【正文】 文 27 第四章 Android平臺下 SIP協(xié)議棧的實現(xiàn) 第一節(jié) Android平臺簡介 Android是 20xx年 11月 5日 Google宣布的基于 Linux平臺的開源手機操作系統(tǒng)，包括操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件。 Android操作系統(tǒng)的組件如圖 41所示 圖 41 Android操作系統(tǒng)組件 以下所有的應(yīng)用程序都由一系列的服務(wù)和系統(tǒng)組成，包括： 一個可擴展的視圖（ Views ）可以用來建立應(yīng)用程序，包括列表（ lists），網(wǎng)格（ grids），文本框（ text boxes），按鈕（ buttons）以及一個可嵌入的 web瀏覽器 內(nèi)容管理器（ Content Providers ）使得應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)（如聯(lián)系人數(shù)據(jù)庫）可以相互訪問或者共享。 Android 程序庫 一個被 Android 系統(tǒng)中各種組件使用的 C/C++ 庫集 ，通過 Android 應(yīng)用程序框架為開發(fā)者提供服務(wù)。 SIPdroid協(xié)議棧是按照 RFC3261（ SIP）標(biāo)準(zhǔn)的一個公開源碼的免費協(xié)議棧，可以應(yīng)用與任何支持 POSIX的系統(tǒng)當(dāng)中，所以在嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 29 ：軟件核心處理層，啟動服務(wù)，處理各種 UI時間，維持配置文件信息，保存全局屬性變量。 ：提供所有 SIP消息模型，完成 SIP消息的處理流程。 二、 SipDroid數(shù)據(jù)傳遞流程 只有先了解 SIPdroid的數(shù)據(jù)傳遞流程，才能明白它的工作機制。當(dāng)收到來自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包時，數(shù)據(jù)傳遞順序則相反。 三、注冊流程代碼 注冊流程如圖 44所示： 圖 44 SIPDroid注冊流程圖 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 32 根據(jù) SIP協(xié)議內(nèi)容，在以下幾種情況之下需要重新發(fā)送注冊請求：啟動 SIP服務(wù)時、注冊有效期已過、系統(tǒng)重啟、有效連接斷開重連。 四、撥號流程代碼 撥號流程如圖 45所示： 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 33 圖 45 SIPDroid撥號流程圖 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 34 撥號請求由 UI 通過 Receiver 廣播信息交給 SIPDroidEngine 處理，在SIPDroidEngine上鑒別目標(biāo)帳號以及本地帳號是否為空，然后交給 UserAgent處理。 processReceivedMessage會鑒定該消息是否為 SIP消息，若不是就會丟棄該消息，然后通過查看 Via字段的地址跟數(shù)據(jù)報源地址是否一致來判斷該SIP消息是否經(jīng)過其他代理服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)。 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 37 第五章 加密模塊的嵌入 第一節(jié) 加密算法的選擇 一、 RC4流密碼 考慮到加密成本等因素，我們選擇的加密算法是 RC4流密碼，該算法簡潔易于軟件實現(xiàn)，加密速度快，安全性比較較高。最后從 listenrs（ map）中取出相應(yīng)的 listenr，通過響應(yīng)的 listenr中的OnReceivedMessage來處理具體 SIP請求。由 InviteDialog調(diào)用 InviteTransactionClient的 request方法，并由 InviteTransactiongClient來監(jiān)管本次信令流程。 TransactionClient會調(diào)用SIPProvider來發(fā)送請求消息，同時會監(jiān)聽注冊服務(wù)器的響應(yīng)消息。 RTPStreamSender會把音頻數(shù)據(jù)壓縮編碼后交付UDPtransport（或 TCPtransport）處理， UDPtransport之后會調(diào)用 RtpSocket將其封裝成 RTP包， ，讀取目標(biāo) IP地址與協(xié)商好的 RTP端口號，將數(shù)據(jù)傳輸出去。如圖 43所示 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 30 圖 43 SIPDroid數(shù)據(jù)傳輸流程圖 用戶在 UI層的操作（比如撥號、接聽等），會廣播給 SIPdroid Engine類，SIPdroid Engine會根據(jù)操作類型交付給 UserAgent類或者 RegisterAgent類，處理后產(chǎn)生的不同請求由 SIPDroid Provide類解讀，并將產(chǎn)生的 SIP消息封裝成包 ，之后交付給 Udp Transport類， Udp transport是個接口類， SIPdroid Provider與 Udp Provider之間的接口，可以提供數(shù)據(jù)傳送、監(jiān)聽 Udp數(shù)據(jù)包和封裝或分解 Udp數(shù)據(jù)包等服務(wù)。 ：監(jiān)聽 SIP消息并且交付給 SIP層，將封裝好的 SIP消息交付給傳輸層進行傳輸。 SipDroidEngine（ SIP核心處理，調(diào)度所有的 UI的事件，參數(shù)設(shè)計以及服務(wù)的啟動）， RegisterAgent（注冊服務(wù)代理）。 SIPDroid支持接入方式，包括 WIFI、 3G、 EGPRS、藍牙。 第二節(jié) Android平臺下 SIP協(xié)議棧實現(xiàn) 一、 SIP協(xié)議棧的選擇 要開發(fā)一個完整的 SIP協(xié)議棧是一件相當(dāng)復(fù)雜的工程，所以我們希望在網(wǎng)絡(luò)上找到開源協(xié)議棧的幫助。 一個通知管理器 （ Notification Manager）使得狀態(tài)欄中可以顯示應(yīng)用程序?qū)蛻舻耐ㄖ畔ⅰ?中間層包括函數(shù)庫 Library和虛擬機 Virtual Machine，由 C+開發(fā)。 在我國的 IP電話領(lǐng)域，采用 。 SIP協(xié)議層首選 UDP協(xié)議，當(dāng)不能使用 UDP協(xié)議時，使用 TCP協(xié)議。 ， SIP協(xié)議同步進行會話請求和媒體協(xié)商等過程，因此呼叫建立時間短，而在 行的。 ，采用傳統(tǒng)電話信令模式，便于與現(xiàn)有的電話網(wǎng)互通，但相對復(fù)雜。 能夠使用 SDP協(xié)議的會話傳送協(xié)議包括： SAP， SIP,RTSP,HTTP和使用 MIME的Email。 （ 3）協(xié)議的可擴展性和適用性 RTP協(xié)議往往通過一個具體的應(yīng)用進程實現(xiàn)，并且只提供協(xié)議框架，開發(fā)者可以根據(jù)應(yīng)用的具體要求來充分?jǐn)U展協(xié)議。 RTP通常使用 UDP來傳送數(shù)據(jù)，但也可以在 TCP或 ATM等其它協(xié)議上工作。 IETF多媒體數(shù)據(jù)及控制體系協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如圖 38所示。 UAS收到請求后，生成響應(yīng)消息并回溯請求消息路徑，原路返回到 UAC。如果主叫不知道被叫的位置，就需要代理服務(wù)器解析被叫的位置并將請求發(fā)送給他們。 BYE請求消息被用來終止呼叫。當(dāng)主叫 UAC要發(fā)起呼叫時，就構(gòu)造并發(fā)送一個 INVITE消息。 /注銷過程 SIP的注冊和注銷過程可以動態(tài)建立用戶的邏輯地址和其當(dāng)前聯(lián)系地址之間的映射，將其保存在定位服務(wù)器中，來實現(xiàn)呼叫路由和支持用戶移動性。值得注意的是針對 INVITE請求的最終響應(yīng)會延長一定時間，因此 INVITE請中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 20 求的機制與其它請求不同。選擇接受邀請的 UAS將發(fā)送 2xx響應(yīng)。Content－ type和 Content_Length域包含了消息體（沒有在例子中體現(xiàn)），消息體記錄了 Bob的 SDP媒體信息。tag=1928301774 CallID: CSeq: 314159 INVITE Contact: sip: ContentType: application/sdp ContentLength: 129 (忽略了 Bob的 SDP消息體 ) 響應(yīng)的第一行是應(yīng)答代碼（ 200）和原因（ ok），剩下的行包含了頭字段。received= Via: SIP/branch。 SIP協(xié)議僅要求應(yīng)用程序必須理解響應(yīng)狀態(tài)碼的第一位，允許應(yīng)用程序不對狀態(tài)碼的后兩位進行處理。 Content－ type包含了消息正文的描述 Contentlength:包含消息正文的長度（字節(jié)數(shù)） SIP響應(yīng)消息用于對請求消息進行響應(yīng)，指示呼叫的成功或失敗狀態(tài)。 Cseq：包含了一個整數(shù)和一個請求名字，新請求會順序遞增這個整數(shù)。 TO域包含了顯示姓名（ Bob）和一個 SIP URI（ sip： ），請求將首先 傳輸?shù)竭@個 URI中。branch MaxForwards: 70 To: Bob sip: From: Alice sip:。 UAC可以通過發(fā)送 REGISTER請求，將自己的 SIP地址信息登記到注冊服務(wù)器中。主叫方與被叫方都可以發(fā)送，等同于普通電話通訊中的掛機操作。 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 17 ACK請求消息用于對請求消息的響應(yīng)消息進行確認(rèn)，也可以包含消息體。 RequestLine同樣以CRLF結(jié)束。起始行、每個消息頭行和空行都必須以回車換行序列（ CRLF）終止。 四、 SIP消息機制 SIP對會話的管理主要是通過其消息機制實現(xiàn)的，通信雙方可通過消息的交換實現(xiàn)會話控制。它支持多種尋址地址描述，例如用戶名 主機地址：被叫號碼 PSTN網(wǎng)關(guān)地址：普通電話的描述等。一 個終端用戶通過一個唯一的URL來標(biāo)識自己的身份。這是由 CANCEL請求（將在后文提到）完成的，這個請求有自己的事務(wù)，并且包含一個被取消的事務(wù)。每個 SIP實體都是一個事務(wù)用戶。任何一個用戶代理完成的事情都是由一組事務(wù)構(gòu)成的。 第二層是事務(wù)層。 SIP 本身又由若干層組成，它們從下到上分別是：傳輸層、事務(wù)層以及事務(wù)用戶層。值得注意的是，在 SIP中還經(jīng)常提到定位服務(wù)的概念。 （ Registrar）：是完成用戶代理注冊 /注銷功能的邏輯實體。有狀態(tài)代理服務(wù)器是離用戶代理最近的本地設(shè)備，它控制用戶域并且是應(yīng)用服務(wù)的主要平臺。代理服務(wù)器分為有狀態(tài)（ Stateful）和無狀態(tài)（ Stateless）兩種類型，它們之間的區(qū)別是有狀態(tài) 代理服務(wù)器會記住它接收的入請求，回送的響應(yīng)以及它轉(zhuǎn)送的出請求，無狀態(tài)代理服務(wù)器一旦轉(zhuǎn)發(fā)請求后就忘記所有的信息。 一般與 UAC一起組成用戶代理存在于用戶終端中。 按照邏輯功能分， SIP系統(tǒng)由五種要素組成：用戶代理客戶機（ UAC）、用戶代理服務(wù)器 (UAS)、代理、重定向服務(wù)器及注冊服務(wù)器。要達到理想的安全程度， SIP提供了一套安全服務(wù)，包括防止拒絕服務(wù)，認(rèn)證服務(wù)（用戶到用戶，代理到用戶），完 整性保證，加密和隱私服務(wù)。 會話管理：包括發(fā)起和終止會話，修改會話參數(shù)，激活服務(wù)等等。 三、 SIP協(xié)議功能 SIP在建立和維持終止多媒體會話協(xié)議上，支持 5個方面： 用戶定位：檢測終端用戶的位置，用于通訊。 20xx年 6月， IETF的 SIP工作組又發(fā)表了 RFC3261建議，取代了 RFC2543. 從 SIP的發(fā)展來看，協(xié)議首次被提出的時候，受限于當(dāng)時的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及多媒體技術(shù)的不足，協(xié)議僅僅針對文本應(yīng)用。 IP電 話正在演變?yōu)橐环N正式的商業(yè)電話模式， SIP協(xié)議就是支持這種演進的協(xié)議簇中重要的一員。 SIP借鑒了超文本傳輸協(xié)議（ HTTP），簡單郵件傳輸協(xié)議（ SMTP）這兩個互聯(lián)網(wǎng)最成功的應(yīng)用層協(xié)議，具有簡單、開放、靈活的特點。 ATM的標(biāo)準(zhǔn)為 ，幀中繼分組語音信令為 。對無連接網(wǎng)絡(luò)中的分組語音應(yīng)用而言，永久連接并不存在，進行語音業(yè)務(wù)時雙方的語音代理只需要彼此定位。 內(nèi)部信令提供了連接控制和呼叫處理（或狀態(tài)信息）兩種功能。在分組語音網(wǎng)絡(luò)中的信令有兩種。本文 VoIP客戶端軟件的安全性設(shè)計并未涉及到語音編碼壓縮技術(shù)，直接利用了開源協(xié)議棧的代碼實現(xiàn)。 三、 VoIP的三種主流協(xié)議 鑒于 VoIP的諸多優(yōu)勢，越來越多的個人、公司和科研機構(gòu)開始發(fā)展和完善VoIP技術(shù)及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。 二、 IP電話與傳統(tǒng)電話的區(qū)別與優(yōu)勢 IP電話與傳統(tǒng)電話的主要區(qū)別是傳輸媒介和交換方式。其根本思想是傳送 IP包來實現(xiàn)語音業(yè)務(wù)。 第五章是對 VoIP加密傳輸?shù)脑O(shè)計研究，實現(xiàn)基于 RCT的加密算法，以及嵌入SIP協(xié)議棧中。 第三章對 SIP協(xié)議原理做了深入透徹的分析研究。 通過 SIP協(xié)議的擴展功能，實現(xiàn)基于 RC4流密碼的加密傳輸 基于 SIP協(xié)議的終端系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。非對稱式加密就是加密和解密用的不是同一個密鑰，通常有兩個密鑰，稱為公鑰和私鑰，它們兩個必須配對使用，否則不能打開加密文件。 SIP的業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和各個參與者之間的關(guān)系如圖 11所示，關(guān)于 SIP的系統(tǒng)組成、消息機制和呼叫控制機制在第三章中會有詳細(xì)的分析介紹。 二、 SIP協(xié)議 SIP（ Sesson Initiation Protocal）稱為信令控制協(xié)議，是由 IETF組織于 1999年提出的一個基于 IP網(wǎng)絡(luò)中，特別是在 Inter這樣一種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，實現(xiàn)實時通信應(yīng)用的一種信令協(xié)議。 因此， IP電話在網(wǎng)絡(luò)上的安全傳輸是一個非常重要的問題，已成為研究和應(yīng)用的熱點。 因為語音通信具有高度的隱私性和機密性，所以應(yīng)當(dāng)采取必要的防范措施以防止任何未被授權(quán)的第三方對信息的非法竊取，同時保障語音通信質(zhì)量。 Inter在即時通訊能力的不斷提高，在寬帶網(wǎng)上實現(xiàn)高速多媒體通信已成為可能。SIPDroid。之后分析了 Android與 VoIP結(jié)合的應(yīng)用前景，并利用開源 SIP協(xié)議棧，研究設(shè)計一個基于 SIP的嵌入式 Android語音終端，在此基礎(chǔ)上，改寫了協(xié)議棧中的 UDP收發(fā)函數(shù)，調(diào)用 RC4算法的 java實現(xiàn)包，實現(xiàn)了加密功能。因此， IP語音在網(wǎng)絡(luò)上的安全傳輸就是一個非常重要的問題，已經(jīng)成為研究的熱點 。 愿把我的幸福和快樂都送給關(guān)心和支持過我的人，也愿他們一切如意。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜