论文部分内容阅读
摘 要：随着互联网的发展，IPv6最终会成为未来互联网网络层的核心协议。而SIP作为多媒体通信中的重要技术也受到普遍的欢迎和认可。这篇论文描述了在IPv6环境下使用SIP的优势，并且提出了IPv4和IPv6网络环境下使用mSwitch进行语音通信的解决方案。
关键词： mSwitch 移动、多媒体、多业务软交换系统
IPv6网际协议版本6Internet Protocol Version6
IPv4网际协议版本4Internet Protocol Version4
SIP 起始会话协议 Session Initiation Protocol
IP电话
一、前言
随着Internet 规模的不断扩大,现行的IPv4网络面临着IP地址即将耗尽与骨干路由器效率低下等问题,这与现行IPv4的地址机制与管理密切相关。由于当前网际协议（IPv4）的局限性，被命名为IPv6的新一代网际协议正在被深入的研究和标准化中。
IPv6被视作下一代网络的核心协议，而由IETF设计的SIP也被普遍认定为下一代多媒体通信的核心协议。因此，IPv6环境下的SIP通信是未来网络通信的发展方向。在接下来的论文中，我们描述了在IPv6环境下使用SIP的优势，并结合软交换产品mSwitch提出一个能够在混合IP环境中提供语音服务的解决方案。
二、多网络环境下的SIP服务
尽管IPv6已被认为是下一代互联网络协议核心标准之一。但是，新生事物从诞生到广泛应用需要一个过程，尤其是对于现时IPv4仍然很好的支撑着的Internet。IPv4 / IPv6互通技术以保证IPv4能够平稳过渡到IPv6，除此之外，互通技术应该对普通用户做到“无缝”，使用起来没有感到不便，对信息传递做到高效。在过渡时期，要解决相互通信的问题无非两类：第一类就是IPv6之间互相通信的问题；第二类就是解决IPv6与IPv4之间的通信问题。
1、IPv6网络环境的SIP通信
SIP不是垂直型通信系统,不能独立提供业务,它必须与其它协议共同使用来构建一个完整的多媒体体系结构, 所以在构建下IPv6网络的多媒体体系时, 采用以下的协议组合提供多媒体业务。①网络层:IPv6;②传输层:使用TCP、UDP;③应用层:包括以SIP为核心的多个协议。
IPv6环境下SIP网络的基本结构于IPv4类似，由两部分组成：用户代理(UA，User Agent)和网络服务器。网络服务器同样也包括：代理(Proxy)服务器、重定向(Redirect)服务器、注册(Registrar)服务器（注.只是理论上的SIP网络服务器可细分为以上4种功能的服务器，但在实际中，它们并不是物理上分离的。重定向和代理服务器一般位于mSwitch系统控制层的SLR/RS服务器中）。值得一提的是，由于IPv6128位的地址空间、对数据报流控机制和支持安全性等新特性，IPv6网络需要功能扩展的DNS的加入。
2、IPv6与IPv4之间SIP的通信
双协议栈和NAT-PT
双协议栈这样的设想要求同时支持IPv4和IPv6。也就是说，IPv4和IPv6的路由协议同时在网络上运行，系统的终端设备具有IPv4和IPv6的地址、可以发送和接收IPv4和IPv6的数据报。如果接收到某IPv4地址的报文，终端设备回应的报文中将含有该IPv4地址，主机间的数据传送也使用相同的方法。
由于潜在的网络不兼容，SIP在IPv6和IPv4网络环境中设备并不能够直接的连接，我们需要一个合适的网关机制去允许UAS相互连接，因此我认为，可以在mSwitch系统控制层的SLR/RS服务器中增加SIP协议转换网关(SIP Protocol Translation Gateway)，它位于IPv4和IPv6客户端的边界上，采用双协议栈机制来转换两边的协议，这样就允许终端设备只需要支持一种IP版本，提供了一种便利的IPv4和IPv6设备间通信机制。SIP协议转换网关也可以被看成是一个代理，用来修改某IPv4/IPv6主机发送过来的信令，并使其被另一边的IPv6/IPv4主机所理解。
SIP协议转换网关具体的功能是接收并修改SIP信令，为RTP通信设置UDP映射，并把SIP信令传递给另一个代理。SIP协议转换网关必须拥有两个外部代理，一个为IPv4目标另一个为IPv6目标。如果某SIP请求信令被IPv4端接收到，在经过SIP协议转换网关修改其格式后它被发送给IPv6代理，反之亦然。一般SIP信令的以下部分需要被修改：Contact header、Request UR、SDP headers、Content-Length、VIA。也可以把两边代理的功能都整合入SIP协议转换网关，但这将增加网关的复杂性并且也会增加网关的负载，因为网关不得不处理更多的SIP消息，可能还要提供类似于CPL的翻译或路由的服务。
NAT-PT(Network Address Translation-Protocol Translation) 是网络地址转换－协议转换的缩写，它是一种IPv4与IPv6之间通信的工具。NAT-PT是由两部分组成：网络地址转换和协议转换。NAT-PT的协议转换使用了SIIT算法，而网络地址转换与IPv4的NAT是很相似的，不过前者是IPv4与IPv6地址之间的转换，后者是IPv4的私有地址与正式地址之间的转换。作为通信的中间设备，NAT-PT可在IPv4和IPv6网络之间转换IP报头地址，同时根据协议不同对分组做相应的语义翻译，从而使纯IPv4和纯IPv6站点之间能够“透明”通信。要允许IPv6的主机和IPv4的主机相互通信，其中的一个实例就是NAT-PT，当SIP主机成功建立连接后，多媒体流将使用NAT-PT相互交换。
三、结束语
随着互联网的快速发展，目前基于IPv4网络的IP地址日益匮乏，而IPv6的128bit的地址彻底解决这个问题，勿庸置疑，IPv6最终会成为未来互联网网络层的核心协议。在IPv4向IPv6过渡的过程中将面对两个问题：IPv6网络中的语音业务通信以及IPv6和IPv4混合网络中语音业务通信。因此，以后需致力于研究IPv6网络以及IPv6/IPv4混合网络的SIP通信，使IPv4能够平稳过渡到IPv6。
关键词： mSwitch 移动、多媒体、多业务软交换系统
IPv6网际协议版本6Internet Protocol Version6
IPv4网际协议版本4Internet Protocol Version4
SIP 起始会话协议 Session Initiation Protocol
IP电话
一、前言
随着Internet 规模的不断扩大,现行的IPv4网络面临着IP地址即将耗尽与骨干路由器效率低下等问题,这与现行IPv4的地址机制与管理密切相关。由于当前网际协议（IPv4）的局限性，被命名为IPv6的新一代网际协议正在被深入的研究和标准化中。
IPv6被视作下一代网络的核心协议，而由IETF设计的SIP也被普遍认定为下一代多媒体通信的核心协议。因此，IPv6环境下的SIP通信是未来网络通信的发展方向。在接下来的论文中，我们描述了在IPv6环境下使用SIP的优势，并结合软交换产品mSwitch提出一个能够在混合IP环境中提供语音服务的解决方案。
二、多网络环境下的SIP服务
尽管IPv6已被认为是下一代互联网络协议核心标准之一。但是，新生事物从诞生到广泛应用需要一个过程，尤其是对于现时IPv4仍然很好的支撑着的Internet。IPv4 / IPv6互通技术以保证IPv4能够平稳过渡到IPv6，除此之外，互通技术应该对普通用户做到“无缝”，使用起来没有感到不便，对信息传递做到高效。在过渡时期，要解决相互通信的问题无非两类：第一类就是IPv6之间互相通信的问题；第二类就是解决IPv6与IPv4之间的通信问题。
1、IPv6网络环境的SIP通信
SIP不是垂直型通信系统,不能独立提供业务,它必须与其它协议共同使用来构建一个完整的多媒体体系结构, 所以在构建下IPv6网络的多媒体体系时, 采用以下的协议组合提供多媒体业务。①网络层:IPv6;②传输层:使用TCP、UDP;③应用层:包括以SIP为核心的多个协议。
IPv6环境下SIP网络的基本结构于IPv4类似，由两部分组成：用户代理(UA，User Agent)和网络服务器。网络服务器同样也包括：代理(Proxy)服务器、重定向(Redirect)服务器、注册(Registrar)服务器（注.只是理论上的SIP网络服务器可细分为以上4种功能的服务器，但在实际中，它们并不是物理上分离的。重定向和代理服务器一般位于mSwitch系统控制层的SLR/RS服务器中）。值得一提的是，由于IPv6128位的地址空间、对数据报流控机制和支持安全性等新特性，IPv6网络需要功能扩展的DNS的加入。
2、IPv6与IPv4之间SIP的通信
双协议栈和NAT-PT
双协议栈这样的设想要求同时支持IPv4和IPv6。也就是说，IPv4和IPv6的路由协议同时在网络上运行，系统的终端设备具有IPv4和IPv6的地址、可以发送和接收IPv4和IPv6的数据报。如果接收到某IPv4地址的报文，终端设备回应的报文中将含有该IPv4地址，主机间的数据传送也使用相同的方法。
由于潜在的网络不兼容，SIP在IPv6和IPv4网络环境中设备并不能够直接的连接，我们需要一个合适的网关机制去允许UAS相互连接，因此我认为，可以在mSwitch系统控制层的SLR/RS服务器中增加SIP协议转换网关(SIP Protocol Translation Gateway)，它位于IPv4和IPv6客户端的边界上，采用双协议栈机制来转换两边的协议，这样就允许终端设备只需要支持一种IP版本，提供了一种便利的IPv4和IPv6设备间通信机制。SIP协议转换网关也可以被看成是一个代理，用来修改某IPv4/IPv6主机发送过来的信令，并使其被另一边的IPv6/IPv4主机所理解。
SIP协议转换网关具体的功能是接收并修改SIP信令，为RTP通信设置UDP映射，并把SIP信令传递给另一个代理。SIP协议转换网关必须拥有两个外部代理，一个为IPv4目标另一个为IPv6目标。如果某SIP请求信令被IPv4端接收到，在经过SIP协议转换网关修改其格式后它被发送给IPv6代理，反之亦然。一般SIP信令的以下部分需要被修改：Contact header、Request UR、SDP headers、Content-Length、VIA。也可以把两边代理的功能都整合入SIP协议转换网关，但这将增加网关的复杂性并且也会增加网关的负载，因为网关不得不处理更多的SIP消息，可能还要提供类似于CPL的翻译或路由的服务。
NAT-PT(Network Address Translation-Protocol Translation) 是网络地址转换－协议转换的缩写，它是一种IPv4与IPv6之间通信的工具。NAT-PT是由两部分组成：网络地址转换和协议转换。NAT-PT的协议转换使用了SIIT算法，而网络地址转换与IPv4的NAT是很相似的，不过前者是IPv4与IPv6地址之间的转换，后者是IPv4的私有地址与正式地址之间的转换。作为通信的中间设备，NAT-PT可在IPv4和IPv6网络之间转换IP报头地址，同时根据协议不同对分组做相应的语义翻译，从而使纯IPv4和纯IPv6站点之间能够“透明”通信。要允许IPv6的主机和IPv4的主机相互通信，其中的一个实例就是NAT-PT，当SIP主机成功建立连接后，多媒体流将使用NAT-PT相互交换。
三、结束语
随着互联网的快速发展，目前基于IPv4网络的IP地址日益匮乏，而IPv6的128bit的地址彻底解决这个问题，勿庸置疑，IPv6最终会成为未来互联网网络层的核心协议。在IPv4向IPv6过渡的过程中将面对两个问题：IPv6网络中的语音业务通信以及IPv6和IPv4混合网络中语音业务通信。因此，以后需致力于研究IPv6网络以及IPv6/IPv4混合网络的SIP通信，使IPv4能够平稳过渡到IPv6。