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)構圖

2.Asterisk二次開發(fā)概述

　　Asterisk是一個開源的PBX架構；但它并不是一個成品。通常情況下，由于企業(yè)應用的多樣性，很難有一個成型的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，要么配置和維護復雜；而且都具有一個致命的缺點，那就是開放性、可擴展性。

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

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

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

　　（1）內(nèi)部核心模塊

• 開發(fā)擴展編解碼能力模塊


• 開發(fā)擴展相應的通道模塊

• 開發(fā)應用部分


• 開發(fā)外圍管理部分

• 通過Asterisk的一個電話呼叫在一個通道驅(qū)動接口上到達，如SIP Socket。


• 通道驅(qū)動在該通道上創(chuàng)建一個PBX通道并啟動一個pbx線程


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

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


• 當呼叫被應答時，Asterisk橋接媒體流，于是在第一個通道上的主叫可以和在第二個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服務器之間傳遞的是幾十上百個字節(jié)長度的數(shù)據(jù)，且Radius要求特別的定時器管理機制，用戶可以容忍幾十秒的驗證等待時間。



• 當處理大量用戶,服務器端采用多線程，UDP簡化了服務器端的實現(xiàn)過程。



• TCP是必須成功建立連接后才能進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)�，這種方式在有大量用戶使用的情況下實時性不好。Radius要有重傳機制和備用服務器機制，它所采用的定時，TCP不能很好的滿足。由于數(shù)據(jù)包可能會在網(wǎng)絡上丟失，如果客戶沒有收到響應，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，RADIUS客戶可以向備用的RADIUS服務器發(fā)送請求包。



• Radius依靠自身協(xié)議保證報文重傳和服務器備份機制以確保計費可靠性。

5.認證計費功能概述

　　IP-PBX呼叫控制功能，主要是VoIP終端用戶的認證計費控制過程，是VoIP系統(tǒng)商業(yè)化運營的核心模塊。

　　Radius Client端，也叫NAS，主要的任務就是根據(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、通話時間等，封裝成標準的Radius數(shù)據(jù)包發(fā)送到Radius Server端，達到賬戶信息實時更新的效果。整個NAS端程序主要由兩個模塊構成：認證模塊和計費模塊，并把這兩個模塊整合到開源IP-PBX項目 Asterisk中。

　　5.1 標準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)構圖

　　（2）對Radius Packet格式各個域解釋

　　Code：包類型，一個字節(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——認證請求數(shù)據(jù)包

　　本文AAA功能就是構建code＝1的認證請求數(shù)據(jù)包。

　　2）code=2 Access-Accept——認證響應數(shù)據(jù)包

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

　　4）code=4 Accounting-Request——計費請求數(shù)據(jù)包

　　本文Asterisk的AAA功能另外一個重點任務就是構建code=4的計費請求數(shù)據(jù)包，Accounting-Request 數(shù)據(jù)包中的兩種狀態(tài)類型（Acct-Status-Type）的計費請求數(shù)據(jù)包：Start（Value=1）：Client開始對指定用戶提供服務，計費開始;Stop（Value=2）：Client停止對指定用戶提供服務，計費結(jié)束。

　　5）code=5 Accounting-Response——計費響應數(shù)據(jù)包

　　因為是要更新賬戶信息，所以目前本文不需要處理計費響應數(shù)據(jù)包。

　　Identifier：包標識符，一個字節(jié)長，用于匹配請求包和響應包，同一組請求包和響應包的Identifier應相同。協(xié)議規(guī)定：

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

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

　　Length：包長度，兩個字節(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：驗證字，16字節(jié)長，用于驗證消息的負載,對包進行簽名，該驗證字分為兩種。

　　1) 請求驗證字---Request Authenticator,用在請求報文中,必須為全局唯一的隨機值。

　　2) 響應驗證字---Response Authenticator,用在響應報文中，用于鑒別響應報文的合法性。響應驗證字＝MD5(Code+ID+Length+請求驗證字+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模塊的構建主要是構建表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 選擇一個合適的Radius Client API

　　上個小節(jié)介紹的RADIUS數(shù)據(jù)包格式，是構建應用協(xié)議層數(shù)據(jù)包的封裝所關注的，在Asterisk中如果需要親自把標準RADIUS數(shù)據(jù)包的發(fā)送、接收等過程從零開始寫起，那本文就把重點放在了RADIUS UDP數(shù)據(jù)包與服務器通信過程的編寫中了，實際本文關注的是在Asterisk中根據(jù)VoIP通信中的業(yè)務需求，構建RADIUS認證計費模塊，重點是業(yè)務應用層的開發(fā)，即如何組織認證包、計費包的數(shù)據(jù)結(jié)構等，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目。

　　（1）pam_radius

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

　　（2）radiusclient-ng

　　相對比PAM的pam_radius模塊而言，radiusclient-ng的動態(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模塊的構建。

　　所以在本文使用radiusclient-ng開源軟件包。

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