TRIP--IP電話路由的新技術(shù)和應用(上)
TRIP--A new Routing Technology of IP Telephony and its Applications
包斌 2002/08/09
摘要：
文章介紹了IP電話路由的一種新技術(shù)---TRIP，通過對TRIP體系框架、術(shù)語、元素、功能和協(xié)議提供的服務，以及協(xié)議實現(xiàn)中相關(guān)的路由數(shù)據(jù)、消息格式等的語法、語義的介紹，和對現(xiàn)在通訊產(chǎn)品中TRIP應用實例的分析，來闡述TRIP的優(yōu)點和如何正確的使用它來解決當前IP電話路由一次定位的問題。
關(guān)鍵字：
TRIP，網(wǎng)關(guān)，IP電話，路由技術(shù)，軟交換
1 TRIP產(chǎn)生的背景
建立在Internet上的各種通訊已經(jīng)成為當今社會信息化發(fā)展的主要通訊方式，特別是IP電話漸漸將成為語音通訊的主流產(chǎn)品，IP電話用戶的不斷增加和IP網(wǎng)絡的膨脹式的擴大，帶動著越來越多的不同廠商、不同功能IP電話通訊網(wǎng)關(guān)(Gateway)的共存和使用，隨著其數(shù)量和使用率的提增，它們的工作機制和人們對其的管理也越來越復雜，其中最困難的問題就是IP電話的網(wǎng)關(guān)定位問題，也就是一個呼叫設備對另一個IP終端電話進行呼叫時的網(wǎng)關(guān)選擇、網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)和網(wǎng)關(guān)路由問題等等。
在對網(wǎng)關(guān)的選擇過程中，往往要受到可選網(wǎng)關(guān)數(shù)量、不同運應商之間的運營策略、終端用戶的需求、網(wǎng)關(guān)容量和網(wǎng)關(guān)之間協(xié)議屬性的兼容性等等方面因素的制約，因此為了全球的互通，IP電話網(wǎng)絡不可能建立在一個全球性"網(wǎng)關(guān)目錄"（Directory
of Gateways）之上，即使建立了這個"網(wǎng)關(guān)目錄"，其信息的動態(tài)、實時更新和維護也不是一件容易的事情。
為此，一種分布式的建立在不同國家、不同地域、不同運應商、不同網(wǎng)絡上的路由信息和這些信息可以相互廣播、自動同步、友好共享（基于策略）的IP電話路由信息操作機制的建立就很有必要，于是TRIP協(xié)議便應運而生，TRIP協(xié)議就是這種機制的協(xié)調(diào)和管理規(guī)則的集合，它允許每個網(wǎng)關(guān)資源的管理者根據(jù)不同的策略建立自己的本地可用網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)庫，然后按照不同的策略進行數(shù)據(jù)庫之間不同網(wǎng)關(guān)信息的聚合、廣播、交換和共享，---首先使這些信息在本地對自己可用，然后再把這些信息按照一定策略傳播給、同步給其它供應商，這些數(shù)據(jù)庫中的網(wǎng)關(guān)信息供信令服務器、軟交換設備和其它用戶直接查詢使用。
在下一代網(wǎng)絡技術(shù)（NGN）已經(jīng)到來的今天，TRIP協(xié)議已經(jīng)被國內(nèi)外通訊廠商普遍認同的一種必不可少的路由協(xié)議。
2 協(xié)議描述
準確地說Trip（Telephony Routing over IP）并不是一個協(xié)議，而是本文要描述的被收集、被聚合、被廣播和被管理的內(nèi)容------IP電話路由，為了直觀地理解其被操作的過程和這些過程中所遵循的規(guī)則，人們也就把它稱為TRIP協(xié)議。
2.1 TRIP的功能和要解決的問題
在介紹TRIP的功能前，先介紹TRIP中用到的幾個專業(yè)術(shù)語，這些術(shù)語所對應實體的功能分別在后面有詳細描述。
網(wǎng) 關(guān)（Gateway）: 連接電路交換網(wǎng)絡和IP網(wǎng)絡的一種設備，其能發(fā)起和結(jié)束IP電話信令協(xié)議和電話網(wǎng)絡信令協(xié)議。
區(qū)域服務器（Location Server --LS））: 一個具有IP連接性的邏輯設備，它可以知道那些網(wǎng)關(guān)可用于結(jié)束對GSTN的呼叫，它是參與TRIP功能的主要功能實體，也是端用戶完成與電話網(wǎng)絡呼叫的聯(lián)系點，它也負責向其它LS傳播網(wǎng)關(guān)信息。
Internet電話管理域（Internet Telephony Administrative Domain --ITAD））: 單個管理機構(gòu)控制下的資源集合（包括網(wǎng)關(guān)、區(qū)域服務器）。
提供者（Provider）: Internet電話管理域（ITAD）的管理員。
區(qū)域服務器策略（Location Server Policy）: 區(qū)域服務器處理通過TRIP發(fā)送和接收信息的一系列規(guī)則集合，包括聚集、傳播、產(chǎn)生和接收所有網(wǎng)關(guān)信息的規(guī)則。
電話路由信息庫（Telephony Routing Information Base--TRIB）: LS建立的網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)庫，用于保存TRIP的參與結(jié)果。
2.1.1 TRIP的功能
TRIP協(xié)議是不同管理域之間進行IP電話網(wǎng)關(guān)路由信息交換的一個專用協(xié)議，它是獨立于任何信令協(xié)議的一種協(xié)議，其主要的功能如下：
● 建立和維護路由信息提供者之間的對等關(guān)系。
● 交換和同步提供者之間的電話網(wǎng)關(guān)路由信息。
● 防止穩(wěn)定路由的循環(huán)。
● 以及時的和可擴展的方式廣播已知的網(wǎng)關(guān)路由信息。
● 定義和描述電路網(wǎng)關(guān)路由數(shù)據(jù)的語法、語義和路由信息傳送的規(guī)則。
2.1.2 TRIP要解決的問題
TRIP協(xié)議，其解決的主要問題就是IP電話的網(wǎng)關(guān)路由問題，從一個較高的角度來看，就是解決映射問題---給定一個電話號碼映射出一個電話網(wǎng)關(guān)的IP地址，也可以簡單的稱為"電話號碼到IP地址轉(zhuǎn)換問題"。通常，我們遇到電話號碼與IP地址轉(zhuǎn)換的情況很多，只有"給定一個電路交換網(wǎng)絡的用戶電話號碼，判斷能夠完成對其進行呼叫的網(wǎng)關(guān)的IP地址"是TRIP協(xié)議要解決的問題，只有它才真正的涉及到一個呼叫設備和另一個應答設備之間的信令信息在IP網(wǎng)絡上傳輸時必須進行IP網(wǎng)關(guān)路由的層層選擇，因此TRIP協(xié)議解決的是電話號碼與IP地址轉(zhuǎn)換的問題，但是并不是所有IP與地址轉(zhuǎn)換的問題它都解決。
2.2 TRIP與目前IP電話路由協(xié)議的區(qū)別
TRIP可歸類為一種域間路由協(xié)議，目前用到的域間路由協(xié)議很多，如BGP-4、OSPF、SCSP等，由于TRIP出現(xiàn)較晚，因此其吸取了這些"先輩"的很多優(yōu)點，如它具有與BGP-4類似的格式與屬性，使用了BGP的域間傳輸機制、對等通信、有限狀態(tài)機制等特性，同時，TRIP又象OSPF、、SCSP協(xié)議一樣具有一些增強的連接狀態(tài)特性，如域內(nèi)溢出機制（Intra-domain
flooding mechanism）等等。
但是它與這些已經(jīng)存在的域間路由協(xié)議有很大的區(qū)別，由于BGP-4協(xié)議目前使用較廣，因此在此只對TRIP協(xié)議和BGP-4兩種域間管理協(xié)議進行比較：
● TRIP運行在應用層，而不象BGP-4運行在網(wǎng)絡層。
● TRIP運行和存在于許多中間網(wǎng)絡和IP服務提供者的服務器（即LS）之間，而BGP-4則在鄰近的路由器之間。
● TRIP的對等體之間交換的信息描述了到應用層網(wǎng)關(guān)設備的路由信息，而BGP-4描述的卻是IP路由信息。
● TRIP假定存在底層的IP傳輸網(wǎng)絡，這意味著交換TRIP路由信息的服務器不需要轉(zhuǎn)發(fā)信息路由的信令消息。而在BGP-4中卻非如此，對等體（路由器）必須作為IP包的轉(zhuǎn)發(fā)點（或為一個相鄰前轉(zhuǎn)點）。
● TRIP的目的不是建立跨ITAD的全球性連接，它對很多通過TRIP互通的相對獨立區(qū)域（如平行關(guān)系的省、市、縣級電訊網(wǎng)絡）尤其合適，每個區(qū)域在管理關(guān)系上都是相對封閉的一個集合，而且每個區(qū)域都可以與全球的GSTN有完全的互通。這同BGP-4形成了鮮明對比，BGP的目標是通過Internet對全球進行互連互通，如果由于BGP-4斷連，一個AS就會從其他中分離出來，則它們之間就沒有任何IP網(wǎng)絡連接了。
● 由于TRIP位于應用層，而不是網(wǎng)絡層，因此TRIP描述的網(wǎng)關(guān)路由信息要比BGP-4所描述的IP路由信息要復雜得多，而且這些信息的描述參數(shù)也多的多。
● BGP-4交換的是代表IP命名空間部分的前綴，而TRIP交換的是電話號碼區(qū)間，這個區(qū)間表示的是GSTN號碼空間的一部分，因此兩種命名空間的組織和層次均不相同。
以上的區(qū)別說明TRIP與BGP-4之間真是"青出于藍而勝于藍"，在功能上二者雖有相近之處，但二者在功能定位和存在的先進性方面已是不可同日而語了。
2.3 TRIP的體系結(jié)構(gòu)
圖1給出了TRIP的體系結(jié)構(gòu)。
網(wǎng)絡上有許多ITAD，每個ITAD至少有一個LS，這些LS，通過稱為域內(nèi)協(xié)議的帶外方式了解自己域內(nèi)網(wǎng)關(guān)的信息。圖中ITAD1的域內(nèi)協(xié)議用GW和LS元素之間的連線（黑色線）表示。
圖中的紅線是TRIP協(xié)議控制下的各個域中網(wǎng)關(guān)路由信息在LS之間被聚合、被交換、被廣播、被同步的路徑。各個ITAD管理者首先簽訂適用于交互網(wǎng)關(guān)信息的TRIP協(xié)議，然后通過管理手段建立起這些信息共享的聯(lián)合體，一個域中的LS同其它域中的LS都成為聯(lián)合體的一員，于是這些LS通過這種方式就可以交換網(wǎng)關(guān)信息了。在圖中，ITAD1的LS1與ITAD2的LS1相連，ITAD2的LS2又依次與ITAD3的LS1相連通，通過TRIP協(xié)議，ITAD2的LS2就可以了解ITAD1上的兩個網(wǎng)關(guān)，這兩個網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)關(guān)路由信息就可以由ITAD2的終端用戶通過其前端（front－end）進行訪問。在ITAD3中，既有終端用戶，又有網(wǎng)關(guān)，ITAD3的LS1通過ITAD2上LS2已經(jīng)聚合后的廣播消息來了解ITAD1上的網(wǎng)關(guān)。
圖1: TRIP體系結(jié)構(gòu)圖
2.4 TRIP的構(gòu)成要素
圖1中TRIP的體系結(jié)構(gòu)中包括下列元素：ITAD、端用戶、網(wǎng)關(guān)、LS和策略，這些因素也是TRIP協(xié)議的主要構(gòu)成，下面分別予以描述。
2.4.1 ITAD
一個ITAD由LS（至少一個）、網(wǎng)關(guān)（零個或多個）和終端用戶（零個或多個）組成。網(wǎng)關(guān)和LS是在單一授權(quán)組織的專門管理之下的。這意味只有一個組織負責制訂策略和配置網(wǎng)關(guān)和LS。
一個ITAD不同于一個自治系統(tǒng)（AS），AS描述物理上連接的網(wǎng)絡，而ITAD可以由完全不同的網(wǎng)絡上的元素組成，甚至在不同的AS管理之下。
一個IT管理域中的EU是本ITAD中一個有效客戶，它們希望完成通向電話網(wǎng)的呼叫，并且需要訪問網(wǎng)關(guān)。在一次呼叫中，EU可以是一個ITAD的客戶，在下一次呼叫中又是另一個ITAD的客戶。
一個ITAD可以沒有網(wǎng)關(guān)，在這種情況下，它的LS就通過TRIP協(xié)議來獲取別的域中的網(wǎng)關(guān)信息，而且讓這些網(wǎng)關(guān)信息對自己域中EU可用，在這種情況下，這個IT
管理域就成了一個虛擬的IP電話網(wǎng)關(guān)提供者了，因為它提供了網(wǎng)關(guān)服務，但是它自己實際又沒有網(wǎng)關(guān)和管理任何網(wǎng)關(guān)。一個IT管理域也可以沒有端用戶，這時它可以提供"批發(fā)"網(wǎng)關(guān)的服務，為其他ITAD里的顧客提供網(wǎng)關(guān)服務；一個IT管理域可以既沒有網(wǎng)關(guān)也沒有端用戶，只有LS，在這種情況下，ITAD充當一個批發(fā)商（Reseller），獲取其它域的網(wǎng)關(guān)信息，而且收集和傳播這些信息對其它有用戶的ITAD。
2.4.2 局域服務器（LS）
LS是TRIP的主要功能實體，它是一個可供訪問網(wǎng)關(guān)服務器的邏輯設備，這個服務器叫做電話路由信息庫（TRIB），這個信息庫由本地可用的網(wǎng)關(guān)集合和建立在策略之上的遠程網(wǎng)關(guān)合起來構(gòu)成，LS也輸出所在ITAD域的網(wǎng)關(guān)集合給其他ITAD中的對等LS，輸出的網(wǎng)關(guān)集合就是TRIB，當然這種輸出也是策略控制下的行為，這樣，策略在LS操作中扮演了一個中心控制角色，這個信息流程表示如圖2：
構(gòu)建在LS上的TRIB協(xié)議允許它決定IP電話呼叫路由，當一個發(fā)往電話網(wǎng)地址的信令消息到達信令服務器時，LS的數(shù)據(jù)庫提供的信息可幫助它判斷將信令消息轉(zhuǎn)發(fā)給哪一個網(wǎng)關(guān)或附加信令服務器，基于這個原因，LS可與信號服務器合二為一，如果不在一起，則他們之間需要另外的一些通信方法，盡管TRIP可以為這些通訊尋址，這并不是由TRIP進行的。
要想完成TRIP的功能，則ITAD中至少得有一個LS，當然如果為了負載平衡、管理方便或者其他的一些需要，ITAD可以有多個LS，這時，為了實現(xiàn)TRIB信息同步和共享其他外部對等LS的信息，在這些LS之間也要進行一些通信，通常這種通信作為域間協(xié)議的內(nèi)部功能之一，TRIP就包含這樣的功能。
圖2顯示了一個LS通過內(nèi)部域協(xié)議的途徑獲取了所在ITAD內(nèi)網(wǎng)關(guān)，其實內(nèi)部域協(xié)議并不必一定要存在，因為一個LS在不知道本地網(wǎng)關(guān)信息或通過靜態(tài)配置知道本地網(wǎng)關(guān)信息的情況下都可以工作。
2.4.3 網(wǎng)關(guān)
一個網(wǎng)關(guān)是一種具備IP連通性，且可與其它很多網(wǎng)絡（通常為公用、私用的電話網(wǎng)絡）連通的邏輯設備，網(wǎng)關(guān)的功能是將一個網(wǎng)絡的媒體和信令協(xié)議轉(zhuǎn)換為另一種網(wǎng)絡傳輸媒體和信令協(xié)議、為本系統(tǒng)中的用戶完成一個透明連接服務。
一個網(wǎng)關(guān)有很多描述的屬性，這些屬性中最基本的就是電話號碼段，這個號碼段又被拆分為子范圍段，而且這些子范圍段之間相互聯(lián)系，另外網(wǎng)關(guān)還有如：信令協(xié)議支持、電話特性支持、語音解碼和加密技術(shù)等等，但這些屬性并不是TRIP都能用到。
2.4.4 端用戶
端用戶通常是一個希望通過網(wǎng)關(guān)完成從IP網(wǎng)到電話網(wǎng)終端呼叫的實體（通常是人）。終端用戶可以是登錄到有Internet電話軟件的PC機的用戶，也可以是通過入口電話網(wǎng)關(guān)連接到IP網(wǎng)上的語音電話用戶。
當終端用戶完成一次到電話網(wǎng)呼叫時，他們或許知道，也可能不知道有電話路由服務正在運行，在終端用戶知道的情況下，他們可以選擇呼叫進行的一些的方式，如：必須支持的特征、質(zhì)量度量、所有者或者管理者和費用等，但TRIP協(xié)議并不指示這些選擇如何與提供者結(jié)合起來去進行最終的網(wǎng)關(guān)選擇，TRIP也不支持把這些選擇傳送給本地的LS，這種傳送可以用前端來完成，或者通過一些無協(xié)議的方式完成，圖3所示了EU通過前端來訪問TRIB的過程：
圖3 EU訪問TRIB的過程圖
2.4.5 TRIP要素之間的關(guān)系
● 網(wǎng)關(guān)和LS之間
網(wǎng)關(guān)必須以某種方式向同一個ITAD內(nèi)的LS傳遞（包括人工配置方式）它的特征信息。LS可以進一步通過TRIP將這些信息傳播到ITAD外，則該LS稱為該網(wǎng)關(guān)的源LS。當LS不存在時，網(wǎng)關(guān)信息的對外傳播就不屬于TRIP的功能范疇，而是由其它的為域內(nèi)協(xié)議（Intra-Domain
Protocol）來完成的，如SLP、LADP協(xié)議或者通過SIP或H.323的注冊過程來實現(xiàn)。
● LS和LS之間
LS之間的交互是TRIP的核心功能，同一個ITAD中的LS通過TRIP協(xié)議來同步它們之間的信息，不同的ITAD之間根據(jù)策略用TRIP來交換它們之間網(wǎng)關(guān)信息，前者的LS作為內(nèi)部對等體，后者的為外部對等體。
LS之間通過它們的可靠連接來相互通訊，一個LS可能和一個或多個LS相連接，這些LS不需要在物理位置上彼此鄰近，也不需要都是位于同一個自治系統(tǒng)中，一對LS之間的通訊通常是在被管理下建立起來的。但TRIP本身并不為對等的LS提供彼此自動搜索的功能，一般情況下LS間的關(guān)系都是先配置后使用的，雖然在一個LS出現(xiàn)故障(Crash)時，這樣的自動搜索功能對其尋找后備的LS很有用，當然是否使用這種自動搜索的功能應由管理員決定。
LS之間交換的信息是一組路由對象的集合，每一個路由對象最小化地包含一個可到達的電話號碼段或一個IP地址，或是應用層上可訪問該網(wǎng)關(guān)上號碼段的用戶名稱；為了提高伸縮性和信息交互傳輸?shù)睦寐�，這些路由對象在被傳播之前都可以合并為較大、或更大的集合，這個過程稱為聚合，聚合在TRIP中起著很重要的作用，但是TRIP路由對象和對象中信息越多，完成聚合過程就越困難，因此在制訂策時應該權(quán)衡聚合和信息冗長之間的得與失。
控制網(wǎng)關(guān)信息產(chǎn)生、傳播、接受的規(guī)則稱為LS策略，它也是TRIP的構(gòu)成要素，但是TRIP并沒有對它做嚴格的規(guī)定，協(xié)議本身也沒有提出要求什么特定策略。
2.5 TRIP的安全和對策
安全是TRIP重要的一部分，TRIP模式假設對等的LS之間交換信息是相互信任的一種機制，這些被傳播的信息決定著呼叫的路由，如果這些信息不正確，可能導致呼叫被指定錯誤的路由，也可能使得本該被拒絕的業(yè)務對系統(tǒng)造成攻擊，同時一旦這些錯誤信息被傳送給其它的ITAD，就可能導致這些問題被無限蔓延，因此對等LS相互之間必須支持一定策略的安全認證。
TRIP消息也包含著敏感的信息，這些消息可能表示著一個ITAD的路由容量等，如果被競爭對手截獲，他們可以輕易地分析出ITAD的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡容量，甚至整個域的信息流規(guī)律等，因此TRIP中也支持對信息的加密。
對TRIP的安全問題的解決方法，協(xié)議本身沒有具體規(guī)定如何解決，根據(jù)經(jīng)驗，我個人建議方法是：
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支持IPsec，在交互的對等實體間的進行身份認證。
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RS注冊審核措施，對所有授權(quán)訪問本地TRIP的LS在本地進行預注冊登記，凡是通過OPEN請求與本LS建立連接的LS，首先判斷是否注冊登記。
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注冊RS的權(quán)限認證措施，對在本地已經(jīng)注冊的RS，在其向本地LS發(fā)送UPDATE請求時，判斷其操作的權(quán)限。
- 借鑒SNMPv2的特性，對TRIB按照不同的LS請求者進行分MIB-View操作。
2.6 TRIP的存在的模式
TRIP是用于廣播、交換、同步IP電話路由的協(xié)議，但其并沒有規(guī)定提供者之間的以什么樣的關(guān)系結(jié)構(gòu)存在，因此針對IP電話用例的TRIP應用也就有很多種不同的模式，下面介紹其中常見的三種：
2.6.1 中心交換模式
一個中心交換點（Clearinghouse）是很多不同的提供者之間充當交換信息角色的提供者，它也是交換點的一部分。每一個成員（提供者）在中心交換點上都有注冊。作為協(xié)議的一部分，每個成員都使自己的網(wǎng)關(guān)信息對本中心交換點中的其它成員可用。在交換中，成員都有權(quán)限去訪問本中心交換點中屬于其它成員的網(wǎng)關(guān)信息。當屬于一個成員的網(wǎng)關(guān)發(fā)起一個呼叫時，這個中心交換點在確定由哪個成員結(jié)束這個呼叫時發(fā)揮著一個很關(guān)鍵的作用，其結(jié)構(gòu)如圖4。
圖中有六個成員的群，成員從M1到M6。每個成員運用TRIP向中心交換點發(fā)送和從接收網(wǎng)關(guān)路由信息，TRIP在這兒被用做成員與中心交換點間交換路由信息的工具。
2.6.2 聯(lián)合體模式
我們將視這樣一組供應商為一個聯(lián)合體---他們彼此之間遵循以全交叉方式共享網(wǎng)關(guān)的協(xié)議，而不用通過中央clearinghouse。這樣的配置見圖5所示，每對LS之間都運行著TRIP。
2.6.3 網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)商模式
在這個應用模式中，有很多大容量的電話網(wǎng)關(guān)提供者，這每個提供者都要把自己的網(wǎng)關(guān)服務信息轉(zhuǎn)發(fā)（Resells）給其它中等容量的提供者，依次這樣再轉(zhuǎn)發(fā)（Resells）給本地的提供者，這些本地提供者直接把電話網(wǎng)關(guān)的信息提供（Sell）給最終設備（用戶），圖6表示了這種有效的金字塔結(jié)構(gòu)關(guān)系。
在這個例子中，M1的網(wǎng)關(guān)信息轉(zhuǎn)發(fā)給M2、M3，M2、M3有依次轉(zhuǎn)發(fā)給M4、M5、M6，M5提供者轉(zhuǎn)發(fā)從M2和M3上來的網(wǎng)關(guān)信息。
TRIP--IP電話路由的新技術(shù)和應用（中）
TRIP--IP電話路由的新技術(shù)和應用（下）
作者供稿 CTI論壇編輯
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