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論IP電話模型
［摘 要］P2P是目前流行于國(guó)際網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究領(lǐng)域的一種新興網(wǎng)絡(luò)模型。作為真正的分布式計(jì)算技術(shù)，P2P技術(shù)將對(duì)Internet的發(fā)展產(chǎn)生重要的影響。文中首先介紹了P2P的概念，研究及其應(yīng)用狀況；然后分析了其三種網(wǎng)絡(luò)模型：集中式P2P、純分布式P2P和混合式P2P各自的特點(diǎn)和發(fā)現(xiàn)機(jī)制；最后提出了一種基于P2P的IP電話模型，并詳細(xì)討論了該模型的信息模型和搜索策略。?
［關(guān)鍵詞］P2P網(wǎng)絡(luò) 發(fā)現(xiàn)機(jī)制 IP電話模型?
［中圖分類號(hào)］TP ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A ［文章編號(hào)］1009－5489(2008)05－0156－02??
對(duì)等網(wǎng)絡(luò)(P2P)技術(shù)是目前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)，目前微軟、Sun、IBM等很多著名的企業(yè)和公司都投入到P2P技術(shù)的研究之中。P2P技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，其典型代表是USENET和FidoNet兩個(gè)分散、分布的信息交換系統(tǒng)，而真正地應(yīng)用起源于文件交換軟件Napster。P2P可以簡(jiǎn)單地定義為：通過(guò)直接交換信息，共享計(jì)算機(jī)資源和服務(wù)2P的應(yīng)用研究涉及面非常廣泛，主要包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造、安全與可靠性、分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和并行計(jì)算等。P2P的應(yīng)用更是涵蓋諸多領(lǐng)域，比如對(duì)等計(jì)算、協(xié)同工作、搜索引擎、文件交換和文件共享，還有很多在商務(wù)中的應(yīng)用。但P2P技術(shù)在IP電話中的應(yīng)用也只是在QQ等軟件中的語(yǔ)音聊天中有所體現(xiàn)。鑒于此，本文通過(guò)分析比較了P2P技術(shù)現(xiàn)有的三種網(wǎng)絡(luò)模型，在保證網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性和可靠性的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了IP電話網(wǎng)絡(luò)模型。?
一、P2P網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型分析?
從技術(shù)上講，P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為：集中式P2P、純分布式P2P和混合式P2P三種不同形式，下面分別進(jìn)行分析。?
1.集中式P2P?
該模式中有一個(gè)中心服務(wù)器來(lái)負(fù)責(zé)記錄共享信息以及反饋對(duì)這些信息的查詢，每一個(gè)對(duì)等實(shí)體要對(duì)它所需共享的信息以及進(jìn)行的負(fù)責(zé)。當(dāng)某節(jié)點(diǎn)希望搜索一個(gè)不知道位置的資源時(shí)，該節(jié)點(diǎn)向目錄服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，目錄服務(wù)器在數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢到匹配的資源后將其定位信息返回該節(jié)點(diǎn)，然后在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間執(zhí)行交互。該模型的最佳示例為Napster，它是一種用戶共享MP3的軟件。這種形式具有中心化的特點(diǎn)，但是它不同于傳統(tǒng)意義上的Client/Server模式。因?yàn)閭鹘y(tǒng)意義上的Client/Server模式采用的是一種壟斷的手段，所有資源都放在服務(wù)器上，客戶機(jī)只能被動(dòng)地從服務(wù)器上讀取信息，并且客戶機(jī)之間不具有交互能力；而集中式P2P模式則是所有資料都存放在提供該資料的客戶機(jī)上，服務(wù)器上只保留索引信息，此外服務(wù)器與對(duì)等實(shí)體以及對(duì)等實(shí)體之間都具有交互能力。?
集中式P2P可提供中心服務(wù)器目錄檢索，服務(wù)和標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)到點(diǎn)通信，具有高效的檢索和低效的交換服務(wù)的特點(diǎn)。但是中央服務(wù)器的癱瘓容易導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的崩潰，可靠性和安全性較低，且隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，中央服務(wù)器維護(hù)和更新的費(fèi)用將急劇增加，所需過(guò)高。?
2.純分布式P2P?
該模型中沒(méi)有專門(mén)的服務(wù)器，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是有無(wú)數(shù)節(jié)點(diǎn)組成，這些節(jié)點(diǎn)在功能上非常相似，沒(méi)有一個(gè)節(jié)點(diǎn)知道整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者組成網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的身份。相反，節(jié)點(diǎn)只知道直接與它們通信的節(jié)點(diǎn)。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源搜索時(shí)，節(jié)點(diǎn)首先把包含搜索條件的請(qǐng)求信令發(fā)送給其鄰居節(jié)點(diǎn)，再由鄰居節(jié)點(diǎn)向其自身的鄰居節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。以此類推，直到得到滿足搜索條件的資源或請(qǐng)求信令的TTL為0；如果網(wǎng)絡(luò)找到滿足條件的資源，請(qǐng)求響應(yīng)信令將沿著請(qǐng)求信令經(jīng)過(guò)的路由的反向路由向回發(fā)送。此后，請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)將建立到提供資源的節(jié)點(diǎn)的直接數(shù)據(jù)路由。其典型的代表就是著名的Gnutella。?
這種P2P網(wǎng)絡(luò)模型的優(yōu)點(diǎn)在于允許用戶設(shè)定自己的規(guī)則和建立自己的網(wǎng)絡(luò)，提供近似的即插即用的特性，動(dòng)態(tài)性很強(qiáng)。存在的問(wèn)題是由于沒(méi)有中心管理者，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)難以發(fā)現(xiàn)，這樣形成的網(wǎng)絡(luò)很難進(jìn)行身份認(rèn)證、安全管理、流量管理、計(jì)費(fèi)等控制；在搜索節(jié)點(diǎn)時(shí)，由于每個(gè)請(qǐng)求廣播的原因，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求高，容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻塞。?
3.混合式P2P?
該模式結(jié)合了集中式和分布式P2P的優(yōu)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中有中間服務(wù)器，但文件目錄是分布的。它在分布式模式的基礎(chǔ)上，將用戶節(jié)點(diǎn)按能力進(jìn)行分類，使一些功能強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)擔(dān)任特殊的任務(wù)。這些節(jié)點(diǎn)共分為3種：用戶節(jié)點(diǎn)、搜索節(jié)點(diǎn)和索引節(jié)點(diǎn)。用戶節(jié)點(diǎn)一般不具有任何特殊的功能；搜索節(jié)點(diǎn)處理搜索請(qǐng)求，從它們的“孩子”節(jié)點(diǎn)(用戶節(jié)點(diǎn))中搜索文件列表；索引節(jié)點(diǎn)內(nèi)存充足，連接速度快，用于保持可以利用的搜索節(jié)點(diǎn)信息，并收集狀態(tài)信息，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。?
二、IP電話系統(tǒng)組成和工作原理?
IP電話系統(tǒng)一般有IP電話終端，網(wǎng)關(guān)(GATEWAY)、網(wǎng)守或者叫關(guān)守(GATEKEEPER)、網(wǎng)管系統(tǒng)、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等幾部分組成。?
IP電話終端包括傳統(tǒng)的語(yǔ)音電話機(jī)PC、IP電話機(jī)、也可以是集語(yǔ)音，數(shù)據(jù)和圖像于一體的多媒體業(yè)務(wù)終端。?
網(wǎng)關(guān)提供IP網(wǎng)絡(luò)和電話網(wǎng)之間的接口，是VOIP的核心與關(guān)鍵設(shè)備。通過(guò)它可完成語(yǔ)音壓縮，具有尋址和呼叫控制的功能。?
關(guān)守負(fù)責(zé)用戶注冊(cè)與管理，它應(yīng)當(dāng)具有的功能為：將被叫號(hào)碼的前幾位數(shù)字對(duì)應(yīng)網(wǎng)關(guān)的IP地址；對(duì)接入用戶的身份認(rèn)證，防止非法用戶接入；做呼叫記錄并有詳細(xì)數(shù)據(jù)，從而保證收費(fèi)正確；完成區(qū)域管理，多個(gè)網(wǎng)關(guān)可由一個(gè)關(guān)守進(jìn)行管理。?
三、IP電話網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建及其探討?
在選擇P2P網(wǎng)絡(luò)模型時(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面：首先，整個(gè)框架結(jié)構(gòu)要求可運(yùn)營(yíng)，可管理，要求具備集中控制能力，并能提供服務(wù)質(zhì)量保證；其次，要具有為用戶提供安全認(rèn)證管理；第三，為降低網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)擔(dān)，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源，應(yīng)減少用戶訪問(wèn)對(duì)象的隨機(jī)性，減小流量的不可預(yù)知性；此外還應(yīng)該具備良好的開(kāi)放性，靈活性和擴(kuò)展性。因此選擇混合式P2P模型來(lái)構(gòu)建IP電話模型，由各個(gè)IP電話終端完成模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)化，而且通過(guò)IP電話號(hào)碼就可以找到被呼叫的IP電話終端。?
當(dāng)一個(gè)IP終端用戶加入此網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，軟件搜索網(wǎng)絡(luò)提供給用戶一個(gè)可用的目錄節(jié)點(diǎn)的列表，供用戶選擇。用戶可以選擇其中多個(gè)(避免因單個(gè)目錄節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或該目錄節(jié)點(diǎn)已不再充當(dāng)目錄節(jié)點(diǎn)而造成呼叫失敗)路由最短的目錄節(jié)點(diǎn)作為其父節(jié)點(diǎn)，并提交相應(yīng)的信息。網(wǎng)絡(luò)中所有的IP用戶因?yàn)殡S時(shí)會(huì)加入或者離開(kāi)，IP地址與IP電話號(hào)碼不完全是固定的關(guān)系，所以目錄節(jié)點(diǎn)要定時(shí)刷新IP地址與IP電話號(hào)碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系，保持IP用戶節(jié)點(diǎn)處于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。?
四、?
IP電話技術(shù)是一項(xiàng)新的技術(shù)，其發(fā)展速度非常快，最終將成為人們語(yǔ)音通信的重要工具。本文目的在于將P2P技術(shù)應(yīng)用到IP電話中，以保證IP電話的語(yǔ)音數(shù)據(jù)包能夠?qū)崟r(shí)地、順序地到達(dá)目的端。選擇混合式P2P構(gòu)建了IP電話模型，既具備快速檢索的能力，降低網(wǎng)絡(luò)流量的負(fù)擔(dān)，又便于安全管理、身份認(rèn)證、流量管理、計(jì)費(fèi)管理等。?
IP電話還涉及很多關(guān)鍵，如：語(yǔ)音編碼和壓縮技術(shù)、語(yǔ)音分組技術(shù)、語(yǔ)音抖動(dòng)處理技術(shù)、靜音檢測(cè)技術(shù)、向前糾錯(cuò)技術(shù)、回聲消除技術(shù)、QoS(Quality Of Service，即服務(wù)質(zhì)量)保障技術(shù)等，由于篇幅有限，未能作詳細(xì)介紹。
［參?考?文?獻(xiàn)］?
［1］糜正琨：《IP網(wǎng)絡(luò)電話技術(shù)》，人民郵電出版社2000年版。?
［2］Walter J.Goral ski Matthew C.Kolon 著，舒華英、賴平漳等譯：《IP電話技術(shù)及其應(yīng)用》，人民郵電出版社2000年版。?
�。�3］HP Laboratories Palo Alto.Peer-to-Peer Computing.http：//www.hpl.hp.com/techreports/2002/HPL-2002-57.pdf，2002?
�。�4］Marc Findeli.Peer-to-Peer(P2P)Networking.http：//www.onlinejunkie.de/docs/p2p.pdf，2001
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