IP承载网的服务质量——采用私网地址对下一代网络的影响

随着基于TCP/IP协议的互联网的普及，出现了 IP地址短缺的问题，为了解决IP地址短缺的问题.丨II现了私有网络（简称私网）。私网，就是采用私有的IP地址来连接各个网络设备组成的相对独立和封闭的网络。这种组网方式在组建各种规模局域网时被大量应用。H丨以说，在当今的网络世界里，使用私网IP地址的网络设备的数量，要远远大于拥有合法因特网IP地址的设备数量。为了能够让这些设备讨以访问私网外部的资源， NAT(网络地址转换）技术也就应运而生。私网内部设备试图访问外部网络时NAT技术 nj以将其私有的IP地址转换成合法的IP地址。在运用NAT的同时，一般还会运用动态的端口转换（PAT)技术，以解决合法IP地址紧缺的问题。这种技术实现方法是，对于一个私网中的所有设备，共用一个或多个合法的IP地址作为出口地址，只有在设备请求连接外部网络时，才为这个请求分配一个合法IP地址和一个端口号，来进行外部连接；当这个请求结束时，端口号和IP地址随即被收回。NAT与PAT经常被同时使用，称为网络地址端口转换（NAPT)。NAPT的运用，为IP网络带来了很多好处：缓解了 IPv4构架下因特网的IP地址紧张问题，提高了私有网络内部的安全性和可管理性。由于具有这些优点，NAPT被大量运用到各种私网网关设备上，它是绝大多数网络路由器设备的一个基本功能，也是网络防火墙功能的重要组成部分。
网络地址复用暂时解决了 IPv4地址不足的问题，同时也隐藏了内部网络地址信息，使外界无法直接访问内部网络设备，提供了网络的安全性。但是在IP电话系统中使用信令协议SIP(SDB>、H.323(H. 245)和H. 248的信令消息中要携带用于后续信令通信和媒体通信的IP地址和端口号。当用户在私网内发出这些消息时，这类消息内容中使用了私有地址，由于NAT只替换网络层（IP地址）和传输层（端口地址）的数据，对属于应用层的SIP、H. 323和H. 248信令消息的私有地址不能更换，该消息到达对端设备后无法正确处理，正确的通话信令流程无法建立。图9-6-1是个位于地址转换设备之后的SIP终端通过地址翻译设备NAT与软交换设备连接的示意图，图9-6-2 是该SIP终端发出的INVITE消息，由图一 "丨以看出，当位于私网的SIP终端给软交换发出信令消息时，其网络层的源IP地址是私网地址10. 1. 1. 1，源端口号是5060, 地址翻译设备NAT将源IP地址和源端口号“10. 1. 1. 1:5060”翻译为“202. 1. 1. 1: 8000”jH发送给位于公网的软交换设备.似是对于应用层的地址消息并没有进行转换。由图二所示INVITE消息可见，在消息的Via头部、Contact头部及消息体SDP/C 字段中的IP地址仍然是10. 1. 1. l，SDP/m字段中接收媒体信息的端口号仍然是 “10200”，没有进行转换，当软交换根据Via头部或Contact头部的地址发送后续请求消息时，由于是私网地址，消息无法到达位于地址转换设备之后的SIP终端，同样，当根据 SDP c字段给出的IP地址和SDP/m字段给出的端口号发送媒体信息时，SIP终端也无法收到。

图一位于私网的SIP终端通过NAT与软交换设备连接的示意图

图二该SIP终端发出的INVITE消息的内容

由以上分析可见，采用私网地址对下一代网络的影响体现在以下两个方面：
(1) 私网内设备只有在向外部主动发起连接时，才会被分配到合法IP和端口号，若不做特殊处理，私网内设备在没有主动向外部主动发起连接时，私网内设备对外部网络来说是不•见的，无法接受软交换发来的呼叫请求。
(2) 私网内设备都采用私有IP地址，虽然经过NAT川以将网络层的私有IP地址转换为公有IP地址，但是NAT对于应用层消息中的私有IP地址却不进行处理，使呼叫无法正确连接。

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