關(guān)于IPv6網(wǎng)絡(luò)下的VoIP通信設(shè)計探討

王江

摘要：互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，促進了社會的進步，革新了人們的生產(chǎn)和生活方式。而在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮巨大作用的同時，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也不斷在進步?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的進步，使得IP電話（Voice over IP，VoIP）得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前，VoIP技術(shù)主要依托于IPv4，但是，隨著用戶對互聯(lián)網(wǎng)要求的不斷提高，這種基于IPv4的VoIP技術(shù)已經(jīng)很難滿足實際需求。因此，積極發(fā)展新的技術(shù)，成為了IP電話發(fā)展的主要方向。IPv6網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和應(yīng)用則對VoIP通信的進步有著很大的意義，是未來IP電話發(fā)展的重要方向。該文主要探討了關(guān)于IPv6網(wǎng)絡(luò)下的VoIP通信設(shè)計。

關(guān)鍵詞：IP電話；互聯(lián)網(wǎng)；IPv6網(wǎng)絡(luò)；VoIP通信設(shè)計

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）36-0028-02

1 概述

以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的高新技術(shù)，經(jīng)過不斷的發(fā)展，已經(jīng)在生活和生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，并促進了人們生活和生產(chǎn)的自動化和智能化。而隨著社會對技術(shù)要求的提高，如何發(fā)展新技術(shù)，創(chuàng)造更好的網(wǎng)絡(luò)通信條件，成為了當(dāng)前通信設(shè)計的主要議題。IPv6網(wǎng)絡(luò)被稱為下一代互聯(lián)網(wǎng)，其在VoIP方面的應(yīng)用有著非常廣闊的發(fā)展前景。對于VoIP通信而言，IPv6網(wǎng)絡(luò)不僅可以擴展其地址空間，并能有效提高其安全性。因此，如何實現(xiàn)IPv6網(wǎng)絡(luò)下的VoIP通信設(shè)計成為了各方研究的重點。

2 IPV6網(wǎng)絡(luò)概述

IPV6的英文名稱為Internet Protocol Version 6，是新一代的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議?？梢哉f，IPV6是IPV4的升級版和下一代。IPV6作為互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的最新發(fā)展形式，比IPV4有著很大的改進。相比較于IPV4，IPV6能夠?qū)崿F(xiàn)事物之間的對話功能。這種功能的實現(xiàn)，就能使得互聯(lián)網(wǎng)不僅可以服務(wù)于人類活動，也可以為一些硬件設(shè)備，包括汽車和電器等提供更多的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。IPV4當(dāng)前的一個重要問題就是網(wǎng)絡(luò)地址空間和網(wǎng)絡(luò)安全性，而IPV6則可以幫助解決這方面的問題。IPV6的出現(xiàn)，可以說是現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和服務(wù)提高的重要體現(xiàn)。

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要依托一定的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。當(dāng)前，國際上主要采用的是IPV4網(wǎng)絡(luò)。但是，由于用戶數(shù)量和信息數(shù)據(jù)的增多，IPV4網(wǎng)絡(luò)的地址不足，難以滿足現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需要。這種技術(shù)上的問題，已經(jīng)成為了制約很多國家互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和信息化建設(shè)的主要因素。

IPV4網(wǎng)絡(luò)盡管有了很長的發(fā)展時間，但是，近年來，其中的問題頻繁顯現(xiàn)。一方面，IPV4的硬件功能單一，無法對信息進行有效的搜集和分析，也無法正確選擇信息。另一方面，IPV4網(wǎng)絡(luò)也無法充分利用其中各個部分的相關(guān)性，并且其速度慢，已經(jīng)成為了用戶使用網(wǎng)絡(luò)的最主要問題。

在這種情況下，開發(fā)一種新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，找到一種具有高速網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，成為了人們最為關(guān)系的問題。IPV6就是在這種情況下產(chǎn)生的。IPV6的出現(xiàn)，很大解決了IPV4網(wǎng)絡(luò)存在的問題。一方面，IPV6的地址空間非常大，因此，可以有效降低路由的壓力，從而提高路由對信息的處理能力。另一方面，IPV6的擴展性非常好，這樣就能提高路由的速度，并能將IPV4原有的功能進行充分擴展。需要提出的是，IPV6的另一個明顯優(yōu)勢是具有密碼認證和身份認證功能，因此，在網(wǎng)絡(luò)安全和用戶信息隱私保護方面有著很重要的作用，是未來互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的主要方向。

3 VoIP通信概述

3.1 VoIP介紹

VoIP （Voice Over IP） 技術(shù)，俗稱IP（ Internet Protocol）電話技術(shù)，在通信技術(shù)日益發(fā)達的今天作為“下一代電話”備受矚目。二十世紀末，以色列的VocalTec公司經(jīng)過多年的努力，成功研制出“Internet Phone”，這種電話只需要通過互聯(lián)網(wǎng)電話軟件就能實現(xiàn)通話。對于用戶而言，只需要在PC端安裝電話軟件，并借助于互聯(lián)網(wǎng)就能與其他用戶聯(lián)系。這種電話的出現(xiàn)，吸引了全球范圍內(nèi)的關(guān)注，很多企業(yè)也看到了這種電話的巨大商機，紛紛進駐網(wǎng)絡(luò)電話行業(yè)。此后，更多的公司加大了對這項技術(shù)的研究投入，使得VoIP技術(shù)不斷發(fā)展。這就是VoIP的雛形。早期，人們也將這種形式的電話稱為Internet電話。

VoIP 是一種通過互聯(lián)網(wǎng)或其他使用 IP 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)，來實現(xiàn)語音通信的一種全新的通信技術(shù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的日漸普及和跨境通訊數(shù)量的增多，IP電話也被應(yīng)用于長途電話業(yè)務(wù)中。同時IP電話也開始被應(yīng)用于固網(wǎng)通信中，其低通話成本、易擴充性、低建設(shè)成本以及日漸優(yōu)良化的通話質(zhì)量等優(yōu)點，被看做是當(dāng)前傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)的強有力的競爭者。這種技術(shù)的原理，主要是先打包壓縮電話的模擬信號，并進行處理后，再通過互聯(lián)網(wǎng)進行傳輸。這些經(jīng)過初拉力的信號輸送到對方的客戶端后，經(jīng)過解壓和處理，就能還原成模擬信號。而這些信號能夠被對方的電話機接聽，這樣就可以實現(xiàn)雙方的對話。VoIP正在以驚人的速度發(fā)展，已成為越來越重要的一個領(lǐng)域。從VoIP技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢看，這種技術(shù)雖然正處于高速發(fā)展時期，并有著很大的應(yīng)用前景。但是，其中也存在不少的問題。這些問題主要包括，如何實現(xiàn)與移動電話的對接，如何保證通話質(zhì)量等。對于這類問題的處理，一個很重要的解決方向，就是優(yōu)化VoIP通信協(xié)議，或者采用IP地址與電話號碼變換的方法。

3.2 VoIP通信相關(guān)協(xié)議

當(dāng)前，Vo IP通信相關(guān)協(xié)議主要有SIP、H.323、MEGACO 和 MGCP 等類型。

SIP的中文名稱為會話發(fā)起協(xié)議，英文全稱為Session Initiation Protocol，這種通信協(xié)議最早由Henning Schulzrinne教授及其同事發(fā)現(xiàn)。Henning Schulzrinne教授等人在提出互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)實時傳輸協(xié)議的基礎(chǔ)上，通過共同合作，研制出了實時流傳輸協(xié)議 （RTSP）。RTSP主要用于對互聯(lián)網(wǎng)上音頻和視頻文件傳輸?shù)目刂?。SIP的出現(xiàn)，吸引了各界的廣泛關(guān)注。同時，在該協(xié)議的基礎(chǔ)上，很多系統(tǒng)也先后被開發(fā)出來。在這種協(xié)議下，網(wǎng)絡(luò)電話客戶端只需要連上互聯(lián)網(wǎng)，就能通過域名查找，尋找到其對應(yīng)的服務(wù)器，從而可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的視頻和語音通話。而隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，SIP逐漸成為了很多網(wǎng)絡(luò)電話的核心協(xié)議，3GPP、ETSI 和 ITU-T都先后在其相應(yīng)的系統(tǒng)中采用SIP協(xié)議，使得SIP 協(xié)議成為了最受業(yè)界關(guān)注的VoIP通信協(xié)議。從當(dāng)前的發(fā)展形勢看，IETF的 SIP協(xié)議將會是VoIP 未來的發(fā)展的主要方向。

除了SIP之外，H.323也是重要的VoIP通信協(xié)議之一。H.323協(xié)議的出現(xiàn)，主要是為了實現(xiàn)包交換網(wǎng)絡(luò)多媒體通信系統(tǒng)。從組成結(jié)構(gòu)看，H.323協(xié)議主要包括網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)守和支撐系統(tǒng)組成。其中，網(wǎng)守主要是負責(zé)用戶認證、相關(guān)計費和網(wǎng)關(guān)交換的設(shè)備。而支撐系統(tǒng)主要是負責(zé)后臺認證和網(wǎng)絡(luò)通話計費工作。新世紀以來，H.323協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)得到而不斷的修改和補充，尤其是其中與網(wǎng)絡(luò)電話相關(guān)的部分，包括一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的體系結(jié)構(gòu)等都進行了很大程度的修訂。并且，為了更好地滿足網(wǎng)絡(luò)電話的發(fā)展，H.323協(xié)議還引入了媒體網(wǎng)關(guān)（MG， Media Gateway）和媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MGC，Media Gateway Control），從而可以極大地豐富網(wǎng)絡(luò)電話的功能，并能促進網(wǎng)絡(luò)電話實現(xiàn)與PSTN 的無縫連接，加速了PSTN 與 IP兩種網(wǎng)絡(luò)的相互融合，對網(wǎng)絡(luò)電話的性能改善和發(fā)展要有著很大的幫助。從當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀看，世界上多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)電話開發(fā)商在VoIP技術(shù)方面，都是采用H.323這種通話協(xié)議。從目前的技術(shù)說，以H.323協(xié)議為基礎(chǔ)的VoIP技術(shù)的設(shè)計角度就是基于電信級的網(wǎng)絡(luò)的，因此，其具有很多方面的優(yōu)點，能夠借助于電信網(wǎng)的優(yōu)勢，提供高質(zhì)量和高性能的通話。以H.323協(xié)議為基礎(chǔ)的VoIP技術(shù)的優(yōu)點主要有網(wǎng)絡(luò)電話管理商管理效果好，管理成本低，大規(guī)模的網(wǎng)路也容易構(gòu)建。但是很，這種基于H.323協(xié)議的VoIP技術(shù)也存在一定的缺點。這些問題主要包括設(shè)備成本高，協(xié)議擴展性不好、投資建設(shè)成本大、協(xié)議設(shè)計過于復(fù)雜等方面。

此外，MGCP（Media Gateway Control Protocol）也是一種重要的VoIP通信協(xié)議。當(dāng)前，下一代網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)中，“以軟交換為核心”成為了一種很流行的概念。“以軟交換為核心”主要是指采用軟件換進行控制，對控制、承載和業(yè)務(wù)進行有效分離。這種概念的提出，就需要對不同媒體網(wǎng)關(guān)進行處理，從而提供更多的不同形式的多媒體業(yè)務(wù)，也包括一些移動媒體業(yè)務(wù)。而這些都需要一種新的通信協(xié)議。對于“以軟交換為核心”的下一代網(wǎng)絡(luò)，其核心協(xié)議就是MGCP（Media Gateway Control Protocol）和H.248。當(dāng)前，軟件換的主要目的，就是實現(xiàn)電話的網(wǎng)絡(luò)化，將傳統(tǒng)電話轉(zhuǎn)化為未來的網(wǎng)絡(luò)電話。軟交換可以說是一種 VoIP 的過渡技術(shù)，其主要使命就是促進用戶通過IP方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通話。

4 IPv6網(wǎng)絡(luò)下的VoIP通信設(shè)計

VoIP通信包含多種協(xié)議，本文主要探討了通過對IPv6網(wǎng)絡(luò)下的 VoIP通信中H.323和SIP的設(shè)計進行分析。

4.1 IPv6 網(wǎng)絡(luò)下的VoIP通信SIP的設(shè)計分析

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶數(shù)量的不斷增多，對于互聯(lián)網(wǎng)而言，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜。同時，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)滲透到了社會生活的社會發(fā)展的各個方面，因此，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展必將影響到了整個社會的變動。而從當(dāng)前的發(fā)展趨勢看，實現(xiàn)傳統(tǒng)電話的變革，開發(fā)出高性能的網(wǎng)絡(luò)電話成為了現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個重要方向。IP語音技術(shù)成為了互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)革命的又一個重要領(lǐng)域。而VoIP技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，為這種互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)革命提供了更多的可能性?；ヂ?lián)網(wǎng)的快速普及，也仍更多的開發(fā)商預(yù)見到了VoIP技術(shù)的發(fā)展前景和應(yīng)用價值，很多電信運營商也積極引入VoIP技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)電話（IP 電話）進而也獲得了爆發(fā)式的發(fā)展。而SIP作為一種重要的通信協(xié)議，就是為了促進NGN（下一代網(wǎng)絡(luò)）發(fā)展的重要協(xié)議。而隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，基于 SIP的VoIP系統(tǒng)必將是新一代電信網(wǎng)絡(luò)中的必然發(fā)展趨勢。

SIP從本質(zhì)上說，就是一種應(yīng)用層控制協(xié)議。這種協(xié)議的主要功能就是基于互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建一個完整的通信服務(wù)體系，從而可以為用戶提供性能更好和服務(wù)更優(yōu)的體系，并能實現(xiàn)多媒體呼叫或會話的控制。作為控制（信令）協(xié)議，SIP可以積極參與會話成員的通信，并對多媒體會話的進程進行有效控制。IETF堅持采用分層的方法來創(chuàng)建服務(wù)，這樣，SIP體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

SIP不僅能夠?qū)崿F(xiàn)兩個用戶之間的對話，還能幫助第三方用戶加入已經(jīng)存在的通話網(wǎng)絡(luò)，也就是在原有對話的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)新的會話。SIP的核心思想，就是實現(xiàn)多個成員的對話，這比原來的多播SAP（會議通告協(xié)議）有了很大的改進。在SIP協(xié)議下，通話雙方能夠在協(xié)商的基礎(chǔ)上，選擇合適的媒體參數(shù)，來決定對話方式。

此外，SIP還能實現(xiàn)對用戶終端的對位，這樣就能有效保證通話的時效性，也就是不斷呼叫方的何處網(wǎng)絡(luò)位置，都能確保用戶能夠接收到呼叫信號。這種功能的實現(xiàn)，就需要用戶提前在服務(wù)器上進行登記，錄入其位置信息，這樣才能在被呼叫時，保證系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確找到被呼叫方。而當(dāng)用戶的網(wǎng)絡(luò)位置發(fā)生變化時，其必須在系統(tǒng)中重新登記注冊，否則就會容易引起呼叫錯誤。

4.2 IPv6 網(wǎng)絡(luò)下的 VoIP通信H.323的設(shè)計分析

H.323協(xié)議主要用來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)多媒體通信的實時控制。這種協(xié)議主要組成部分包括網(wǎng)絡(luò)安全、管理控制、呼叫控制、會議通信和媒體安全等。H.323協(xié)議不僅可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)語音應(yīng)用，也能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用。

可以說，H.323能夠使得IP網(wǎng)絡(luò)傳輸分組語音。在H.323網(wǎng)絡(luò)中，其組建主要有多點處理單元（MCU）、網(wǎng)關(guān)（Gateway）、關(guān)守（Gatekeeper）和終端（terminal）等。其中，多點處理單元、終端、網(wǎng)關(guān)也被稱為端點。其功能主要有：一是信號控制。這種協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)通道建立和能力協(xié)商、實現(xiàn)呼叫信令通道和實現(xiàn)與網(wǎng)守的通信；二是實時通信。這種技術(shù)可以支持RTP/RTCP協(xié)議；三是編解碼。這種技術(shù)能夠編解碼多種現(xiàn)行主流的音頻格式和視頻格式。

4.3 SIP與H.323的比較

一是復(fù)雜性。H.323 是一個相當(dāng)復(fù)雜的體系，它由很多不同的協(xié)議組成，協(xié)議之間的部分功能有重復(fù)，功能實現(xiàn)比較復(fù)雜；SIP 則比較簡單，它采用文本編碼格式，易于解析和調(diào)試，實現(xiàn)起來簡單容易。

二是功能可擴充性。SIP 仿效了較為成熟的 HTTP 和 SMTP 協(xié)議，具有豐富的擴充和兼容功能。而 H.323 在擴充能力的實現(xiàn)上存在互操作性的問題。

三是可擴展性。由于 H.323 最早是為了單個局域網(wǎng)用戶考慮的，在廣域網(wǎng)上尋址、進行用戶定和環(huán)路檢測等方面比較欠缺。而 SIP擁有更好的擴展性。

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