A班通信网理论基础(第三章)4网络融合和IP电话walkaway

1、IP电话和网络电话张顺颐8/12/2022数字电话数字电话：将话音转化成数字信号以后，在数字通信网省传送，是数字电话。目前，数字电话技术已经非常成熟，国际、国内的话音通信已经基本上都是数字化的了；8/12/2022数字电话的特点普通的数字电话通话过程，由终端（电话机）至交换局、由交换局至被叫终端是模拟的，如果是数字话机，则要求是数字话路。进入交换局以后，一般是在SDH的数字传输系统上传送的，由于普通的数字电话属于普通电话，只是传输方式是数字的，所以数字电话仍然是电路交换，以No.7信令作为支撑。8/12/2022数字电话的特点由于采用了数字传输，信号可以再生，所以传输质量好，失真小，是目前通信

2、网上主要的话音通信方式；由于光纤传输具有极大的带宽，信道极大，所以数字电话的传送，其成本已经非常小了，长途电话的成本一再下降；8/12/2022IP电话 将话音的模拟信号转化为数字信号以后，再以IP包的形式在IP网络上传送，由于是IP包的形式，所以不再是电路交换，而是分组交换了。一般说，由于IP网络上流量不是非常大，所以IP电话的质量还是很好的。分组交换由于可以共享话路，所以其传输成本比起数字电话更低。这种IP电话的价格，已经与市话相差无几了。8/12/2022IP电话和IP网 IP网络是独立于数字网络的专用通信网，而一般的电话机是连接在电话网上的，所以为了区别数字电话和IP电话，属于IP电话

3、时，需要加拨IP网号，此外也可以以默认的方法，直接选择IP网络。 8/12/2022IP电话其通信过程是：主叫用户拨相应运营商的IP网号被叫电话号码，各个运营商的IP网号，可以是专用的，也可以是临时的（例如用于某一特定时期的优惠的IP号码）；中国移动：17951中国电信：17909；特定期间：11808中国联通：17910中国网通：17960中国铁通：17990中国卫通：179708/12/2022IP电话的通信过程话路通过终端交换局进入该运营商的IP网(或租借的IP网)；长途传送话路和信令至被叫端局；被叫端局至被叫振铃；被叫摘机；通话；用户（主被叫之一）挂机；通话结束； 8/12/2022I

4、P电话的特点IP电话可以拨本运营商的IP网络，也可以拨其他运营商的IP网络，这样，接入是本运营商，而长途是其他的任一实现互连的运营商。各运营商之间通过网间结算互拨话费；所以，IP电话本质上是通过IP网络传输的话音通信技术。8/12/2022网络电话普通的电话业务，包括普通电话、数字电话、IP电话，其特征都是基于No.7信令技术的电话业务。网络电话则是基于Internet网络的业务。Internet电话，即因特网电话，是基于互联网的电话业务。8/12/2022网络电话因特网原本是用来完成计算机通信的，是数据业务。在因特网上无法实现直接的No.7系统，所以，因特网和电话网是不能直通的，只有解决了：

5、1、电话机通过网关成为计算机的终端；或2、因特网和电话网互连；3、计算机终端持有的IP地址与电话网中的电话号码国家长途区号电话号码互相转换；4、电话网的信令与因特网的控制信号互认；8/12/2022网络电话具体说来，在因特网上开发电话业务，需要解决以下几个问题：话音信号转化成数据信号，并且用IP格式表示；话机需要连接在互联网上；主叫和被叫的电话号码都要转化或者以IP地址表示；需要有与No.7信令共同的信令来表示各种话音通信的功能，才可以使得网络电话与普通电话共存、互通；8/12/2022几种类型的网络电话即时通信：Instand Communication源自ICQ。1996年，几位以色列籍的

6、年轻人，成立了Mirabilis公司，同年11月提出来全世界的首个即时通信软件ICQ，“I Seek You”,意为“我在找你。”目前即时通信已经进入快速发展阶段，形成了年收入规模达10亿元人民币的市场。近几年行业增长率超过50。8/12/2022即时通信的软件有：腾讯QQ、微软MSN、网易泡泡、搜狐Q、新浪UC、ICQ、雅虎通等。即时通的使用者，增加很快。以中国为例，2003年为550万人，2005年超过800万人，2006年达1200万人。8/12/2022网络即时通信各种网络电话，其终端或者是普通的电话机，或者以听筒耳机键盘（完成拨号及其他通信功能）组成，此时我们将其称为计算机的外设或终

7、端，实际上仍然称为计算机，即PC。 8/12/2022网络电话的几种形式根据电话机的形式和接续，网络电话可以有四种形式：计算机计算机；即PCPC；计算机电话；即PCPhone；电话计算机；即PhonePC；电话电话；即PhonePhone；图：四种形式的网络电话8/12/2022PC-PC的网络电话以上四种网络电话中，第一种PCPC，即计算机到计算机的方式最简单。因为这种方式本质上是计算机之间的通信，只要把电话机接到计算机，作为终端即可。实际上的简化作法，是在计算机终端上配以麦克风即可，话筒可以借用计算机中的扬声器，拨号盘则借用计算机键盘。QQ、MSN都属于这种网络电话。8/12/2022PC

8、-Phone电话第二种PCPhone方式，即从计算机终端拨号至公用电话交换网（包括移动电话）中的任一个用户。其特征是，从计算机终端上拨国家代号长途区号电话号码，通过因特网某一终端落地转入电话网长途干线用户终端。8/12/2022PC-Phone电话这种通话方式需要解决的问题是：计算机终端接续在因特网（Internet）上，表示其位置和号码的是其IP地址（包括真实的IP地址，或者电信部门分配的浮动的IP地址），而被叫用户则是接续在公用电话交换网（电信网）上的用户，其位置和号码是电话号码，这是两种不同的结构。地址的解析、话路的转接、信令的接续、 就成为需要解决的问题。例：主叫用户的IP地址：8/1

9、2/2022Skype电话Skype电话是近年来出现的最高水平的网络电话。Skype电话兼容PC-PC、PC-Phone等形式的网络电话，由于其方便、灵活、费用低、通话质量好，收到欢迎。目前美国等一些国家已经宣布开放Skype电话。我国目前正在深圳、上饶、泰安和延边等四个城市（分属中国电信和中国网通）进行试点。8/12/2022计算机对等网络P2P(Peer to Peer)，作为目前改变现有Internet应用模式的主要技术之一，成为新一代互连网技术研究的热点问题。随着P2P网络技术的研究以及各种P2P软件的出现，以及P2P业务量的不断增长，给传统的Internet应用带来了巨大的冲击，尤其

10、是P2P网络模式本身带宽抢占的特点，给网络资源管理带来了巨大挑战。8/12/2022据统计,目前国内外P2P流量占总网络流量的60%以上，严重影响了某些正常业务的运行,同时给运营商及网络管理人员以及某些企业带来了带宽资源的浪费。因此，随着P2P网络技术的发展，现有P2P网络通信机制的研究以及P2P流量识别成了目前网络研究的一大热点。8/12/2022基于第三代P2P技术，Skype正以优质的语音质量和低廉的通话费用吸引着越来越多的用户。它的出现给传统的VoIP业务带来了巨大的冲击。尽管成立不过两年，但Skype在全球已经有了超过2亿次的下载量，并成为传统固网运营商的“眼中钉”，全球各地封杀Sk

11、ype的消息不绝于耳，据IDG消息称，目前中国一电信运营商正在付费试用Verso的NetSpective M级过滤器。8/12/2022第一代：是集中式网络结构，通过集中的服务器管理网络中的普通用户节点，存储用户节点及用户信息，并为用户建立相应的点到点连接。缺点是中心服务器负荷较重，一旦服务器遭到攻击或出现故障，影响整个网络。8/12/2022第二代：是分布式网络结构，通过分散的多台服务器管理不同区域的普通用户节点，并为用户建立相应的点到点连接。缺点是网络流量较大，网络结构复杂，难以控制，网络可扩展性较差。8/12/2022第三代：是散列式网络结构，是上面两代的结合，在整个网络中有三种节点：普

12、通用户节点、索引节点、和搜索节点。目前P2P的研究是网络研究的热点，有可能导致新一次的网络革命。8/12/2022Skype是基于P2P的网络系统，它采用的是第三代P2P网络结构，可以实现高质量的语音通话、语音会议、以及即时消息和高速文件传输等。Skype电话的威胁在于它分流了大量的电话业务，包括固定电话和移动电话业务，使得电信运营商遭到巨大的打击。目前在我国，由于Skype电话尚未正式开放，尚不能落地。但是Skype电话对于国际长途电话业务的威胁非常大。8/12/2022SKYPE网络结构分析SKYPE网络中有四种主要节点：用户节点(UN：UserNode)；超级节点(SN：SuperNod

13、e)；登录服务器(LS：LoginServer)；事件服务器(ES：EventServer)；8/12/2022UN：用户节点是普通用户客户端，实现一般的语音呼叫、即时消息、和文件传送等功能，用户节点对安装客户端的主机性能没有严格要求。8/12/2022SN：超级节点是SKYPE网络中执行特殊功能的节点，是普通UN的连接终点，执行接受并受理普通UN行为请求以及和其他超级节点的信息交互的功能，同时也执行普通用户客户端的功能，它所安装的和普通用户节点客户端安装的软件一样，只要具有公网地址、有足够的CPU、内存和带宽均可以(或者说被强行)成为超级节点。8/12/2022LS：登录服务器是SKYPE网

14、络中唯一一个集中的服务器，用来存储用户信息、保证用户唯一性、以及用户登录认证，每次UN运行时都要到LS登录并通过身份确认才能登录成功。而用户上下线信息以及用户查询等都是通过散列方式实现的。ES：事件服务器。8/12/20228/12/2022据统计，目前国内外P2P流量占总网络流量的60%以上，严重影响了某些正常业务的运行，同时给运营商及网络管理人员以及某些企业带来了带宽资源的浪费。因此，随着P2P网络技术的发展，P2P网络流量识别与管理也成了目前网络研究的一大热点。8/12/2022 基于第三代P2P技术，Skype正以优质的语音质量和低廉的通话费用吸引着越来越多的用户。它的出现给传统的Vo

15、IP业务带来了巨大的冲击，尽管成立不过两年，但Skype在全球已经有了超过2亿次的下载量，并成为传统固网运营商的“眼中钉”，全球各地封杀Skype的消息不绝于耳，据IDG消息称，目前中国一电信运营商正在付费试用Verso的NetSpective M级过滤器。为了能够对Skype流量进行有效管理与控制，首先要能够对其进行准确识别。8/12/2022目前国内外对P2P网络流量的识别与管理有了一定的研究，提出了比如IP Pair以及第七层静荷特征等识别方法，这些方法可用于目前大多数比较流行的P2P软件的流量识别，如BT、Emule、eDonkey等。但是对于Skype，由于其协议不公开，并且使用了比

16、较安全的加密算法，因此，目前尚没有Skype流量的准确识别策略。8/12/2022现有技术中，对于Skype流量识别，主要是通过静荷中某个固定字节进行识别。现有技术的缺点为：识别不完整。由于现有技术只是根据某个固定字节进行静荷识别，对于Skype，并不是所有传输数据都存在该特征，因此，不能保证识别所有Skype数据。8/12/2022识别不准确。现有技术只是根据一个字节进行识别，对于非Skype数据，也有可能与识别特征字节一致，从而被识别为Skype流量，从而不能保证识别的准确性。识别策略不灵活。8/12/2022本研究室发明提出了基于流统计特征的Skype流量识别策略、基于静荷统计特征的Sk

17、ype流量识别策略，并综合上述两种策略，提出了基于综合统计特征的Skype流量识别策略与模型。 8/12/2022其中，基于流统计特征的识别策略针对Skype的流量特征分析，制定出专门针对Skype的流量识别策略，并提出了二维条件性综合流统计识别策略；基于静荷统计特征的识别策略通过对Skype静荷特征的分析，生成多个Skype静荷组成的集合，制定出基于动态静荷特征的识别策略；综合统计特征的识别策略是在上面两种策略的基础上，综合两者的优点，提出的结合Skype流统计特征与静荷统计特征的识别策略，并提出了相应的识别系统模型。8/12/20228/12/20228/12/20228/12/2022S

18、kype电话的优势（1）Skype电话采用端对端的加密方式，保证信息的安全；Skype电话采用了数字签名的方式在信息发送之前进行加密，在接收到的时候解密，中途在传输过程中，不可能被中途窃听、数据也不会被篡改；8/12/2022Skype电话的优势（2）Skype可以穿透防火墙；大多数的Voice-over-IP应用程序不能穿透防火墙和网络地址转换NAT，Skype则应用P2P技术，几乎可以在所有的防火墙或者NAT之后工作。8/12/2022Skype电话的优势（3）Skype使用简单，功能强大；传统的电话只能工作在3003400Hz频率的话音，Skype则支持几乎2020000Hz的频率，从最

19、低沉的到最尖锐的。Skype电话的呼叫接通率很高。几乎没有其它任何一个互联网技术系统可以有Skype电话这样高的接通率。8/12/2022Skype电话的优势VoIP的配置和使用相对比较困难，不熟悉网络和计算机技术的用户难以使用。Skype电话则无论在软件还是硬件方面，用户几乎都无须做任何地手工设置，通常只要注册一个帐户，就可以登陆，开始话音通信。而且，Skype除了话音之外，还支持即时消息、搜索、文件传送。8/12/2022Skype电话的优势（4）Skype可以最大可能的节省资源；Skype可以根据双方的连接情况自动选择最佳的编码方式。语音通话时平均占用的带宽，约为316Kb/S。而且实际

20、占用的带宽会根据对方的网络情况、CPU性能等不同来调整。当空闲时大约只需要00.5Kb/S的带宽。此时主要是用来更新好友的在线信息。Skype不利用服务器的资源，而是利用网络中其它用户的机器进行中转。为了不过多的占用中转用户的资源，此时的速度将限制在500Kb/S以下。8/12/2022Skype电话的优势（5）Skype电话可以跨平台使用；Skype目前有适用于Windows、Pocket PC、Mac OS和Linux操作系统的版本。语音通话、文件交换等数据传输都可以跨平台进行。Skype所采用的底层技术保证了它可以很容易地移植到不同的终端设备上，更加适应终端设备和通信技术的发展。8/12

21、/2022Skype电话的优势（6）话音通话的质量有保障；Skype电话为每个加密的呼叫智能地搜索最好的传输途径，并且即时地进行动态的更新。使得语音呼叫的接通率、话音质量在很大的程度上甚至超过了传统的电话网络。8/12/2022Skype电话的业务类型 Skype电话的业务类型分为基本型和增值型。基本型业务，如同软件电话，用户使用计算机中的话筒和扬声器即可进行通话。使用普通电话时，需要配置一个适配器，并且把适配器通过USB口连接到计算机。Skype增值型包括SkypeOUT与SkypeIN。但是它们只能在Skype电话配有SkypePSTN网关的地方才能使用。8/12/2022Skype电话的

22、业务类型使用Skype电话的软件及Skype电话网络是免费的，但是Skype电话与PSTN互通的SkypeOUT和SkypeIN则要收费。SkypeOUT需要单独与Skype签署合同并且购买“预付费”卡。“预付费卡”的最小面值是10欧元。SkypeIN业务实际上是虚拟号码业务，是一种Phone2PC的电话。Skype电话的用户可以得到已开通此业务的城市的本地号码。在香港，10欧元可以使用一个香港电话号码3个月。8/12/2022Skype电话的盈利模式基本型的Skype电话是免费的。与PSTN互通时需要收费。Skype电话赚钱的方法是：每一个连到Skype电话网上的PC机都承担“迷你”服务器的

23、角色。Skype电话每增加一个用户，费用不到1美分，而且用户一旦登录，新增加的计算机会使原有的P2P网络更为强大有力。用户自己的IT资源将称为网络资源的一个重要组成部分，不需要中心处理器。Skype的成本要低得多。8/12/2022Skype电话的盈利模式Skype电话的收费业务主要取决于SkypeIN和SkypeOUT。其价格取决于Skype与为他们起始和落地呼叫的运营商的谈判情况。所以在很多的国家和地区，Skype电话的资费回远远低于传统的PSTN的资费，价格上有很大的优势。8/12/2022Skype电话的盈利模式Skype公司对于话音邮件的服务也是收费的。Skype公司已经向一些厂商出售技术许可。例如Skype公司把软件授权给3G手机厂商。WiFi公司对于Skype也极感兴趣。WiFi的公司对于Skype电话非常感兴趣。Motorola与BenQ也在研发SkypeWiHi.电话8/12/2022Skype电话对于电信运营商的影响Skype电话价格优势在分流固话用户；分割移动电话已成为趋势；难以与运营商构建双赢的合作模式；8/12/2022第三章 知识点1、计算机网络互联的基本问题；2、网络分层模型及其协议；（OSI的七层协议）3、路由和路由器的概念；路由器的结构和作用；4