摘  要： 結(jié)合Android平臺的NDK集合,，設(shè)計及開發(fā)了在Android平臺上使用SIP協(xié)議的軟件使之能通過SIP軟交換服務(wù)器進行通話，并針對性地提出以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的過濾策略,，完善了數(shù)據(jù)包解析模塊,，實現(xiàn)了SIP軟交換系統(tǒng)的功能擴展。系統(tǒng)將C語言開發(fā)的模塊全部改用跨平臺的Java來編寫,，較傳統(tǒng)的SIP軟交換系統(tǒng)而言,，其可移植性更強。

　　關(guān)鍵詞： SIP,；數(shù)據(jù)包過濾,；Android

　　傳統(tǒng)程控交換使用硬件電路實現(xiàn)硬交換，而軟交換是指用軟件實現(xiàn)電話交換能力,，軟交換則采用服務(wù)器+軟件的形式實現(xiàn)電話的尋號/接續(xù)/呼叫流程處理,。VoIP（Voice over Internet Protocol）是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)字化或分組化的語音傳輸技術(shù)，會話發(fā)起協(xié)議（SIP）是VoIP中常用的控制協(xié)議,。移動互聯(lián)網(wǎng)時代,，移動設(shè)備用戶可根據(jù)需要連接互聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)今移動設(shè)備終端中最流行的操作系統(tǒng)是Android系統(tǒng),，因此,，只要在Android系統(tǒng)上開發(fā)支持SIP協(xié)議的軟件，就能夠運用VoIP技術(shù)實現(xiàn)語音通話,。

　　目前已有的SIP軟交換系統(tǒng)的硬件由SIP服務(wù)器,、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備（如交換機）和SIP電話機構(gòu)成，因此存在成本過高,、終端設(shè)備易損壞,、攜帶不便等缺點，而本研究實現(xiàn)的系統(tǒng)則由SIP服務(wù)器,、Wi-Fi和智能手機構(gòu)成,。這樣使智能手機軟件代替了終端設(shè)備的電話機,，節(jié)省了成本，軟件實現(xiàn)方面,，本系統(tǒng)結(jié)合SIP軟交換系統(tǒng)和SIP數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu),，運用Android系統(tǒng)的軟件開發(fā)技術(shù)實現(xiàn)移動終端設(shè)備的語音通話功能，擴展了SIP軟交換系統(tǒng)的功能和服務(wù)質(zhì)量[1-2],。

　　1 系統(tǒng)需求分析

　　從功能可將系統(tǒng)劃分為以下兩部分,。

　　（1）服務(wù)器功能,。服務(wù)器是為用戶提供信息交換和信息處理而開發(fā)的,，所以它必須具備信息處理功能和信息交換功能。

　?。?）Android客戶端功能,。客戶端必須具備連接服務(wù)器IP地址的功能,、發(fā)送語音消息功能以及解析收到的數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)還原為語音消息的功能,。

　　頂層數(shù)據(jù)流圖如圖1所示。

　　2 系統(tǒng)設(shè)計

　　2.1 Proxy Server的運作模式

　　以圖2為例,，A（[email protected]）先送出一個INVITE信息呼叫B（[email protected]）,，Proxy Server收到后則進行查詢，由查詢結(jié)果可知目前B實際的地址為[email protected],，于是Proxy Server便會再以[email protected]發(fā)出INVITE信息,，B在回復(fù)200 OK時（200表示服務(wù)器回送的響應(yīng)狀態(tài)碼，OK表示請求成功）,，會將200 OK的Response（響應(yīng)）傳給Proxy Server,，再由Proxy Server轉(zhuǎn)送給A。

　　2.2 Android外線呼叫運作模式

　　Android外線呼叫運作模式如圖3所示,。其關(guān)鍵步驟與內(nèi)線呼叫類似,，主要區(qū)別步驟在于：F8、F9網(wǎng)關(guān)向Proxy回送183 Session Progress響應(yīng),，表示呼叫已在處理[3],。

　　2.3 系統(tǒng)可移植性

　　軟件的可移植性是指在一定程度上，軟件從一種環(huán)境移植到另一種環(huán)境后還能正常工作的能力,，屬于軟件質(zhì)量的范疇,，良好的可移植性可延長軟件的生命周期。

　　原有的SIP軟交換系統(tǒng)大部分模塊均采用跨平臺的Java開發(fā),，但也有部分模塊或局部地區(qū)是采用C開發(fā)的,，如版權(quán)認證模塊。要實現(xiàn)系統(tǒng)整體的可移植性，最簡單的方法就是完全采用Java來開發(fā)該系統(tǒng),。

　　版權(quán)認證模塊的改良與設(shè)計：對于服務(wù)器軟件,，版權(quán)認證最重要的就是能試用于多網(wǎng)卡和群服務(wù)器,，并且認證文件不被篡改,、破解，這里使用serial（序列號）+MAC（地址）+max（最大用戶數(shù)）+expiration（到期日期）+key（許可證密匙）的認證方式,，通過license.xml文件來承載認證信息,，將license.xml文件傳給客戶，復(fù)制到系統(tǒng)的特定位置,，系統(tǒng)啟動時通過構(gòu)造XML解析器來解析license.xml文件核對信息完成認證[4],。

　　3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

　　3.1 系統(tǒng)E-R圖

　　SIP服務(wù)器的實體E-R圖如圖4所示。

　　其主要屬性如下,。（1）Android客戶：記錄每個連接到服務(wù)器的客戶端IP地址,；（2）IP地址：SIP服務(wù)器IP地址；（3）客戶端編號：客戶端連接服務(wù)器后,，服務(wù)器將分配一個短號給客戶端,，客戶端可通過短號相互呼叫；（4）最大連接數(shù)：連接到服務(wù)器的客戶端最大數(shù)量,；（5）時間：服務(wù)器啟動的時間,；（6）服務(wù)器記錄：記錄服務(wù)器運行信息；（7）網(wǎng)關(guān)：撥打外線電話時,，需要通過網(wǎng)關(guān),。

　　Android客戶端實體E-R圖如圖5所示。

　　其主要屬性如下,。（1）手機IP：每個連入網(wǎng)絡(luò)的手機都分配唯一的IP地址,。（2）服務(wù)器地址：SIP服務(wù)器IP地址。（3）被尋呼者：記錄被呼叫的另外一個客戶端別名（編號）,。（4）客戶端編號：本手機的客戶端編號,。（5）服務(wù)器類型：即SIP服務(wù)器。（6）解碼編碼器：客戶端撥打電話時,，需要將語音消息編碼成二進制代碼,，而被呼叫的客戶端收到信息時需要將二進制代碼解碼為原來的語音消息。

　　3.2 數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)一共使用了47張數(shù)據(jù)表,，由于表與表之間的關(guān)系過于復(fù)雜,，因此只選出其中具有代表性的兩張表。注意SIP服務(wù)器表和Android客戶端的表并沒有列出來,，以下的兩張表足以說明SIP服務(wù)器和Android客戶端的關(guān)系,，spm_job表用于保存服務(wù)器運行時的信息，id為主鍵。如表1所示,。

　　t_gw_extension主要用來保存網(wǎng)關(guān)信息記錄,，gw_id為主鍵，如表2所示,。

　　4 系統(tǒng)運行與測試

　　4.1 SIP軟交換系統(tǒng)健壯性和穩(wěn)定性運行與測試

　　在以太網(wǎng)錯綜復(fù)雜的環(huán)境下,，SIP軟交換系統(tǒng)作為服務(wù)器軟件，必須能穩(wěn)定運行并對用戶提供可靠高效的服務(wù),。系統(tǒng)除了能處理正常業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),，還應(yīng)該能夠及時識別和丟棄以太網(wǎng)中“非法”的無用數(shù)據(jù)包，即系統(tǒng)本身應(yīng)該具有數(shù)據(jù)包的過濾方法與策略,。

　　為研究SIP數(shù)據(jù)包的格式,，本設(shè)計抓取某SIP軟交換系統(tǒng)服務(wù)器網(wǎng)卡收發(fā)的SIP協(xié)議的數(shù)據(jù)包。利用網(wǎng)絡(luò)抓包工具Wireshark（一款免費的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議檢測程序）,。抓取數(shù)據(jù)包的步驟如下,。（1）選取抓獲網(wǎng)絡(luò)設(shè)備列表；（2）打開一個接口開始捕獲數(shù)據(jù)包,；（3）數(shù)據(jù)包的過濾設(shè)置,；（4）捕獲數(shù)據(jù)包；（5）在捕獲到所需數(shù)據(jù)包后,，根據(jù)需要進行后續(xù)工作[5],。

　　在接收到一個以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀時，在協(xié)議棧的數(shù)據(jù)從底部啟動,，同時消除對報文協(xié)議報頭的層,。協(xié)議必須檢查每一個數(shù)據(jù)包的協(xié)議標(biāo)識符頭，以確定上層協(xié)議來接收數(shù)據(jù),，然后分析可定制的規(guī)則事先需要的內(nèi)容,，如數(shù)據(jù)包的源IP、目的IP和源端口號等,，如圖6所示,。

　　4.2 SIP數(shù)據(jù)包的預(yù)過濾策略的測試和運行

　　參照SIP數(shù)據(jù)包的分析，只有請求消息是SIP終端發(fā)向服務(wù)器的,，即對服務(wù)器存在的數(shù)據(jù)包只可能是請求消息,。因而只需要解析請求消息，在服務(wù)器正式解析之前提前識別并過濾有可能影響系統(tǒng)正常運行的數(shù)據(jù)包,，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行[6],。具體步驟如下。

　?。?）解析前預(yù)處理方法：限制“合法”數(shù)據(jù)包最小長度,，小于最小長度的數(shù)據(jù)包全部丟棄，最小長度應(yīng)根據(jù)實際情況靈活確定。

　?。?）檢索數(shù)據(jù)是否含有行結(jié)束標(biāo)志CRLF（Windows）或者LF（UNIX/Linux）,。

　　（3）檢索Request-Line中是否含有SIP版本信息（如SIP/2.0）,。

　?。?）檢索Request-Line中是否包含Method關(guān)鍵字。

　?。?）檢索Request-Line中Request-URI是否符合規(guī)定格式,。

　　SIP系統(tǒng)本身也要對正常業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)包進行解析,，在解析的過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包異常并及時丟棄,，這樣既能保證系統(tǒng)的健壯性，又能節(jié)約系統(tǒng)解析這些異常數(shù)據(jù)包時的開銷,，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的同時也保證了系統(tǒng)的執(zhí)行效率,。服務(wù)器接收到的數(shù)據(jù)包經(jīng)過濾策略處理后，基本可以過濾掉非SIP數(shù)據(jù)包,，接下來的“非法”數(shù)據(jù)包應(yīng)該就是偽SIP包或者是因為某種原因?qū)е率У腟IP數(shù)據(jù)包,，而這一類數(shù)據(jù)包暫時不必進行過濾，可將其視為正常數(shù)據(jù)包[7],。運行效果如圖7所示,。

　　圖7說明SIP軟交換系統(tǒng)能抓取所有的網(wǎng)絡(luò)流量，過濾出SIP消息,，測試SIP消息能否能順利發(fā)出,。

　　本研究對SIP軟交換系統(tǒng)在Android平臺上的實現(xiàn)始終遵循審視問題、分析問題,、升華問題,、解決問題、總結(jié)擴展的方針路線,，從軟件品質(zhì)擴展的角度對SIP軟交換系統(tǒng)進行改進,，系統(tǒng)中采用數(shù)據(jù)包過濾策略可對服務(wù)器軟件的維護、網(wǎng)絡(luò)安全的構(gòu)筑提供參考和借鑒,。而系統(tǒng)硬件則由SIP服務(wù)器,、Wi-Fi和智能手機構(gòu)成，可實現(xiàn)中小企業(yè)網(wǎng)內(nèi)智能手機免費通話,，同時也可撥打外線電話,，可降低企業(yè)內(nèi)通信成本，具有進一步挖掘的市場潛力,。

　　參考文獻

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