語(yǔ)音和視頻通訊穿越防火墻和NAT(上)

    其實(shí)解決防火墻和NAT問(wèn)題的一個(gè)最簡(jiǎn)單的辦法就是避免使用它們，對(duì)大多數(shù)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，這種方法太冒險(xiǎn)，網(wǎng)絡(luò)安全沒(méi)有保證，而且要得到足夠多的可路由的IP地址或許是困難的，昂貴的。因此大多數(shù)希望利用IP進(jìn)行多媒體通訊的機(jī)構(gòu)將不可避免的面對(duì)防火墻或NAT的挑戰(zhàn)。事實(shí)上，大多數(shù)機(jī)構(gòu)都同時(shí)使用了防火墻和NAT，因此單單解決其中一個(gè)問(wèn)題還不夠�，F(xiàn)有的一些解決辦法如下：

    1、使用PSTN網(wǎng)關(guān) 　　

    如果不太關(guān)心在局域網(wǎng)外是否基于IP通信，那么可以使用網(wǎng)關(guān)把局域網(wǎng)上的IP語(yǔ)音和視頻轉(zhuǎn)換為公共電路交換網(wǎng)上的PSTN語(yǔ)音和視頻。使用這樣一個(gè)網(wǎng)關(guān)就不用關(guān)心網(wǎng)絡(luò)防火墻的穿透問(wèn)題了，因?yàn)闆](méi)有數(shù)據(jù)包要通過(guò)防火墻。這也解決了NAT問(wèn)題，所有到局域網(wǎng)內(nèi)終端的呼叫都是可路由的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)網(wǎng)關(guān)進(jìn)入局域網(wǎng)的呼叫都是可路由的。今天大多數(shù)IP電話都是通過(guò)一個(gè)網(wǎng)關(guān)和非IP電話來(lái)進(jìn)行通訊的。網(wǎng)關(guān)方法是一個(gè)局部解決方案，要求所有參與呼叫者在最后一道NAT和防火墻后要有一個(gè)相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)。

    2、DMZ MCU 　

    一些機(jī)構(gòu)通過(guò)把MCU放在所謂的DMZ區(qū)域來(lái)解決防火墻和NAT穿越問(wèn)題。DMZ區(qū)域通常位于外部Internet和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)防火墻之間，想要對(duì)外提供他們自己的Internet服務(wù)（例如web服務(wù)，ftp服務(wù)，email服務(wù)和域名服務(wù)）的機(jī)構(gòu)一般把這些服務(wù)放在DMZ區(qū)域，這樣可以很好地保護(hù)他們的私有網(wǎng)絡(luò)。 　　放在DMZ區(qū)域的MCU被裝上兩塊網(wǎng)卡，這樣一塊網(wǎng)卡提供訪問(wèn)私有網(wǎng)絡(luò)的入口，另一塊網(wǎng)卡提供訪問(wèn)公網(wǎng)Internet的入口。這個(gè)解決方案的一個(gè)最大缺點(diǎn)是即使是進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的呼叫也得需要使用MCU，另外如果在呼叫路徑上有多個(gè)NAT設(shè)備，那么在每個(gè)NAT設(shè)備的位置都需要放置一個(gè)MCU。

    3、H.323代理 　　

    H.323代理能被用來(lái)解決NAT問(wèn)題或者同時(shí)解決NAT和防火墻問(wèn)題，這取決于代理如何被配置。代理其實(shí)是一種特殊類(lèi)型的網(wǎng)關(guān)，但并不是把IP協(xié)議轉(zhuǎn)換為別的，在代理兩邊使用的是相同的協(xié)議。代理使終端到終端的呼叫過(guò)程看起來(lái)像兩個(gè)分離的呼叫：一個(gè)是從私有網(wǎng)上的終端到代理，另一個(gè)是從代理到公眾網(wǎng)上的終端，代理通過(guò)對(duì)這個(gè)呼叫進(jìn)行中轉(zhuǎn)解決了NAT問(wèn)題。 　　

    H.323代理一般結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)守的功能和RTP/RTCP多媒體流的代理功能。這種解決方案典型應(yīng)用是在防火墻后放一個(gè)H.323代理，代理需要被分配公有IP地址。防火墻被配置允許代理和外部進(jìn)行多媒體通訊。有時(shí)候沿著網(wǎng)絡(luò)路徑在許多位置都應(yīng)用了NAT設(shè)備，這時(shí)就需要在每一個(gè)使用NAT的地方放置代理。

    4、應(yīng)用層網(wǎng)關(guān) 　　

    應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)（Application layer gateways）是被設(shè)計(jì)能識(shí)別指定IP協(xié)議（象H.323和SIP協(xié)議）的防火墻，也被叫做ALG Firewall。它不是簡(jiǎn)單地察看包頭信息來(lái)決定數(shù)據(jù)包是否可以通過(guò)，而是更深層的分析數(shù)據(jù)包負(fù)載內(nèi)的數(shù)據(jù)，也就是應(yīng)用層的數(shù)據(jù)。H.323和SIP協(xié)議都在負(fù)載中放了重要的控制信息，例如語(yǔ)音和視頻終端使用哪一個(gè)數(shù)據(jù)端口來(lái)接收別的終端的語(yǔ)音和視頻數(shù)據(jù)。通過(guò)分析哪一個(gè)端口需要打開(kāi)，防火墻動(dòng)態(tài)地打開(kāi)那些被應(yīng)用的端口，而所有別的端口依然安全地保持關(guān)閉狀態(tài)。
　　
    如果一個(gè)NAT被應(yīng)用來(lái)屏蔽內(nèi)部IP地址，這時(shí)ALG就需要一個(gè)代理，一些防火墻生產(chǎn)廠商把代理結(jié)合到ALG上越過(guò)NAT。 　主要的防火墻廠商象Cisco, Checkpoint, Gauntlet都對(duì)他們的防火墻產(chǎn)品提供H.323 ALG升級(jí)功能，但市場(chǎng)上大多數(shù)防火墻還不支持ALG。這種解決方案還有一些缺點(diǎn)：由于要分析數(shù)據(jù)包負(fù)載，這樣就加重了防火墻的處理任務(wù)，影響網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，成為潛在的網(wǎng)絡(luò)瓶頸；并且如果這兒有多層防火墻和NAT，則在呼叫路徑上的每個(gè)防火墻都必須被升級(jí)來(lái)支持ALG功能；對(duì)大多數(shù)公司的網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)防火墻是關(guān)鍵部件，在一些公司增加一個(gè)ALG或許是困難的。

    5、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)(VPN)

    VPN技術(shù)是當(dāng)前在IP網(wǎng)絡(luò)上提供安全通訊的的方法之一，在同一個(gè)VPN網(wǎng)內(nèi)可以解決防火墻穿越問(wèn)題；不久的未來(lái)，確保網(wǎng)絡(luò)安全和QoS的VPRN技術(shù)將是IP網(wǎng)上進(jìn)行多媒體通訊的最有潛力的解決方案。
　　
    在VPN技術(shù)中，在UDP和TCP層下的IPSec層被用來(lái)提供安全的IP通訊，但由于基于VPN技術(shù)的IPSec層使用它自己的連接標(biāo)識(shí)符而不是UDP或TCP端口，而且IPSec上面的層要被加密，這套自己的機(jī)制對(duì)NAT尤其是NAPT是不可通過(guò)的。為了解決NAT穿越問(wèn)題，最好選擇由一個(gè)生產(chǎn)商提供的整合防火墻，NAPT和VPN功能的解決方案。 

語(yǔ)音和視頻通訊穿越防火墻和NAT(下)

    另外，雖然VPN方案是很安全的，但它僅僅允許位于同一個(gè)VPN內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行通訊，而無(wú)法與位于公眾網(wǎng)的終端用戶(hù)進(jìn)行通訊。

    6、隧道穿透方案

    一般企業(yè)網(wǎng)都不想升級(jí)或者改動(dòng)他們的防火墻和NAT設(shè)備的配置，也不想讓內(nèi)外的交互通訊繞過(guò)這些設(shè)備，采用允許IP語(yǔ)音和視頻穿越防火墻和NAT的隧道穿透方案也許是最合適的，目前提供此類(lèi)解決方案的有美國(guó)的Ridgeway公司。
　
    隧道穿透解決方案由兩個(gè)組件構(gòu)成，Server軟件和Client軟件。Client放在防火墻內(nèi)的私有網(wǎng)，它同時(shí)具有網(wǎng)守功能和代理功能，私有網(wǎng)內(nèi)的終端注冊(cè)到Client上，它和防火墻外的Server創(chuàng)建一個(gè)信令和控制通道，可以把所有的注冊(cè)和呼叫控制信令轉(zhuǎn)發(fā)到Server，也把音視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到Server，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)它把內(nèi)部終端發(fā)送的和外部發(fā)往終端的數(shù)據(jù)包的地址和端口號(hào)替換為自己的。Server放在防火墻外的公眾空間，可以位于服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)或者位于企業(yè)網(wǎng)的DMZ區(qū)域，Server扮演網(wǎng)守代理的角色，從Client收到的所有注冊(cè)和呼叫信令都被Server轉(zhuǎn)發(fā)到中心網(wǎng)守。 　　

    Server和Client之間的通訊主要通過(guò)兩個(gè)固定的端口來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，這兩個(gè)端口是2776和2777端口，被IANA機(jī)構(gòu)分配給Ridgeway的系統(tǒng)。

    當(dāng)私網(wǎng)內(nèi)Client啟動(dòng)時(shí)：

    1．它與Server上的2776端口建立一個(gè)固定連接用來(lái)傳送控制和狀態(tài)信息；

    2．它監(jiān)聽(tīng)私網(wǎng)內(nèi)H.323網(wǎng)守注冊(cè)和請(qǐng)求信息；

    當(dāng)一個(gè)終端啟動(dòng)時(shí)：

    1．終端通過(guò)Client/Server之間的連接發(fā)送注冊(cè)信息到中心網(wǎng)守；

    2．Server分配給每一個(gè)注冊(cè)的終端一個(gè)唯一的端口號(hào)（與Server的IP地址對(duì)應(yīng)）。 　　

    當(dāng)一個(gè)終端呼叫防火墻外的另一個(gè)終端時(shí)，所有的數(shù)據(jù)包都通過(guò)Client路由到Server，返回的數(shù)據(jù)也從Server通過(guò)Client路由回到終端。當(dāng)呼叫被建立后，Client確保所有必需的經(jīng)過(guò)防火墻的音視頻通道保持開(kāi)放，這樣音視頻數(shù)據(jù)可以通過(guò)這些防火墻上開(kāi)放的通道進(jìn)行傳輸。
　　
    使用用這種方法IP地址信息被很好的屏蔽，因?yàn)樗�有的�?shù)據(jù)包通過(guò)Server來(lái)路由轉(zhuǎn)發(fā)，每個(gè)終端好像看來(lái)在直接地和Server進(jìn)行通信，而不是和別的終端，這保證了終端的IP地址在網(wǎng)絡(luò)外不可得到。而且這種方法在大多數(shù)情況下不用對(duì)防火墻配置進(jìn)行任何修改。對(duì)于那些防火墻設(shè)置限制打開(kāi)向外的端口的情況，管理員可以創(chuàng)建簡(jiǎn)單的原則來(lái)允許從Client到Server上兩個(gè)固定的端口2776和2777的向外的連接。 　
　
    這個(gè)方法最大的缺點(diǎn)是所有經(jīng)過(guò)防火墻的通訊都必須經(jīng)由Server來(lái)進(jìn)行中轉(zhuǎn)，這會(huì)引起潛在的瓶頸，這個(gè)經(jīng)由Client和Server的過(guò)程會(huì)增加少于5ms的延遲。但是這又是必須的，因?yàn)镾erver是防火墻唯一信任的設(shè)備。