[发明专利]基于时频分析的Skype语音流提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于时频分析的Skype语音流提取方法。

背景技术

计算机对等网络P2P，作为目前改变现有Internet应用模式的主要技术之一，成为新一代互联网技术研究的热点问题。基于第三代P2P技术，Skype以其优质的语音质量和低廉的通话费用吸引着越来越多的用户。它的出现给传统的VoIP业务带来了巨大的冲击，其潜在颠覆性影响不容忽视。因此，准确描述Skype流量特征、构建相应的流量模型不仅可以提供有效的QoS调度策略，也对Skype应用的流量管理和控制提供依据。

早期研究的几种传统识别P2P流量的方法有：（1）IP地址识别，可以判断出集中式P2P中的目录服务器以及混合式P2P中的超级节点；（2）TCP/UDP端口识别，可以分类出采用固定端口的P2P应用，但是现有很多P2P软件使用了基于动态端口，如Skype；（3）数据包深度检测，由于P2P软件引入了动态端口，只能通过扫描高层协议来探知P2P数据包，虽然该方法对某些P2P软件的识别准确度很高，但是却无法识别加密的P2P数据流；（4）基于会话的分类，TCP/UDP端口存在于任何一个数据包中，而高层协议的特征代码却只能存在于一个会话包的头几个数据报中，因此，当在一个会话包的第一个数据报中发现包含有P2P的特征代码时，便可判断为P2P数据报，但无法判断是哪种P2P应用；（5）流统计状态和静荷统计特征的识别，在IP层通过统计流量特征的方式可以识别P2P流，P2P流具有长时间固定连接的特点，因此理论上基于流状态的统计识别方式可以识别所有大规模的P2P流量，但是此方法无法精确判断出该IP数据流所采用的P2P协议类型。

这些传统方法对基于P2P的Skype而言，检测其流量的效果并不理想。这是因为Skype使用了高强度的加密算法和专用通信协议系统。面对这种技术挑战，许多网络专家都希望找到一种实时、有效地识别其流量的方法。通过深入研究Skype通信机制及信令特点，以达到提高网络管理和防止其可能造成的网络安全，网络性能等各方面问题的目的。

首先，文献“Traffic identification and overlay measurement of Skype”（Proc of IEEE International Conference on Computational Intelligence and Security.Guangzhou,China,2006:1043-1048）通过分析Skype使用的通讯协议及其重要功能进行全面的解析，指出在呼叫建立阶段采用TCP协议；语音传输阶段则多采用UDP协议，并给出了部分Skype协议的静态载荷特征码。

在此基础上，文献“Silver needle in the Skype”（Black Hat Europe'06.Amsterdam,The Netherlands,2006,1:25-47）分析了Skype报文在应用层的协议特征字和端口的某些规律，揭示了Skype不仅可以通过UDP和TCP进行通信而且通信端口不固定，指出其登陆过程可以分为UDP探测、TCP握手和TCP认证三个部分，分析了各个过程中存在的应用层特征字，提出了一种根据Skype用户和超级节点连接的特征字和报文长度、顺序来识别Skype的方法。

文献“Analysis and signature of Skype VoIP session traffic”（[Technical Report:NGNI-SKYPE-06b]2006）研究了使用UDP的Skype报文结构，发现部分未加密的功能字段的特征，这为准确识别基于UDP的Skype流量提供了一种可能。虽然Skype在语音传输上首选是UDP协议，但是当UDP受限时，Skype还是会选择TCP协议，该方法对TCP协议的Skype流没有识别作用，这是局限所在。

文献“Skype security evaluation”（CA USA:Anagram Laboratorie,ALR-2005-031,2005）提出了一种独特的模型来量化VoIP用户满意度，其中使用了两阶段过滤方法来识别Skype VoIP会话，即先用一种启发式算法过滤出可能的Skype流量并存储在磁盘，再用离线识别算法提取Skype通信流量，该离线方法计算复杂度较高。