第十二章网络新技术及其应用

第十二章网络新技术及其应用12.1VolP技术概述

VOIP，即指在IP网络上使用IP协议以数据包的方式传输语音。使用VOIP协议，不管是因特网、企业内部互连网还是局域网都可以实现语音通信。一个使用VOIP的网络中，语音信号经过数字化，压缩并转换成IP包，然后在IP网络中进行传输。VOIP信令协议用于建立和取消呼叫，传输用于定位用户以及协商能力所需的信息。12.1.1VolP的关键技术 1、控制信令技术 它的作用是保证电话呼叫的顺利实现和通话的质量，并可以实现各项增值业务。 .H.323协议系列

基于分组的多媒体通信VoIP体系结构

（H.323：Packet-basedmultimediacommunicationsVoIParchitecture）

H.323由ITU-T定义，用于在因特网（VOIP）上传输语音。除了语音应用程序，H.323结合ITU-TT.120系列标准还提供了视频通信和数据协作机制。就像Megaco和SIP，H.323是主要VOIP标准之一。 H.323是一种框架性结构规范，因为它包括了多种其它ITU标准。H.323架构定义了四个主要的组件：终端（Terminal）、网关（Gageway）、关守（Gagekeeper）、多点控制单元（MCU）。 终端（Terminal）即为每个连接的终端设备，它提供与其它节点设备、网关、多点接入控制单元的实时和双向通信。其通信包括语音，语音和数据、语音和视频，或者结合语音、数据和视频的通信。 网关用于建立H.323网络终端与应用其它不同协议栈的网络终端（如：传统的PSTN网络，或SIP，或Megaco终点）之间的连接。

关守主要负责电话号码和IP地址之间的转换。它们还负责管理带宽并提供终端登记和认证机制。同时关守还提供了诸如呼叫传输、呼叫转发等服务。 MCU负责建立多点会议。MCU由一个必需的多点控制器和一个可选的多点处理器组成。多点控制器用于呼叫信令、会议控制，而多点处理器用于媒介流的交换/混合，有时也能对视频和音频流进行实时代码转换。

H.323结构的信息交换方式有五种类型：音频（数字化）语音；视频（数字化）；数据（文件或图像）；通信控制（功能支持交换、逻辑控制信道等）；控制连接和会话（安装和解除）。H.323首次发布于1996年，于2003年完成最新版本（version5）。 H.323协议组中的协议包括：1、呼叫控制和信令H.225.0：呼叫信令协议和媒体流分组化（使用Q.931信令协议的一个子协议）H.225.0/RAS：注册、许可和状况H.245：多媒体通信控制协议2、音频处理G.711：关于声音频率的脉冲编码调制G.722：7kHz音频编码（64kb/s）G.723.1：传输速率为5.3和6.3kb/s的多媒体通信下的双速率语音编码。G.728：通过低时延码激励线性预测编码实现16kb/s的语音编码。G.729：通过共扼结构—代数码激励线性预测编码实现8kb/s的语音编码。3、视频处理H.261：Px64kps下提供视听服务的视频编解码器.H.263：低比特率通信的视频编码4、数据会议T.120：这是关于终点间数据传输的一个协议组。它可以用于协作工作领域的各种应用程序，如白色书写板、应用程序共享以及共同文档管理。T.120使用类似于OSI模型的分层结构。顶层（T.126、T.127）服务基于低层服务（T.121、T.125）。5、媒体传输RTP：实时传输协议RTCP：RTP控制协议6、安全H.235：用于H系列多媒体终端的安全性和加密技术7、辅助服务H.450.1：用于H.323中辅助服务控制的通用功能H.450.2：呼叫传输H.450.3：呼叫转移H.450.4：呼叫控制H.450.5：呼叫挂起和呼叫摘起H.450.6：呼叫等待H.450.7：信息等待明示H.450.8：名称识别服务H.450.9：H.323网络的呼叫完成服务.SIP协议系列 SIP：会话初始化协议

（SIP：SessionInitiationProtocol） 会话初始化协议（SIP）是一种应用层控制协议，它可用来创建、修改或终止多媒体会话，如因特网电话呼叫。SIP能够邀请参与者加入已存在的会话，如组播会议。现有的会话中可以添加或删除媒体。SIP支持名称映射和重定向服务，其支持用户移动性。不管用户网络位置在哪，用户只需维持单一外部可视标识符SIP在五个方面支持创建和终止多媒体通信：用户定位：决定用于通信的终端系统的确定；用户可用性：决定被叫方是否愿意加入通信；用户能力：媒体和媒体参数的确定；呼叫建立：“响铃“，主叫方和被叫方的会话参数的建立；呼叫管理：包括传输和终止会话、修改呼叫参数和调用服务 SIP可以结合其它IETF协议来建立完善的多媒体结构，如提供实时数据传输和服务质量（QOS）反馈的实时传输协议（RTP）、提供流媒体发送控制的实时流协议（RTSP）、为公用交换电话网络（PSTN）提供网关控制的媒体网关控制协议（MEGACO），以及描述多媒体会话的会话描述协议（SDP）。因此，SIP需要与其它协议协同作用来为用户提供完善的服务。然而SIP的基本功能和操作并不依赖于这些协议。 SIP提供了一组安全服务，包括防止拒绝服务攻击、认证（用户对用户和代理对用户）、完整性保护和加密及隐私服务。

SIP同时支持IPv4andIPv6。关于因特网电话会话，SIP做如下工作： 通过SIP地址识别主叫方和被叫方。当建立一个SIP呼叫时，主叫方首先定位适合的服务器，然后发出一个SIP请求。最通常的SIP行为是邀请。SIP请求会被代理重定向或者触发一系列的新SIP请求，而不是直接到达目的被叫方。用户可以通过SIP服务器注册他们的位置。SIP地址(URL)可以嵌入到网页中，因此只要点击一下就可以和对方建立呼叫会话。 2、媒体编码技术 话音和图像压缩技术发展十分迅速，已经研究开发出很多高效率的压缩编码技术。如先进的以码本激励线性预测（CELP）原理为基础的G.729、G.723（G.723.1）话音压缩编码技术。以G.729为例，它可将经过采样的64kb/s话音以几乎不失真的质量压缩至8kb/s。话音压缩编码技术是IP电话技术的一个重要组成部分。图像编码方面有IP网络会议系统采用的H.261（活动图像编码）和H.263（低速率活动图像编码）。 由于在分组交换网络中，业务质量不能得到很好保证，因而需要话音和图像的编码具有一定的灵活性，也就是说编码速率、编码尺度的可变可适应性。在图像编码方面，H.263采取了多种方式使得图像编码的尺度可变（分层编码、多精度编码），即根据不同的信道质量可以对码流进行调整，以保证所需的业务质量。在话音编码方面，近年来的研究得出G.729中一种很好的算法。G.729原来是8kb/s的话音编码标准，现在经进一步的研究和实践将其工作范围扩展至6.4～11.8kb/s，话音质量也在此范围内有一定的变化，但即使是6.4kb/s，话音质量也还不错，因而很适合在VoIP系统中使用。G723.1采用5.3/6.3kb/s双速率话音编码，其话音质量好，但是处理时延较大，它是目前已标准化的最低速率的话音编码算法。在目前接入网速度普遍较低的情况下，G.723.1话音编码也大量运用于H.323会议系统中。 3、语音分组传输技术

实时传输协议（RTP）为数据提供了具有实时特征的端对端传送服务，如在组播或单播网络服务下的交互式视频音频或模拟数据。应用程序通常在UDP上运行RTP以便使用其多路结点和校验服务；这两种协议都提供了传输层协议的功能。但是RTP可以与其它适合的底层网络或传输协议一起使用。如果底层网络提供组播方式，那么RTP可以使用该组播表传输数据到多个目的地。12.1.2VoIP的典型应用及相关设备12.2VPN技术基础12.2.1VPN的概念及其关键技术 1、VPN的概念和特点 虚拟专用网络（VPN）指的是通过利用对两个专用终端之间的通讯进行加密的方式在公用的国际互联网上模拟出专用网络。它在连通性、服务质量和保密性等方面与现存的典型专用网络具有相同的性能。 它属于广域网的范畴 公用网： 专用网： VPN是借助于公用网而实现的专用网，具有以下特点： .低成本 .容易扩展 .完全控制主动权 .覆盖的范围大 .安全性较高 2、实现VPN的关键技术 隧道技术是实现VPN的重要技术手段，它是一种通过使用互连网络的基础设施在网络之间传送数据的方式。 .PPTP点对点隧道协议

（PPTP:PointtoPointTunnelingProtocol）

点对点隧道协议（PPTP）是一种支持多协议虚拟专用网络的网络技术。通过该协议，远程用户能够通过MicrosoftWindowsNT工作站、Windows95和Windows98操作系统以及其它装有点对点协议的系统安全访问公司网络，并能拨号连入本地ISP，