CN102195933A - 隔离ip子网间实现通话的方法及互通单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了隔离IP子网间实现通话的方法及互通单元。在IP网络与呼叫控制服务器间的必经路径上增加一互通单元，在互通单元上为每个隔离IP子网配置一个子网接口，将每个子网接口划分到不同的IP域，为每个子网接口配置一个对接的公网接口，在每个子网接口上部属ALG和NAT单元，子网接口接收来自本隔离IP子网的报文，由NAT单元对报文执行NAT功能后，发送到对接的公网接口；子网接口上的ALG对来自本隔离IP子网的呼叫信令报文进行媒体地址转换；公网接口接收对接的子网接口发来的报文，根据目的IP地址将报文发送给呼叫控制服务器，或者根据目的IP地址所属的隔离IP子网，发往对接的子网接口或其它公网接口。本发明降低了隔离IP子网间实现通话的成本。

Description

隔离IP子网间实现通话的方法及互通单元
技术领域
本发明涉及IP语音技术领域，具体涉及隔离IP子网间实现通话的方法及互通单元。
背景技术
图1为一个现有的典型IP语音(VoIP，Voice over Internet Protocol)组网图，其中，呼叫控制服务器如：网守(GK，Gate Keeper)服务器或会话初始化协议(SIP，Session Initiation Protoco1)服务器构成网络的核心部分，负责呼叫控制信令的处理。语音网关或IP话机是网络的终端，构成通话的基本单位。在一个典型的VoIP通话过程中，信令是在语音网关(或IP话机)与呼叫控制服务器之间交互，而通话的媒体流在语音网关与IP话机之间传输。
目前企业网中，为了管理和安全需求，通常会对不同部门和下属职能机构设置IP子网隔离如：设置虚拟专网(VPN，Virtual Private Network)。禁止不同子网之间的IP用户直接互访。而IP语音网络对基础网络的基本要求就是互通，IP隔离与此需求存在冲突。
IP隔离网络又可细分为两大类，一是使用防火墙实现的纯IP层隔离，这种网络使用了统一的地址规划，只在网络转发节点设置防火墙，通过策略控制IP网段之间的互访和隔离需求。另一种是基于VPN化的彻底隔离网络，这种网络中各子网独立规划地址，只在共享资源区通过路由重发布、网络地址转换(NAT，Network Address Translation)或应用层网闸等技术实现网络互访。无论是哪一种网络规划，都可以保证所有的语音网关和IP话机可以正常访问呼叫控制服务器，但不能提供所有语音网关和IP话机之间的IP连通性。图2为现有的IP隔离后的VoIP组网图，如图2所示，被隔离的IP子网之间将无法建立媒体通道，因此不能正常通话，同一子网内部通话正常。
由于上述两类隔离网络本质上都会造成一个物理上连续的IP网络在逻辑上不直接连通，因此，在解决该两类隔离网络的IP互通问题时，通常不进行区分，采用相同的互通方案即可。
图3为现有的实现隔离IP子网间的VoIP通话的组网图，如图3所示，每个VPN与路由器之间连接一个NAT设备，其中，vpn1、vpn2分别是两个隔离IP子网VPN1、VPN2内的用户。
以vpn1为例，vpn1首先要向SIP服务器进行注册，如图4所示，注册过程如下：
步骤401：vpn1向SIP服务器发送注册请求消息，消息中的源IP地址为vpn1的私网IP地址。
步骤402：NAT设备1接收注册请求消息，将该消息的源IP地址由vpn1的私网IP地址转换为vpn1的公网IP地址，通过路由器将该消息发送给SIP服务器。
步骤403：SIP服务器接收注册请求消息，保存消息中的vpn1号码和vpn1的公网IP地址的对应关系。
vpn1、vpn2注册成功后，vpn1和vpn2建立VoIP连接的过程如图5所示，具体如下：
步骤501：vpn1呼叫vpn2，vpn1向SIP服务器发送SIP Invite消息，消息中的被叫号码为vpn2的号码，消息中的源IP地址和会话描述协议(SDP，Session Description Protocol)媒体地址都为vpn1的私网IP地址。
步骤502：NAT设备1接收SIP Invite消息，将该消息的源IP地址和SDP媒体地址由vpn1的私网IP地址转换为公网IP地址后，通过路由器转发给SIP服务器。
步骤503：SIP服务器接收SIP Invite消息，根据消息中的被叫号码：vpn2的号码，查找到vpn2的公网IP地址，向vpn2发起SIP Invite消息，消息的目的IP地址为vpn2的公网IP地址，消息的SDP媒体地址为vpn1的公网IP地址。
步骤504：NAT设备2接收SIP Invite消息，将该消息的目的IP地址由vpn2的公网IP地址转换为vpn2的私网IP地址后，发送给vpn2。
步骤505：vpn2接收SIP Invite消息，记录消息中的SDP媒体地址即：vpn1的公网IP地址，向SIP服务器返回响应消息，该响应消息经NAT设备2发送到SIP服务器。
步骤506：SIP服务器接收响应消息，向vpn1发送应答消息，该消息中的SDP媒体地址为vpn2的公网IP地址，vpn1接收该消息，记录消息中的SDP媒体地址即：vpn2的公网IP地址，vpn1、vpn2之间的VoIP连接建立。
VoIP连接建立后，vpn1、vpn2之间就可以进行VoIP通话了，以vpn1向vpn2发送RTP流为例，如图6所示，具体过程如下：
步骤601：vpn1向vpn2发送RTP报文，报文的源IP地址为vpn1的私网IP地址，目的IP地址为vpn2的公网IP地址。
步骤602：NAT设备1接收RTP报文，将该报文的源IP地址转换为vpn1的公网IP地址后，发送给路由器。
步骤603：路由器接收RTP报文，将RTP报文发送给NAT设备2。
步骤604：NAT设备2接收RTP报文，将报文的目的IP地址由vpn2的公网IP地址转换为vpn2的私网IP地址，报文被发送到vpn2。
上述方法的缺点是，要为每个VPN配置一个NAT设备，当网络中存在较多隔离IP子网时，成本较高。且，每个NAT设备要放置在VPN的路由域边缘部位，在实施上存在一定难度；同时需要配合防火墙策略限制VoIP以外的数据流被转发。
发明内容
本发明提供隔离IP子网间实现VoIP通话的方法及互通单元，以降低在隔离IP子网间实现VoIP通话的成本。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种隔离IP子网间实现通话的方法，在IP网络与呼叫控制服务器间的必经路径上增加一互通单元，在该互通单元上为每个隔离IP子网配置一个子网接口，将每个子网接口划分到不同的IP域，为每个子网接口配置一个对接的公网接口，为对接的每对子网接口和公网接口分配可彼此直连的IP地址，在每个子网接口上部署应用网关ALG和网络地址转换NAT单元，该方法包括：
每个子网接口接收来自本隔离IP子网的报文，由本子网接口上的NAT单元对该报文执行NAT功能后，将该报文发送到与本子网接口对接的公网接口；或者，接收从与本子网接口对接的公网接口发来的报文，由本子网接口上的NAT单元执行NAT功能后，发往本隔离IP子网；
每个子网接口上的ALG对来自本隔离IP子网的呼叫信令报文进行媒体地址转换；
每个公网接口接收从与本公网接口对接的子网接口发来的报文，根据报文的目的IP地址，将报文发送给呼叫控制服务器，或者，根据报文的目的IP地址所属的隔离IP子网，将报文发往与本公网接口对接的子网接口或发往其它公网接口；或者，每个公网接口接收来自呼叫控制服务器或其它公网接口的报文，将报文发往与本公网接口对接的子网接口。
一种互通单元，位于IP网络与呼叫控制服务器之间的必经路径上，该互通单元包括：多对子网接口和公网接口，子网接口与公网接口一一对接，每个子网接口与一个隔离IP子网相连，每个子网接口对应不同的IP域，对接的每对子网接口和公网接口具有可彼此直连的IP地址，每个子网接口上部署有一个NAT单元和ALG，其中：
子网接口：接收来自本隔离IP子网的报文，由本子网接口上的NAT单元对该报文执行NAT功能后，将该报文发送到与本子网接口对接的公网接口；或者，接收从与本子网接口对接的公网接口发来的报文，由本子网接口上的NAT单元执行NAT功能后，发往本隔离IP子网；
每个子网接口上的ALG对来自本隔离IP子网的呼叫信令报文进行媒体地址转换；
公网接口：接收从与本公网接口对接的子网接口发来的报文，根据报文的目的IP地址，将报文发送给呼叫控制服务器，或者，根据报文的目的IP地址所属的隔离IP子网，将报文发往与本公网接口对接的子网接口或发往其它公网接口；接收来自呼叫控制服务器或其它公网接口的报文，将报文发往与本公网接口对接的子网接口。
一种实现公网与私网对接的接口，包括位于同一设备内的子网接口和公网接口，该设备位于IP网络与呼叫控制服务器之间，其中，
子网接口与公网接口通过物理线路连接；
子网、公网接口通过链路技术实现多路复用，复用的链路被划分到多对子网和公网接口；
在IP层，所有的子网接口使用IP路由虚拟化技术划分到不同的IP域；
所有的公网接口属于公网；
为直连的每对子网、公网接口分配位于同一三层网段内的IP地址。
与现有技术相比，本发明中，通过在IP网络与呼叫控制服务器之间的必经路径上增加一互通单元，在该互通单元上为每个隔离IP子网配置一个子网接口，将每个子网接口划分到不同的IP域，为每个子网接口配置一个对接的公网接口，为对接的每对子网接口和公网接口分配可彼此直连的IP地址，在每个子网接口上部属ALG和NAT单元，实现了隔离IP子网间的通话，并大大减少了互通单元的数量，从而降低了成本，且方便了实施，同时，也不需在互通单元上配置防火墙策略。
附图说明
图1为现有的典型VoIP组网图；
图2为现有的IP隔离后的VoIP组网图，
图3为现有的实现隔离IP子网间的VoIP通话的组网图；
图4为在图3所示组网下，vpn1向SIP服务器进行注册的流程图；
图5为在图3所示组网下，vpn1与vpn2建立VoIP连接的流程图；
图6为在图3所示组网下，vpn1向vpn2发送RTP流的流程图；
图7为本发明实施例提供的实现隔离IP子网间的VoIP通话的组网图；
图8为本发明实施例提供的隔离IP子网间实现通话的方法流程图；
图9为本发明实施例提供的隔离IP子网中的UE向SIP服务器发起注册的方法流程图；
图10为本发明实施例提供的不同隔离IP子网内的UE建立VoIP连接的方法流程图；
图11为本发明实施例提供的当呼叫控制服务器为SIP服务器时，不同隔离IP子网内的UE建立VoIP连接的方法流程图；
图12为本发明实施例提供的不同隔离IP子网内的UE间传输RTP流的方法流程图；
图13为本发明实施例提供的互通单元的结构图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图7为本发明实施例提供的实现隔离IP子网间的VoIP通话的组网图，如图7所示，在现有组网中增加一互通单元，该互通单元位于呼叫控制服务器与IP网络之间的必经路径上，这样互通单元就处于所有隔离IP子网均能访问的共享服务区中，同时，由于互通单元是串接在到达呼叫控制服务器的必经路径上，这样可以保证每个信令报文都要经过该互通单元。
互通单元可为一个独立的设备，也可作为一个功能单元，位于呼叫控制服务器与IP网络之间的必经路由器上。
呼叫控制服务器可以是GK服务器、SIP服务器，等等。
本发明实施例中，设IP网络与互通单元之间的接口为接口1，互通单元与呼叫控制服务器之间的接口为接口2。
在互通单元上为每个隔离IP子网配置一个子网接口，为每个子网接口配置一个对接的公网接口，互通单元记录隔离IP子网ID与子网接口ID的对应关系，子网接口ID与公网接口ID的对应关系。
不同的子网接口间不能互通，对接的子网接口和公网接口可互通，不同的公网接口间可互通。
子网接口ID通常指子网接口的IP地址和端口号，公网接口ID也通常指公网接口的IP地址和端口号。
为方便起见，以下将所有子网接口都统称为接口3，不同的子网接口以接口3.x(x＝1、2、3、…)标识，将所有的公网接口都统称为接口4，不同的公网接口以接口4.x(x＝1、2、3、…)标识，其中，接口3.x与接口4.x对接，1≤x≤X，即接口3.1与接口4.1对接、接口3.2与接口4.2对接、接口3.3与接口4.3对接、…。
接口3与接口4通过物理线路如：网线实现连接，即在物理层上互通。
接口3、接口4可通过链路技术如：虚拟局域网(VLAN，Virtual LocalArea Network)、永久虚连接(PVC，Permanent Virtual Connection)等实现多路复用。复用的链路被划分到多个子接口即接口3.x、接口4.x，即每条链路两端的接口为一对对接的接口3.x和接口4.x。
而在IP层，所有的接口3.x使用IP路由虚拟化技术如：VPN划分到不同的IP域，可理解为一个IP域就是一个逻辑上的IP路由设备。即，接口3.x之间三层隔离。
而，接口4.x属于公网，即在IP层可以实现路由转发。
在地址分配上，互通的每一对接口3.x与4.x的地址需要分配在同一三层网段内。
通过上述二、三层的划分，保证了接口3.x之间必须要通过对应的接口4.x才能实现IP互通，如：接口3.1需要通过接口4.1、接口4.2才能与接口3.2互通；不同的接口3.x之间切断了IP层以上的关联，所有IP报文必须真实地从接口3发出和接收。
本发明中，在每个接口3.x上部署应用网关(ALG，Application Gate)和出方向的NAT单元，即，每个子接口3.x上的NAT单元是独立实现的。
本发明实施例中，互通单元在接口1上配置访问控制列表(ACL，AccessControl List)，该列表中记录可以与其它隔离IP子网进行VOIP的每个隔离IP子网的IP地址空间，记录隔离子网ID与接口3.x的对应关系，还记录接口3.x收到的来自接口1的报文的下一跳为接口4.x，接口3.x收到的来自接口4.x的下一跳为接口1直连的对端IP地址。
将接口3.x收到的来自接口4.x的下一跳设定为接口1直连的对端IP地址，则接口4.x发到接口3.x的报文，接口3.x就会将该报文转发给接口1，从而使得报文发到公网。
图8为本发明实施例提供的隔离IP子网间实现通话的方法流程图，如图8所示，具体步骤如下：
步骤801：每个子网接口接收来自本隔离IP子网的报文，本子网接口上的NAT单元将报文的源IP地址转换为本子网接口的IP地址，若需要媒体地址转换，则本子网接口上的ALG将报文中的媒体地址转换为本子网接口的IP地址，将报文发送到与本子网接口对接的公网接口；或者，接收从与本子网接口对接的公网接口发来的报文，由本子网接口上的NAT单元将报文的目的IP地址转换为本隔离IP子网的私网IP地址后，发往本隔离IP子网。
步骤802：每个公网接口接收从与本公网接口对接的子网接口发来的报文，根据报文的目的IP地址，将报文发送给呼叫控制服务器，或者根据报文的目的IP地址所属的隔离IP子网，将报文发往与本公网接口对接的子网接口或发往其它公网接口；或者，每个公网接口接收来自呼叫控制服务器或其它公网接口的报文，将报文发往与本公网接口对接的子网接口。
本发明实施例中，每个隔离IP子网中的UE需要先向呼叫控制服务器发起注册流程：
图9为本发明实施例提供的隔离IP子网中的UE向呼叫控制服务器发起注册的方法流程图，如图9所示，具体步骤如下：
步骤901：任一隔离IP子网M中的UE m向呼叫控制服务器发起注册请求消息，该消息中的源IP地址为UE m的私网IP地址，目的IP地址为呼叫控制服务器的公网IP地址，该消息同时携带UE m号码。
步骤902：互通单元的接口1接收注册请求消息，根据该消息的源IP地址，发现UE m位于隔离IP子网M中，查找隔离IP子网M对应的子网接口IP地址，设该子网接口IP地址对应接口3.m，则将注册请求消息发送到接口3.m。
步骤903：互通单元的接口3.m接收注册请求消息，接口3.m上的NAT单元将注册请求消息的源IP地址替换为接口3.m的IP地址，接口3.m将注册请求消息发送到与接口3.m对接的接口4.m。
步骤904：互通单元的接口4.m接收注册请求消息，将消息从接口2转发给呼叫控制服务器。
步骤905：呼叫控制服务器接收注册请求消息，保存该消息中的UE m号码与接口3.m的IP地址的对应关系。
图10为本发明实施例提供的不同隔离IP子网内的UE建立VoIP连接的方法流程图，如图10所示，其具体步骤如下：
步骤1001：隔离IP子网1内的UE a呼叫隔离IP子网2内的UE b，UEa向呼叫控制服务器发起呼叫请求消息，消息的源IP地址为UE a的私网IP地址，目的IP地址为呼叫控制服务器的公网IP地址，媒体地址也为UE a的私网IP地址，消息中同时携带被叫号码：UE b号码。
步骤1002：互通单元的接口1接收呼叫请求消息，根据该消息的源IP地址，发现UE a位于隔离IP子网1中，查找隔离IP子网1对应的子网接口IP地址，设该子网接口IP地址对应接口3.1，则将呼叫请求消息发送到接口3.1。
由于接口1上配置的ACL中记录了可以与其它隔离IP子网进行VOIP的每个隔离IP子网的IP地址空间，因此，本步骤中，接口1可以根据呼叫请求消息的源IP地址，发现UE a位于隔离IP子网1中；同时，可根据ACL中记录的隔离IP子网ID与接口3.x的对应关系，得知隔离IP子网1对应接口3.1。
步骤1003：互通单元的接口3.1接收呼叫请求消息，接口3.1上的NAT单元将呼叫请求消息的源IP地址替换为接口3.1的IP地址，同时接口3.1上的ALG将呼叫请求消息的媒体地址替换为接口3.1的IP地址，接口3.1将呼叫请求消息发送到与接口3.1对接的接口4.1。
接口3.1根据ACL中记录的接口3.1收到的来自接口1的报文的下一跳为接口4.1，得知应将呼叫请求消息转发给接口4.1，则将呼叫请求消息中的下一跳设置为接口4.1的IP地址。
步骤1004：互通单元的接口4.1接收呼叫请求消息，将消息从接口2转发给呼叫控制服务器。
步骤1005：呼叫控制服务器接收呼叫请求消息，通过接口2返回响应消息，消息的目的IP地址为呼叫请求消息的源IP地址：接口3.1的IP地址。
步骤1006：互通单元的接口2接收响应消息，发现消息的目的IP地址为接口3.1的IP地址，则将消息发往与接口3.1对接的接口4.1；互通单元的接口4.1接收响应消息，将消息发给对接的接口3.1。
步骤1007：互通单元的接口3.1接收响应消息，接口3.1上的NAT单元在自身保存的NAT表项中查找消息的目的IP地址、目的端口号、协议号对应的私网IP地址、私网端口号，以查找到的私网IP地址替换消息中的目的IP地址，将消息从接口1发送到UE a。
在NAT表项中查找到的私网IP地址即为UE a的私网IP地址。
在UE a第一次与呼叫控制服务器交互报文时，互通单元的接口3.1接收到报文时，发现未建立该报文的源IP地址即：UE a的私网IP地址对应的NAT表项，则会为UE a建立NAT表项，该NAT表项包括：UE a的私网IP地址即报文的源IP地址、UE a的私网端口号即报文的源端口号、协议号即报文中的协议号、UE a的公网IP地址即接口3.1的IP地址、UE a的公网端口号即接口3.1的端口号。
步骤1008：呼叫控制服务器根据保存的UE号码与接口IP地址的对应关系，发现呼叫请求消息中的被叫号码：UE b号码来自接口3.2，则向接口3.2发出一个呼叫请求消息，消息的目的IP地址为：接口3.2的IP地址，消息中的媒体地址为：接口3.1的IP地址。
步骤1009：互通单元的接口2接收呼叫请求消息，发现该消息的目的IP地址对应接口3.2，则将该消息发往与接口3.2对接的接口4.2。
步骤1010：互通单元的接口4.2接收呼叫请求消息，将该消息发往接口3.2，互通单元的接口3.2接收呼叫请求消息，接口3.2上的NAT单元在自身保存的NAT表项中，查找该消息的目的IP地址、目的端口号、协议号对应的私网IP地址、私网端口号，将该消息的目的IP地址替换为查找到的私网IP地址、私网端口号，然后将呼叫请求消息从接口1发给UE b。
查找到的私网IP地址、私网端口号即为UE b的私网IP地址、私网端口号。
呼叫请求消息中携带的媒体地址虽然包括接口3.1的IP地址，但是ALG不进行媒体地址转换。
步骤1011：UE b接收呼叫请求消息，记录消息中的UE a号码与媒体地址即：接口3.1的IP地址的对应关系。
至此，UE b得知了UE a的媒体地址即：接口3.1的IP地址。
步骤1012：UE b向呼叫控制服务器发送振铃消息，消息的源IP地址为：UE b的私网IP地址，目的IP地址为呼叫控制服务器的公网IP地址。
本步骤中的振铃消息的处理过程与步骤1007中的响应消息相似。
步骤1013：呼叫控制服务器接收振铃消息，向UE a发送振铃消息，消息的源IP地址为呼叫控制服务器的公网IP地址，目的IP地址为接口3.1的IP地址。
本步骤中的振铃消息的处理过程与步骤1005～1007中的响应消息相似。
步骤1014：UE b摘机，向呼叫控制服务器发送响应消息，消息中携带了媒体地址：UE b的私网IP地址。
步骤1015：互通单元的接口1接收响应消息，发现消息的源IP地址对应隔离IP子网2，则将消息发往接口3.2，互通单元的接口3.2接收该消息，接口3.2上的NAT单元将消息的源IP地址替换为接口3.2的IP地址，同时接口3.2上的ALG将消息中的媒体地址替换为接口3.2的IP地址，将该消息发往接口4.2。
步骤1016：互通单元的接口4.2接收响应消息，将消息从接口2发送给呼叫控制服务器。
步骤1017：呼叫控制服务器接收响应消息，向UE a发送响应消息，消息的目的IP地址为接口3.1的IP地址，媒体地址为UE b的媒体地址即：接口3.2的IP地址。
步骤1018：互通单元的接口2接收响应消息，发现消息的目的IP地址对应接口3.1，则将消息发往接口4.1，接口4.1接收到该消息，再将该消息发往接口3.1。
步骤1019：互通单元的接口3.1接收响应消息，接口3.1上的NAT单元在NAT表项中查找消息的目的IP地址、目的端口号、协议号对应的私网IP地址、私网端口号，以查找到的私网IP地址、私网端口号替换消息的目的IP地址、目的端口号，将消息从接口1发送给UE a。
查找到的私网IP地址、私网端口号即UE A的私网IP地址、私网端口号。
步骤1020：UE a接收响应消息，记录消息中的UE b号码与UE b的媒体地址即：接口3.2的IP地址的对应关系，VOIP连接建立成功。
至此，UE a接收到的UE b的媒体地址为接口3.2的IP地址，UE b接收到的UE a的媒体地址为接口3.1的IP地址，此后UE a与UE b就可使用对方的媒体地址向对方发送RTP流了。
以下给出当呼叫控制服务器为SIP服务器时，不同隔离IP子网内的UE建立VoIP连接的流程：
图11为本发明实施例提供的当呼叫控制服务器为SIP服务器时，不同隔离IP子网内的UE建立VoIP连接的方法流程图，如图11所示，其具体步骤如下：
步骤1101：隔离IP子网1内的UE a呼叫隔离IP子网2内的UE b，UE
a向SIP服务器发起SIP Invite消息，消息的源IP地址为UE a的私网IP地址，目的IP地址为SIP服务器的公网IP地址，SDP媒体地址也为UE a的私网IP地址，消息中同时携带被叫号码：UE b号码。
步骤1102：互通单元的接口1接收SIP Invite消息，根据该消息的源IP地址，发现UE a位于隔离IP子网1中，查找隔离IP子网1对应的子网接口IP地址，设该子网接口IP地址对应接口3.1，则将SIP Invite消息发送到接口3.1。
步骤1103：互通单元的接口3.1接收SIP Invite消息，接口3.1上的NAT单元将SIP Invite消息的源IP地址替换为接口3.1的IP地址，同时接口3.1上的ALG将SIP Invite消息的SDP媒体地址替换为接口3.1的IP地址，将SIP Invite消息发送到与接口3.1对接的接口4.1。
在将SIP Invite消息发送到接口4.1之前，需要将消息中的下一跳设置为接口4.1的IP地址。
步骤1104：互通单元的接口4.1接收SIP Invite消息，将消息从接口2转发给SIP服务器。
步骤1105：SIP服务器接收SIP Invite消息，通过接口2返回SIP Trying消息，消息的目的IP地址为SIP Invite消息的源IP地址：接口3.1的IP地址。
步骤1106：互通单元的接口2接收SIP Trying消息，发现消息的目的IP地址为接口3.1的IP地址，则将消息发往接口4.1；互通单元的接口4.1接收SIP Trying消息，将消息发给对接的接口3.1。
步骤1107：互通单元的接口3.1接收SIP Trying消息，接口3.1上的NAT单元在自身保存的NAT表项中，查找消息的目的IP地址、目的端口号、协议号对应的私网IP地址、私网端口号，以查找到的私网IP地址替换消息中的目的IP地址，然后将消息从接口1发送到UE a。
在NAT表项中查找到的私网IP地址即为UE a的私网IP地址。
在UE a第一次与SIP服务器交互消息时，互通单元会为UE a建立NAT表项，该NAT表项包括：UE a的私网IP地址、UE a的私网端口号、协议号、UE a的公网IP地址即接口3.1的IP地址、UE a的公网端口号即接口3.1的端口号。
步骤1108：SIP服务器根据保存的UE号码与接口IP地址的对应关系，发现SIP Invite消息中的被叫号码：UE b号码来自接口3.2，则向接口3.2发出一个SIP Invite消息，消息的目的IP地址为：接口3.2的IP地址，消息中的SDP媒体地址为接口3.1的IP地址。
步骤1109：互通单元的接口2接收SIP Invite消息，发现该消息的目的IP地址对应接口3.2，则将该消息发往与接口3.2对接的接口4.2。
步骤1110：互通单元的接口4.2接收SIP Invite消息，将该消息发往接口3.2，互通单元的接口3.2接收SIP Invite消息，接口3.2上的NAT单元查找该消息的目的IP地址、目的端口号、协议号对应的私网IP地址、私网端口号，将该消息的目的IP地址替换为查找到的私网IP地址、私网端口号，将SIP Invite消息从接口1发给UE b。
查找到的私网IP地址、私网端口号即为UE b的私网IP地址、私网端口号。
SIP Invite消息中携带的SDP媒体地址虽然包括接口3.1的IP地址，但是ALG不进行媒体地址转换。
步骤1111：UE b接收SIP Invite消息，记录消息中的UE a号码与SDP媒体地址即：接口3.1的IP地址的对应关系；同时，向SIP服务器返回SIPTrying消息，该消息的源IP地址为UE b的私网IP地址，目的IP地址为SIP服务器的公网IP地址。
这里，SIP Trying消息会到达互通单元的接口1，接口1根据消息的源IP地址发现UE b对应隔离IP子网2，则将消息转发给接口3.2，然后接口3.2接收到消息，接口3.2上的NAT单元将消息的源IP地址替换为接口3.2的IP地址，然后将消息发送给接口4.2，互通单元的接口4.2接收到消息，将消息从接口2转发给SIP服务器。
至此，UE b得知了UE a的媒体地址即：接口3.1的IP地址。
步骤1112：UE b向SIP服务器发送Ringing消息，消息的源IP地址为：UE b的私网IP地址，目的IP地址为SIP服务器的公网IP地址。
本步骤中的Ringing消息的处理过程与步骤1111中的SIP Trying消息相似。
步骤1113：SIP服务器接收Ringing消息，向UE a发送SIP Ringing消息，消息的源IP地址为SIP服务器的公网IP地址，目的IP地址为接口3.1的IP地址。
本步骤中的Ringing消息的处理过程与步骤1105～1107中的SIP Trying消息相似。
步骤1114：UE b摘机，向SIP服务器发送200OK消息，消息中携带了SDP媒体地址：UE b的私网IP地址。
步骤1115：互通单元的接口1接收200OK消息，发现消息的源IP地址对应隔离IP子网2，则将消息发往接口3.2，互通单元的接口3.2接收该消息，接口3.2上的NAT单元将消息的源IP地址替换为接口3.2的IP地址，同时接口3.2上的ALG将消息中的SDP媒体地址替换为接口3.2的IP地址，将该消息发往接口4.2。
步骤1116：互通单元的接口4.2接收200OK消息，将消息从接口2发送给SIP服务器。
步骤1117：SIP服务器接收200OK消息，向UE a发送200OK消息，消息的目的IP地址为接口3.1的IP地址，SDP媒体地址为UE b的媒体地址即：接口3.2的IP地址。
步骤1118：互通单元的接口2接收200OK消息，发现消息的目的IP地址对应接口3.1，则将消息发往接口4.1，接口4.1接收到该消息，再将该消息发往接口3.1。
步骤1119：互通单元的接口3.1接收200OK消息，接口3.1上的NAT单元在NAT表项中查找消息的目的IP地址、目的端口号、协议号对应的私网IP地址、私网端口号，以查找到的私网IP地址、私网端口号替换消息的目的IP地址、目的端口号，然后将消息从接口1发送给UE a。
查找到的私网IP地址、私网端口号即UE A的私网IP地址、私网端口号。
步骤1120：UE a接收200OK消息，记录消息中的UE b号码与UE b的SDP媒体地址即：接口3.2的IP地址的对应关系；同时，向SIP服务器返回一个ACK消息，SIP服务器接收ACK消息，则连接建立成功。
ACK消息的处理过程与步骤1102～1104中的SIP Invite消息相似，只不过ALG不进行媒体地址转换。
至此，UE a接收到的UE b的媒体地址为接口3.2的IP地址，UE b接收到的UE a的媒体地址为接口3.1的IP地址，此后UE a与UE b就可使用对方的媒体地址向对方发送RTP流了。
图12为本发明实施例提供的不同隔离IP子网内的UE间传输RTP流的方法流程图，如图12所示，以UE a向UE b发送RTP报文为例，其具体步骤如下：
1201：隔离IP子网1内的UE a向隔离IP子网2内的UE b发送RTP报文，报文的源IP地址为：UE a的私网IP地址，目的IP地址为：UE b的媒体地址即：接口3.2的IP地址。
1202：互通单元的接口1接收RTP报文，发现报文的源IP地址对应隔离IP子网1，则将报文发往接口3.1，互通单元的接口3.1接收RTP报文，接口3.1上的NAT单元将报文的源IP地址替换为接口3.1的IP地址后发到接口4.1。
1203：互通单元的接口4.1接收RTP报文，根据报文的目的IP地址即：接口3.2的IP地址，将报文发送给与接口3.2对接的接口4.2，互通单元的接口4.2接收RTP报文，将报文发送给接口3.2。
1204：互通单元的接口3.2接收RTP报文，接口3.2上的NAT单元在NAT表项中查找报文的目的IP地址、目的端口号、协议号对应的私网IP地址即UE b的私网IP地址、私网端口号即UE b的私网端口号，以查找到的私网IP地址、私网端口号替换报文中的目的IP地址、目的端口号，然后将报文通过接口1发送给UE b。
查找到的私网IP地址、私网端口号即UE b的私网IP地址、私网端口号。
后续UE挂断流程中的报文处理与SIP Trying消息和ACK消息处理过程类似，可由图10所示流程直接推导得到，不再详细描述。
图13为本发明实施例提供的互通单元的结构图，该互通单元位于IP网络与呼叫控制服务器之间的必经路径上，如图13所示，该互通单元包括：多对子网接口和公网接口，子网接口与公网接口一一对接，每个子网接口与一个隔离IP子网相连，每个子网接口对应不同的IP域，对接的每对子网接口和公网接口具有可彼此直连的IP地址，每个子网接口上部署有一个NAT单元和ALG，其中：
子网接口：接收来自本隔离IP子网的报文，由本子网接口上的NAT单元对该报文执行NAT功能后，将该报文发送到与本子网接口对接的公网接口；或者，接收从与本子网接口对接的公网接口发来的报文，由本子网接口上的NAT单元执行NAT功能后，发往本隔离IP子网。
每个子网接口上的ALG对来自本隔离IP子网的呼叫信令报文进行媒体地址转换。
公网接口：接收从与本公网接口对接的子网接口发来的报文，若报文为信令报文，则将报文发送给呼叫控制服务器，若报文为数据报文，则根据报文的目的IP地址所属的隔离IP子网，将报文发往与本公网接口对接的子网接口或发往其它公网接口；接收来自呼叫控制服务器或其它公网接口的报文，将报文发往与本公网接口对接的子网接口。
其中，当子网接口为源子网接口时，源子网接口接收来自源隔离IP子网的报文，源子网接口上的ALG将呼叫中的源UE的媒体地址由源UE的私网IP地址转换为本子网接口的IP地址，将呼叫发送给与源子网接口对接的公网接口，以使得该呼叫通过公网接口转发给呼叫控制服务器，并使得呼叫控制服务器将该呼叫转发给目的UE，从而使得目的UE获得源UE的媒体地址；
当所述子网接口为目的子网接口时，目的子网接口接收目的隔离IP子网内的目的UE向源隔离IP子网内的源UE返回的响应，本子网接口上的ALG将响应中的目的UE的媒体地址由目的UE的私网IP地址转换为目的子网接口的IP地址，将该响应发送给与目的子网接口对接的公网接口，以使得该响应通过公网接口转发给呼叫控制服务器，并使得呼叫控制服务器将该响应转发给源UE，从而使得源UE获得目的UE的媒体地址。
当子网接口为源子网接口时，源子网接口接收来自源隔离IP子网内的源UE发来的数据报文，报文的目的号码为目的隔离IP子网内的目的UE的号码，目的IP地址为目的UE的媒体地址即目的子网接口的IP地址，源子网接口上的NAT单元将报文的源IP地址由源UE的私网IP地址转换为源子网接口的IP地址，源子网接口将报文发送给与源子网接口对接的源公网接口；源公网接口接收该数据报文，发现报文的目的IP地址为目的子网的IP地址，则将数据报文发送给与目的子网接口对接的目的公网接口，目的公网接口发现报文为数据报文，将报文发送给目的子网接口，目的子网接口上的NAT单元将报文的目的IP地址替换为目的UE的私网IP地址，将报文转发给目的UE。
互通单元可位于IP网络与呼叫控制服务器间的必经路由器上。
本发明实施例还提供一种实现公网与私网对接的接口，包括位于同一设备内的子网接口和公网接口，该设备位于IP网络与呼叫控制服务器之间，其中，
子网接口与公网接口通过物理线路连接；
子网、公网接口通过链路技术实现多路复用，复用的链路被划分到多对子网和公网接口；
在IP层，所有的子网接口使用IP路由虚拟化技术划分到不同的IP域；
所有的公网接口属于公网；
为直连的每对子网、公网接口分配位于同一三层网段内的IP地址。
以上所述仅为本发明的过程及方法实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种隔离IP子网间实现通话的方法，其特征在于，在IP网络与呼叫控制服务器间的必经路径上增加一互通单元，在该互通单元上为每个隔离IP子网配置一个子网接口，将每个子网接口划分到不同的IP域，为每个子网接口配置一个对接的公网接口，为对接的每对子网接口和公网接口分配可彼此直连的IP地址，在每个子网接口上部署应用网关ALG和网络地址转换NAT单元，该方法包括：
每个子网接口接收来自本隔离IP子网的报文，由本子网接口上的NAT单元对该报文执行NAT功能后，将该报文发送到与本子网接口对接的公网接口；或者，接收从与本子网接口对接的公网接口发来的报文，由本子网接口上的NAT单元执行NAT功能后，发往本隔离IP子网；
每个子网接口上的ALG对来自本隔离IP子网的呼叫信令报文进行媒体地址转换；
每个公网接口接收从与本公网接口对接的子网接口发来的报文，根据报文的目的IP地址，将报文发送给呼叫控制服务器，或者，根据报文的目的IP地址所属的隔离IP子网，将报文发往与本公网接口对接的子网接口或发往其它公网接口；或者，每个公网接口接收来自呼叫控制服务器或其它公网接口的报文，将报文发往与本公网接口对接的子网接口。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述每个子网接口接收来自本隔离IP子网的报文包括：第一子网接口接收第一隔离IP子网内的第一用户设备UE向第二隔离IP子网内的第二UE发起的呼叫，且，
所述每个子网接口上的ALG对来自本隔离IP子网的呼叫信令报文进行媒体地址转换包括：第一子网接口上的ALG将呼叫中的第一UE的媒体地址由第一UE的私网IP地址转换为第一子网接口的IP地址，且，
所述每个子网接口将该报文发送到与本子网接口对接的公网接口包括：第一子网接口将呼叫发送给与本子网接口对接的第一公网接口，以使得该呼叫通过第一公网接口转发给呼叫控制服务器，并使得呼叫控制服务器将该呼叫转发给第二UE，从而使得第二UE获得第一UE的媒体地址；
或者，
所述每个子网接口接收来自本隔离IP子网的报文包括：第二子网接口接收第二隔离IP子网内的第二UE向第一隔离IP子网内的第一UE返回的响应，且，
所述每个子网接口上的ALG对来自本隔离IP子网的呼叫信令报文进行媒体地址转换包括：第二子网接口上的ALG将响应中的第二UE的媒体地址由第二UE的私网IP地址转换为第二子网接口的IP地址，且，
所述每个子网接口将该报文发送到与本子网接口对接的公网接口包括：第二子网接口将该响应发送给与本子网接口对接的第二公网接口，以使得该响应通过第二公网接口转发给呼叫控制服务器，并使得呼叫控制服务器将该响应转发给第一UE，从而使得第一UE获得第二UE的媒体地址。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每个子网接口接收来自本隔离IP子网的报文，由本子网接口上的NAT单元对该报文执行NAT功能后，将该报文发送到与本子网接口对接的公网接口包括：
每个子网接口接收来自本隔离IP子网内的UE的注册请求，由本子网接口上的NAT单元将该请求中的源IP地址由所述UE的私网IP地址转换为本子网接口的IP地址后，发送给与本子网接口对接的公网接口，以使得该请求通过该公网接口转发给呼叫控制服务器，从而使得呼叫控制服务器记录请求中的UE号码与子网接口的IP地址的对应关系。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每个公网接口根据报文的目的IP地址所属的隔离IP子网，将报文发往与本公网接口对接的子网接口或发往其它公网接口为：
第一子网接口接收来自第一隔离IP子网内的第一UE发来的媒体流，媒体流的目的号码为第二隔离IP子网内的第二UE的号码，目的IP地址为第二UE的媒体地址即第二子网接口的IP地址，第一子网接口上的NAT单元将媒体流的源IP地址由第一UE的私网IP地址转换为第一子网接口的IP地址，第一子网接口将媒体流发送给与本子网接口对接的第一公网接口；第一公网接口接收该媒体流，发现媒体流的目的IP地址为第二子网的IP地址，则将媒体流发送给与第一子网接口对接的第二公网接口，第二公网接口根据媒体流的目的IP地址，将媒体流发送给第二子网接口，第二子网接口上的NAT单元将媒体流的目的IP地址替换为第二UE的私网IP地址，将媒体流转发给第二UE。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在该互通单元上为每个隔离IP子网配置一个子网接口，将每个子网接口划分到不同的IP域，为每个子网接口配置一个对接的公网接口为：
根据隔离IP子网的数目，将互通单元内部的一条物理线路通过多路复用技术划分为多条链路，每条链路两端的接口为一对对接的子网接口和公网接口，将各个子网接口划分到不同的IP域，每个子网接口属于一个隔离IP子网。
6.如权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述呼叫控制服务器为网守服务器或会话初始化协议SIP服务器。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述互通单元位于IP网络与呼叫控制服务器间的必经路由器上。
8.一种互通单元，其特征在于，位于IP网络与呼叫控制服务器之间的必经路径上，该互通单元包括：多对子网接口和公网接口，子网接口与公网接口一一对接，每个子网接口与一个隔离IP子网相连，每个子网接口对应不同的IP域，对接的每对子网接口和公网接口具有可彼此直连的IP地址，每个子网接口上部署有一个NAT单元和ALG，其中：
子网接口：接收来自本隔离IP子网的报文，由本子网接口上的NAT单元对该报文执行NAT功能后，将该报文发送到与本子网接口对接的公网接口；或者，接收从与本子网接口对接的公网接口发来的报文，由本子网接口上的NAT单元执行NAT功能后，发往本隔离IP子网；
每个子网接口上的ALG对来自本隔离IP子网的呼叫信令报文进行媒体地址转换；
公网接口：接收从与本公网接口对接的子网接口发来的报文，根据报文的目的IP地址，将报文发送给呼叫控制服务器，或者，根据报文的目的IP地址所属的隔离IP子网，将报文发往与本公网接口对接的子网接口或发往其它公网接口；接收来自呼叫控制服务器或其它公网接口的报文，将报文发往与本公网接口对接的子网接口。
9.如权利要求8所述的互通单元，其特征在于，
当子网接口为源子网接口时，源子网接口接收来自源隔离IP子网的报文，源子网接口上的ALG将呼叫中的源UE的媒体地址由源UE的私网IP地址转换为本子网接口的IP地址，将呼叫发送给与源子网接口对接的公网接口，以使得该呼叫通过公网接口转发给呼叫控制服务器，并使得呼叫控制服务器将该呼叫转发给目的UE，从而使得目的UE获得源UE的媒体地址；
当所述子网接口为目的子网接口时，目的子网接口接收目的隔离IP子网内的目的UE向源隔离IP子网内的源UE返回的响应，本子网接口上的ALG将响应中的目的UE的媒体地址由目的UE的私网IP地址转换为目的子网接口的IP地址，将该响应发送给与目的子网接口对接的公网接口，以使得该响应通过公网接口转发给呼叫控制服务器，并使得呼叫控制服务器将该响应转发给源UE，从而使得源UE获得目的UE的媒体地址。
10.如权利要求8所述的互通单元，其特征在于，。
当子网接口为源子网接口时，源子网接口接收来自源隔离IP子网内的源UE发来的媒体流，媒体流的目的号码为目的隔离IP子网内的目的UE的号码，目的IP地址为目的UE的媒体地址即目的子网接口的IP地址，源子网接口上的NAT单元将媒体流的源IP地址由源UE的私网IP地址转换为源子网接口的IP地址，源子网接口将媒体流发送给与源子网接口对接的源公网接口；源公网接口接收该媒体流，发现媒体流的目的IP地址为目的子网的IP地址，则将媒体流发送给与目的子网接口对接的目的公网接口，目的公网接口根据媒体流的目的IP地址，将媒体流发送给目的子网接口，目的子网接口上的NAT单元将媒体流的目的IP地址替换为目的UE的私网IP地址，将媒体流转发给目的UE。
11.如权利要求8至10任一所述的互通单元，其特征在于，所述互通单元位于IP网络与呼叫控制服务器间的必经路由器上。
12.一种实现公网与私网对接的接口，其特征在于，包括位于同一设备内的子网接口和公网接口，该设备位于IP网络与呼叫控制服务器之间，其中，
子网接口与公网接口通过物理线路连接；
子网、公网接口通过链路技术实现多路复用，复用的链路被划分到多对子网和公网接口；
在IP层，所有的子网接口使用IP路由虚拟化技术划分到不同的IP域；
所有的公网接口属于公网；
为直连的每对子网、公网接口分配位于同一三层网段内的IP地址。
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