一種sip網絡系統中解決nat網絡環境下正常呼叫的方法
2023-05-25 15:51:56 1
專利名稱：一種sip網絡系統中解決nat網絡環境下正常呼叫的方法
技術領域：
本發明涉及MS通訊領域，特別涉及一種基於SIP的呼叫，解決NAT網絡媒體流互通技術，是可以大量節省網絡帶寬的一種SIP呼叫技術。技術背景
隨著網絡技術與服務的廣泛應用，大量網絡設備都要求擁有獨立的網絡地址，而 IPv4地址的數量不足以滿足這樣的需求，為解決IPv4地址匱乏的困境，研究者提出了網絡地址轉換技術(Network Address Translating,簡稱NAT)。NAT設備一般位於網絡邊緣， 並將整個網絡劃分為內部與外部兩個網絡。通常內部與外部網絡分別使用兩類地址，要在內、外網絡設備之間進行通信，內部網絡設備的地址必須轉換為外部網絡可以識別的IPv4 地址。因此需要NAT設備都所有進過它的網絡數據報文進行必要轉換，修改其中的內部網絡地址信息，並且將轉換後的數據報文發給下一跳或者目的端網絡設備，從而確保公司內部與外部網絡之間暢通，避免形成「信息孤島」。藉助NAT設備的網絡地址轉換功能，內部網絡的IPv4地址不需要被外部網絡識別，使得私有IPv4地址可以在不同區域網內重用，有效緩解了目前IPv4地址匱乏的困境。
然而網絡技術的發展日新月異，新的網絡業務、功能層出不窮，NAT技術的應用與部署雖然帶來節省IPv4地址空間等好處，但同時也破壞了網際網路最基本得「端到端得透明性」的設計理念，增加了網絡的複雜性，阻礙了業務的創新。
會話初始化協議(SessionInitiation Protocol,簡稱 SIP)是 IEEE 下屬的 MMUSIC小組2002年才提出的新的應用層網絡協議類型，主要用於網絡電話、即時通訊等新興網絡業務的電話信令控制，提供了會話建立以及會話控制等功能，是近年網絡技 術的研究和應用熱點之一。然而已經部署的NAT設備大多不支持對該協議的網絡地址轉換功能， 無法對協議數據報文進行有效的識別、驗證以及翻譯，無法實現該協議要求的應用層路由機制轉發，阻塞了內外網絡之間的互聯互通，使得SIP協議數據只能局限於本地或者區域網路。這對於迫切需要開展新業務或者利用新技術提高生產力的公司、組織、機構來說是無法容忍的。升級現有的NAT設備處理能力，實現對SIP協議的網絡地址轉換技術是當前NAT 與SIP技術領域共同關注的熱門問題。雖然研究者從SIP協議提出伊始就開始研究SIP協議數據報文中的網絡地址轉換技術與方案，但深入分析發現它們存在各種問題，尤其是對 SIP協議自身的擴展性與靈活性增加了不必要的限制。本發明主要目的就是通過對SIP協議應用層的深入理解，在現有SIP穿越NAT技術的基礎上，設計並實現一種簡單而又效的， 可以對SIP協議數據進行網絡地址轉換的升級方案。發明內容
本發明的目的解決NAT網絡環境下的SIP終端經過公網環境相互通話，並且不太暫用SIP伺服器的帶寬來實現。
為了實現發明目的，採用的技術方案如下
普通在NAT網絡環境下訪問Internet網絡如圖1所示。PC機在區域網路內是私網IP位址，通過路由器進行NAT網絡地址轉換訪問Internet網絡，Internet上的應用看到連接過來的是路由器轉換後的公網IP位址。
區域網內的SIP呼叫如圖2所示。SIP軟終端部署在PC機上，主被叫用戶都需要在一個網絡內，這樣主被叫就能正常呼叫通話。
NAT網絡環境下的SIP呼叫如圖3所示。SIP信令接續在NAT環境下是正常的，但雙方無法聽到對方的語音，原因就是兩邊的SIP終端接收到的SDP信息，都是對方私網IP 地址和埠，雙方都無法向對方的私網IP和埠發送RTP數據流，所以雙方都無法正常聽到語音。
本發明提供一種在NAT網絡網絡環境下，可以實現SIP正常通話的一種方法，當 PCl的SIP終端發送INVITE到SIPServer時，會將INVITE裡面的SPD內的私網IP和埠， 修改成SIPServer的公網IP和埠，通過SIP終端註冊消息記錄的PC2上SIP終端的信息， 找到PC2上的公網IPJf INVITE發送到PC2上的SIP終端，此時PC2上的SIP終端看到的 SDP是SIPServer公網IP和埠，PC2上的SIP終端發送200 OK響應，帶的SDP內的IP和埠是PC2的私網IP和埠，SIPServer收到200 0K,將SDP內的私網IP和埠，修改成 SIPSserver上的公網IP和埠，將修改後的200 OK發送到PCl上的SIP終端，這樣PCl上的SIP終端和PC2上的SIP終端，分別將RTP流發送給SIPServer上，此時SIPServer也知道了 PCl和PC2上的SIP終端RTP經過NAT後的IP和埠，將RTP發送到各自的NAT IP和埠上，這樣PCl和PC2上的SIP終端以及可以正常通話，但此時的RTP流是經過SIPServer 的，佔用SIPSever的帶寬，本發明的下一步處理，是將PCl和PC2上的SIP終端發送RTP的 NAT IP和埠通過reinvite消息，分別通知兩個SIP終端，這樣，PCI和PC2上的SIP終端發送的RTP流就不再經過SIPServer 了，而是直接發往各自的NAT設備上，實現點對點的 RTP通信，兩個SIP終端可以正常通話。
有上可見，本發明提供一種基於NAT環境下可以正常進行SIP呼叫的一種解決方法，有以下特點。
(I)解決普通NAT網絡環境下的SIP正常通話問題
本發明解決普通的NAT網絡環境下，不需要特殊的NAT設備，解決現有企業和單位 NAT網絡環境下的SIP正常通過功能。
(2)帶寬佔用低
本發明在解決NAT網絡環境下SIP正常通過，只是在最開始佔用了部分SIPServer 的帶寬，到SIPServer獲取到SIP的RTP NAT IP和埠後，就發送relnvite，將RTP流改向，後續通話將不佔用SIPServer的帶寬,也增加了 SIPServer的處理能力。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1普通NAT網絡下PC訪問Internet圖2區域網的SIP呼叫圖3NAT網絡環境的SIP呼叫圖4NAT網絡環境的SIP呼叫時序圖5NAT網絡環境的SIP呼叫最終模型圖。
具體實施方式
下面結合圖4對本發明做進一步的說明。
整個NAT網絡環境下SIP呼叫的處理過程描述如下
I)PCl上的SIP終端發送Invite消息到Routel ；
2) Routel根據目標地址將Invite消息發送到公網上的SIPServer ；
3) SIPServer將Invite的SDP修改成自己的公網IP和埠，通過之前PC2上的 SIP終端註冊消息，找到PC2上的SIP終端的NAT IP和埠，將Invite帶公網地址的SDP 發送到Route2上；
4) Route2將Invite發送到PC2上的SIP終端上；
5)PC2 上的 SIP 終端回 180 (不帶 SDP)給 Route2 ；
6) Route2 將 180 送給 SIPServer ；
7) SIPServer 將 180 響應發給 Routel ；
8) Routel將180響應發給PCl上的SIP終端；
9) PC2上的SIP終端回200 OK帶PC2的私網IP和埠的SDP給Route2 ；
10) Route3 將 200 OK 響應發送給 SIPServer ；
11) SIPServer將200 OK的SDP內的私網IP和埠，替換成自己的公網IP和埠，再將替換後的200 OK發送給Routel ；
12) Routel將200 OK帶公網IP和埠的SDP發送給PCl上的SIP終端；
13) PCl 上的 SIP 終端回 ACK 給 Routel ；
14) Routel 將 ACK 發送給 SIPServer ；
15) SIPServer 將 ACK 轉發給 Route2 ；
16) Route2將ACK消息發送給PC2上的SIP終端；
17)此時 PCl 和 PC2 上的 SIP 終端將 RTP 流發送個 SIPServer，SIPServer 做 RTP 流的轉發，這樣兩個SIP終端可以正常通話；
18) SIPServer收到PC2上的SIP終端經過Route2發送出來的RTP流，從而獲取到了 PC2上SIP終端發送RTP流使用的NAT網絡的IP和埠 ；
19) SIPServer將PC2上SIP終端送過來的SDP修改成PC2上SIP終端發送RTP流使用的NAT網絡IP和端P，發送relnvite消息給Routel ；
20) Routel將relnvite消息發送到PCl上的SIP終端；
21) PCl上的SIP終端發送200 OK消息到Routel ；
22) Routel 將 200 OK 消息發送給 SIPServer ；
23) SIPServer 回應 ACK 給 Routel ；
24) Routel 將 ACK 發送給 PCl 上的 SIP 終端；
25)此時，PCl上的SIP終端將RTP流改向，發送到Route2上，就是PC2上SIP終端發送RTP的NAT網絡IP和埠 ；
26) SIPServer收到PCl上的SIP終端經過Routel發送出來的RTP流，從而獲取到了 PCl上SIP終端發送RTP流使用的NAT網絡的IP和埠 ；
27) SIPServer將PCl上SIP終端送過來的SDP修改成PCl上SIP終端發送RTP流使用的NAT網絡IP和埠，發送relnvite消息給Route2 ；
28) Route2將relnvite消息發送到PCl上的SIP終端；
29) PC2上的SIP終端發送200 OK消息到Route2 ；
30) Route2 將 200 OK 消息發送給 SIPServer ；
31) SIPServer 回應 ACK 給 Route2 ；
32) Route2 將 ACK 發送給 PC2 上的 SIP 終端；
33)此時，PC2上的SIP終端將RTP流改向，發送到Routel上，就是PCl上SIP終端發送RTP的NAT網絡IP和埠 ；
34)這個時候PCl和PC2的RTP流已經改成點對點的模式，參考圖5。
權利要求
1.一種解決NAT環境下SIP呼叫的方法，其特徵在與，包括通過SIP終端的註冊，SipServer獲取到SIP終端的NAT IP埠。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括SipServer修改SIP終端的SDP內RTP的IP和埠為SipServer的IP和埠。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於SipServer獲取到SIP終端發送RTP的NAT IP和埠，通過reinvite消息，修改SDP 內的IP和埠，改為SIP終端的NAT IP和埠，發送給對端的SIP終端。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於SipServer獲取到另一個SIP終端發送RTP的NAT IP和埠，通過reinvite消息，修改SDP內的IP和埠，改為SIP終端的NAT IP和埠，發送給對端的SIP終端。
全文摘要
本發明提供一種較少網絡消耗，在NAT環境下SIP呼叫的一種解決方法，所屬SIP網絡系統中，在私網內的SIP用戶通過路由器註冊到公網的SIP伺服器，在不改變和升級當前路由器的情況下，實現在不同私網內的終端相互正常通話，而且不佔用SIP伺服器額帶寬。從上述的技術方案可以看出，本發明可以在普通的路由器NAT環境下實現SIP終端的正常通話，滿足了市場的需要。
文檔編號H04L29/12GK103023858SQ20111028252
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者梁平, 鄧江華, 黃興斌 申請人:佳都新太科技股份有限公司