【正文】 ...................... 40 一、改寫 SIPDroid的 UDP收發(fā)函數(shù) .................................................. 40 二、密鑰的處理 .................................................................................. 41 三 由本系統(tǒng)想到的 VoIP安全性分析 ............................................... 41 第六章 系統(tǒng)測(cè)試 ................................................................................................ 45 第一節(jié) 測(cè)試環(huán)境 ........................................................................................ 45 一、搭建測(cè)試環(huán)境 .............................................................................. 45 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 3 二、服務(wù)器的設(shè)置 .............................................................................. 45 三、用戶軟件設(shè)置 .............................................................................. 46 四、 winshark抓包軟件設(shè)置 ............................................................... 46 第二節(jié) 測(cè)試結(jié)果 ........................................................................................ 46 一、注冊(cè)測(cè)試 ...................................................................................... 46 二、撥號(hào)測(cè)試 ...................................................................................... 46 三、來(lái)電測(cè)試 ...................................................................................... 47 四、語(yǔ)音加密測(cè)試 .............................................................................. 48 第七章 總結(jié)與展望 ............................................................................................ 52 第一節(jié) 總結(jié) ................................................................................................ 52 第二節(jié) 展望 ................................................................................................ 53 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 4 摘 要 隨著 Inter技術(shù)的飛速發(fā)展，在 Inter上進(jìn)行語(yǔ)音交換變得越來(lái)越普及。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。為了保障 VoIP的安全傳輸，需要對(duì)語(yǔ)音數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。 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。最后搭建測(cè)試平臺(tái)，對(duì)終端各項(xiàng)功能進(jìn)行測(cè)試。SIP。RC4。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。 Inter在即時(shí)通訊、視頻會(huì)議、 IP電話領(lǐng)域不斷取得新的應(yīng)用。 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)。 然而，目前為 IP電話提供服務(wù)的 IP網(wǎng)絡(luò)存在各種安全隱患， VoIP網(wǎng)絡(luò)容易遭受 DoS、病毒和黑客攻擊，造成系統(tǒng)崩潰。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。 一、網(wǎng)絡(luò)電話 網(wǎng)絡(luò)電話又稱為 VoIP電話，是通過(guò)把語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理、壓縮編碼 打包、透過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳播、然后解壓、把數(shù)字信號(hào)還原成聲音，讓通話對(duì)方聽到。 ： IP報(bào)文在 IP網(wǎng)絡(luò)中由源端傳遞到目的端。會(huì)話，指的就是用戶之間的數(shù)據(jù)交換。 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。 圖 11 SIP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及各組件關(guān)系 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 三、數(shù)據(jù)加密技術(shù) 加密技術(shù)通常分為兩大類，對(duì)稱是和非對(duì)稱式。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。本文選擇了對(duì)稱加密算法流密碼 RC4作為嵌入的加密模塊的算法。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)。包括終端系統(tǒng)的基本架構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的搭建、 SIP協(xié)議棧的搭建以及系統(tǒng)軟件的模塊化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 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)。介紹了 SIP協(xié)議的起源和發(fā)展、 SIP的功能；詳細(xì)分析了 SIP系統(tǒng)組成、實(shí)現(xiàn)機(jī)制和消息機(jī)制，并給出了 SIP會(huì)話的實(shí)例。 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。 第六章是系統(tǒng)測(cè)試和性能分析，對(duì)本文的研究成果給出了評(píng)估。 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)。首先在發(fā)送端對(duì)模擬語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣、量化、壓縮編碼，然后將語(yǔ)音數(shù)據(jù)封裝成 IP包，通過(guò) IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到接收端，再進(jìn)行解包和解壓縮，還原模擬信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通信。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電話利用 inter進(jìn)行傳輸，而傳統(tǒng)電話則使用公共交換電話網(wǎng)絡(luò)（ PSTN）； IP電話的交換方式是分組交換，而傳 統(tǒng)電話則使用電路交換。 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。其中，最有影響力的兩個(gè)組織為國(guó)際電聯(lián)電信分會(huì)（ ITUT)和 Inter工程任務(wù)組（ IETF），這兩個(gè)組織制定了不同的 VOIP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。 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)。 二、信令技術(shù) 在 IP電話中，僅僅利用語(yǔ)音編碼來(lái)保證語(yǔ)音質(zhì)量是不夠的，這也并非 VoIP技術(shù)的難點(diǎn)。 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。一 種是外部信令，存在于普通語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)中的語(yǔ)音代理和該代理服務(wù)的語(yǔ)音設(shè)備，遵循電話標(biāo)準(zhǔn)。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)。連接控制信令用于建立語(yǔ)音代理之間傳輸語(yǔ)音分組的聯(lián)系或通道。 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)。 在分組語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換模式中，信令的作用是通過(guò)撥號(hào)規(guī)則判斷目標(biāo)代理是否存在，如果存在就將分組流發(fā)送至該代理。 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)。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用戶在不同的傳輸網(wǎng)絡(luò)使用相對(duì)應(yīng)的特殊分組語(yǔ)音代理。 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。 SIP協(xié)議可用來(lái)創(chuàng)建、修改以及終結(jié)多個(gè)參與者參加的多媒體會(huì)話進(jìn)程，會(huì)話成員可以使用組播、單播或者兩者結(jié)合的形式進(jìn)行通信，同時(shí)也支持重定向服務(wù)，便于實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，智能網(wǎng)和個(gè)人移動(dòng)業(yè)務(wù)。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)。 SIP的發(fā)展大致可分為四個(gè)階段： 1996年， SIP的概念首先被提出，但只能處理會(huì)話的建立，用戶一旦加入會(huì)話，信令就會(huì)終止，因此也無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)會(huì)話的中間控制。 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。隨著技術(shù)的發(fā)展，并通過(guò)和 IETF中其他工作組如 IP電話工作組（ iptel）、 IP網(wǎng)中電話選路工作組（ trip）等的配合，在SIP協(xié)議中大大加強(qiáng)了對(duì)多媒體通信的支持。 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)。 用戶有效性：鑒定用戶參與會(huì)話的意愿。 建立會(huì)話：建立會(huì)話，參數(shù)在呼叫方和被叫方。 SIP本身并不提供服務(wù)，卻可以和其他 IETF協(xié)議一起工作，來(lái)提供完整的對(duì)終端用戶的服務(wù)和構(gòu)造完整的多媒體架構(gòu)。 安全對(duì)于提供的服務(wù)來(lái)說(shuō)特別重要。 SIP可以基于 IPV4也可以基于 IPV6。一個(gè)物理的實(shí)現(xiàn)可以包含不同的邏輯要素。 1. 用戶代理客戶機(jī)（ User Agent Client）：用來(lái)發(fā)起 SIP請(qǐng)求的客戶程序。該響應(yīng)可以表示接受、拒絕或重定向請(qǐng)求消息。 （ Proxy）：既充當(dāng)服務(wù)器又充當(dāng)客戶機(jī)的媒介程序，是 SIP系統(tǒng)中最重要的網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)體，主要提供路由功能。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)器位于網(wǎng)絡(luò)核心，處理大量請(qǐng)求，負(fù)責(zé)重定向等工作，不必追蹤記錄一個(gè)會(huì)話的全過(guò)程。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。 （ Redirect Server）：是實(shí)現(xiàn) 呼叫重定向的邏輯實(shí)體。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。它接收其管轄范圍內(nèi)的用戶代理的注冊(cè)請(qǐng)求，將用戶代理的地址信息添加到定位服務(wù)器中，完成用戶地址的注冊(cè)。 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。但 SIP協(xié)議不規(guī)定 SIP服務(wù)器如何請(qǐng)求定位服務(wù)，定位服務(wù)器也不屬于 SIP服務(wù)。 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。如圖 31所示 SIP 事務(wù)用戶層 事務(wù)層 傳輸層 UDP/TCP IP 鏈路層 物理層 圖 31 SIP分層結(jié)構(gòu) 第一層是傳輸層。所有的 SIP要素都包含傳輸層。事務(wù)是 SIP的基本組成部分。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)。事務(wù)層包含客戶機(jī)元素和服務(wù)器元素。 第三層是事務(wù)用戶。當(dāng)事務(wù)用戶發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求，它首先創(chuàng)建一個(gè)客戶事務(wù)實(shí)例和請(qǐng)求一起發(fā)送，包括目標(biāo) IP地址、端口號(hào)以及發(fā)送請(qǐng)求的設(shè)備。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。 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 將 SIP作為一個(gè)分層協(xié)議來(lái)描述，只是為了能夠更清晰的表達(dá)，各層次之間只有松散的關(guān)系，并沒(méi)有規(guī)定一個(gè)具體的實(shí)現(xiàn)。 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。 SIP URL用于 SIP消息中，包括請(qǐng)求的發(fā)起者（ From）、當(dāng)前目的地（ RequestURI）和最終接收者（ To）以及指定重定向地址（ Contact）。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。這樣， SIP主叫根據(jù)被叫地址就可以標(biāo)識(shí)出被叫在普通電話網(wǎng)上的位置，然后利用與普通電話網(wǎng)相連的網(wǎng)關(guān)建立連接。 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)