基于綜合特征識(shí)別的VoIP監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要： VoIP越來(lái)越多地應(yīng)用到傳統(tǒng)的電信業(yè)務(wù)中，成為電信企業(yè)的有力競(jìng)爭(zhēng)者。因此有必要對(duì)各種VoIP業(yè)務(wù)進(jìn)行識(shí)別控制，避免造成客戶的大量流失。針對(duì)VoIP業(yè)務(wù)的特點(diǎn)以及傳統(tǒng)流量控制模式的不足，設(shè)計(jì)了基于綜合特征識(shí)別的VoIP監(jiān)控系統(tǒng)。詳細(xì)描述了該系統(tǒng)的功能、總體框架以及關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞： VoIP； 綜合特征； 監(jiān)控系統(tǒng)； 流量控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TN915 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2013）12-42-03

Design of VoIP supervising system based on integrated characteristics identification

Zhang Dalei

（Huainan Normal University， Huainan， Anhui 232001， China）

Abstract： VoIP has been more and more widely used in traditional telecom services， which is becoming a powerful competitor of telecom enterprises. It's necessary to control these VoIP services， preventing the great loss of customers. Aiming at the multi-protocol of VoIP services and the deficiency of tandem control technology， parallel control technology is discussed in detail. Finally， a VoIP supervising system is designed based on integrated characteristic identification.

Key words： VoIP； integrated characteristic； supervising system； traffic control

0 引言

VoIP（IP電話）是一種通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或其他使用IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電話通信的技術(shù)[1]。過(guò)去IP電話主要應(yīng)用于大型公司的內(nèi)部網(wǎng)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的日漸普及，IP電話越來(lái)越多地應(yīng)用到長(zhǎng)途電話業(yè)務(wù)中。由于IP電話的低通話成本、低建設(shè)成本、易擴(kuò)充性和日漸優(yōu)良的通話質(zhì)量等特點(diǎn)，被電信企業(yè)看作是傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)的有力競(jìng)爭(zhēng)者。因此，對(duì)電信企業(yè)來(lái)說(shuō)，有必要對(duì)這些VoIP業(yè)務(wù)進(jìn)行控制，避免造成大量客戶流失而影響自身的經(jīng)濟(jì)效益。

傳統(tǒng)的VoIP監(jiān)控系統(tǒng)采用串聯(lián)控制方式，也就是將監(jiān)控設(shè)備串接在骨干網(wǎng)上，這容易造成網(wǎng)絡(luò)的單點(diǎn)故障[2-3]。其采用的簡(jiǎn)單丟棄報(bào)文實(shí)現(xiàn)流量控制的方式，也是許多實(shí)時(shí)通信不能容忍的。而采用并聯(lián)控制方式的VoIP監(jiān)控系統(tǒng)則不存在這個(gè)問(wèn)題，它不會(huì)因?yàn)樽陨淼墓收蠈?dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的中斷，該技術(shù)將是未來(lái)流量控制的主流。本系統(tǒng)在互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、識(shí)別和控制，及時(shí)檢測(cè)到互聯(lián)網(wǎng)上的非法VoIP呼叫，為電信業(yè)務(wù)的規(guī)范管理提供支持。

1 并聯(lián)監(jiān)控系統(tǒng)功能

⑴ 數(shù)據(jù)采集

支持基于分光方式的數(shù)據(jù)采集和基于端口鏡像的數(shù)據(jù)采集。端口鏡像通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)的核心層或匯聚層交換機(jī)上設(shè)置端口鏡像，可以讓用戶將指定端口、指定VLAN或所有的流量復(fù)制到一個(gè)指定的鏡像端口。基于分光方式的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽(tīng)與采用端口鏡像的方式相類(lèi)似，也是對(duì)網(wǎng)絡(luò)采取旁路監(jiān)聽(tīng)的形式，使網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)監(jiān)聽(tīng)分光器復(fù)制的光流量。

⑵ 流量分析

流量分析子模塊是數(shù)據(jù)采集子模塊的后續(xù)模塊，主要工作是對(duì)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將非P2P業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流過(guò)濾，為稍后的業(yè)務(wù)識(shí)別提供更純凈的P2P數(shù)據(jù)流。流量分析子模塊將多種方法結(jié)合起來(lái)，通過(guò)層層分析過(guò)濾，將非P2P業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流排除。該子模塊支持協(xié)議分析、端口分析、TCP/UDP分析和IP-Port分析。

⑶ 業(yè)務(wù)識(shí)別

業(yè)務(wù)識(shí)別子模塊是在P2P流量分析子模塊的后續(xù)子模塊，主要是在較純凈的P2P業(yè)務(wù)流的基礎(chǔ)上對(duì)其特定的P2P應(yīng)用業(yè)務(wù)進(jìn)行識(shí)別以及分類(lèi)。該子模塊支持深層凈荷識(shí)別技術(shù)和流量特征識(shí)別技術(shù)。

⑷ 流量控制

對(duì)識(shí)別出的非法VoIP業(yè)務(wù)進(jìn)行語(yǔ)音干擾和封堵。對(duì)非法VoIP通話，支持人為干擾通話過(guò)程或連接過(guò)程，能提供延遲、抖動(dòng)和丟包等干擾措施。還可以根據(jù)需要，對(duì)識(shí)別出來(lái)的非法VoIP業(yè)務(wù)，實(shí)施通話封堵[4]。

⑸ 統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)識(shí)別出的VoIP通話以及系統(tǒng)封堵效果按不同指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，例如進(jìn)行話務(wù)統(tǒng)計(jì)、統(tǒng)計(jì)查詢等操作。

⑹ 信息報(bào)表

可由用戶自定制報(bào)表?xiàng)l件，生成用戶感興趣的報(bào)表。

2 系統(tǒng)總體框架

VoIP監(jiān)控系統(tǒng)總體上分為核心后臺(tái)監(jiān)控端、監(jiān)控終端、數(shù)據(jù)庫(kù)和Web終端四部分。核心后臺(tái)監(jiān)控端主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、分析、識(shí)別與控制，并將相關(guān)信息傳送給監(jiān)控終端。核心后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行流程分為三個(gè)層面：數(shù)據(jù)采集層、業(yè)務(wù)識(shí)別層、業(yè)務(wù)控制層。數(shù)據(jù)采集層提供對(duì)于不同鏈路的數(shù)據(jù)采集或復(fù)制技術(shù)，以保障數(shù)據(jù)完整；業(yè)務(wù)識(shí)別層通過(guò)檢測(cè)技術(shù)，從信令和媒體流兩個(gè)方面對(duì)VoIP業(yè)務(wù)進(jìn)行檢測(cè)；業(yè)務(wù)控制層通過(guò)強(qiáng)制拆線及RTP干擾等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)到的VoIP業(yè)務(wù)進(jìn)行有效控制。監(jiān)控終端接收核心后臺(tái)傳送來(lái)的流量數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理后存入數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)還完成部分采集過(guò)濾和數(shù)據(jù)加密功能。Web終端面向用戶，為用戶提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)查詢和用戶管理等功能。系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）和C/S（客戶機(jī)/服務(wù)器）架構(gòu)相結(jié)合的管理模式。監(jiān)控終端與核心后臺(tái)監(jiān)控端之間需要頻繁地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，故采用C/S模式。Web終端主要為用戶提供友好的操作界面，數(shù)據(jù)交互量不大，故采用B/S模式。系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

[Web終端] [數(shù)據(jù)庫(kù)][C/S監(jiān)控終端][核心后臺(tái)監(jiān)控端]

圖1 系統(tǒng)總體框架

3 系統(tǒng)關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 VoIP識(shí)別模塊

由于VoIP業(yè)務(wù)種類(lèi)繁多，并且版本更新非常快，因此簡(jiǎn)單采用傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)識(shí)別方法（如端口匹配或協(xié)議分析）是不可行的。為了識(shí)別多種類(lèi)型且不斷更新的VoIP業(yè)務(wù)，本系統(tǒng)采用基于協(xié)議分析、端口分析、數(shù)據(jù)報(bào)深層凈荷分析與數(shù)據(jù)報(bào)流特性分析的綜合識(shí)別方法來(lái)識(shí)別VoIP業(yè)務(wù)?？傮w識(shí)別流程如圖2所示。

[VoIP

規(guī)則庫(kù)] [呼叫

記錄表][數(shù)據(jù)采集][協(xié)議解析][VoIP呼叫發(fā)起信令] [VoIP協(xié)議解析][生成詳細(xì)呼叫記錄](méi)[終端及控制模塊][媒體流識(shí)別] [媒體流

規(guī)則記錄](méi)[是否RTP流] [丟棄][生成RTP流記錄](méi) [RTP

記錄表] [是][否] [是]

圖2 總體識(shí)別流程圖

采集到流量數(shù)據(jù)后，進(jìn)行以下處理：①根據(jù)VoIP業(yè)務(wù)規(guī)則庫(kù)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議解析。②判斷是否為VoIP業(yè)務(wù)的呼叫發(fā)起信令，是則轉(zhuǎn)③，否則轉(zhuǎn)⑥。③如果符合規(guī)則庫(kù)中的VoIP呼叫發(fā)起信令的特征，則表明監(jiān)測(cè)到VoIP呼叫信令。④對(duì)該呼叫進(jìn)行協(xié)議解析，生成詳細(xì)呼叫記錄及媒體流規(guī)則記錄。⑤將呼叫信息發(fā)送到顯示終端及控制模塊，結(jié)束。⑥根據(jù)媒體流規(guī)則表判斷是否為媒體流數(shù)據(jù)。⑦如果是，則生成RTP流記錄。否則轉(zhuǎn)⑨。⑧發(fā)送RTP流到終端及控制模塊。⑨丟棄數(shù)據(jù)，識(shí)別過(guò)程結(jié)束。

3.2 VoIP并聯(lián)控制模塊

由于傳統(tǒng)的串聯(lián)控制方式的缺點(diǎn)，該方法不適合對(duì)骨干網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所以采用基于并聯(lián)控制方式的流量控制。也就是說(shuō)，VoIP監(jiān)控系統(tǒng)是處于第三方對(duì)VoIP通信進(jìn)行封堵與干擾。并聯(lián)控制系統(tǒng)部署結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 并聯(lián)控制系統(tǒng)部署結(jié)構(gòu)

3.3 C/S監(jiān)控終端

C/S監(jiān)控終端主要用于接收核心后臺(tái)監(jiān)控端傳送來(lái)的流量數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理后存入數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)還完成部分采集過(guò)濾和數(shù)據(jù)加密功能。C/S監(jiān)控終端是監(jiān)控工作站面向維護(hù)人員的接口，維護(hù)人員能夠通過(guò)監(jiān)控終端實(shí)時(shí)觀測(cè)到對(duì)應(yīng)監(jiān)控工作站的VoIP識(shí)別和封堵信息。C/S監(jiān)控終端功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。

[數(shù)據(jù)庫(kù)

匯總服務(wù)器][CDR解析] [通話記錄

本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)] [IP歸屬地

本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)][通話記錄顯示][報(bào)表模塊][查詢模塊] [VoIP CDR流]

圖4 C/S監(jiān)控終端功能結(jié)構(gòu)圖

通話記錄顯示模塊根據(jù)不同的協(xié)議，顯示通話時(shí)間、主被叫號(hào)碼、主被叫IP、主被叫網(wǎng)關(guān)、主被叫關(guān)守、呼叫類(lèi)型、封堵效果等信息。報(bào)表模塊根據(jù)用戶需求自定制日/周/月報(bào)表。查詢模塊根據(jù)用戶需要，查詢某些指定要求的通話記錄以及根據(jù)某個(gè)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)信息。此外，報(bào)表模塊及查詢模塊還可以與歸屬地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互，確定通信雙方的位置信息。

3.4 Web終端

Web監(jiān)控系統(tǒng)部署在VoIP監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器上，直接面向用戶，為用戶提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)查詢和用戶管理等功能。Web監(jiān)控系統(tǒng)匯總所有C/S終端的監(jiān)控信息，提供標(biāo)準(zhǔn)及非標(biāo)準(zhǔn)VoIP呼叫的查詢功能，可以按照不同時(shí)間、主被叫網(wǎng)關(guān)、主被叫號(hào)碼、呼叫類(lèi)型、封堵結(jié)果等條件進(jìn)行查詢。

實(shí)時(shí)監(jiān)控功能從數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器獲取監(jiān)控信息并進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)顯示，包括標(biāo)準(zhǔn)VoIP協(xié)議監(jiān)測(cè)和非標(biāo)準(zhǔn)VoIP協(xié)議監(jiān)測(cè)。

統(tǒng)計(jì)查詢功能可以按照通話時(shí)間、主被叫號(hào)碼、主被叫IP、主被叫網(wǎng)關(guān)、主被叫關(guān)守、呼叫類(lèi)型、封堵效果等信息進(jìn)行查詢，并可以將查詢結(jié)果導(dǎo)出到信息報(bào)表中。

黑白名單功能可以讓用戶按照主被叫號(hào)碼、主被叫IP、主被叫網(wǎng)關(guān)、主被叫關(guān)守等參數(shù)設(shè)置黑白名單，并將設(shè)置信息保存到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器分發(fā)到各監(jiān)控終端，監(jiān)控終端對(duì)黑名單呼叫進(jìn)行封堵或干擾。

信息報(bào)表功能包括自動(dòng)報(bào)表和自定義報(bào)表。自動(dòng)報(bào)表可以自動(dòng)為用戶提供日/周/月等報(bào)表，自定義報(bào)表可以讓用戶根據(jù)自己的需要自動(dòng)設(shè)置報(bào)表內(nèi)容及格式等。

用戶管理功能采用多級(jí)用戶機(jī)制，可以讓用戶根據(jù)不同的權(quán)限需求自定義不同的用戶權(quán)限組，從而實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同地區(qū)用戶分配不同的地區(qū)數(shù)據(jù)查看及操作權(quán)限。

4 結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)的VoIP監(jiān)控系統(tǒng)采用串聯(lián)控制方式，也就是將監(jiān)控設(shè)備串接在骨干網(wǎng)上，容易造成網(wǎng)絡(luò)的單點(diǎn)故障。其采用的簡(jiǎn)單丟棄報(bào)文實(shí)現(xiàn)流量控制的方式，也是許多實(shí)時(shí)通信不能容忍的。而采用并聯(lián)控制方式的VoIP監(jiān)控系統(tǒng)則不存在這個(gè)問(wèn)題，它不會(huì)因?yàn)樽陨淼墓收蠈?dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的中斷。本系統(tǒng)在電信級(jí)互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)上對(duì)高速數(shù)據(jù)進(jìn)行業(yè)務(wù)識(shí)別和檢測(cè)，提供多種VoIP檢測(cè)手段，通過(guò)對(duì)VoIP協(xié)議分析、靜荷深度檢測(cè)、端口匹配等特征的分析，及時(shí)識(shí)別和檢測(cè)到互聯(lián)網(wǎng)上的VoIP呼叫，根據(jù)用戶配置的策略，提供實(shí)時(shí)的可疑用戶黑名單列表及VoIP并聯(lián)管理功能，為電信業(yè)務(wù)的規(guī)范和管理提供技術(shù)手段和系統(tǒng)工具。

對(duì)VoIP業(yè)務(wù)綜合識(shí)別技術(shù)的研究還有待于更加深入，在非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議以及非標(biāo)準(zhǔn)端口的VoIP業(yè)務(wù)識(shí)別與控制方面，如何準(zhǔn)確識(shí)別私有協(xié)議以及信令流，并根據(jù)呼叫信令實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的呼叫控制還有待進(jìn)一步研究。另外，針對(duì)VoIP呼叫的語(yǔ)音干擾與封堵技術(shù)還需要進(jìn)一步研究。

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