VoIP监测系统分析

目前较多设备往往都是通过路由器,防火墙等改装而成,但是要满足OC192线速需求的设备往往价格非常的高,对于整个网络进行全面的监控投入十分巨大。因此采用特殊算法和器件对网络数据进行分析的同时降低设备价格对于VoIP的全网监控是一个可行的解决办法。本文在解决实际问题的同时提出新型的算法和结构,对于目前的网络测量,网络计费都可以作为一种借鉴方法。

一、概述

　　过去的几十年中，以TCP/IP为核心技术的互联网得到了极大的发展，并已经成为普通人日常生活的一部分。网络测量在互联网发展的早期并不为人们所重视，那时网络的设计者更关注于提升网络的速度、容量和覆盖范围。随着互联网规模的不断扩大和网络结构的日益复杂，网络本身也显示出了许多问题，比如说病毒，网络攻击，垃圾邮件等等。这些问题的解决需要我们对于网络的基本特征和网络行为做进一步的了解。而网络学科作为一门具有实验物理学性质的学科要想进一步发展又必须依赖于网络真实数据的获得，因此互联网的测量和分析已经成为当今网络研究者所关心的重要课题之一。

　　网络测量所研究的主要内容就在于通过使用各种工具对网络当前的参数进行测量，并进行相应的分析。网络测量的分类标准有多种，根据测量的方式分为主动测量和被动测量；根据测量点的多少，分为单点测量和多点测量；根据被测量者知情与否,分为协作式测量与非协作式测量；根据测量所采用的协议,分为基于BGP,OSPF等路由协议的测量、基于TCP/IP等网络及传输层协议的测量以及基于SNMP，DNS等应用层协议的测量等；根据测量的内容又可分为拓扑测量与性能测量等。网络中的参数可以主要分为:可用性（Availability）、丢失率（Loss）、延迟（Delay）、吞吐量（Throughput）等几个方面。

随着网络技术的不断进步和网络融合趋势的不断增强，IP网络上开始承载越来越多的传统电信网和电视网上的业务；与此同时，互联网也不断涌现更多的新业务。对于网络应用的测量也越来越受到研究人员的重视。尤其是VoIP业务的应用在Internet网络上发展速度尤其惊人。VoIP协议不断涌现,目前已经在网络中流行的协议包括H.323、MGCP、SIP、SKYPE。VoIP是一个CTI(三网合一)的一个典型应用,它利用现有的数据网Internet作为基础的承载网络,将传统的电信语音信号进行编码,然后在Internet上进行数据通信,完成语音的接续。

出于商业或者安全的目的,我们需要对这种新型的业务进行监督。传统的电信网络监测由于网络是一个树形结构,同时集中控制,非常有利于监测,但是Internet网络存在的结构是网状,同时没有集中控制,所示需要新的设备来完成监督和监测，这是我们设计VoIP监测的出发点。

二、系统描述与评价指标

１．系统描述

某个骨干网络有n条出口,在某一段时间其中流过的数据包设为,其中存在m条VoIP(协议不尽),在经过系统黑盒子分析后得到这m条呼叫记录的元组(),分别是源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口、协议类型、创建时间、呼叫时长。

问题的难点在于IETF为许多应用定义了一些公共的端口（Well-Knownport）用于提供应用标识。不同应用的识别可以通过检测网络报文中的端口号完成。目前绝大多数实际网络之上的应用测量工作采用的也是这种仅仅通过IP报头中的五元组（源IP地址、源端口号、目的IP地址、目的端口号和协议号）进行识别的方法。

但是，随着互联网技术的不断发展，尤其是VoIP技术的广泛应用，仅仅靠端口号标识已经无法识别网络中的不同应用，这些应用主要是一些使用流媒体技术的新兴应用。另外，由于防火墙的广泛应用，越来越多的应用开始故意的使用一定范围内随机的或者是完全随机的端口，除此之外，有些应用不仅仅会使用非标准化的端口，有的时候还会故意的占用一些特殊的端口（比如说HTTP的80端口），来达到迷惑防火墙的目的。概括来说，目前网络上的应用识别和分类所遇到的困难主要有以下几点：端口的随机化；应用的隐藏；新应用的不断出现；网络贷款的不断提高。

系统的分析不能在传统意义上的五元组匹配的方式进行,而必须使用更为高层的应用层的数据分析。

２．评价指标

我们的目标是设计与实现一种新的网络语音应用层程序的识别与分析系统，这个系统有如下的特点：

（１）线速分析骨干网络数据。电信级系统的基本要求就是在骨干网络上的设备具有高度的稳定性，与峰值流量的稳定性。这个特点保证使得设备无论是串接或者是并行接入骨干网络线路的时候不会对于整体网络的影响。 [Page]

（２）软硬件系统的成本价格。由于Internet通信的特点,要将呼