多媒体通信之网络防火墙穿越知多少？

   为什么今天要回顾下有关网络防火墙穿越的问题？因为在日常的项目工作及运维中碰到了有关网络穿越的问题，比如华为办公电话系统外网移动终端接入开视频会议及拨打电话，华为高清视频会议系统外网终端接入开视频会议，这些场景的实现都离不开一个东西-公网与私网穿越！本篇简要回顾和总结一下网络防火墙穿越的背景，原理和解决方案，思维导图如下。

• 防火墙知识回顾，什么是防火墙？

       防火墙指的是一个由软件和硬件设备组合而成、在内部网和外部网之间、专用网与公共网之间的界面上构造的保护屏障，它是一种计算机硬件和软件的结合，使Internet与Intranet之间建立起一个安全网关（Security Gateway），从而保护内部网免受非法用户的侵入，防火墙主要由服务访问规则、验证工具、包过滤和应用网关4个部分组成。 

• 什么是网络防火墙穿越？

   顾名思义，就是要正常的穿越防火墙咯（而不是非法入侵）。某些大型企业为了网络安全，会在内外网各个环节出口处部署大量防火墙，NAT（网络地址转换，内网终端访问外网，需要进行地址转换），安全检测等设备，而有些应用比较特殊，这些设备无法满足这些应用的通信条件，导致无法使用，这时候需要有这样一个设备，在防火墙设备后面，承担这些特殊的功能，帮助外网的信息流顺利穿越防火墙，与内网设备成功通信。   

• 为什么要防火墙穿越？

  上述基本上已经通俗的讲了防火墙穿越的含义，现在从多媒体通信角度阐述为什么要进行防火墙穿越。

  通常NAT/防火墙设备仅对IP和UDP/TCP报文头的地址及端口号进行转换（所谓的网络层），并不对消息体中的媒体连接信息（应用层）进行转换，从而造成NAT/防火墙不支持SIP/H.323/H.248/MGCP等（当今多媒体通信协议主要是SIP和H.323）IP通信协议的有效传输。

  比如外网终端用户注册后呼叫控制设备上记录的将是其私网地址，当私网终端呼叫公网终端，虽然私网终端可以从注册网关处获取公网终端的IP地址，但在视音频RTP码流时，由于受H.323协议的自身限制，其各自的RTP接收端口和发送端口不同，如下图所示，这样，私网终端向公网终端（公网IP）发送的RTP码流公网终端可以接收，但公网终端向私网终端（其NAT映射的公网地址）发送的RTP码流，在经过NAT设备时，并不会进行IP地址的转换，导致码流不能通过NAT设备。出现单通的情况。

 当公网终端呼叫私网终端，由于呼叫的地址直接是私网终端映射的公网地址，NAT设备不支持H.323协议转换，因此呼叫就不能建立。

• 如何穿越防火墙？

   静态NAT：对于私网中的每个终端，在防火墙NAT上作静态NAT，即私网地址与公网地址一对一的映射；这种情况是针对终端很少的情况。

   支持H.323协议的NAT设备；动态支持H.323协议NAT的防火墙设备，其直接可以理解H.323协议内容，对H.323协议的IP码流可以直接进行协议转换，使得企业内部局域网上的终端就象放在公网上一样，这样企业内部的终端就可以无障碍地与外部终端互通。

   H.323代理穿越公私网：即采用一台PC作为防火墙出口的代理设备，该方式下，需在每个防火墙后放一个H.323 代理，代理需要被分配公有IP 地址。  

• 业界解决方案和产品

  目前我所了解的有迅时SBC系列- SX1000，SX300；华为SE2000，SwitchCenter（SC）。

      针对视频会议，我们采用了华为SC，组网如下：

组网说明：

1. SC放置在防火墙的DMZ区域，配置NAT映射到公网。

2. 终端通过SC的私网地址/公网地址注册到SC。

3. 需要定义本地私网，用于SC设置呼叫地址。

4. 终端使用H.323或者SIP协议向SC进行注册，SC负责整个呼叫控制（信令处理机媒体流转发）。

• 思考和总结？

  通过本次回顾，对多媒体通信场景-视频会议外网接入有一个基本认识，多媒体通信无非靠：信令流来完成终端的注册，连接建立和维护；媒体流（或者称为码流）的传输；信令传输出现问题，就会导致注册异常，呼叫发起不了，码流异常就会导致无声音或者无视频。日常排查问题中，首先需要对通信协议有个理解，然后通过抓包分析具体实现过程。后续再探讨多媒体通信协议-H.323和SIP通信机制！