CN100574254C

CN100574254C - 穿越网络地址转换装置的处理方法及通话启始协议服务器

Info

Publication number: CN100574254C
Application number: CNB2004100392451A
Authority: CN
Inventors: 刘崇泛
Original assignee: Institute for Information Industry
Current assignee: Institute for Information Industry
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2009-12-23
Anticipated expiration: 2024-02-09
Also published as: CN1655530A

Abstract

本发明涉及一种穿越网络地址转换装置的处理方法及通话启始协议服务器。首先，判定来自一发话端或一受话端的复数封包，在上述发话端或上述受话端接收不同请求讯息的情况中，上述复数封包的来源公用地址或来源公用端口号是否会改变。根据上述复数封包在上述情况中是否会改变其中的上述来源公用地址或来源公用端口号，决定是否转送来自上述发话端及上述受话端的复数封包。

Description

穿越网络地址转换装置的处理方法及通话启始协议服务器

技术领域

本发明系有关于实时传输协议(Real-Time Transport Protocol，以下简称RTP)封包穿越网络地址转换装置的处理方法，且特别有关于以标准通话启始协议(Session Initiation Protocol，简称SIP)的机制解决RTP封包穿越网络地址转换装置的处理方法。

技术背景

在使用网络地址转换(Network Address Translation，以下简称NAT)装置的局域网络中，每个网络装置所使用的私有地址及私有端口号，在上述NAT装置中都会经过转换成为公用地址及公用端口号。然而在标准通话启始协议(Session Initiation Protocol，以下简称SIP)中，通话描述协议(Session Description Protocol，以下简称SDP)讯息是记录来源通讯终端的实际地址及端口号，即私有地址及私有端口号。因此当通讯终端接收SDP讯息时，会根据SDP讯息其中的来源地址及端口号作为目的地址及端口号来传送实时传输协议(Real-TimeTransport Protocol，以下简称RTP)封包。因此，如果SIP讯息中的来源地址及端口号是私有地址及私有端口号，就无法正确的传送RTP封包。

在克服上述RTP无法正确送达的方法上，目前已有许多方式。举例来说，其中一种方式是在通话启始协议服务器(SIP server)中转送所有的RTP封包，确保RTP封包被正确的传送。但是这种作法通话启始协议服务器的转送工作量太高。通话启始协议服务器的详细说明可以参照互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force，简称IETF)制定的RFC 2543或RFC 3261文件。

在应用层网关(Application Level Gateway，以下简称ALG)和防火墙控制协议(Firewall Control Protocol，以下简称FCP)的方法中，在NAT装置中修改从内部网络到外部网络的SDP讯息中作为来源地址和端口号的私有地址和端口号成为公用地址及端口号。但是这方法需使用符合ALG或FCP的NAT装置，不适用于所有的NAT装置。

在(Simple Traversal of UDP through NATs，以下简称STUN)及TURN的方法中，利用在NAT端设置一服务器来提供公用地址及端口号给客户端。客户端用取得的公用地址及端口号作为SDP讯息中的来源地址及端口号。但是这作法需要额外的服务器。而且客户端也要支持STUN的{协议}。同时在许多情况下，RTP封包还是需要通话启始协议服务器来转送。因此，通话启始协议服务器的转送工作量还是太高。

在通用随插即用(Universal Plug and Play，以下简称UPnP)的作法中，客户端用向NAT取得公用地址及端口号作为SDP讯息中的来源地址及端口号。此方法的缺点是客户端及NAT都必须支持UPnP协议。

另外有用标准SIP讯息来侦测NAT装置种类，并根据NAT种类来决定穿越NAT的方案。在此方法中，必须先测知NAT是属于全对应(full cone)、限定对应(restricted cone)、埠号限定对应(port restrictedcone)、或对称(symmetric)的NAT装置。但是对于不是上述四种典型NAT装置的系统，此方法就不能正确运作。

总结上述各种已知方法，分别需要标准SIP以外的资源，包含支持ALG的NAT、额外的服务器、额外的协议等。而且已知方法必须运用在上述四种典型NAT装置的系统，否则此方法就不能正确运行。因此上述方法不一定能适用于符合SIP标准的每个系统中。

因此需要一种方法，能够以符合SIP标准的机制来克服上述RTP封包穿越NAT装置的问题，而且当系统中的NAT装置不属上述四种典型NAT装置也能正确运作。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在提供一种穿越网络地址转换装置的处理方法，能够以符合SIP标准的机制来克服上述RTP封包穿越NAT装置的问题，而且当系统中的NAT装置不属上述四种典型NAT装置也能正确运作。

基于上述目的，本发明提供一种穿越网络地址转换装置的处理方法。首先，判定来自一发话端或一受话端的复数封包，在上述发话端或上述受话端接收不同请求讯息的情况中，上述复数封包的来源公用地址或来源公用端口号是否会改变。根据上述复数封包在上述情况中是否会改变其中的上述来源公用地址或来源公用端口号，决定是否转送来自上述发话端及上述受话端的复数封包。

其中，本发明的穿越网络地址转换装置的处理方法可以利用一程序实现，记录于例如内存或记忆装置的储存媒体上，当此程序加载至一通话管理装置中，则可执行如上所述的穿越网络地址转换装置。

另外，本发明提出一种穿越网络地址转换装置的系统，包括一发话端，用以请求建立通话；一受话端；以及一通话启始协议服务器，用以判定来自上述发话端或上述受话端的复数封包，在上述发话端或上述受话端接收不同请求讯息的情况中，上述复数封包的来源公用地址或来源公用端口号是否会改变；根据上述复数封包在上述情况中是否会改变其中的上述来源公用地址或来源公用端口号，转送来自上述发话端及上述受话端的复数发送封包。

附图说明

图1显示本发明较佳实施例的通话启始协议服务器结构方块图；

图2显示本发明较佳实施例的网络系统结构图；

图3及图4显示本发明较佳实施例的穿越网络地址转换装置的处理方法流程图。

符号说明：

1～处理单元；2～通讯单元；4～内存；10～通话启始协议服务器；20～NAT装置；21～发话端；30～NAT装置；31～受话端；40，41～局域网络。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种穿越网络地址转换装置的处理方法，能够以符合SIP标准的机制来克服上述RTP封包穿越NAT装置的问题，而且当系统中的NAT装置不属上述四种典型NAT装置也能正确运作。

本发明的穿越网络地址转换装置的处理方法可以执行于转送服务器(Relay server)或代理服务器(proxy server)。转送服务器及代理服务器可以是同一台服务器，也可以是分开的不同服务器。在本发明较佳实施例中，以通话启始协议服务器来统称上述转送服务器及代理服务器的组合，或其中一个。

图1显示本发明较佳实施例的通话启始协议服务器结构方块图。通话启始协议服务器10包含处理单元1、通讯单元2及内存4。处理单元1耦接于通讯单元2及内存4。通讯单元2用以传送及接收封包资料。内存4用以储存资料。处理单元1用以执行数据处理及逻辑计算。

图2显示本发明较佳实施例的网络系统结构图。通话启始协议服务器10分别经由网络地址转换装置20及30连接局域网络40及41。局域网络40中包含一发话端21。局域网络41包含一受话端31。

发话端21及受话端31为通讯终端。某些通讯终端在重新接收请求之后会用不同的端口号来通讯。此种情形会使得此通讯终端的不同私有埠号对应到不同公用端口号。另外，某些NAT装置会将相同的通讯终端的私有地址及私有端口号对应到不同的公用地址及公用端口号。因此通讯终端或NAT装置都有可能造成通讯终端在重新接收不同请求讯息后，其公用地址及公用端口号改变。

本发明的穿越网络地址转换装置的处理方法经由通话启始协议服务器执行，不论通讯终端的公用地址及公用端口号的改变，是由于通讯终端本身或NAT装置。首先通话启始协议服务器10的处理单元1侦测并判定来自一发话端及一受话端的复数封包，在上述发话端及上述受话端接收不同请求讯息的情况中，上述复数封包的来源公用地址或来源公用端口号是否会改变。接着，处理单元1根据上述复数封包在上述情况中是否会改变其中的上述来源公用地址或来源公用端口号，决定是否转送来自上述发话端及上述受话端的复数封包，包含RTP封包及实时控制协议(Real Time Control Protocol，以下简称RTCP)封包。

图3及图4显示本发明较佳实施例的穿越网络地址转换装置的处理方法流程图。当发话端21和受话端31之间要建立通话时，首先，发话端21发送用以请求与受话端31建立通话的请求讯息至通话启始协议服务器10(步骤S2)。此请求讯息中记录的来源地址及端口号为A1及A2。通话启始协议服务器10经由通讯单元2接收的此通话请求讯息时，处理单元1以第一地址C1及第一端口号C2取代请求讯息的来源地址及端口号(步骤S4)。此第一地址C1及第一端口号C2为设定给通话启始协议服务器10的地址及端口号，使受话端31能根据上述第一地址C1及第一端口号C2将媒体资料传送到通话启始协议服务器10。接着，通话启始协议服务器10的处理单元1经由通讯单元2将上述请求讯息传送至受话端31(步骤S6)。

受话端31传送对应上述请求讯息的响应讯息(例如SIP/2.0200OK)至通话启始协议服务器10(步骤S8)，此响应讯息中记录的来源地址及端口号为F1及F2。当通话启始协议服务器10经由通讯单元2接收到对应上述请求讯息的响应讯息时，处理单元1判断(A1：A2)、(F1：F2)是否为公用地址及公用端口号(步骤S9)。如果(A1：A2)及(F1：F2)皆是公用地址及公用端口号，则通话启始协议服务器10经由通讯单元2对受话端31发出请求讯息，此请求讯息中记录的来源地址及端口号为A1及A2(未图标)，同时通讯管理器10经由通讯单元2对发话端21发出请求讯息，此请求讯息中记录的来源地址及端口号为F1及F2(未图标)。

如果(A1：A2)或(F1：F2)不是公用地址及公用端口号，则通讯管理器10的处理单元1以第二地址D1及第二端口号D2取代响应讯息的来源地址及端口号(步骤S10)。此第二地址D1及第二端口号D2为设定给通话启始协议服务器10的地址及端口号，使发话端21能据以将媒体资料传送到通话启始协议服务器10。接着，通话启始协议服务器10的处理单元1经由通讯单元2传送上述响应讯息至上述发话端21(步骤S12)。

发话端21及受话端31发出用来传输媒体资料的RTP封包。NAT20根据发话端21的RTP封包的来源地址及端口号产生公用地址B1及公用端口号B2，并记录于RTP封包的标头(header)中。同样地，NAT30根据受话端31的RTP封包的来源地址及端口号产生公用地址E1及公用端口号E2，并记录于RTP封包的标头中。RTP封包分别由发话端21及受话端31发送至通话启始协议服务器10(步骤S14)。

在通讯单元2接收上述发话端21及受话端31发送的RTP封包之后，通话启始协议服务器10的处理单元1分别从发话端21及受话端31发送的RTP封包标头中取得发话端21的公用地址B1、公用端口号B2，以及受话端31的公用地址E1、公用端口号E2。通话启始协议服务器10的处理单元1记录公用地址B1、公用端口号B2、公用地址E1、及公用端口号E2于内存4(步骤S16)。在通话启始协议服务器10方面，处理单元1经由通讯单元2转送发话端21发送的RTP封包给受话端31，以及受话端31发送的RTP封包给发话端21。

通话启始协议服务器10发出测试讯息来侦测发话端21或受话端31在重新接收请求后是否会改变发送RTP封包中的来源公用地址或端口号。在本发明较佳实施例中，通话启始协议服务器10的处理单元1经由通讯单元2发出以第三地址G1及第三端口号G2为来源地址及端口号的请求讯息至发话端21作为测试讯息，以及以第四地址H1及第四端口号H2为来源地址及端口号的请求讯息至受话端31作为测试讯息(步骤S18)。发话端21及受话端31分别传送对应通话启始协议服务器10发出的上述请求讯息的响应讯息封包至通话启始协议服务器10(步骤S22)。

此第三地址G1、第三埠号G2、第四地址H1及第四端口号H2为设定给通话启始协议服务器10的地址及端口号，使发话端21及受话端31能据以将媒体资料传送到通话启始协议服务器10。通话启始协议服务器10可以是包含代理服务器(proxy server)及转寄服务器(relay server)的二台相连接的服务器，也可以是包含代理服务器及转寄服务器功能的一台服务器。上述第一地址、第二地址、第三地址和第四地址可以是指定给上述通话启始协议服务器10的一个IP地址，并且此时第三埠号不同于第一埠号，且第四埠号不同于第二埠号。上述第一地址、第二地址、第三地址和第四地址也可以是指定给上述通话启始协议服务器所包含的复数服务器的复数IP地址。

发话端21及受话端31再次根据测试讯息中的来源地址及端口号分别发送RTP封包至通话启始协议服务器10(步骤S24)。在通话启始协议服务器10方面，处理单元1分别经由通讯单元2从发话端21及受话端31发送的RTP封包标头中取得发话端21的公用地址B1’、公用端口号B2’，以及受话端31的公用地址E1’、公用端口号E2’(步骤26)。通话启始协议服务器10比较公用地址B1’和B1、公用端口号B2’和B2、公用地址E1’和E1、及公用端口号E2’和E2是否相同(步骤S28)。

如果公用地址B1’和B1、公用端口号B2’和B2、公用地址E1’和E1、及公用端口号E2’和E2相同，则通话启始协议服务器10的处理单元1判定发话端21及受话端31在重新接收不同请求讯息后不会改变上述发送封包中的来源地址及端口号。因此，通话启始协议服务器10的处理单元1经由通讯单元2发出第三请求讯息至受话端31，其中以公用地址B1’(B1)及公用端口号B2’(B2)为来源地址及端口号，以及发出第三请求讯息至发话端21，其中以公用地址E1’(E1)及公用端口号E2’(E2)为来源地址及端口号(步骤S30)。在发话端21及受话端31传送对应上述第三请求讯息的响应讯息至通话启始协议服务器10后(步骤S34)，发话端21及受话端31能够根据对方的公用地址及端口号传送媒体资料给对方，而不需要透过通话启始协议服务器10转送，上述媒体资料包含RTP封包及RTCP封包。

如果公用地址B1’和B1、公用端口号B2’和B2、公用地址E1’和E1、或公用端口号E2’和E2其中有不相同者，则通话启始协议服务器10的处理单元1判定发话端21或受话端31在重新接收请求后将会改变上述发送封包中的来源地址及端口号。因此通话启始协议服务器10持续转送发话端21及受话端31之间的媒体资料，上述媒体资料包含RTP封包及RTCP封包。

在本发明较佳实施例中的穿越网络地址转换装置的处理方法中，通话启始协议服务器10发出测试讯息至发话端21及受话端31等二通讯终端，藉此来侦测发话端21或受话端31在重新接收请求后是否会改变发送RTP封包中的来源地址或端口号。然而在某些情况下也可以只侦测一通讯终端，即发话端或受话端其中一个。例如通话启始协议伺服器具有一数据库用以记录复数通讯终端的运作模式，上述运作模作指示来自一通讯终端的复数封包，在上述通讯终端接收不同请求讯息的情况中，上述复数封包的来源地址或端口号是否会改变。此通话启始协议服务器，只需侦测未记录在上述数据库中的通讯终端。

在本发明较佳实施例中的穿越网络地址转换装置的处理方法中，系比较发话端21或受话端31在接收二次不同请求讯息后的RTP封包中的来源地址或端口号，来决定发话端21或受话端31是否会改变公用地址或公用端口号。然而也可以比较其它封包，例如RTCP封包，或SDP和RTP二种封包。

在本发明较佳实施例中的穿越网络地址转换装置的处理方法中，通话启始协议服务器10和发话端21及受话端31之间的操作皆符合SIP中的规范，而且上述测试讯息及上述第三请求讯息皆为符合SIP规范中的请求讯息。因此，只需要在通话管理装置中执行本发明的穿越网络地址转换装置的处理方法，而不需要其它用来克服穿越网络地址转换装置的问题的额外通讯协议或机制。

即使在通讯终端和网络地址转换装置已经使用其它的用来克服穿越网络地址转换装置的问题的额外通讯协议或机制，本发明仍然适用。

因此，本发明的穿越网络地址转换装置的处理方法，能够以符合SIP标准的机制来克服上述RTP封包穿越NAT装置的问题，而且当系统中的NAT装置不属上述四种典型NAT装置也能正确运作。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种穿越网络地址转换装置的处理方法，执行于一通话启始协议服务器，包括：

判定来自一发话端或一受话端的复数封包，在上述发话端或上述受话端接收不同请求讯息的情况中，上述复数封包的来源公用地址或来源公用端口号是否会改变；以及

根据上述复数封包在上述情况中是否会改变其中的上述来源公用地址或来源公用端口号，转送来自上述发话端及上述受话端的复数发送封包；

当上述复数封包在上述情况中不会改变其中的上述来源公用地址或来源公用端口号，则分别发出以上述发话端及上述受话端的公用地址及端口号作为来源地址及来源端口号的第三请求讯息至上述受话端及上述发话端；以及当上述复数封包在上述情况中会改变其中的上述来源公用地址或来源公用端口号，则转送来自上述发话端及上述受话端的复数发送封包。

2.如权利要求1所述的穿越网络地址转换装置的处理方法，其中，上述复数封包为用以传送媒体资料的实时传输协议封包。

3.如权利要求1所述的穿越网络地址转换装置的处理方法，其中，在上述判定步骤之前，更包含下列步骤：

至少取得来自一通讯终端的一封包中的公用地址及公用端口号作为测试前地址及端口号，其中上述通讯终端为上述发话端或上述受话端的其中一个；

发送测试讯息至上述通讯终端；

取得来自上述通讯终端的一封包中的公用地址及端口号作为测试后地址及端口号；以及

如果上述测试前地址及端口号和上述测试后地址及端口号不相同，则判定上述复数封包在上述情况中会改变其中的上述来源公用地址或来源公用端口号。

4.如权利要求3所述的穿越网络地址转换装置的处理方法，其中，上述取得步骤之前，更包含下列步骤：

接收来自上述发话端的用以请求通话的一请求讯息；

传送上述请求讯息至上述受话端，其来源地址及端口号由第一地址及第一端口号取代；

接收来自上述受话端且对应上述请求讯息的一响应讯息；以及

传送上述响应讯息至上述发话端，其来源地址及端口号由第二地址及第二端口号取代，其中上述第一地址、第一端口号及第二地址、第二端口号为指定给上述通话启始协议服务器的地址及端口号，其中，上述测试讯息为以第三地址及第三端口号为来源地址及端口号的请求讯息，其中，当上述通讯终端为上述发话端时，上述第三地址及第三端口号不同于上述第二地址及第二端口号，当上述通讯终端为上述受话端时，上述第三地址及第三端口号不同于上述第一地址及第一端口号。

5.一种通话启始协议服务器，包括：

一通讯单元，用以与一发话端或一受话端通讯；以及

一处理单元，耦接于上述通讯单元，用以判定来自上述发话端或上述受话端的复数封包，在上述发话端或上述受话端接收不同请求讯息的情况中，上述复数封包的来源公用地址或来源公用端口号是否会改变，并且根据上述复数封包在上述情况中是否会改变其中的上述来源公用地址或来源公用端口号，利用上述通讯单元转送来自上述发话端及上述受话端的复数发送封包；

其中当上述复数封包在上述情况中不会改变其中的上述来源公用地址或来源公用端口号，则上述处理单元分别经由上述通讯单元发出以上述发话端及上述受话端的公用地址及端口号作为来源地址及来源端口号的第三请求讯息至上述受话端及上述发话端；当上述复数封包在上述情况中会改变其中的上述来源公用地址或来源公用端口号，则上述处理单元利用上述通讯单元转送来自上述发话端及上述受话端的复数发送封包。

6.如权利要求5所述的通话启始协议服务器，其中，上述复数封包为用以传送媒体资料的实时传输协议封包。

7.如权利要求5所述的通话启始协议服务器，其中，上述处理单元经上述通讯单元至少取得来自一通讯终端的一封包中的公用地址及公用端口号作为测试前地址及端口号，其中上述通讯终端为上述发话端或上述受话端的其中一个；上述处理单元经由上述通讯单元发送测试讯息至上述通讯终端；上述处理单元经由上述通讯单元取得来自上述通讯终端的一封包中的公用地址及端口号作为测试后地址及端口号；以及如果上述测试前地址及端口号和上述测试后地址及端口号不相同，则上述处理单元判定上述复数封包在上述情况中会改变其中的上述来源公用地址或来源公用端口号。

8.如权利要求7所述的通话启始协议服务器，其中，上述处理单元经由上述通讯单元接收来自上述发话端的用以请求通话的一请求讯息；处理单元经由上述通讯单元传送上述请求讯息至上述受话端，其来源地址及端口号由第一地址及第一端口号取代；接收来自上述受话端且对应上述请求讯息的一响应讯息；以及传送上述响应讯息至上述发话端，其来源地址及端口号由第二地址及第二端口号取代，上述第一地址、第一端口号及第二地址、第二端口号为指定给上述通话启始协议服务器的地址及端口号，其中，上述测试讯息为以第三地址及第三端口号为来源地址及端口号的请求讯息，其中，当上述通讯终端为上述发话端时，上述第三地址及第三端口号不同于上述第二地址及第二端口号，当上述通讯终端为上述受话端时，上述第三地址及第三端口号不同于上述第一地址及第一端口号。