基于Asterisk的VoIP開發(fā)指南——Asterisk模塊編寫指南

2008/06/12

圖1 Asterisk結(jié)構(gòu)圖

2.Asterisk二次開發(fā)概述

　　Asterisk是一個(gè)開源的PBX架構(gòu)；但它并不是一個(gè)成品。通常情況下，由于企業(yè)應(yīng)用的多樣性，很難有一個(gè)成型的PBX產(chǎn)品可以滿足企業(yè)的各種需求。傳統(tǒng)的PBX成品，要么功能和靈活性不足，要么配置和維護(hù)復(fù)雜；而且都具有一個(gè)致命的缺點(diǎn)，那就是開放性、可擴(kuò)展性。

　　Asterisk具有傳統(tǒng)PBX無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，那就是其靈活性，可擴(kuò)展能力；Asterisk的擴(kuò)展能力是通過開放相應(yīng)的架構(gòu)和接口來實(shí)現(xiàn)的。這就意味著Asterisk是一個(gè)組件而不是一個(gè)成型的產(chǎn)品，Asterisk的核心提供了一個(gè)基本的可運(yùn)行環(huán)境，而外圍相應(yīng)的能力則可以通過加載和配置相關(guān)的插件和模塊來實(shí)現(xiàn)。

　　Asterisk是一個(gè)開源的PBX架構(gòu)；但它并不是一個(gè)成品。Asterisk的擴(kuò)展能力是通過開放相應(yīng)的架構(gòu)和接口來實(shí)現(xiàn)的。這就意味著Asterisk是一個(gè)組件而不是一個(gè)成型的產(chǎn)品，Asterisk的核心提供了一個(gè)基本的可運(yùn)行環(huán)境，而外圍相應(yīng)的能力則可以通過加載和配置相關(guān)的插件和模塊來實(shí)現(xiàn)。

　　因此，使用Asterisk，一定會(huì)面臨二次開發(fā)問題，這些二次開發(fā)主要圍繞以下幾個(gè)方面：

　　（1）內(nèi)部核心模塊

• 開發(fā)擴(kuò)展編解碼能力模塊


• 開發(fā)擴(kuò)展相應(yīng)的通道模塊

• 開發(fā)應(yīng)用部分


• 開發(fā)外圍管理部分

• 通過Asterisk的一個(gè)電話呼叫在一個(gè)通道驅(qū)動(dòng)接口上到達(dá)，如SIP Socket。


• 通道驅(qū)動(dòng)在該通道上創(chuàng)建一個(gè)PBX通道并啟動(dòng)一個(gè)pbx線程


• 撥號方案被執(zhí)行，撥號方案在一些地方通過dial應(yīng)用(查看app_dial.c)

• Dial創(chuàng)建一個(gè)呼出的PBX通道并請求一種通道驅(qū)動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)呼叫。


• 當(dāng)呼叫被應(yīng)答時(shí)，Asterisk橋接媒體流，于是在第一個(gè)通道上的主叫可以和在第二個(gè)通道也就是呼出通道上的被叫通話。

圖2 Asterisk PBX呼叫流程

4.RADIUS協(xié)議的概述

　　（1）Radius協(xié)議在協(xié)議棧中的位置

Radius是一種流行的AAA協(xié)議，同時(shí)其采用的是UDP協(xié)議傳輸模式，AAA協(xié)議在協(xié)議棧中位置如圖3所示。

圖3 Radius協(xié)議在協(xié)議棧中的位置

　　（2）Radius協(xié)議選擇UDP作為傳輸層協(xié)議

• NAS和Radius服務(wù)器之間傳遞的是幾十上百個(gè)字節(jié)長度的數(shù)據(jù)，且Radius要求特別的定時(shí)器管理機(jī)制，用戶可以容忍幾十秒的驗(yàn)證等待時(shí)間。



• 當(dāng)處理大量用戶,服務(wù)器端采用多線程，UDP簡化了服務(wù)器端的實(shí)現(xiàn)過程。



• TCP是必須成功建立連接后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模�這種方式在有大量用戶使用的情況下實(shí)時(shí)性不好。Radius要有重傳機(jī)制和備用服務(wù)器機(jī)制，它所采用的定時(shí)，TCP不能很好的滿足。由于數(shù)據(jù)包可能會(huì)在網(wǎng)絡(luò)上丟失，如果客戶沒有收到響應(yīng)，那么可以重新發(fā)送該請求包。多次發(fā)送之后如果仍然收不到響應(yīng)，RADIUS客戶可以向備用的RADIUS服務(wù)器發(fā)送請求包。



• Radius依靠自身協(xié)議保證報(bào)文重傳和服務(wù)器備份機(jī)制以確保計(jì)費(fèi)可靠性。

5.認(rèn)證計(jì)費(fèi)功能概述

　　IP-PBX呼叫控制功能，主要是VoIP終端用戶的認(rèn)證計(jì)費(fèi)控制過程，是VoIP系統(tǒng)商業(yè)化運(yùn)營的核心模塊。

　　Radius Client端，也叫NAS，主要的任務(wù)就是根據(jù)VoIP終端的呼叫請求攜帶的各種屬性，包括賬戶ID、被叫號碼、通話時(shí)間等，封裝成標(biāo)準(zhǔn)的Radius數(shù)據(jù)包發(fā)送到Radius Server端，達(dá)到賬戶信息實(shí)時(shí)更新的效果。整個(gè)NAS端程序主要由兩個(gè)模塊構(gòu)成：認(rèn)證模塊和計(jì)費(fèi)模塊，并把這兩個(gè)模塊整合到開源IP-PBX項(xiàng)目 Asterisk中。

　　5.1 標(biāo)準(zhǔn)RADIUS協(xié)議分析

　　（1）Radius Packet

　　RADIUS數(shù)據(jù)包被包裝在UDP數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)塊（Data field)）中，其中的目的端口為1812，RADIUS協(xié)議包結(jié)構(gòu)如圖4所示。

0 1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Code | Identifier | Length |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| |

| Authenticator |

| |

| |

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Attributes ...(不定長)

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-



　　Attribute：

0 1 2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

| Type | Length | Value …(不定長)

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

圖4 RADIUS協(xié)議包結(jié)構(gòu)圖

　　（2）對Radius Packet格式各個(gè)域解釋

　　Code：包類型，一個(gè)字節(jié)長，指示RADIUS包的類型，包含不合法的Code的Radius包將被直接丟棄，code域主要包含了以下值類型。

　　1）code=1 Access-Request——認(rèn)證請求數(shù)據(jù)包

　　本文AAA功能就是構(gòu)建code＝1的認(rèn)證請求數(shù)據(jù)包。

　　2）code=2 Access-Accept——認(rèn)證響應(yīng)數(shù)據(jù)包

　　3) code=3 Access-Reject——認(rèn)證拒絕數(shù)據(jù)包

　　4）code=4 Accounting-Request——計(jì)費(fèi)請求數(shù)據(jù)包

　　本文Asterisk的AAA功能另外一個(gè)重點(diǎn)任務(wù)就是構(gòu)建code=4的計(jì)費(fèi)請求數(shù)據(jù)包，Accounting-Request 數(shù)據(jù)包中的兩種狀態(tài)類型（Acct-Status-Type）的計(jì)費(fèi)請求數(shù)據(jù)包：Start（Value=1）：Client開始對指定用戶提供服務(wù)，計(jì)費(fèi)開始;Stop（Value=2）：Client停止對指定用戶提供服務(wù)，計(jì)費(fèi)結(jié)束。

　　5）code=5 Accounting-Response——計(jì)費(fèi)響應(yīng)數(shù)據(jù)包

　　因?yàn)槭且�更新賬戶信息，所以目前本文不需要處理計(jì)費(fèi)響應(yīng)數(shù)據(jù)包。

　　Identifier：包標(biāo)識符，一個(gè)字節(jié)長，用于匹配請求包和響應(yīng)包，同一組請求包和響應(yīng)包的Identifier應(yīng)相同。協(xié)議規(guī)定：

　　1) 在任何時(shí)間，發(fā)給同一個(gè)RADIUS服務(wù)器的不同包的Identifier域不能相同，如果出現(xiàn)相同的情況，RADIUS將認(rèn)為后一個(gè)包是前一個(gè)包的拷貝而不對其進(jìn)行處理。

　　2) Radius針對某個(gè)請求包的響應(yīng)包應(yīng)與該請求包在Identifier上相匹配（相同）。

　　Length：包長度，兩個(gè)字節(jié)長，說明數(shù)據(jù)包的長度，是code、identifier、length、authenticator attribute fields的長度總和，有效范圍是20~4096，超出范圍的數(shù)據(jù)將被視為附加數(shù)據(jù)（Padding）或直接被忽略。

　　Authenticator：驗(yàn)證字，16字節(jié)長，用于驗(yàn)證消息的負(fù)載,對包進(jìn)行簽名，該驗(yàn)證字分為兩種。

　　1) 請求驗(yàn)證字---Request Authenticator,用在請求報(bào)文中,必須為全局唯一的隨機(jī)值。

　　2) 響應(yīng)驗(yàn)證字---Response Authenticator,用在響應(yīng)報(bào)文中，用于鑒別響應(yīng)報(bào)文的合法性。響應(yīng)驗(yàn)證字＝MD5(Code+ID+Length+請求驗(yàn)證字+Attributes+Key)。

　　Attributes:Type指示了Atribute的類型，通用的有幾十種，在系統(tǒng)中使用到的，如表4.1所示。Asterisk AAA模塊的構(gòu)建主要是構(gòu)建表1列出的這些屬性值的RADIUS數(shù)據(jù)包。

　　表1 Atribute的屬性列表

　　5.2 選擇一個(gè)合適的Radius Client API

　　上個(gè)小節(jié)介紹的RADIUS數(shù)據(jù)包格式，是構(gòu)建應(yīng)用協(xié)議層數(shù)據(jù)包的封裝所關(guān)注的，在Asterisk中如果需要親自把標(biāo)準(zhǔn)RADIUS數(shù)據(jù)包的發(fā)送、接收等過程從零開始寫起，那本文就把重點(diǎn)放在了RADIUS UDP數(shù)據(jù)包與服務(wù)器通信過程的編寫中了，實(shí)際本文關(guān)注的是在Asterisk中根據(jù)VoIP通信中的業(yè)務(wù)需求，構(gòu)建RADIUS認(rèn)證計(jì)費(fèi)模塊，重點(diǎn)是業(yè)務(wù)應(yīng)用層的開發(fā)，即如何組織認(rèn)證包、計(jì)費(fèi)包的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，而RADIUS數(shù)據(jù)包傳輸層直接調(diào)用現(xiàn)成的開源API，目前主要有兩種這樣的開源項(xiàng)目。

　　（1）pam_radius

　　一個(gè)PAM模塊提供了RADIUS客戶端的功能。它是從開源項(xiàng)目Freeradius中提取出來的，如果要使用需要對代碼做大量的修改、打補(bǔ)丁后才能使用。

　　（2）radiusclient-ng

　　相對比PAM的pam_radius模塊而言，radiusclient-ng的動(dòng)態(tài)庫代碼不用修改就可以拿過來使用，只需安裝radiusclient-ng的動(dòng)態(tài)庫，然后根據(jù)配置文件、開放的API接口修改Asterisk代碼就可以完成Asterisk AAA模塊的構(gòu)建。

　　所以在本文使用radiusclient-ng開源軟件包。

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