【正文】 成單點(diǎn)故障、訪問(wèn)的“熱點(diǎn)”現(xiàn)象和法律等相關(guān)問(wèn)題，這是第一代P2P網(wǎng)絡(luò)采用的結(jié)構(gòu)模式，經(jīng)典案例就是著名的MP3共享軟件Napster。最大的優(yōu)點(diǎn)是維護(hù)簡(jiǎn)單發(fā)現(xiàn)效率高。圖31 客戶端/服務(wù)器模型圖圖32 PeerToPeer模型圖 P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)按照搜索和節(jié)點(diǎn)信息存儲(chǔ)方式的不同可以分為四類：中心化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、全分布式非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、全分布式結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和半分布式結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等，其對(duì)比如表31所示。顯然，C/S模型下的服務(wù)器是服務(wù)中心，服務(wù)器的性能是服務(wù)能力好壞的尺度，而且服務(wù)器是固定單一的攻擊目標(biāo)，是安全管理的主要對(duì)象。每個(gè)節(jié)點(diǎn)既充當(dāng)服務(wù)器，為其它節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，同時(shí)也享用其它節(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)。迄今為止，P2P網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)歷了三代不同網(wǎng)絡(luò)模型，各種模型各有優(yōu)缺點(diǎn)，有的還存在著本身難以克服的缺陷，因此在目前P2P技術(shù)還遠(yuǎn)未成熟的階段，各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)依然能夠共存，甚至呈現(xiàn)相互借鑒的形式。第三章 P2P技術(shù) P2P概述P2P網(wǎng)絡(luò)是一種具有較高擴(kuò)展性的分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其對(duì)等概念是指網(wǎng)絡(luò)中的物理節(jié)點(diǎn)在邏輯上具有相同的地位，而并非處理能力和信息負(fù)擔(dān)上完全的對(duì)等。SDP協(xié)議結(jié)構(gòu),SDP 信息是文本信息，采用 UTF8 編 碼中的 ISO 10646 字符集。最為一種會(huì)話參數(shù)屬性的描述協(xié)議，獨(dú)立于一般的傳輸協(xié)議，如包括會(huì)話通知協(xié)議 （SAP） 、會(huì)話初始協(xié)議（SIP）、實(shí)時(shí)流協(xié)議 （RTSP）、 MIME 擴(kuò)展協(xié)議的電子郵件以及超文本傳輸協(xié)議 （HTTP）。SIP Location – 位置服務(wù)器?為SIP 重定向Redirect Server或 代理proxy server 提供被叫用戶可能的位置信息。?可以支持鑒權(quán)的功能。 ?與user agent server不同的是, redirect server不接受或主動(dòng)終止呼叫。 ?對(duì)收到的請(qǐng)求消息進(jìn)行翻譯和處理后，傳遞給其他的服務(wù)器。tag=589304CallID: 8204589102CSeq: 1 BYEContentLength: 0 SIP應(yīng)用拓?fù)鋱D23 SIP應(yīng)用拓?fù)銼IP網(wǎng)絡(luò)的組成包括：－User Agent；－SIP Proxy ；－SIP Redirect； －SIP Registrar ；－SIP Location ；User Agent – 用戶代理 一個(gè)發(fā)起和終止會(huì)話的實(shí)體，包含兩個(gè)功能實(shí)體：?User Agent Clients (UAC) – 發(fā)起呼叫的功能實(shí)體. ?User Agent Server (UAS) – 接收呼叫的功能實(shí)體.SIP Proxy – 代理服務(wù)器?為其它的客戶機(jī)代理，進(jìn)行SIP消息的轉(zhuǎn)接和轉(zhuǎn)發(fā)的功能。SIP/200 OKTo: UserB sip:UAB。tag=589304CallID: 8204589102CSeq: 1 BYEContentLength: 0，然后使用一條OK消息作為應(yīng)答。BYEsip:UAB SIP/Via: SIP/:5060To: UserB sip:UAB。此時(shí)，這個(gè)用戶的用戶代理發(fā)送一個(gè)新的請(qǐng)求BYE。 3456上雙向傳輸?shù)囊纛l數(shù)據(jù)進(jìn)行打包。tag=314159CallID: 8204589102CSeq: 1 ACKContentLength: 06..兩個(gè)用戶代理現(xiàn)在使用最后一條SDP消息中選定的方法進(jìn)行連接。ACKsip:UAB SIP/Via: SIP/:5060Route: sip:UserBFrom: UserA sip:UAA。對(duì)于這種請(qǐng)求類型來(lái)說(shuō)，沒(méi)有重試和響應(yīng)消息，即使消息丟失。tag=314159CallID: 8204589102CSeq: 1 INVITEContact: sip:UserBContentType: application/sdpContentLength: 140SIP/200 OKFrom: UserA sip:UAA。此時(shí)，雙方正式處于呼叫中。在響應(yīng)的payload中，還有另一條SDP消息。tag=314159CallID: 8204589102CSeq: 1 INVITEContent Length: 0，User B決定接受呼叫。SIP/180 RingingFrom: UserA sip:UAA。SIP/100 TryingFrom: UserA sip:UAA。tag=589304To: UserB sip:UABCallID: 8204589102CSeq: 1 INVITEContact: sip:UserAContentType: application/sdpContentLength: 141（這些編碼使用RTP進(jìn)行傳輸。payload中使用會(huì)話描述協(xié)議（Session Description Protocol，SDP)就是為此目的。1. User Agent A發(fā)送一個(gè)SIP請(qǐng)求INVITE給User Agent B，表達(dá)User A想跟User B進(jìn)行談話的愿望。表21 SIP呼叫流程說(shuō)明表這并不意味著電話響太長(zhǎng)時(shí)間（電話可以永遠(yuǎn)響鈴）。這意味著SIP消息永遠(yuǎn)不會(huì)OK。404 Not Found：要聯(lián)系的用戶不存在或尚未注冊(cè)。401 Unauthorized amp。400 Bad Request：普通錯(cuò)誤消息。tag=1928301774CallID: a84b4c76e66710CSeq: 314159 INVITEContact: sip:bobContentType: application/sdpContentLength: 131[message body(SDP)]一些常用的應(yīng)答：100 Trying：確認(rèn)消息收到，正在處理；180 Ringing：正在通知用戶；200 OK：最終用戶已經(jīng)接受消息；301 Moved Permanently amp。received=To: Bob sip:bob。received=Via:SIP/。received=Via:SIP/。tag=1928301774CallID: a84b4p47uytedcCSeq: 33689 INVITEContact: sip: produce ContentType: application/sdpContentLength: 142[message body(SDP)]應(yīng)答格式：SIPVersion SP StatusCode SP ReasonPhrase CRLF 例子：SIP/ 404 Not Found響應(yīng)類型：1XX 進(jìn)展報(bào)告，請(qǐng)求已收到，正在處理；2XX 請(qǐng)求成功；3XX 重定向，還需進(jìn)一步操作才能完成請(qǐng)求；4XX 客戶端錯(cuò)誤，請(qǐng)求包含無(wú)效語(yǔ)法，或服務(wù) 器不能接受該請(qǐng)求；5XX 服務(wù)器端錯(cuò)誤；6XX 全局錯(cuò)誤；例如：SIP/ 200 OKVia:SIP/。例如：INVITE sip:gohigh SIP/Via: SIP/。SIP協(xié)議具有以下特點(diǎn)：應(yīng)用層協(xié)議；基于文本的消息編碼；獨(dú)立于較低層次的傳輸協(xié)議；通過(guò)代理、重定向功能支持用戶的移動(dòng)性；易實(shí)現(xiàn)性；易擴(kuò)展性；具有多個(gè)層次的可實(shí)現(xiàn)性，最小的實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單。TCP需證實(shí)機(jī)制，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較重的情況下容易發(fā)生證實(shí)超時(shí)，導(dǎo)致呼叫建立時(shí)延增加。作為一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議，它獨(dú)立于底層的其它協(xié)議，可以通過(guò)傳輸層的TCP或UDP進(jìn)行傳送。 SIP應(yīng)用場(chǎng)景SIP協(xié)議棧模塊如圖21所示。用戶代理（User Agent）和代理（Proxy）中含有客戶機(jī)。SIP中有客戶機(jī)和服務(wù)器之分。SIP的最強(qiáng)大之處就是用戶定位功能。它支持許多種地址描述和尋址，包括：用戶名＠主機(jī)地址、被叫號(hào)碼＠PSTN網(wǎng)關(guān)地址和如Tel：01062230994這樣普通電話號(hào)碼的描述等。顧名思義，SIP協(xié)議用于發(fā)起會(huì)話，它能控制多個(gè)參與者參加的多媒體會(huì)話的建立和終結(jié)，并能動(dòng)態(tài)調(diào)整和修改會(huì)話屬性，如會(huì)話帶寬要求、傳輸?shù)拿襟w類型（語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)等）、媒體的編解碼格式、對(duì)組播和單播的支持等。 針對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并指出下一步研究的方向。 以SIP信令為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了P2PSIP架構(gòu)下認(rèn)證；216。 對(duì)SIP、P2P技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)；216。對(duì)SIP應(yīng)用的發(fā)展具有重要的意義。本文界定了一種有別于IETF的P2PSIP架構(gòu)，并在此架構(gòu)上，利用SIP信令的高可擴(kuò)展性，提出并實(shí)現(xiàn)了一種認(rèn)證方式。每個(gè)SN負(fù)責(zé)相應(yīng)的查找和注冊(cè)服務(wù)。NN和任意SN通信然后確定為其服務(wù)的SN并得到其服務(wù)?，F(xiàn)存的SIP服務(wù)器作為超級(jí)節(jié)點(diǎn)（SN），各種sip終端作為普通節(jié)點(diǎn)（NN）。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)SIP信令的擴(kuò)展，用以SIP應(yīng)用中的用戶身份認(rèn)證，從而達(dá)到解決通信過(guò)程中的安全問(wèn)題。如何應(yīng)用有效的認(rèn)證機(jī)制來(lái)確保安全，成為P2PSIP應(yīng)用架構(gòu)首當(dāng)其沖的問(wèn)題。與P2P技術(shù)的融合，恰恰能夠解決目前SIP面臨的這些問(wèn)題。如果用戶所在域的服務(wù)器宕機(jī)，這個(gè)域中的用戶就不能得到想要的SIP服務(wù)，這就產(chǎn)生了“單點(diǎn)失效”問(wèn)題。隨著VoIP用戶的不斷增長(zhǎng)，現(xiàn)有的SIP服務(wù)器也逐步暴露出一些缺陷。以其良好的簡(jiǎn)易性、高擴(kuò)展性、便于實(shí)現(xiàn)性逐步成為VoIP的兩大協(xié)議之一，廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)電話業(yè)務(wù)中。近幾年來(lái)，VoiceoverIP（VoIP）技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。. 論文的研究背景和研究?jī)?nèi)容本論文是在國(guó)家“863”計(jì)劃——“泛在終端的可信接入技術(shù)”的背景下開(kāi)展的。在2008年3月14日的IETF71 P2PSIP會(huì)議主要討論了P2PSIP網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)路由安全和資源存儲(chǔ)安全等安全問(wèn)題、基于DHT的擴(kuò)展P2PSIP協(xié)議等。目前基于P2P的SIP應(yīng)用研究整體仍處在萌芽階段，關(guān)于P2PSIP網(wǎng)絡(luò)的草案始于2005年。GGF主要負(fù)責(zé)網(wǎng)格計(jì)算和計(jì)算等相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，P2PWG工作組的主要目的是加速計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的建立和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。文獻(xiàn)[29]中超級(jí)結(jié)點(diǎn)管理的底層網(wǎng)絡(luò)采用泛洪算法查找文獻(xiàn)的超級(jí)結(jié)點(diǎn)維護(hù)同組內(nèi)所有結(jié)點(diǎn)的普通路由表和超級(jí)結(jié)點(diǎn)管理區(qū)間信息表，查找消息只在上層Chord環(huán)中路由；文獻(xiàn)[30]提出的基于分布式哈希表的混合對(duì)等發(fā)現(xiàn)算法是在延時(shí)和網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)率不同的情況選擇不同的路由算法，是一種動(dòng)態(tài)的分層模型；文獻(xiàn)[31]提出的Chord采用超級(jí)結(jié)點(diǎn)組成的管理環(huán)減少維護(hù)開(kāi)銷，路由查找策略跟原Chord一致。但是由于DHT網(wǎng)絡(luò)均沒(méi)有考慮結(jié)點(diǎn)的異構(gòu)性，而實(shí)際中各結(jié)點(diǎn)在性能各方面不完全對(duì)等現(xiàn)實(shí)，因此現(xiàn)在許多研究提出基于超級(jí)結(jié)點(diǎn)的各種分層Chord定位模型。Chord采用帶弦環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)一致性哈希函數(shù)哈希其IP地址得到其ID以確定各結(jié)點(diǎn)在覆蓋網(wǎng)的位置，哈希其關(guān)鍵字得數(shù)據(jù)對(duì)象，映射到覆蓋網(wǎng)上，數(shù)據(jù)對(duì)象由其后繼結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)。它與Napster的不同的是，KaZaA的超結(jié)點(diǎn)不是專門(mén)的、永久的，它只是一個(gè)普通的擁有較高能力的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)而已，并且經(jīng)常會(huì)由KaZaA普通結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)變而來(lái)。世界上第一個(gè)應(yīng)用性P2P網(wǎng)絡(luò)Napster是杰出的混合式P2P代表，每個(gè)服務(wù)器保存一部分用戶的共享文件索引信息，所有的服務(wù)器互聯(lián)成為一個(gè)服務(wù)器機(jī)群。基于超級(jí)結(jié)點(diǎn)的分層P2P模型吸收了集中式P2P搜索效率高和全分布式P2P魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)改進(jìn)了前者單點(diǎn)失效、負(fù)載不均，以及后者淺搜索深度和分片問(wèn)題的缺陷，并使得查詢和維護(hù)本地化。例如，自2002年起，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)NSF提供了1200萬(wàn)美元的資金啟動(dòng)了一個(gè)為期5年的研究項(xiàng)目容錯(cuò)的因特網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)IRIS，該項(xiàng)目集中了MIT和UC Berkeley等5所著名高等院校的強(qiáng)大科研力量，為下一代大規(guī)模分布式應(yīng)用研制基于DHT的新型基礎(chǔ)設(shè)施?；贒HT的P2P系統(tǒng)的結(jié)點(diǎn)以及數(shù)據(jù)對(duì)象的標(biāo)識(shí)符都來(lái)自同一個(gè)巨大的標(biāo)識(shí)符空間，并且依靠哈希算法能夠保證各自標(biāo)識(shí)符在標(biāo)識(shí)符空間的唯一性。在結(jié)構(gòu)化覆蓋網(wǎng)中，P2P網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔粐?yán)格的控制并且內(nèi)容的放置不是選取隨意的結(jié)點(diǎn)，而是放置在一個(gè)指定的位置。P2P技術(shù)的發(fā)展自1999以來(lái)經(jīng)歷了第一代中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、第二代非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)、和第三代基于DHT的分布式哈希表的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)。而微軟在XP操作系統(tǒng)中支持SIP協(xié)議則大大推動(dòng)了的應(yīng)用。具有代表性的開(kāi)源SIP協(xié)議棧VOCAL、ReSIProcate、oSIP、MjSIP的發(fā)布進(jìn)一步推動(dòng)了SIP協(xié)議的研究與應(yīng)用。文獻(xiàn)[10]給出了SIP執(zhí)行過(guò)程中的一些安全性措施。作為SIP協(xié)議新的核心協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，后來(lái)又有許多RFC文檔和草案作為標(biāo)準(zhǔn)核心協(xié)議RFC3261的補(bǔ)充，如RFC3262，RFC3265，RFC3329等超過(guò)80個(gè)，如文獻(xiàn)[8]給出了SIP擴(kuò)展參數(shù)協(xié)商的過(guò)程，這個(gè)草案給出了一個(gè)Supported和Require頭以便把呼叫方支持的所有擴(kuò)展和所需的擴(kuò)展列入消息中，保證通信實(shí)體能正常通信。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，SIP工作組討論SIP規(guī)范、基本擴(kuò)展和關(guān)于使用SIP協(xié)議進(jìn)行具體的應(yīng)用。本文重點(diǎn)介紹該架構(gòu)中P2PSIP的流程和實(shí)現(xiàn)，針對(duì)具體認(rèn)證機(jī)制提出一種可靠的認(rèn)證方式，并通過(guò)流程的模擬，驗(yàn)證方案的可行性?？朔W(wǎng)絡(luò)中的用戶冒名、重放攻擊等安全問(wèn)題。但是，由于缺少必要的認(rèn)證機(jī)制，P2P技術(shù)中的安全問(wèn)題成為制約其進(jìn)一步發(fā)展的主要瓶頸。這就從機(jī)制上保證了沒(méi)有單點(diǎn)失效和性能瓶頸問(wèn)題。在結(jié)構(gòu)化P2P中，資源的管理并不是依賴于某一個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。單點(diǎn)失效和性能瓶頸問(wèn)題成為阻礙SIP進(jìn)一步的發(fā)展主要障礙。（保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）簽 名：__________ 導(dǎo)師簽名：___ ____日期：__________上海大學(xué)工程碩士學(xué)位論文基于P2PSIP架構(gòu)的認(rèn)證技術(shù)研究碩 士 生 : 導(dǎo) 師