導(dǎo)語(yǔ)：P2PIP電話模型研究論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要計(jì)算機(jī)對(duì)等網(wǎng)(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)，目錄，發(fā)現(xiàn)機(jī)制，IP電話模型

1引言

對(duì)等網(wǎng)絡(luò)(P2P)技術(shù)是目前計(jì)算機(jī)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)，對(duì)燃撲慊本哂鋅突Щ頭衿韉墓δ堋T謖庵滯韁興械慕詰憔哂邢嗤腦鶉斡肽芰Γ⑿瓿扇撾瘛8鞫緣冉詰闃渫ü苯踴チ?，全面实现剐Q硇畔⒆試礎(chǔ)⒋砥髯試礎(chǔ)⒋媧⑵髯試礎(chǔ)⑸踔糧咚倩捍孀試?，无需矣[抵醒敕衿韉鬧С鄭乖仍諂淥緙撲隳J街型ǔ1緩鍪傭惴捍嬖詰撓沒Ф松璞傅玫攪順浞值睦謾5僥殼拔?，P2P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，還有很多在電子商務(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。

2P2P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)行的通信負(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音樂的軟件。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，管理服務(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，所需成本過(guò)高。

（2）純分布式P2P

該模型中沒有專門的服務(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)環(huán)境，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)。

一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以既是搜索節(jié)點(diǎn)又是索引節(jié)點(diǎn)。用戶節(jié)點(diǎn)可以選擇多個(gè)搜索節(jié)點(diǎn)作為它的“父”節(jié)點(diǎn)，并將其所要共享的列表提交給它的“父”節(jié)點(diǎn)。在搜索網(wǎng)絡(luò)資源時(shí)，用戶節(jié)點(diǎn)通過(guò)索引節(jié)點(diǎn)獲得所有可用的搜索節(jié)點(diǎn)信息，之后用戶節(jié)點(diǎn)就和獲得的搜索節(jié)點(diǎn)相連。根據(jù)用戶的搜索請(qǐng)求，如果和用戶節(jié)點(diǎn)直接連接的搜索節(jié)點(diǎn)查詢結(jié)果達(dá)到N個(gè)(N為搜索結(jié)果，由用戶自己設(shè)定)就停止；否則就向另外可用的搜索節(jié)點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求，如果查詢結(jié)果還不夠，就繼續(xù)向外快速發(fā)散，直到所有的搜索節(jié)點(diǎn)被搜索到為止。若所有的搜索節(jié)點(diǎn)都被訪問(wèn)過(guò)，就意味著網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點(diǎn)都被搜索到了，其速度要比純P2P模式快得多。

3IP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。

網(wǎng)管系統(tǒng)的功能是管理整個(gè)IP電話系統(tǒng)。

計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的功能是對(duì)用戶的呼叫進(jìn)行費(fèi)用計(jì)算，并提供相應(yīng)的單據(jù)和統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

目前IP電話有三種基本類型：PC之間的通話；PC和普通電話之間的通話；普通電話之間通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)和PSTN網(wǎng)絡(luò)之間的通話?，F(xiàn)以普通電話之間的應(yīng)用形式，說(shuō)明IP電話的工作原理。首先發(fā)送端的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)PSTN送到發(fā)端的IP網(wǎng)關(guān)上，然后利用數(shù)字處理設(shè)備(DSP)對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行數(shù)字化，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮并打包，通過(guò)Internet到對(duì)方的網(wǎng)關(guān)上，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解包及解壓縮,還原成模擬信號(hào)送到受話方的電話終端上。

4IP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。此IP電話的模型如圖1所示。

圖1基于P2P的IP電話模型

中心服務(wù)器主要做用戶的集中認(rèn)證，建立索引機(jī)制，輔助對(duì)等點(diǎn)之間的連接，它要?jiǎng)討B(tài)維護(hù)一張所有目錄節(jié)點(diǎn)的信息表，保持網(wǎng)絡(luò)總體的拓?fù)淝闆r，其結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1目錄節(jié)點(diǎn)表

字段名含義

Ip_address存儲(chǔ)目錄節(jié)點(diǎn)的IP地址

State存儲(chǔ)目錄節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)（是否可用）

目錄節(jié)點(diǎn)主要記錄該節(jié)點(diǎn)下所有IP終端用戶的信息，其充當(dāng)關(guān)守的功能，它也需動(dòng)態(tài)維護(hù)一張終端用戶表，其結(jié)構(gòu)如表2所示。一個(gè)節(jié)點(diǎn)是否能成為目錄節(jié)點(diǎn)，要看其計(jì)算能力和存儲(chǔ)容量，如果達(dá)到規(guī)定的要求（由軟件按照統(tǒng)一的規(guī)則對(duì)所有的終端進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)），就被設(shè)定為目錄節(jié)點(diǎn)，同時(shí)該目錄節(jié)點(diǎn)要定時(shí)向中心服務(wù)器通報(bào)自己的狀態(tài)。

表2終端用戶表

字段名含義

Ip_address存儲(chǔ)目錄節(jié)點(diǎn)下用戶的IP地址

Ip_telephone存儲(chǔ)目錄節(jié)點(diǎn)下用戶的IP電話號(hào)碼

IP電話終端用戶也相應(yīng)的動(dòng)態(tài)維護(hù)一張與遠(yuǎn)程IP電話用戶的通話信息表，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

表3通話信息表

字段名含義

Ip_address存儲(chǔ)遠(yuǎn)程用戶的IP地址

Ip_telephone存儲(chǔ)遠(yuǎn)程用戶的IP電話號(hào)碼

Connect_state存儲(chǔ)自身的連接狀態(tài)（OnorOff）

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?。┞酚勺疃痰哪夸浌?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，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)。

在該模型中，當(dāng)一終端用戶A呼叫另一終端用戶B時(shí)，A先查詢自己與遠(yuǎn)程IP電話用戶的通話信息，如果有B的信息，則直接進(jìn)行互通；如果沒有或呼叫失敗，那么再向中心服務(wù)器請(qǐng)求。中心服務(wù)器返回所有可用的目錄節(jié)點(diǎn)，之后請(qǐng)求信令就以組播的方式向目錄節(jié)點(diǎn)發(fā)送，收到請(qǐng)求的目錄節(jié)點(diǎn)查詢自己的終端用戶表，如果找到B的信息，則返回給A，A和B就可建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，直接進(jìn)行語(yǔ)音數(shù)據(jù)的傳輸；如果都未找到B的信息，請(qǐng)求信令繼續(xù)以組播的方式向其它目錄節(jié)點(diǎn)發(fā)送，直至遍歷整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

5總結(jié)

IP電話技術(shù)是一項(xiàng)新的技術(shù)，其發(fā)展速度非?？?，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（QualityOfService,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。

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