P2P SIP原理和应用

构化P2P架构采用纯分布式的消息传递机制，根据关键字进行节点查找定位。目前构化网络的主流查询定位方法是采用分布式哈希表(DHT)技术，这也是目前扩展性最好的P2P路由方式之一。

　　DHT将节点管理的资源或文档作为"关键字"，将节点的IP地址作为"数值"，组成关键字-数值对，并能根据关键字查找数值。DHT技术中的存储和查询是分布在多个节点上进行的，对单一节点的依赖性低，容易实现网络上任一节点的无序加入或退出，对整个网络性能影响较低。

　　DHT各节点并不要维护整个网络的信息，只需存储其临近后继节点信息，因此通过较少的路由就可以到达目标节点。DHT又取消了泛洪算法，有效地减少了节点信息的发送操作数量，增强了P2P网络的扩展性。

　　在实际应用中，出于冗余度以及延时的考虑，大部分DHT总是在节点的虚拟标识与关键字最接近的节点上备份冗余信息，这样也避免了单一节点失效的问题。

　　但是基于DHT的网络拓扑结构的维护和修复也比Gnutella模型和Kazaa模型等无结构的系统要复杂得多，有时甚至出现"绕路"的问题。

　　目前基于DHT的研究项目主要还集中在具有相同能力的较小规模的网络中，对于大规模的Internet部署还在研究中。同时大量实际的P2P应用还大都是基于无结构的拓扑和泛洪广播机制，采用DHT方式的P2P系统缺乏在Internet中大规模真实部署的成功实例。

4 P2P SIP网络架构

　　P2P网络[3]的优点是没有中心服务器，节点间直接通信、交换资源和文档，并且可以扩展到分布式的负载分担网络。从理论分析看，P2P网络可以降低C/S结构网络中的"单点故障"和"性能瓶颈"问题。作为C/S结构网络一种的SIP网络也可以利用P2P技术来实现，并且具有以下特点：

　　去中心化，避免中心SIP服务器的单点故障隐患；

　　增强SIP网络的扩展性，降低网络中的存储、计算、带宽等性能瓶颈；

　　提高网络的高可用性，采用P2P网络全分布的架构来提高网络的健壮性；

　　降低成本，充分利用节点闲置的处理能力、存储和带宽资源。

　　P2P SIP网络利用SIP协议的扩展和承载来完成P2P层叠加网络节点的加入、定位、查找和路由，降低P2P私有协议带来的扩展性和兼容性问题，实现不同P2P网络的互通。

　　P2P SIP网络以SIP协议为基础，无需大规模改动现有设备，并且无需改动VoIP终端设备，只要升级现有SIP服务器的软件，即可实现SIP网络的P2P化，提升网络的处理能力和可用性。

　　在P2P SIP网络中，原来管理一个域的单节点SIP服务器变成多台P2P SIP服务器(称为PN节点)，PN之间通过P2P机制互联，彼此分担负载，构成一个逻辑上的重叠网络。每个节点将和它相连的下一节点当作下一跳PN可以承担原来服务中压力最大的部分，比如注册、代理和计费。用户连接到任一PN，都可以有效使用服务。部分PN的宕机或故障不会影响到整个P2P SIP网络的正常运行。当需要扩大P2P SIP网络的容量，加入新的PN就可以了[4]。

　　P2P SIP网络有两个重要操作：一是对P2P节点的操作，包括节点注册和离开，实现重叠网络的维护[5]；另一个是用户层面的操作，包括用户的注册、资源定位、会话建立等。

　　4.1 P2P SIP节点操作

　　P2P节点在地理上散布各处，逻辑上根据选用的P2P机制的不同可以是环形的(Chord协议)、矩阵的(CAN协议)、网状的(Pastry协议和Tapestry协议)。基本的P2P节点至少包括注册和代理两种功能。从运营角度出发，还需要部署全局认证服务器、全局账务服务器和网管服务器等等，用于管理全部用户和所有节点。

　　每个节点在网络中都有一个节点ID号，该ID号由节点IP地址和端口号进行哈希运算获得，节点信息被存储在一张DHT表中。每个节点负责存储对应信息，如用户注册信息等。

　　当一个节点申请加入网络中时，先定位一个缺省的网络节点，并发送SIP REGISTER消息给该缺省节点，申请加入网络。如果该缺省节点是负责对应区域的节点，则响应200OK消息，并允许新加入节点加入网络。响应消息中包含邻近节点的信息。

　　如果缺省节点不是负责对应信息区域的节点，则通过SIP 302响应提供新加入节点前转的网络节点。新加入节点向前转节点发送SIP REGISTER消息，申请加入。前转节点根据自己是否是负责该区域的节点对REGISTER消息进行处理。上述过程一直持续到找到对应的节点为止。

　　当新加入节点成功加入网络后，新加入节点存储所需要负责的用户信息如用户注册信息，同时通知网络中其它节点更新自己的信息。

　　4.2 P2P SIP用户注册操作

　　在P2P SIP网络中，每个用户被看成是一个资源，以资源ID标识，资源ID由资源名称经哈希运算获得。

当用户申请注册时，首先生成对应的资源ID。用户所在的节点通过查找路由表，找到一个