【正文】 ，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意 !感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過(guò)程中給予我了很 多素材，還在論文的撰寫和排版過(guò)程中提供熱情的幫助。感謝在大學(xué)生學(xué)習(xí)期間給我上課的老師們，感謝在大學(xué)四年里對(duì)我們的生活學(xué)習(xí)都無(wú)微不至照顧的輔導(dǎo)員周遠(yuǎn)遠(yuǎn)老師。 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) University of Science and Technology of China 本科畢業(yè)論文 題目 :智能手機(jī)安卓系統(tǒng)秘密語(yǔ)音通信軟件設(shè)計(jì) 英文 Software Design of the Smartphone Secret 題目： Voice Communication Based on Android 學(xué)院 : 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 2 致 謝 本 論文是在我的導(dǎo)師 XXX教授的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。 歷時(shí)將近兩個(gè)月的時(shí)間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過(guò)程中遇到了無(wú)數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過(guò)了。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒(méi)有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。 最后，我要特別感謝我的家人，沒(méi)有你們的支持，就沒(méi)有今天的我。然而作為 IP語(yǔ)音傳輸媒介的 IP網(wǎng)絡(luò)目前存在著各種安全隱患，網(wǎng)絡(luò)上的 IP數(shù)據(jù)包極有可能被黑客截獲，造成話音丟失或被竊聽。 本文分析了 VoIP應(yīng)用中幾個(gè)重要的協(xié)議，包括 SIP（會(huì)話初始化協(xié)議）、 SDP（會(huì)話描述協(xié)議）、 RTP（實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議）、 RTCP(RTP控制協(xié)議 )，并詳細(xì)闡述這些協(xié)議如何協(xié)同實(shí)現(xiàn) VoIP。SIP。隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬不斷增加和計(jì)算機(jī)處理能力的不斷提高，在寬帶網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)高速多媒體通信已成為可能。 對(duì)于政府、銀行、公安這樣的行業(yè)或者大型企業(yè)來(lái)講，由于比較重視信息化的建設(shè)，同時(shí)對(duì)信息的安全有很高的要求，因此大都擁有專用的 IP寬帶骨干網(wǎng)，用于綜合傳輸語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖像等業(yè)務(wù)。與計(jì)算機(jī)設(shè)備一樣， VoIP設(shè)備感染病毒后也會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)性能顯著下降，甚至崩潰。 ： IP報(bào)文在 IP網(wǎng)絡(luò)中由源端傳遞到目的端。 SIP是基于文本的編碼方式，這也是 SIP協(xié)議同視頻通信領(lǐng)域其他現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)相比最大的特點(diǎn)之一。如美國(guó)政府采用的 DES加密標(biāo)準(zhǔn)就是一種典型的對(duì)稱式加密。本文的主要研究工作包括： 對(duì) VoIP關(guān)鍵技術(shù) 、加密算法以及 SIP協(xié)議原理做了詳細(xì)、透徹的分析研究，這些是本文的理論基礎(chǔ)。 第二章詳細(xì)介紹了 VoIP，并探討了其中關(guān)鍵的信令技術(shù)。 第四章是本文的重點(diǎn)，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括開發(fā)平臺(tái)的介紹、 SIP協(xié)議棧的搭建以及各軟件模塊的設(shè)計(jì)等等。 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 9 第二章 VoIP技術(shù) 第一節(jié) VoIP技術(shù)簡(jiǎn)介 一、 VoIP技術(shù)的定義 VoIP技術(shù)是 Voice over IP的簡(jiǎn)稱，也就是 IP語(yǔ)音技術(shù)。它提供了一種強(qiáng)大而又經(jīng)濟(jì)的通信手段，能更合理地利用網(wǎng)絡(luò)資源，降低了語(yǔ)音業(yè)務(wù)成本，因此在全球范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展。 IP電話都是智能終端， IP網(wǎng)絡(luò)也是開放式網(wǎng)絡(luò)，因此很容易快速推出新 業(yè)務(wù)；而 PSTN結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備固定，因而補(bǔ)充新業(yè)務(wù)復(fù)雜。 第二節(jié) VoIP的關(guān)鍵技術(shù) 一、語(yǔ)音編碼壓縮技術(shù) IP電話中的語(yǔ)音處理主要解決在 IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，在保證語(yǔ)音質(zhì)量的前提下，盡可能地降低編碼比特率，這就是語(yǔ)音壓縮編碼技術(shù)。 信令技術(shù)被用以創(chuàng)建、修改和結(jié)束一個(gè)或多個(gè)參與者參加的會(huì)話進(jìn)程，其目的是實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的呼叫過(guò)程。這種內(nèi)部信令通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)或語(yǔ)音代理本身的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 在分組語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)的傳輸模式中，內(nèi)部信令最初是用于避免在網(wǎng)絡(luò)中維持用來(lái)支持所有可能呼叫的永久連接，這樣，該傳輸模式中的內(nèi)部信令就隸屬于分配帶寬固定的 連接網(wǎng)絡(luò)。 單獨(dú)的傳輸網(wǎng)絡(luò)方案，如 ATM、幀中繼和 IP都擁有獨(dú)立的信用標(biāo)準(zhǔn)。 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 第三章 SIP協(xié)議分析 第一節(jié) SIP協(xié)議概述 一、 SIP協(xié)議簡(jiǎn)介 信令控制協(xié)議 SIP(Session Initiation Protocol)是由 IETF提出的會(huì)話控制協(xié)議，負(fù)責(zé)建立和管理兩個(gè)或多個(gè)用戶間的會(huì)話連接，是 IETF多媒體數(shù)據(jù)和控制體系中的核心協(xié)議。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，如今 SIP已被用來(lái)提供跨越 inter的高級(jí)電話業(yè)務(wù)。 20xx年 7月，已經(jīng)從 mmusic中分離出來(lái)的 SIP工作組發(fā)表了 SIP的草案。 SIP可以對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行很好的優(yōu)化，并且由于它的可編譯性，使移動(dòng)業(yè)務(wù)能更好地面對(duì)靈活性和多樣性的挑戰(zhàn)。 建立會(huì)話：建立會(huì)話，參數(shù)在呼叫方和被叫方。 安全對(duì)于提供的服務(wù)來(lái)說(shuō)特別重要。一個(gè)物理的實(shí)現(xiàn)可以包含不同的邏輯要素。該響應(yīng)可以表示接受、拒絕或重定向請(qǐng)求消息。代理服務(wù)器在轉(zhuǎn)發(fā)之前要對(duì)消息進(jìn)行解析 ，必要時(shí)還會(huì)改寫請(qǐng)求。無(wú)狀態(tài)代理服務(wù)器是SIP結(jié)構(gòu)的骨干，處理速度最快。與代理服務(wù)器不同，它不發(fā)出自己的 SIP請(qǐng)求；與用戶助理服務(wù)器不同，它不接受呼叫。 可以看出，用戶終端程序往往需要包括 UAC和 UAS，而代理服務(wù)器、重定向服務(wù)器和注冊(cè)服務(wù)器可以看成是公眾性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 15 二、 SIP協(xié)議結(jié)構(gòu) 從網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)看， SIP 處于網(wǎng)絡(luò)傳輸層之上。所有的 SIP要素都包含傳輸層。事務(wù)層處理應(yīng)用層的重發(fā)，匹配請(qǐng)求的應(yīng)答，以及應(yīng)用服務(wù)層的超時(shí)。 第三層是事務(wù)用戶。當(dāng)客戶機(jī)取消一個(gè)事務(wù)，就請(qǐng)求服務(wù)器終止正在處理的事務(wù)，回滾到該事務(wù)開始前狀態(tài)，并產(chǎn)生該事務(wù)的錯(cuò)誤報(bào)告。 三、 SIP的用戶定位功能 SIP通過(guò) Email地址形式來(lái)標(biāo)明用戶地址。此外， SIP在設(shè)計(jì)上也充分考慮了對(duì)其它協(xié)議的可兼容性。 SIP本身包含向注冊(cè)服務(wù)器注冊(cè)的功能，同時(shí)也可以使用其它定位服務(wù)器例如 DNS提供的定位服務(wù)來(lái)增強(qiáng)其定位功能。 SIP消息采用文本方式編碼，盡 管兩種類型消息在語(yǔ)法細(xì)節(jié)上不同，但是兩種類型消息都是由一個(gè)起始行、若干個(gè)字頭段、一個(gè)空行（用于標(biāo)志字頭段結(jié)束）以及一個(gè)可選消息體組成。 RequestLine包括方法名、 RequestURI以及由空格分開的協(xié)議版本號(hào)。消息體包括會(huì)話名稱和意圖、會(huì)話持續(xù)時(shí)間、會(huì)話媒體、接收媒體信息等內(nèi)容。 BYE請(qǐng)求消息用于釋放已建立的呼叫。 REGISTER請(qǐng)求消息用于在 SIP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上登記用戶的位置信息。 一個(gè)典型的 SIP INVITE請(qǐng)求消息如下所示： INVITE sip: SIP/ Via: SIP/。 VIA域包含了 Alice接收發(fā)送請(qǐng)求的服務(wù)器地址（ ）以及一個(gè)標(biāo)志 Alice和這個(gè)服務(wù)器會(huì)話事務(wù)的分支參數(shù)。 TO TAG, FROM TAG和 CALLID完整定義了 Alice和 Bob端到端的 SIP關(guān)系。 MaxForwards:最大轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)量是一個(gè)整數(shù)，用來(lái)限制通訊中轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)量，每轉(zhuǎn)發(fā)一次，整數(shù)減一。狀態(tài)碼是一個(gè)三位整數(shù)用來(lái)區(qū)分不同的響應(yīng)類型，第一位定義響應(yīng)類型，另外兩位對(duì)應(yīng)響應(yīng)更加詳細(xì)的說(shuō)明。 表 32 SIP響應(yīng)狀態(tài)碼 編碼 類別 描述 1xx 信息 表示請(qǐng)求已經(jīng)收到，可以繼續(xù)處理請(qǐng)求 2xx 正確表示呼叫 已經(jīng)被正確接受和處理 3xx 重定向 表示該呼叫需要被重定向處理 4xx 客戶機(jī)錯(cuò)誤 表示該消息存在表達(dá)錯(cuò)誤，不能被服務(wù)器處理 5xx 服務(wù)器錯(cuò)誤 服務(wù)器不能處理該消息 6xx 全局失敗 請(qǐng)求無(wú)論在哪都不能被處理 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 19 一個(gè)具體的 SIP響應(yīng)消息如下所示： SIP/ 200 OK Via: SIP/branch。tag=cf From: Alice sip:。 Contract域包含了一個(gè)能直接聯(lián)系到 Bob的 URI。這些 UAS將詢問(wèn)用戶是否愿意接受邀請(qǐng)。 一個(gè)或者多個(gè)臨時(shí)響應(yīng)收到后， UAC將收到一個(gè) 或多個(gè) 2xx響應(yīng)或最終響應(yīng)。 二、 IP會(huì)話實(shí)例 SIP會(huì)話通常包含注冊(cè) /注銷過(guò)程，呼叫過(guò)程和重定向過(guò)程。 （ 1）主叫 UAC直接向叫 UAS呼叫 一次最簡(jiǎn)單的 SIP會(huì)話建立包括三次握手，如 圖 35所示。被叫收到 ACK后，呼叫成功建立，多媒體信息流可以開始傳輸。 圖 35 一個(gè)最簡(jiǎn)單的會(huì)話過(guò)程 （ 2）由代理服務(wù)器代表主叫 UAC向被叫 UAS發(fā)起呼叫 只有當(dāng)主叫知道被叫的位置的時(shí)候， INVITE消息才能直接發(fā)送給被叫。消息到達(dá)被叫域的代理服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器向定位服務(wù)器查詢被叫位置信息并轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求消息。例如：預(yù)約網(wǎng)絡(luò)資源的 資源預(yù)留協(xié)議 RSVP，傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并反饋服務(wù)質(zhì)量的實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議 RTP，控制實(shí)時(shí)媒體流的傳輸?shù)膶?shí)時(shí)流協(xié)議 RTSP，通過(guò)組播發(fā)布多媒體會(huì)話的 會(huì)話通知協(xié)議 SAP，描述多媒體會(huì)話的會(huì)話描述協(xié)議 SDP，為公用交換電話網(wǎng)絡(luò)提供網(wǎng)關(guān)控制的媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議 MEGACO等。 RTP是用于 Inter上針對(duì)于一對(duì)一或者一對(duì)多的多媒體數(shù)據(jù)流的一種傳輸協(xié)議，其目的是提供時(shí)間信息和實(shí)現(xiàn)流同步。 （ 2）數(shù)據(jù)流和控制流分離 RTP協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)文和控制報(bào)文使用不同端口，實(shí)現(xiàn)了靈活性和簡(jiǎn)單性。 除此之外， SDP還可創(chuàng)建專用會(huì)話，即對(duì)會(huì)話描述加密處理。而 SIP側(cè)重于將 IP電話作為 Inter上的一個(gè)應(yīng)用，只是相比于其他應(yīng)用（如 FTP， Email等）增加了信令要求。因此， SIP對(duì)以文本形式表示的消息的詞法和語(yǔ)法分析就相對(duì)簡(jiǎn)單。此外，低層協(xié)議可以為 SIP協(xié)議層提供分組或字節(jié)流業(yè)務(wù)，可靠或非可靠業(yè)務(wù)。而 SIP借鑒了其他的 Inter協(xié)議，具有分布式的組播功能。 它采用了軟件堆層架構(gòu)，主要分為三部分：底層以 Linux核心為基礎(chǔ)，由 c語(yǔ)言開發(fā)，只提供基本功能。 一個(gè)資源管理器 （ Resource Manager）提供本地字符串，圖形，和分層文件等非中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 28 代碼資源的訪問(wèn)。 Android 運(yùn)行庫(kù) 一個(gè)提供了 JAVA編程語(yǔ)言核心庫(kù)的大多數(shù)功能的核心庫(kù)。SIPDroid軟件架構(gòu)非常先進(jìn)，高內(nèi)聚低耦合，層次分明，便于開發(fā)者自己定制新功能。其中包括 UserProfile（用戶配置文件 屬性）， UserAgent(用戶事件代理 )。包括發(fā)送，接收，封裝，解碼等。 SIPDroid的數(shù)據(jù)流主要有 SIP信令消息和會(huì)話音頻數(shù)據(jù)兩種，分別使用不同的傳輸渠道。 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 31 RTP數(shù)據(jù)包的簡(jiǎn)要傳輸流程如下 :當(dāng)終端把采樣到的音頻數(shù)據(jù)壓縮編碼后需要封裝成 RTP包傳輸出去時(shí)，會(huì)先建立一個(gè)虛擬的 RTP傳送器 RtpStreamSender和一個(gè)用于接收 RTP數(shù)據(jù)包的虛擬 RTP接收器 RtpStreamReceiver，這兩個(gè)繼承于線程，在對(duì)話建立后就不斷運(yùn)行。當(dāng)需要發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求消息時(shí)，要先調(diào)用 ，將用戶帳號(hào)信息、注冊(cè)服務(wù)器地址等必要信息填充進(jìn)請(qǐng)求消息的各字段，然后建立一個(gè)用來(lái)監(jiān)管本次信令流程的線程 TransactionClient。 UserAgent調(diào)用 call（ String target_url,boolean send_anonymous）判斷是否匿名撥號(hào)，接著通過(guò)該方法創(chuàng)建一個(gè) ExtendedCall 對(duì)象，以提供給 SIP協(xié)議棧使用，然后經(jīng)過(guò) ExtendedCall 的 call 方法處理之后，由 ExtendedCall 調(diào)用ExtendedInviteDialog來(lái)發(fā)送 invite請(qǐng)求。如果是，則修改 Via字段，這樣就可以優(yōu)化尋址路徑。 RC4算法非常簡(jiǎn)單，易于描述：用從 1到 256個(gè)字節(jié) (8到 2048位 )的可變長(zhǎng)度密鑰初始化一個(gè) 256個(gè)字節(jié)的狀態(tài)矢量 S， S的元素記為 S[0]， S[1]， ? ， S[255]，從始至終置換后的 S包含從 0到 255的所有 8比特?cái)?shù)．對(duì)于加密和解密，字節(jié) K由 S中 256個(gè)元素按一定方式選出一個(gè)元素而生成．每生成一個(gè) K的值， S中的元素就被重新置換一次． S 開始時(shí)， S中元素的值被置為按升序從 0到 255，即 s[0]=0， S[1]=1， ? ，S[255]=255．同時(shí)建立一個(gè)臨時(shí)矢量 T．如果密鑰 K的長(zhǎng)度為 256字節(jié)，則將 K賦給 T．否則，若密鑰長(zhǎng)度為 keylen字節(jié)，則將 K的值賦給 T的前 keylen個(gè)元素，并循環(huán)重復(fù)用 K的值賦給 T剩下的元素，直到 T的所有元素都被賦值．這些預(yù)操作可概括如下： /*初始化 */ for i=0 to 255 do S[i]=i； T[i]=K[i mod keylen] 然后用 T產(chǎn)生 S的初始置換．從 S[0]到 S[255]，對(duì)每個(gè) S[i]，根據(jù)由 T[i]確定的方案，將 S[i]置換為 S中的另一字節(jié)： /*S的初始序列 */ j=0 for i=O to 255 do j=(j+s[i]+T[i])mod 256 swap(s[i]， s[j])； 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 38 因?yàn)閷?duì) S的操作僅是交換，所以惟一的改變就是置換． S仍然包含所有值為 0到 255的元