基于NAT穿透的P2P即时通信系统的设计与实现

论文摘要

即时通信系统目前已被广泛使用,且逐渐应用于企事业单位中,本系统来自校园网的实际建设项目。点对点(P2P)技术应用于即时通信系统后,改善了原有客户端/服务器(C/S)架构存在的很多问题,很大程度上实现了对等点之间的通信,从某种程度上解放了服务器,提高了传输速率。然而P2P系统在网络地址转换(NAT)环境下存在受到阻碍而无法正常建立连接的典型问题,因此,有必要对此问题进行深入研究。针对以上情况,本文在完成即时通信系统的基本功能外,重点解决了NAT穿透的问题。以下是本文的主要工作：1、进行了系统需求分析,调研了现有即时通信系统的功能架构,并对系统相关技术(P2P技术以及NAT技术)进行了全面研究和分析,掌握了技术的基本原理；2、系统分析了调研结果,综合比较当今各种NAT穿透技术,采用了以UDP Hole Punching为主Relaying方式为辅的穿透解决方案；3、对系统进行了总体设计和详细设计,并根据设计结果实现了系统的各个功能模块,包括不同类型NAT对应的穿透子模块；4、对系统NAT穿透模块和UDP可靠传输机制进行了性能测试,并根据测试结果调整个别参数,进一步改善了系统的运行状况。目前系统处于试运行阶段,解决了由于NAT影响通信受阻的问题,改善了校园网中的不足,满足了用户需求。系统运行良好、性能稳定,基本达到了预期目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 本课题的意义
• 1.1.3 即时通信
• 1.2 本课题的现状
• 1.3 本文工作及论文结构
• 1.3.1 本文工作
• 1.3.2 论文结构
• 第二章 相关技术及方案的选择
• 2.1 P2P概述
• 2.1.1 P2P的基本概念
• 2.1.2 P2P模式与C/S模式的比较
• 2.1.3 P2P的形式
• 2.1.4 P2P技术的应用及代表产品
• 2.1.5 P2P即时通信系统
• 2.1.6 P2P小结
• 2.2 NAT及其穿透技术
• 2.2.1 NAT原理
• 2.2.2 NAT的分类
• 2.2.3 NAT穿透技术的研究
• 2.3 关键技术方案的选择
• 2.3.1 NAT穿透技术性能比较
• 2.3.2 穿透方案的选择
• 2.4 小结
• 第三章 系统总体设计
• 3.1 系统概述
• 3.2 系统需求分析
• 3.3 系统物理架构
• 3.4 功能结构设计
• 3.5 系统端口设计
• 3.6 体系结构设计
• 3.7 NAT穿透模块设计
• 3.7.1 功能模块设计
• 3.7.2 流程设计
• 3.8 系统基本流程图
• 3.9 数据库设计
• 3.10 小结
• 第四章 系统详细设计与实现
• 4.1 服务器端设计
• 4.1.1 服务器端主要特点
• 4.1.2 服务器端详细设计
• 4.1.3 运行环境及开发工具的选择
• 4.2 客户端概述
• 4.2.1 IETF即时通信软件体系结构
• 4.2.2 运行环境及开发工具的选择
• 4.3 用户登录及状态管理模块
• 4.3.1 用户登录
• 4.3.2 NAT类型探测子模块
• 4.3.3 用户退出
• 4.3.4 用户状态管理
• 4.4 联系人管理模块
• 4.5 文件传输模块
• 4.5.1 NAT穿透模块的设计与实现
• 4.5.2 UDP可靠通信
• 4.6 功能群组模块
• 4.6.1 群组的建立
• 4.6.2 加入群组
• 4.6.3 群组内通信
• 4.6.4 成员退出群组
• 4.6.5 撤销群组
• 4.7 小结
• 第五章 系统测试
• 5.1 测试软件及测试环境
• 5.2 NAT穿透测试
• 5.3 UDP可靠传输测试
• 5.4 压力测试
• 5.5 小结
• 第六章 结束语
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献