A班通信网理论基础(第三章)4网络融合和IP电话[walkaway]

2020/2/12IP电话和网络电话张顺颐2020/2/12数字电话数字电话：将话音转化成数字信号以后，在数字通信网省传送，是数字电话。目前，数字电话技术已经非常成熟，国际、国内的话音通信已经基本上都是数字化的了；2020/2/12数字电话的特点普通的数字电话通话过程，由终端（电话机）至交换局、由交换局至被叫终端是模拟的，如果是数字话机，则要求是数字话路。进入交换局以后，一般是在SDH的数字传输系统上传送的，由于普通的数字电话属于普通电话，只是传输方式是数字的，所以数字电话仍然是电路交换，以No.7信令作为支撑。2020/2/12数字电话的特点由于采用了数字传输，信号可以再生，所以传输质量好，失真小，是目前通信网上主要的话音通信方式；由于光纤传输具有极大的带宽，信道极大，所以数字电话的传送，其成本已经非常小了，长途电话的成本一再下降；2020/2/12IP电话将话音的模拟信号转化为数字信号以后，再以IP包的形式在IP网络上传送，由于是IP包的形式，所以不再是电路交换，而是分组交换了。一般说，由于IP网络上流量不是非常大，所以IP电话的质量还是很好的。分组交换由于可以共享话路，所以其传输成本比起数字电话更低。这种IP电话的价格，已经与市话相差无几了。2020/2/12IP电话和IP网IP网络是独立于数字网络的专用通信网，而一般的电话机是连接在电话网上的，所以为了区别数字电话和IP电话，属于IP电话时，需要加拨IP网号，此外也可以以默认的方法，直接选择IP网络。2020/2/12IP电话其通信过程是：主叫用户拨相应运营商的IP网号＋被叫电话号码，各个运营商的IP网号，可以是专用的，也可以是临时的（例如用于某一特定时期的优惠的IP号码）；中国移动：17951中国电信：17909；特定期间：11808中国联通：17910中国网通：17960中国铁通：17990中国卫通：179702020/2/12IP电话的通信过程话路通过终端交换局进入该运营商的IP网(或租借的IP网)；长途传送话路和信令至被叫端局；被叫端局至被叫振铃；被叫摘机；通话；用户（主被叫之一）挂机；通话结束；2020/2/12IP电话的特点IP电话可以拨本运营商的IP网络，也可以拨其他运营商的IP网络，这样，接入是本运营商，而长途是其他的任一实现互连的运营商。各运营商之间通过网间结算互拨话费；所以，IP电话本质上是通过IP网络传输的话音通信技术。2020/2/12网络电话普通的电话业务，包括普通电话、数字电话、IP电话，其特征都是基于No.7信令技术的电话业务。网络电话则是基于Internet网络的业务。Internet电话，即因特网电话，是基于互联网的电话业务。2020/2/12网络电话因特网原本是用来完成计算机通信的，是数据业务。在因特网上无法实现直接的No.7系统，所以，因特网和电话网是不能直通的，只有解决了：1、电话机通过网关成为计算机的终端；或2、因特网和电话网互连；3、计算机终端持有的IP地址与电话网中的电话号码－国家－长途区号－电话号码互相转换；4、电话网的信令与因特网的控制信号互认；2020/2/12网络电话具体说来，在因特网上开发电话业务，需要解决以下几个问题：话音信号转化成数据信号，并且用IP格式表示；话机需要连接在互联网上；主叫和被叫的电话号码都要转化或者以IP地址表示；需要有与No.7信令共同的信令来表示各种话音通信的功能，才可以使得网络电话与普通电话共存、互通；2020/2/12几种类型的网络电话即时通信：InstandCommunication源自ICQ。1996年，几位以色列籍的年轻人，成立了Mirabilis公司，同年11月提出来全世界的首个即时通信软件ICQ，“ISeekYou”,意为“我在找你。”目前即时通信已经进入快速发展阶段，形成了年收入规模达10亿元人民币的市场。近几年行业增长率超过50％。2020/2/12即时通信的软件有：腾讯QQ、微软MSN、网易泡泡、搜狐Q、新浪UC、ICQ、雅虎通等。即时通的使用者，增加很快。以中国为例，2003年为550万人，2005年超过800万人，2006年达1200万人。2020/2/12网络即时通信各种网络电话，其终端或者是普通的电话机，或者以听筒＋耳机＋键盘（完成拨号及其他通信功能）组成，此时我们将其称为计算机的外设或终端，实际上仍然称为计算机，即PC。2020/2/12网络电话的几种形式根据电话机的形式和接续，网络电话可以有四种形式：计算机－计算机；即PC－PC；计算机－电话；即PC－Phone；电话－计算机；即Phone－PC；电话－电话；即Phone－Phone；图：四种形式的网络电话2020/2/12PC-PC的网络电话以上四种网络电话中，第一种PC－PC，即计算机到计算机的方式最简单。因为这种方式本质上是计算机之间的通信，只要把电话机接到计算机，作为终端即可。实际上的简化作法，是在计算机终端上配以麦克风即可，话筒可以借用计算机中的扬声器，拨号盘则借用计算机键盘。QQ、MSN都属于这种网络电话。2020/2/12PC-Phone电话第二种PC－Phone方式，即从计算机终端拨号至公用电话交换网（包括移动电话）中的任一个用户。其特征是，从计算机终端上拨国家代号－长途区号－电话号码，通过因特网－某一终端落地－转入电话网－长途干线－用户终端。2020/2/12PC-Phone电话这种通话方式需要解决的问题是：计算机终端接续在因特网（Internet）上，表示其位置和号码的是其IP地址（包括真实的IP地址，或者电信部门分配的浮动的IP地址），而被叫用户则是接续在公用电话交换网（电信网）上的用户，其位置和号码是电话号码，这是两种不同的结构。地址的解析、话路的转接、信令的接续、就成为需要解决的问题。例：主叫用户的IP地址：2020/2/12Skype电话Skype电话是近年来出现的最高水平的网络电话。Skype电话兼容PC-PC、PC-Phone等形式的网络电话，由于其方便、灵活、费用低、通话质量好，收到欢迎。目前美国等一些国家已经宣布开放Skype电话。我国目前正在深圳、上饶、泰安和延边等四个城市（分属中国电信和中国网通）进行试点。2020/2/12计算机对等网络P2P(PeertoPeer)，作为目前改变现有Internet应用模式的主要技术之一，成为新一代互连网技术研究的热点问题。随着P2P网络技术的研究以及各种P2P软件的出现，以及P2P业务量的不断增长，给传统的Internet应用带来了巨大的冲击，尤其是P2P网络模式本身带宽抢占的特点，给网络资源管理带来了巨大挑战。2020/2/12据统计,目前国内外P2P流量占总网络流量的60%以上，严重影响了某些正常业务的运行,同时给运营商及网络管理人员以及某些企业带来了带宽资源的浪费。因此，随着P2P网络技术的发展，现有P2P网络通信机制的研究以及P2P流量识别成了目前网络研究的一大热点。2020/2/12基于第三代P2P技术，Skype正以优质的语音质量和低廉的通话费用吸引着越来越多的用户。它的出现给传统的VoIP业务带来了巨大的冲击。尽管成立不过两年，但Skype在全球已经有了超过2亿次的下载量，并成为传统固网运营商的“眼中钉”，全球各地封杀Skype的消息不绝于耳，据IDG消息称，目前中国一电信运营商正在付费试用Verso的NetSpectiveM级过滤器。2020/2/12第一代：是集中式网络结构，通过集中的服务器管理网络中的普通用户节点，存储用户节点及用户信息，并为用户建立相应的点到点连接。缺点是中心服务器负荷较重，一旦服务器遭到攻击或出现故障，影响整个网络。2020/2/12第二代：是分布式网络结构，通过分散的多台服务器管理不同区域的普通用户节点，并为用户建立相应的点到点连接。缺点是网络流量较大，网络结构复杂，难以控制，网络可扩展性较差。2020/2/12第三代：是散列式网络结构，是上面两代的结合，在整个网络中有三种节点：普通用户节点、索引节点、和搜索节点。目前P2P的研究是网络研究的热点，有可能导致新一次的网络革命。2020/2/12Skype是基于P2P的网络系统，它采用的是第三代P2P网络结构，可以实现高质量的语音通话、语音会议、以及即时消息和高速文件传输等。Skype电话的威胁在于它分流了大量的电话业务，包括固定电话和移动电话业务，使得电信运营商遭到巨大的打击。目前在我国，由于Skype电话尚未正式开放，尚不能落地。但是Skype电话对于国际长途电话业务的威胁非常大。2020/2/12SKYPE网络结构分析SKYPE网络中有四种主要节点：用户节点(UN：UserNode)；超级节点(SN：SuperNode)；登录服务器(LS：LoginServer)；事件服务器(ES：EventServer)；2020/2/12UN：用户节点是普通用户客户端，实现一般的语音呼叫、即时消息、和文件传送等功能，用户节点对安装客户端的主机性能没有严格要求。2020/2/12SN：超级节点是SKYPE网络中执行特殊功能的节点，是普通UN的连接终点，执行接受并受理普通UN行为请求以及和其他超级节点的信息交互的功能，同时也执行普通用户客户端的功能，它所安装的和普通用户节点客户端安装的软件一样，只要具有公网地址、有足够的CPU、内存和带宽均可以(或者说被强行)成为超级节点。2020/2/12LS：登录服务器是SKYPE网络中唯一一个集中的服务器，用来存储用户信息、保证用户唯一性、以及用户登录认证，每次UN运行时都要到LS登录并通过身份确认才能登录成功。而用户上下线信息以及用户查询等都是通过散列方式实现的。ES：事件服务器。2020/2/122020/2/12据统计，目前国内外P2P流量占总网络流量的60%以上，严重影响了某些正常业务的运行，同时给运营商及网络管理人员以及某些企业带来了带宽资源的浪费。因此，随着P2P网络技术的发展，P2P网络流量识别与管理也成了目前网络研究的一大热点。2020/2/12基于第三代P2P技术，Skype正以优质的语音质量和低廉的通话费用吸引着越来越多的用户。它的出现给传统的VoIP业务带来了巨大的冲击，尽管成立不过两年，但Skype在全球已经有了超过2亿次的下载量，并成为传统固网运营商的“眼中钉”，全球各地封杀Skype的消息不绝于耳，据IDG消息称，目前中国一电信运营商正在付费试用Verso的NetSpectiveM级过滤器。为了能够对Skype流量进行有效管理与控制，首先要能够对其进行准确识别。2020/2/12目前国内外对P2P网络流量的识别与管理有了一定的研究，提出了比如IPPair以及第七层静荷特征等识别方法，这些方法可用于目前大多数比较流行的P2P软件的流量识别，如BT、Emule、eDonkey等。但是对于Skype，由于其协议不公开，并且使用了比较安全的加密算法，因此，目前尚没有Skype流量的准确识别策略。2020/2/12现有技术中，对于Skype流量识别，主要是通过静荷中某个固定字节进行识别。现有技术的缺点为：识别不完整。由于现有技术只是根据某个固定字节进行静荷识别，对于Skype，并不是所有传输数据都存在该特征，因此，不能保证识别所有Skype数据。2020/2/12识别不准确。现有技术只是根据一个字节进行识别，对于非Skype数据，也有可能与识别特征字节一致，从而被识别为Skype流量，从而不能保证识别的准确性。识别策略不灵活。2020/2/12本研究室发明提出了基于流统计特征的Skype流量识别策略、基于静荷统计特征的Skype流量识别策略，并综合上述两种策略，提出了基于综合统计特征的Skype流量识别策略与模型。2020/2/12其中，基于流统计特征的识别策略针对Skype的流量特征分析，制定出专门针对Skype的流量识别策略，并提