地傳輸?shù)刂穯?dòng)STUN服務(wù)器，這意味著發(fā)送到來(lái)源地址的STUN服務(wù)將是可達(dá)的，與傳統(tǒng)的STUN服務(wù)不同，客戶端不需要在任何其它IP或端口上提供STUN服務(wù)，也不必支持TLS，ICE用戶名和密碼已經(jīng)通過(guò)信令協(xié)議進(jìn)行了交換；
客戶端將在每個(gè)本地傳輸?shù)刂飞贤瑫r(shí)接受STUN請(qǐng)求包和媒體包，所以發(fā)起者需要消除STUN消息與媒體流協(xié)議之間的歧義，可以通過(guò)查看接收到的包的屬性字段“V=”，因?yàn)镽TP與RTCP包總是以0bl0(v=2)打頭，而STUN是ObOO，對(duì)于每個(gè)運(yùn)行STUN服務(wù)器的本地傳輸?shù)刂罚蛻舳硕急仨氝x擇相應(yīng)的用戶名和密碼；用戶名要求必須是全局惟一的，用戶名和密碼將被包含在初始化消息中傳送至響應(yīng)者，由響應(yīng)者對(duì)STUN請(qǐng)求進(jìn)行鑒別；
(3 )確定傳輸?shù)刂返膬?yōu)先級(jí)
STUN服務(wù)器啟動(dòng)后，下一步就是確定傳輸?shù)刂返膬?yōu)先級(jí)；優(yōu)先級(jí)反映了 UA在該地址上接收媒體流的優(yōu)先級(jí)別，取值范圍在O到I之間，通常優(yōu)先級(jí)按照被傳輸媒體流量來(lái)確定;流量小者優(yōu)先，而且對(duì)于相同流量的，物理接口產(chǎn)生的本地傳輸?shù)刂肪哂凶罡叩膬?yōu)先級(jí)，然后是STUN來(lái)源地址； (4)構(gòu)建初始化信息
初始化消息由一系列媒體流組成，每個(gè)媒體流都有一個(gè)缺省地址和候選地址列表;缺省地址通常被映射到SIP信令消息傳遞地址上，而候選地址列表用于提供一些額外的地址;對(duì)于每個(gè)媒體流來(lái)說(shuō)，任意Peer之間實(shí)現(xiàn)最大連通可能性的傳輸?shù)刂肥怯晒W(wǎng)上TURN服務(wù)器提供的地址，客戶端將其編成一個(gè)缺省地址；同時(shí)客戶端將可用的傳輸?shù)刂肪幊梢粋€(gè)候選地址列表并且為每個(gè)候選元素分配一個(gè)會(huì)話中惟一的標(biāo)識(shí)符，該標(biāo)識(shí)符以及上述的優(yōu)先級(jí)都被編碼在候選元素的id屬性中，一旦初始化信息生成后即可通過(guò)INVITE消息發(fā)送至被叫端B;
(5)響應(yīng)處理
連通性檢測(cè)和地址收集:被叫端B接收到初始化信息后，會(huì)同時(shí)做幾個(gè)事情:首先，執(zhí)行步驟(I)中描述的地址收集過(guò)程，所獲得的候選地址列表如圖7所示;接著選取自己的地址與對(duì)方進(jìn)行兩兩配對(duì)，刪除重復(fù)的地址對(duì)后和NAT映射地址一起作為發(fā)送檢測(cè)數(shù)據(jù)包源地址的地址對(duì)，按照特定的優(yōu)先級(jí)公式計(jì)算候選地址的優(yōu)先級(jí)，并進(jìn)行排序形成地址檢測(cè)列表，如圖8所示。
[0021 ]圖8中每行最前面的數(shù)字為根據(jù)優(yōu)先級(jí)排序后的序號(hào)，IPTURN為TURN服務(wù)器的中繼IP，包含中繼地址的地址對(duì)處于地址列表中每個(gè)組件的最后，如序號(hào)3、4、5。
[0022]步驟S2、通信雙方先后進(jìn)行連通性檢測(cè)，然后根據(jù)主機(jī)地址到中繼地址的地址對(duì)在連通性檢測(cè)過(guò)程中是否產(chǎn)生服務(wù)器映射候選地址來(lái)判斷所處的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲惺欠翊嬖趕ymmetric NAT；
(1)當(dāng)形成地址檢測(cè)列表后，應(yīng)答方會(huì)按照優(yōu)先級(jí)依次從檢測(cè)地址列表中選取地址對(duì)，并將地址對(duì)的左邊地址作為源地址，右邊地址作為目的地址，發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求，該請(qǐng)求要求必須包含Username屬性和Password屬性，屬性值為從SDP包的“alt”屬性中得到的用戶名和密碼，該STUN Bind請(qǐng)求消息與收集地址時(shí)的STUN Bind請(qǐng)求消息不一樣，ICE添加了幾個(gè)新的屬性，從而擴(kuò)展了 STUN Bind請(qǐng)求消息:優(yōu)先級(jí)PR1RITY，USE-CANDI DATE，應(yīng)答方ICE-CONTROLLED，發(fā)起方ICE-CONTROLLING，由于有Controlling Agent和ControIledAgent之分，所以主叫端與被叫端的處理有很多不相同的地方，Controlling Agent會(huì)在所有的發(fā)送的請(qǐng)求里都帶上Flag標(biāo)志，即Flag=I，而Controlled Agent不用帶Flag標(biāo)志，即Flag=0，USE-CANDIDATE的值即為該Flag的值，Controlling Agent將會(huì)話發(fā)起端最先談判成功的地址對(duì)選擇為媒體傳輸通道；
在被叫端B開(kāi)始進(jìn)行連通性檢測(cè)時(shí)，將同時(shí)構(gòu)建初始化信息發(fā)送給主叫端A，主叫端A在收到信息后，也按照相同的流程形成連通性地址檢測(cè)列表，如圖9所示，并進(jìn)行連通性檢測(cè)；
(2)NAT類型發(fā)現(xiàn)機(jī)制
本發(fā)明提出的NAT類型發(fā)現(xiàn)機(jī)制發(fā)生在ICE的連通性檢測(cè)過(guò)程中，假設(shè)通話的雙方為主叫端A和被叫端B，且處于不同局域網(wǎng)內(nèi)，下面依照雙方所處NAT均不存在symmetric NAT的non-symmetric NAT情況、有一方存在symmetric NAT情況、或者雙方均為symmetric NAT的情況來(lái)分別說(shuō)明:
1.non-symmetric NAT情況
被叫端B先于主叫端A對(duì)每一個(gè)地址對(duì)發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求，如圖10所示，被叫端B先對(duì)優(yōu)先級(jí)最高的第一個(gè)地址對(duì)(內(nèi)網(wǎng)IPB: portl ’ _>內(nèi)網(wǎng)IPA: port I)進(jìn)行連通性檢測(cè)，由于主叫端A與被叫端B處于不同的局域網(wǎng)內(nèi)，所以由被叫端B主動(dòng)發(fā)出的STUN Bind請(qǐng)求包到達(dá)不了主叫端A，接著被叫端B對(duì)第二個(gè)地址對(duì)進(jìn)行連通性檢測(cè)，因?yàn)橹鹘卸薃所處的NAT存在，且主叫端A沒(méi)有主動(dòng)向被叫端B發(fā)送過(guò)請(qǐng)求信息，所以被叫端B以主叫端A的服務(wù)器映射地址作為目的地址發(fā)送的STUN Bind請(qǐng)求信息會(huì)被A’NAT丟棄，無(wú)法送達(dá)主叫端A內(nèi)部，但是該地址對(duì)的連通性檢測(cè)使被叫端B針對(duì)主叫端A的映射地址進(jìn)行了打洞操作，接著被叫端B進(jìn)行下一個(gè)地址對(duì)的連通性檢測(cè)，將STUN Bind請(qǐng)求發(fā)送至主叫端A的中繼端口，通過(guò)TURN服務(wù)器的中轉(zhuǎn)一定能到達(dá)主叫端A內(nèi)部，保證了通信的百分百建立，主叫端A收到該請(qǐng)求后，將立即發(fā)送應(yīng)答信息，被叫端B收到該應(yīng)答信息，則將該地址對(duì)作為一個(gè)val id pair，同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行下面地址對(duì)的連通性檢測(cè)。
[0023]主叫端A會(huì)稍后于被叫端B進(jìn)行連通性檢測(cè)，如圖11所示，同理，主叫端A檢測(cè)列表中第一個(gè)地址對(duì)中的STUN Bind請(qǐng)求無(wú)法到達(dá)被叫端B，然而在進(jìn)行第二個(gè)地址對(duì)的檢測(cè)時(shí)，由于上述被叫端B已經(jīng)進(jìn)行了打洞操作，即被叫端B主動(dòng)向主叫端A的映射地址發(fā)送過(guò)請(qǐng)求包，所以，當(dāng)主叫端A以被叫端B的服務(wù)器映射地址作為目的地址發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求包時(shí)，能夠順利通過(guò)B ’ NAT，到達(dá)被叫端B內(nèi)部，被叫端B收到該請(qǐng)求包后，也將產(chǎn)生一個(gè)STUNResponse給主叫端A，在主叫端A收到被叫端B發(fā)來(lái)的應(yīng)答后，將立即結(jié)束連通性檢測(cè)過(guò)程，并將該地址對(duì)作為nominated pair，被叫端B發(fā)送應(yīng)答的同時(shí)將STUN Bind消息中的源地址和目的地址提取出來(lái)，并找到相對(duì)應(yīng)的地址對(duì)(序號(hào)I)重發(fā)STUN Bind請(qǐng)求，如圖12所示，由于主叫端A在上述過(guò)程中也進(jìn)行了打洞操作，所以，被叫端B重發(fā)STUN Bind請(qǐng)求能到達(dá)主叫端A內(nèi)部，同時(shí)收到主叫端A的應(yīng)答，收到應(yīng)答后，被叫端B結(jié)束連通性檢測(cè)過(guò)程，將該地址對(duì)也作為valid pair,最終在所有valid pair中選出優(yōu)先級(jí)最高的地址對(duì)作為nominatedpair,毫無(wú)疑問(wèn)，nominated pair即為該地址對(duì)，與主叫端A達(dá)成一致；
2.symmetric NAT情況
由上述分析可知，ICE能很好地處理non-symmetric NAT情況，但是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲幸欢耸荘ort Restricted Cone，另一端是Sy_entric NAT，或是兩端都是Symmentric NAT的情況，由于NAT的特性，主叫端A序號(hào)為I的地址對(duì)的STUN Bind請(qǐng)求也無(wú)法到達(dá)被叫端B，導(dǎo)致最終通信的雙方選擇nominated pair均包含中繼地址，無(wú)法實(shí)現(xiàn)音視頻數(shù)據(jù)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，提出NAT發(fā)現(xiàn)機(jī)制解決該問(wèn)題。
[0024]先假設(shè)被叫端B處于symmetric NAT下，而主叫端A處于Cone NAT下，SymmentricNAT不同于Cone NAT的最主要的特性是:NAT下同一主機(jī)地址發(fā)送請(qǐng)求去往不同目的地，映射的ip不一樣，若B’NAT為Symmentric NAT，那么進(jìn)行序號(hào)I地址對(duì)的連通性檢測(cè)時(shí)，如圖13所示，通過(guò)B，NAT映射出去的端口將不為port9，，記為New_port I，因?yàn)榇藭r(shí)目的地址不是STUN服務(wù)器的地址(IPTURN: 3478)，而是主叫端A的服務(wù)器映射地址；同理進(jìn)行序號(hào)2地址對(duì)的連通性檢測(cè)時(shí)，通過(guò)B，NAT映射出去的端口也不為port9，，且不為New_port I，記為New_port2，因?yàn)榇藭r(shí)目的地址為IPTURN:portAl，即主叫端A的中繼地址，而不是IPTURN:3478，而若B’NAT為Cone NAT，圖中New_portl= New_port2= port9’；
通過(guò)上述分析，如果被叫端B在進(jìn)行序號(hào)2地址對(duì)連通性檢測(cè)時(shí)，主叫端A將收到該STUNBind請(qǐng)求消息，并可從其SOURCE-ADDRESS參數(shù)中獲得該STUN Bind請(qǐng)求消息的來(lái)源地址，即為被叫端B通過(guò)NAT后的外網(wǎng)映射地址，如果該地址不同于被叫端B的三個(gè)候選地址，將該地址稱為服務(wù)器映射候選地址(prflx candidate)，如果產(chǎn)生了服務(wù)器映射候選地址，那么主叫端A可判斷通信對(duì)端所處的NAT類型必定為Symmentric NAT，反之為Cone NAT;同時(shí)被叫端B也將收到主叫端A發(fā)回的應(yīng)答，并從該STUN Respond消息中的MAPPED-ADDRESS參數(shù)得到自身通過(guò)NAT后的外網(wǎng)映射地址，如果該地址不同于自身三個(gè)候選地址中的任意一個(gè)，則可以判定，客戶端自身所處的NAT類型一定為Symmentric NAT，反之為Cone NAT；
如圖14所示，本發(fā)明提出的NAT類型發(fā)現(xiàn)機(jī)制能很好地判斷當(dāng)前通信雙方所處的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲惺欠翊嬖赟ymmentric NAT。
[0025]步驟S3、確定Symmentric NAT方源端口選擇策略以及預(yù)測(cè)Symmentric NAT方分配的端口值；
(I)當(dāng)主叫端A和被叫端B的私網(wǎng)地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)一樣時(shí)，如主叫端A為192.168.0.66/24，客戶端B為192.168.0.56/24，被叫端B處于的Symmentric NAT映射端口情況如圖15所示，圖中compl代表組件一，圖中①③線段對(duì)應(yīng)的端口為音、視頻內(nèi)網(wǎng)綁定端口收集服務(wù)器映射地址時(shí)在NAT上所留下的端口，分別為port9’和portll ’，其中內(nèi)網(wǎng)占用端口 portl’與port3 ’為音、視頻通道收集的內(nèi)網(wǎng)端口；②與④線段對(duì)應(yīng)的端口為音、視頻通道收集中繼地址時(shí)在NAT上所留下的端口，分別為portlO’與portl2’ ；ICE進(jìn)行連通性檢測(cè)時(shí)，是音視頻地址對(duì)交替進(jìn)行檢測(cè)，因此⑤⑥線段對(duì)應(yīng)的端口為音、視頻通道進(jìn)行序號(hào)I連通性檢測(cè)在NAT上所留下的端口，即portl3’、portl4’為被叫端B發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求至主叫端A的服務(wù)器映射地址所留下來(lái)的端口，也正是需要預(yù)測(cè)的端口，成功穿越Symmentric NAT的關(guān)鍵;⑦⑧線段對(duì)應(yīng)的端口為音、視頻通道進(jìn)行序號(hào)2連通性檢測(cè)在NAT上留下的端口，S卩portl5 ’、portl6 ’為被叫端B發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求至主叫端A的中繼地址所留下來(lái)的端口，除port 13’、port 14’外，其余六個(gè)端口均為已知。
[0026]當(dāng)主叫端A收到INVIT E請(qǐng)求后，解析出對(duì)被叫端B的映射端口信息P ο r 19 ’?portl2’，如圖17所示，其通信對(duì)端的端口預(yù)測(cè)流程如下所示:
Stepl.如果通過(guò)NAT類型發(fā)現(xiàn)機(jī)制得出對(duì)端為Symmetric NAT，此時(shí)即已經(jīng)獲得port 15 ’ 及port 16 ’ 的值，轉(zhuǎn)Step3 ；若對(duì)端NAT類型為Cone NAT，則轉(zhuǎn)Step2 ；
Step2.不改變?cè)璉CE流程，直至連通成功；
Step3.通過(guò)port9’?portl2’可以得出NAT的源端口選擇策略:如果portl2’_ portll’=portll’- portlO’= portlO’- port9 ’，車專 Step4;如果 port9 ’ = portl’，portlO’ =port2’，portll’= port3’，portl2’= port4’，即內(nèi)外網(wǎng)端口分配一致，轉(zhuǎn) Step5，否則，轉(zhuǎn)Step6；
Step4.NAT的源端口選擇策略為遞增選擇型，可得等差值為，用comp_cnt表示使用ICE的組件數(shù)，若且，轉(zhuǎn)Step7，否則轉(zhuǎn)Step8;
Step5.NAT的源端口選擇策略為選擇原端口型，選擇原端口型對(duì)稱NAT的特點(diǎn)為，第一次使用端口進(jìn)行發(fā)包時(shí)，NAT會(huì)映射出與內(nèi)網(wǎng)端口一致的外網(wǎng)端口，若第二次再使用該內(nèi)網(wǎng)端口往不同目的地發(fā)包，則會(huì)呈現(xiàn)出遞增選擇型對(duì)稱NAT的特點(diǎn)，以一定的等差值分配端口，端口被占用后的等差值為:，則，，轉(zhuǎn)Step9;
Step6.源端口選擇策略為隨機(jī)型，選擇TURN服務(wù)器中轉(zhuǎn)策略；
Step7.在ICE流程過(guò)程中未出現(xiàn)其它應(yīng)用程序的端口占用問(wèn)題，，，轉(zhuǎn)Step9
StepS.在ICE流程中出現(xiàn)了其它應(yīng)用程序占用NAT外網(wǎng)端口問(wèn)題。則創(chuàng)建大小為的數(shù)組portl3[n]Nportl4[n],jJi!jportl3[0]=portl4[0]=portl5,-,portl3[l]=portl4[l] =ροΓ?Ιδ'-2,portl3[n-l]= portl4[n_lhportlS’ _η，車專SteplO;
Step9.主叫端A以內(nèi)網(wǎng)IPA: port I為源地址，IPB: portl3 ’為目的地址以及IPA: port3為源地址，IPB:portl4’為目的地址發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求；
Stepl0.主叫端A 以內(nèi)網(wǎng) IPA: port I為源地址，分別以 IPB: port 13 [O]?IPB: port 13 [n-1]為目的地址，以及IPA:port3為源地址，分別以IPB:portl4[0> IPB:portl4[n_l]為目的地址發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求；
(2)主叫端A和被叫端B的私網(wǎng)地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)不一樣時(shí)，如主叫端A為192.168.0.66/24，而被叫端 B 為 10.0.173.188/24或?yàn)?192.168.1.20/24。
[0027]由于當(dāng)前主叫端A與被叫端B的私網(wǎng)地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)不一樣，那么在進(jìn)行序號(hào)為O的地址對(duì)連通性檢測(cè)時(shí)，根據(jù)路由原理，發(fā)送的STUN Bind請(qǐng)求會(huì)到達(dá)最外層NAT，并在NAT上留下映射，占用一個(gè)端口，此時(shí)Symmentric NAT映射端口情況如圖16所示，其通信對(duì)端的端口預(yù)測(cè)流程與第一種情況一致，除了將判斷遞增選擇型源端口選擇策略的Symmentric NAT上的端口是否有被其余應(yīng)用程序占用時(shí)條件由“且”改為“且”；
步驟S4JtSymmentric NAT方以預(yù)測(cè)的端口值進(jìn)行連通性檢查，直至成功通過(guò)直連方式發(fā)送音視頻流；
主叫端A在預(yù)測(cè)出對(duì)端端口 port 13 ’與port 14 ’之后，立即發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求包，如圖17所示，成功收到被叫端B發(fā)回的應(yīng)答后，即代表預(yù)測(cè)成功，最終的音視頻傳輸路徑將不經(jīng)過(guò)TURN服務(wù)器中轉(zhuǎn)，成功實(shí)現(xiàn)Symmentric NAT下的音視頻數(shù)據(jù)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。
[0028]本發(fā)明的實(shí)施例中只選取組件數(shù)為I，且主叫端A處于任意Cone NAT，被叫端B處于Symmentric NAT的情況。然而對(duì)于主叫端A與被叫端B均處于Symmentric NAT,以及主叫端A為Symmentric NAT，被叫端B處于任意Cone NAT，以及組件數(shù)為二時(shí)，調(diào)整相關(guān)公式參數(shù)，本發(fā)明均能很好的實(shí)現(xiàn)Symmentrie NAT源端口選擇策略為遞增選擇型和選擇原端口型時(shí)的穿越。
[0029]以上所述，并非對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于ICE的SIP穿越SymmetricNAT設(shè)備的方法，系統(tǒng)中服務(wù)器處于公網(wǎng)，該服務(wù)器由SIP服務(wù)器、TURN服務(wù)器、STUN服務(wù)器組成，通信雙方的兩個(gè)客戶端分別處于NAT后面，該客戶端由SIP UA、端口預(yù)測(cè)模塊、NAT類型發(fā)現(xiàn)模塊、TURN客戶端以及STUN客戶端組成，其特征在于包括如下步驟: 步驟S1、通信雙方先后收集候選地址，互換地址信息并根據(jù)優(yōu)先級(jí)排列形成地址檢測(cè)列表； 步驟S2、通信雙方先后進(jìn)行連通性檢測(cè)，根據(jù)主機(jī)地址到中繼地址的地址對(duì)連通性檢測(cè)過(guò)程中是否產(chǎn)生服務(wù)器映射候選地址來(lái)判斷所處的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫欠翊嬖赟ymmentric NAT； 步驟S3、確定Symmentric NAT方源端口選擇策略以及預(yù)測(cè)Symmentric NAT方分配的端口值； 步驟S4 JtSymmentric NAT方以預(yù)測(cè)的端口值進(jìn)行連通性檢查，直至成功，通過(guò)直連方式發(fā)送音視頻流。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ICE的SIP穿越SymmetrieNAT設(shè)備的方法，其特征在于具體包括如下步驟: 步驟S1、通信雙方先后收集候選地址，互換地址信息并根據(jù)優(yōu)先級(jí)排列形成地址檢測(cè)列表: (1)收集候選地址 主叫端A需要收集的對(duì)象包括本地傳輸?shù)刂泛蛠?lái)源傳輸?shù)刂?，本地傳輸?shù)刂吠ǔＳ芍鳈C(jī)上I個(gè)物理接口綁定I個(gè)端口而獲得，端口采用portl表示，主叫端A還將訪問(wèn)STUN和TURN服務(wù)器，對(duì)于每一個(gè)本地傳輸?shù)刂?，?huì)話者都可以從服務(wù)器上獲得I組來(lái)源傳輸?shù)刂?，通過(guò)訪問(wèn)STUN及TURN服務(wù)器獲得的地址分別稱為服務(wù)器映射候選地址以及中繼候選地址，服務(wù)器映射候選地址通過(guò)使用主機(jī)本地傳輸?shù)刂废騍TUN服務(wù)器發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求獲得，中繼候選地址隨機(jī)使用本地空閑端口 port2發(fā)送Allocate請(qǐng)求給TURN服務(wù)器獲得，經(jīng)過(guò)NAT后，映射端口用port9，port 10表示，同理假設(shè)視頻組件一通道獲取服務(wù)器映射候選地址和中繼候選地址隨機(jī)使用的本地空閑端口分別為port3以及port4，通過(guò)NAT后，映射端口為portll，portl2; 采用IPTURN代表TURN服務(wù)器的中繼IP，且假設(shè)TURN服務(wù)器給主叫端A分配的中繼端口為portAl，則會(huì)話發(fā)起方獲取候選地址列表； (2)啟動(dòng)STUN服務(wù)器 主叫端A獲得一組包括本地傳輸?shù)刂泛蛠?lái)源傳輸?shù)刂返膫鬏數(shù)刂泛?，將在本地傳輸?shù)刂穯?dòng)STUN服務(wù)器，這意味著發(fā)送到來(lái)源地址的STUN服務(wù)將是可達(dá)的，與傳統(tǒng)的STUN服務(wù)不同，客戶端不需要在任何其它IP或端口上提供STUN服務(wù)，也不必支持TLS，ICE用戶名和密碼已經(jīng)通過(guò)信令協(xié)議進(jìn)行了交換； 客戶端將在每個(gè)本地傳輸?shù)刂飞贤瑫r(shí)接受STUN請(qǐng)求包和媒體包，所以發(fā)起者需要消除STUN消息與媒體流協(xié)議之間的歧義，可以通過(guò)查看接收到的包的屬性字段“V=”，對(duì)于每個(gè)運(yùn)行STUN服務(wù)器的本地傳輸?shù)刂罚蛻舳硕急仨氝x擇相應(yīng)的用戶名和密碼；用戶名要求必須是全局惟一的，用戶名和密碼將被包含在初始化消息中傳送至響應(yīng)者，由響應(yīng)者對(duì)STUN請(qǐng)求進(jìn)行鑒別； (3 )確定傳輸?shù)刂返膬?yōu)先級(jí) STUN服務(wù)器啟動(dòng)后，下一步就是確定傳輸?shù)刂返膬?yōu)先級(jí)；優(yōu)先級(jí)反映了 UA在該地址上接收媒體流的優(yōu)先級(jí)別，取值范圍在O到I之間，優(yōu)先級(jí)按照被傳輸媒體流量來(lái)確定，流量小者優(yōu)先，而且對(duì)于相同流量的，物理接口產(chǎn)生的本地傳輸?shù)刂肪哂凶罡叩膬?yōu)先級(jí)，然后是STUN來(lái)源地址； (4)構(gòu)建初始化信息 初始化消息由一系列媒體流組成，每個(gè)媒體流都有一個(gè)缺省地址和候選地址列表;缺省地址被映射到SIP信令消息傳遞地址上，而候選地址列表用于提供一些額外的地址;對(duì)于每個(gè)媒體流來(lái)說(shuō)，任意Peer之間實(shí)現(xiàn)最大連通可能性的傳輸?shù)刂肥怯晒W(wǎng)上TURN服務(wù)器提供的地址，客戶端將其編成一個(gè)缺省地址；同時(shí)客戶端將可用的傳輸?shù)刂肪幊梢粋€(gè)候選地址列表并且為每個(gè)候選元素分配一個(gè)會(huì)話中惟一的標(biāo)識(shí)符，該標(biāo)識(shí)符以及上述的優(yōu)先級(jí)都被編碼在候選元素的id屬性中，一旦初始化信息生成后即可通過(guò)INVITE消息發(fā)送至被叫端B; (5)響應(yīng)處理 即進(jìn)行連通性檢測(cè)和地址收集:被叫端B接收到初始化信息后，先執(zhí)行步驟(I)中描述的地址收集過(guò)程獲得候選地址列表;接著選取自己的地址與對(duì)方進(jìn)行兩兩配對(duì)，刪除重復(fù)的地址對(duì)后和NAT映射地址一起作為發(fā)送檢測(cè)數(shù)據(jù)包源地址的地址對(duì)，按照特定的優(yōu)先級(jí)公式計(jì)算候選地址的優(yōu)先級(jí)，并進(jìn)行排序形成地址檢測(cè)列表； 步驟S2、通信雙方先后進(jìn)行連通性檢測(cè)，根據(jù)主機(jī)地址到中繼地址的地址對(duì)連通性檢測(cè)過(guò)程中是否產(chǎn)生服務(wù)器映射候選地址來(lái)判斷所處的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫欠翊嬖赟ymmentric NAT: (1)當(dāng)形成地址檢測(cè)列表后，應(yīng)答方會(huì)按照優(yōu)先級(jí)依次從檢測(cè)地址列表中選取地址對(duì)，并將地址對(duì)的左邊地址作為源地址，右邊地址作為目的地址，發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求，該請(qǐng)求包含Username屬性和Password屬性，屬性值為從SDP包的“alt”屬性中得到的用戶名和密碼，該STUN Bind請(qǐng)求消息與收集地址時(shí)的STUN Bind請(qǐng)求消息不一樣，ICE添加了幾個(gè)新的屬性:優(yōu)先級(jí) PR1RITY，USE-CAND IDATE，應(yīng)答方 ICE-CONTROLLED，發(fā)起方 ICE-C0NTR0LLING，Controlling Agent將會(huì)話發(fā)起端最先談判成功的地址對(duì)選擇為媒體傳輸通道； 在被叫端B開(kāi)始進(jìn)行連通性檢測(cè)時(shí)，將同時(shí)構(gòu)建初始化信息發(fā)送給主叫端A，主叫端A在收到信息后，也按照相同的流程形成連通性地址檢測(cè)列表，并進(jìn)行連通性檢測(cè)； (2)NAT類型發(fā)現(xiàn)機(jī)制 該NAT類型發(fā)現(xiàn)機(jī)制發(fā)生在ICE的連通性檢測(cè)過(guò)程中，如果被叫端B在進(jìn)行地址對(duì)連通性檢測(cè)時(shí)，主叫端A收到該STUN Bind請(qǐng)求消息，并可從其SOURCE-ADDRESS參數(shù)中獲得該STUN Bind請(qǐng)求消息的來(lái)源地址，即被叫端B通過(guò)NAT后的外網(wǎng)映射地址，如果該地址不同于被叫端B的三個(gè)候選地址，該地址稱為服務(wù)器映射候選地址，如果產(chǎn)生了服務(wù)器映射候選地址，那么主叫端A可判斷通信對(duì)端所處的NAT類型必定為Symmentric NAT，反之為Cone NAT；同時(shí)被叫端B也將收到主叫端A發(fā)回的應(yīng)答，并從該STUN Respond消息中的MAPPED-ADDRESS參數(shù)得到自身通過(guò)NAT后的外網(wǎng)映射地址，如果該地址不同于自身三個(gè)候選地址中的任意一個(gè)，貝1J可以判定，客戶端自身所處的NAT類型一定為Symmentric NAT，反之為Cone NAT； 步驟S3、確定Symmentric NAT方源端口選擇策略以及預(yù)測(cè)Symmentric NAT方分配的端口值； (1)當(dāng)主叫端A和被叫端B的私網(wǎng)地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)一樣時(shí)，當(dāng)主叫端A收到INVITE請(qǐng)求后，解析出被叫端B的映射端口信息，包括音、視頻分別綁定內(nèi)網(wǎng)端口portl ’與port3 ’收集服務(wù)器映射地址時(shí)在NAT上所留下的端口，記為port9’、portll’，以及音、視頻通過(guò)內(nèi)網(wǎng)端口記為port2’、port4’收集中繼地址時(shí)在NAT上所留下的端口，分別記為口01*1:10’與。01'1:12’ ； 需要預(yù)測(cè)的端口為客戶端B發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求至客戶端A的服務(wù)器映射地址所留下來(lái)的端口，記為portl3’、portl4’ ； 預(yù)測(cè)流程如下所示: Stepl.如果通過(guò)NAT類型發(fā)現(xiàn)機(jī)制得出對(duì)端為Symmetric NAT，此時(shí)即可以獲得被叫端B發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求至客戶端A的中繼地址在所處NAT上所留下來(lái)的端口，記該音頻與視頻所留下的端口分別為portl5’、portl6’，轉(zhuǎn)Step3;若對(duì)端NAT類型為Cone NAT，則轉(zhuǎn)Step2; Step2.不改變?cè)璉CE流程，直至連通成功； Step3.通過(guò)port9’?portl2’可以得出NAT的源端口選擇策略:如果portl2’_ portll’=portll’- portlO’= portlO’- port9 ’，車專 Step4;如果 port9 ’ = portl’，portlO’ =port2’，portll’= port3’，portl2’= port4’，即內(nèi)外網(wǎng)端口分配一致，轉(zhuǎn) Step5，否則，轉(zhuǎn)Step6； Step4.NAT的源端口選擇策略為遞增選擇型，可得等差值為，用comp_cnt表示使用ICE的組件數(shù)，若且，轉(zhuǎn)Step7，否則轉(zhuǎn)Step8; Step5.NAT的源端口選擇策略為選擇原端口型，選擇原端口型對(duì)稱NAT的特點(diǎn)為，第一次使用端口進(jìn)行發(fā)包時(shí)，NAT會(huì)映射出與內(nèi)網(wǎng)端口一致的外網(wǎng)端口，若第二次再使用該內(nèi)網(wǎng)端口往不同目的地發(fā)包，則會(huì)呈現(xiàn)出遞增選擇型對(duì)稱NAT的特點(diǎn)，以一定的等差值分配端口，端口被占用后的等差值為:，則，，轉(zhuǎn)Step9; Step6.源端口選擇策略為隨機(jī)型，選擇TURN服務(wù)器中轉(zhuǎn)策略； St ep7.在I CE流程過(guò)程中未出現(xiàn)其它應(yīng)用程序的端口占用問(wèn)題，，，轉(zhuǎn)St ep9 StepS.在ICE流程中出現(xiàn)了其它應(yīng)用程序占用NAT外網(wǎng)端口問(wèn)題，則創(chuàng)建大小為的數(shù)組portl3[n]Nportl4[n],jJi!jportl3[0]=portl4[0]=portl5,-,portl3[l]=portl4[l] =ροΓ?Ιδ'-2,portl3[n-l]= portl4[n_lhportlS’ _n，車專SteplO; Step9 ?主叫端A以內(nèi)網(wǎng)IPA: port I為源地址，IPB: port 13’為目的地址以及IPA: port3為源地址，IPB:portl4’為目的地址發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求； Stepl0.主叫端A以內(nèi)網(wǎng)IPA:portl為源地址，分別以IPB:portl3[O]?IPB:port 13[n-1]為目的地址，以及IPA:port3為源地址，分別以IPB:portl4[0> IPB:portl4[n_l]為目的地址發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求； (2)主叫端A和被叫端B的私網(wǎng)地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)不一樣時(shí)，在進(jìn)行序號(hào)為O的地址對(duì)連通性檢測(cè)時(shí)，根據(jù)路由原理，發(fā)送的STUN Bind請(qǐng)求會(huì)到達(dá)最外層NAT，并在NAT上留下映射，占用一個(gè)端口，此時(shí)對(duì)端的端口預(yù)測(cè)流程與(I)一致，除了將判斷遞增選擇型源端口選擇策略的Symmentric NAT上的端口是否有被其余應(yīng)用程序占用時(shí)條件由“且”改為“且”； 步驟S4 JtSymmentric NAT方以預(yù)測(cè)的端口值進(jìn)行連通性檢查，直至成功通過(guò)直連方式發(fā)送音視頻流: 主叫端A在預(yù)測(cè)出對(duì)端端口之后，立即發(fā)送STUN Bind請(qǐng)求包，成功收到被叫端B發(fā)回的應(yīng)答后，即代表預(yù)測(cè)成功，最終的音視頻傳輸路徑將不經(jīng)過(guò)TURN服務(wù)器中轉(zhuǎn)，成功實(shí)現(xiàn) Symmentri c NAT下的音視頻數(shù)據(jù)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。
【文檔編號(hào)】H04L12/26GK105827748SQ201610311912
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】鄧小嬌, 侯剛, 蔡方誼, 易駿
【申請(qǐng)人】東莞市南星電子有限公司