CN102932235B - 云计算环境下的即时通信方法和服务器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种云计算环境下的即时通信方法和服务器系统所述服务器系统包括：STUN服务器、SIP服务器和TRUN服务器；所述方法包括如下步骤：(1).SIP信令穿越NAT设备，建立SIP通信；(2).判断NAT设备的类型是否是对称型；(3).根据判断结果，建立不同的多媒体数据传输方式；(4).通过SIP服务器结束会话。本发明提供的云计算环境下的即时通信方法和系统，采用多种穿越NAT设备的方法来进行网络穿越，确保各种网络环境下的通信不受NAT设备影响；而且采用选择穿越方法的处理机制，当终端用户较多时，降低服务器成为“瓶颈”的可能性。

Description

云计算环境下的即时通信方法和服务器系统
技术领域
本发明属于网络通信领域，具体涉及一种云计算环境下的即时通信方法和服务器系统。
背景技术
在互联网广泛普及与移动互联网迅猛发展的大环境下，VOIP(网络电话)作为一种通过网络来实现的新型电话通讯，已成为了国内外电信发展的热点。与以前所使用的普通电话相比，它能够让用户在互联网环境下花费更低的费用，得到更为优质的服务。在基于IP的局域网、广域网和互联网中，它不仅可以传输语音数据，还可以传送视频、传真、即时消息和电子邮件等各类数据。目前，国内各大运营商纷纷免费为用户提升宽带速度，各地的WIFI热点在不断增加，企业更注重节省通信费用，这都将为VOIP的发展创造有利环境。目前的VOIP技术有两大标准信令控制协议：SIP(会议初始化协议)与H.323(建立在传统电话系统上的一种通信协议)。SIP更适应互联网环境，更适应当下迅猛发展的云计算技术。
云计算环境下的服务器在逻辑上分为三个部分，分别是STUN服务器，SIP服务器和TURN服务器。用户可以随时随地使用终端(手机，计算机或电话)进行通信，无论终端是在局域网内还是在公网上。服务器在通信系统中的位置如图1所示。
目前对多媒体通信中的NAT(网络地址转换，如网关就是一个NAT设备，把内网地址转换成外网可以访问的公网地址)问题，大多采用中继转发的方法实现对NAT设备的穿越，这虽然能够对现有的所有类型NAT设备进行有效穿越，但是会极大的增加服务器的负担，同时也会增大数据传输过程中的时延和丢包。
目前有很成熟的H.323通信体系，然而H.323沿用传统的电话信令模式，过于复杂，其信令消息采用二进制表示方式，不能很好的适应互联网开放、简洁、易读、兼容和可扩展的要求。通信系统的顺利运行需要两个过程，信令通信和媒体数据通信。现在网络中部署了大量的NAT设备，这就阻碍了通信的顺利进行。目前的网络中部署的NAT设备有多种，一个完善的通信系统应该能让数据顺利通过所有类型的NAT设备，同时也不能出现服务器“瓶颈”问题。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了一种云计算环境下的即时通信方法，包括终端和与其通信的服务器系统，所述服务器系统包括：STUN服务器、SIP服务器和TRUN服务器；其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：
(1).SIP信令穿越NAT设备，建立SIP通信；
(2).判断NAT设备的类型是否是对称型；
(3).根据判断结果，建立不同的多媒体数据传输方式；
(4).通过SIP服务器结束会话；
其中，NAT设备包括：路由器、网关和交换机。
本发明提供的优选技术方案中，所述步骤1包括如下步骤：
(1-1).STUN服务器返回终端通信使用的公网IP地址和NAT设备的类型；
(1-2).终端在SIP服务器上进行注册，SIP服务器录入终端的注册信息；
(1-3).SIP服务器帮助终端建立SIP通信。
本发明提供的第二优选技术方案中，所述步骤3包括如下步骤：如果NAT设备是对称型设备，则进行步骤3-1，否则进行步骤3-2；
(3-1).进行UDP打洞，并建立多媒体数据的点对点通信；
(3-2).启动TURN服务器进行多媒体数据的中继传送。
本发明提供的第三优选技术方案中，提供一种云计算环境下的即时通信服务器系统，其改进之处在于，所述系统包括：依次设置的STUN服务器、SIP服务器和TRUN服务器。
本发明提供的第四优选技术方案中，所述STUN服务器，设置有支持STUN协议的服务模块。
本发明提供的第五优选技术方案中，支持STUN协议的服务模块，告知终端是否位于NAT设备的后面和该NAT设备的类型，还向终端发送其用于通信的公网IP地址。
本发明提供的第六优选技术方案中，所述SIP服务器，负责终端的注册，会话的建立与挂断，对所接收的SIP消息的解析，以及对会话中的一系列的SIP事务进行处理；在会话建立过程中，所述SIP服务器发现对方用于媒体通信的IP地址和端口号，并发出邀请消息建立会话；其中，SIP事务包括：消息重传、响应消息与请求消息的匹配和计时器触发。
本发明提供的第七优选技术方案中，所述TRUN服务器，若发现有终端通过对称型NAT设备访问网络，则为发往该终端的数据包提供中转服务。
与现有技术比，本发明提供的一种云计算环境下的即时通信方法和服务器系统，采用多种穿越NAT设备的方法来进行网络穿越，确保各种网络环境下的通信不受NAT设备影响；而且采用选择穿越方法的处理机制，当终端用户较多时，降低服务器成为“瓶颈”的可能性；而且，可以适度的避免增加服务器的负担，同时也不会大幅增加数据传输过程中的时延和丢包。
附图说明
图1为现有的即时通信系统。
图2为云计算环境下的即时通信方法的流程图。
具体实施方式
本发明中所使用的英文缩写所表示的中文内容；
VOIP IP电话
SIP 会话初始化协议
STUN NAT的UDP简单穿越方式
TURN 全转发的NAT穿越方式
OSIP 一个开源的SIP协议栈
本文中所使用的关键术语的定义：
VOIP技术，网络穿越
如图2所示，一种云计算环境下的即时通信方法，包括终端和与其通信的服务器系统，所述服务器系统包括：STUN服务器、SIP服务器和TRUN服务器；所述方法包括如下步骤：
(1).SIP信令穿越NAT设备，建立SIP通信；
(2).判断NAT设备的类型是否是对称型；
(3).根据判断结果，建立不同的多媒体数据传输方式；
(4).通过SIP服务器结束会话；
其中，NAT设备包括：路由器、网关和交换机。
所述步骤1包括如下步骤：(1-1).STUN服务器返回终端通信使用的公网IP地址和NAT设备的类型；
(1-2).终端在SIP服务器上进行注册，SIP服务器录入终端的注册信息；
(1-3).SIP服务器帮助终端建立SIP通信。
所述步骤3包括如下步骤：如果NAT设备是对称型设备，则进行步骤3-1，否则进行步骤3-2；
(3-1).进行UDP打洞，并建立多媒体数据的点对点通信；
(3-2).启动TURN服务器进行多媒体数据的中继传送。
UDP打洞，通过UDP打洞实现NAT穿越是一种在处于使用了NAT的私有网络中的Internet主机之间建立双向UDP连接的方法。让位于NAT后的两台主机都与处于公共地址空间的、众所周知的第三台服务器相连，然后，一旦NAT设备建立好UDP状态信息就转为直接通信，并寄希望于NAT设备会在分组其实是从另外一个主机传送过来的情况下仍然保持当前状态。
一种云计算环境下的即时通信服务器系统，所述系统包括：依次设置的STUN服务器、SIP服务器和TRUN服务器。
所述STUN服务器，设置有支持STUN协议的服务模块。
支持STUN协议的服务模块，通知终端是否位于NAT设备的后面和该NAT设备的类型，还告知终端通信所使用的公网IP地址。
所述SIP服务器，负责终端的注册，会话的建立与挂断，对所接收的SIP消息的解析，以及对会话中的一系列的SIP事务进行处理；在会话建立过程中，所述SIP服务器发现对方用于媒体通信的IP地址和端口号，并发出邀请消息建立会话；其中，SIP事务包括：消息重传、响应消息与请求消息的匹配和计时器触发。
所述TRUN服务器，若发现有终端通过对称型NAT设备访问网络，则为发往该终端的数据包提供中转服务。
采用STUN协议与终端进行通信，获取用户终端处的NAT类型以及终端用于SIP信令通信和媒体通信地址在NAT设备上的公网映射，并通过响应消息告知终端，以实现SIP信令的顺利穿越。然后根据NAT设备的类型选多媒体数据穿越NAT的方式，如果是对称型的NAT则启动TURN服务器，反之则不启动。
服务器分为三个模块：STUN模块、SIP模块和TURN模块，STUN模块和TURN模块由自写代码实现，SIP模块是基于开源OSIP协议栈进行开发。各模块的作用如下。
STUN模块：
本模块嵌入了一个支持STUN协议的服务模块。用户终端通过这一模块可发现自身是否位于NAT设备之后，以及该NAT设备的类型。同时，用户终端也能知道接下来可用于通信的IP地址(如终端位于NAT设备之后，这一地址就是私网地址的一个公网映射)。
SIP模块：
本模块负责终端的注册，会话的建立与挂断。该模块是在开源的SIP协议栈的基础上实现，主要功能包括对所接收到的SIP消息的解析，以及对会话中的一系列的SIP事务事件的处理。在会话建立过程中，该模块最重要的工作就是发现对方用于媒体通信的IP地址和端口号，并发出邀请消息建立会话。
TURN模块：
本模块负责位于对称型NAT设备后的终端的数据传送。服务器探测到某一终端是通过对称型NAT设备访问网络，就会启动TURN模块，为发往该终端的数据包提供中转服务。
NAT设备是路由器、网关、交换机等支持NAT协议的设备。
需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。

Claims (3)

1.一种云计算环境下的即时通信方法，包括终端和与其通信的服务器系统，所述服务器系统包括：STUN服务器、SIP服务器和TRUN服务器；其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1).SIP信令穿越NAT设备，建立SIP通信；
(2).判断NAT设备的类型是否是对称型；
(3).根据判断结果，建立不同的多媒体数据传输方式；
(4).通过SIP服务器结束会话；
其中，NAT设备包括：路由器、网关和交换机；
所述步骤1包括如下步骤：
(1-1).STUN服务器返回终端通信使用的公网IP地址和NAT设备的类型；
(1-2).终端在SIP服务器上进行注册，SIP服务器录入终端的注册信息；
(1-3).SIP服务器帮助终端建立SIP通信；
所述步骤3包括如下步骤：如果NAT设备是对称型设备，则进行步骤3-2，否则进行步骤3-1；
(3-1).进行UDP打洞，并建立多媒体数据的点对点通信；
(3-2).启动TURN服务器进行多媒体数据的中继传送；
所述系统包括：依次设置的STUN服务器、SIP服务器和TRUN服务器；
所述STUN服务器，设置有支持STUN协议的服务模块；
支持STUN协议的服务模块，告知终端是否位于NAT设备的后面和该NAT设备的类型，还向终端发送其用于通信的公网IP地址。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SIP服务器，负责终端的注册，会话的建立与挂断，对所接收的SIP消息的解析，以及对会话中的一系列的SIP事务进行处理；在会话建立过程中，所述SIP服务器发现对方用于媒体通信的IP地址和端口号，并发出邀请消息建立会话；其中，SIP事务包括：消息重传、响应消息与请求消息的匹配和计时器触发。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述TRUN服务器，若发现有终端通过对称型NAT设备访问网络，则为发往该终端的数据包提供中转服务。
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