揭密Skype中所采用的技術

2006/12/01

　　本文主要從技術角度簡要闡述Skype為什么優(yōu)于傳統(tǒng)的VoIP、IM軟件，包括P2P技術、穿透防火墻、安全加密、簡易的操作與強大的功能、節(jié)省網絡資源、跨平臺幾個方面。

　　一、采用領先的P2P的技術

　　目前比較流行的IM軟件基本都采用集中式的Client-Server模式，即需要通過大量的服務器資源進行信息集中存儲、通訊協(xié)調等。P2P的技術相當于將每個客戶端都作為了服務器資源，從而在整個網絡中發(fā)揮作用。

　　非集中式P2P網絡在一些方面優(yōu)于傳統(tǒng)的Client-Server模式的網絡。這種網絡可以無限的擴展，并且不會因為擴展而導致搜索時間的延長和費用的增加。它利用終端用戶機器的處理能力和網絡帶寬，非集中式網絡的處理能力本身與此成正向比例，即每增加一個節(jié)點，P2P網絡的處理能力和帶寬都相應增加。所以，這種利用節(jié)點資源的P2P網絡技術事實上可以完全取消原先集中式網絡所需的費用。

　　P2P技術在穿透防火墻和NAT（網絡地址轉換）方面也具有優(yōu)勢。傳統(tǒng)的集中式網絡也可以穿透防火墻和NAT，但是通常會因此增加非常昂貴的費用，用戶越多費用會成比例的增加。所以，提供這樣服務的服務商通常只能給每個用戶提供非常少的服務器資源，大大降低了語音通話的質量。Skype實現(xiàn)了將網絡資源分散（即不是利用集中式的服務器資源，而是利用各個節(jié)點的網絡資源）。使得語音呼叫的接通率、語音質量在很大程度上甚至超過傳統(tǒng)的電話網絡。

　　從搜索方面來講，Skype所采用的技術可稱為第三代P2P網絡技術。P2P技術最早被一些文件共享應用廣泛使用，例如非常有名的Napster和KaZaA，最近比較流行的有BT等，國內比較有名的P2P軟件有POCO、OP等。在此類應用中，用戶可以共享、并搜索下載文件。這些文件共享使用的P2P網絡技術也可以進行資源分散（decentralizing），但是文件共享P2P技術所使用的網絡本質上是分段的，即當您進行搜索的時候，并不能搜索到網絡中的所有節(jié)點。為了實現(xiàn)高質量低成本的語音呼叫，必須有第三代P2P網絡技術來實現(xiàn)。Skype采用了全球搜索目錄（GI），GI代表了另一種意義上的可擴展網絡技術。全球搜索目錄使用多層的網絡結構，這種結構利用超節(jié)點（Supernodes）來實現(xiàn)網絡中的每個節(jié)點可以獲取所有其它可利用節(jié)點的資源，并將這些節(jié)點資源動態(tài)組合，來參與流量分配、路徑選擇、處理需要較大帶寬的任務等，并保證最小的延時。

　　對數(shù)據(jù)傳輸采用智能路由，保證了語音質量。由于可以利用所有的節(jié)點資源，Skype可以為每個加密的呼叫智能地搜索最好傳輸途徑。甚至可以并行的打開多個傳輸路徑，動態(tài)的及時選擇最佳途徑。這對減少延遲和增強語音質量有非常明顯的效果。

　　二、穿透防火墻

　　大多數(shù)的Voice-over-IP應用程序不能穿透防火墻和NAT（網絡地址轉換）。 幾乎所有寬帶用戶都處于防火墻和NAT之后，所以他們不能用VoIP應用程序。Skype不是一個典型的VoIP程序，它運用的是P2P技術,幾乎可以在所有的防火墻或者NAT之后工作。

　　大多數(shù)此類軟件的進入端口號都是指定的，Skype沒有指定進入的端口號，而是在安裝程序的時候隨機選擇一個進入端口，如此能增強穿透網絡地址轉換（NAT），因為如果有若干個位于NAT之后的用戶采用相同的端口的話，則NAT會使得語音質量降低。

　　三、安全加密

　　Skype 采用了端對端的加密方式，保證信息的安全性。使用了 AES （高級加密標準）加密方法，也稱為Rijndael，美國政府用同樣的加密方法來保護機密信息。Skype使用了256位加密，這種加密方法共有1.1 x 1077 種可能的密鑰，可以動態(tài)的將每個呼叫和即時消息加密。 Skype采用1536和2048位RSA來生成對稱AES密鑰。用戶的公共密鑰（public keys）在用戶登錄的時候在Skype服務器進行驗證。Skype在信息（語音、即時消息、文件）發(fā)送之前進行加密，在接收到的時候進行解密，即使在數(shù)據(jù)傳輸過程中需要經過其他節(jié)點進行中轉，也完全沒有可能在中途被竊聽。

　　Skype采用了數(shù)字簽名的方式，保證存儲在P2P網絡中的用戶數(shù)據(jù)不被篡改。由于Skype使用的是P2P的技術，用戶數(shù)據(jù)主要存儲在P2P網絡中，在用戶進行搜索等操作的時候從公共網絡中獲取。如此必須保證存儲在公共網絡中的數(shù)據(jù)是可靠的和沒有被篡改的。Skype對公共目錄中存儲的和用戶相關的數(shù)據(jù)都采用了數(shù)字簽名，保證了數(shù)據(jù)無法被篡改。

　　四、使用簡易、功能強大

　　Skype具有迄今為止最優(yōu)質的語音�，F(xiàn)在很多VoIP和聊天工具都無法和Skype相媲美。Skype與最優(yōu)秀的聲學科學家聯(lián)手創(chuàng)造的獨家擁有版權的軟件，可以傳遞甚至高于固定電話質量的語音。 用專業(yè)術語來說，傳統(tǒng)的電話您只能聽到介于300Hz到3000Hz頻率的語音。Skype可以聽到所有頻率的語音，從最低沉的到最尖銳的。

　　很高的呼叫成功率。沒有其他任何一個互聯(lián)網技術系統(tǒng)可以有和Skype一樣高的呼叫連通率。

　　使用簡單�，F(xiàn)在VoIP應用程序配置很困難，不熟悉網絡和計算技術的用戶幾乎無法使用。Skype無論在軟件還是硬件方面，用戶都無需做任何收工的設置，通常只要注冊一個賬戶就可以立即登陸，開始語音通話了。

　　絕對安全的通話方式。如上所述，所有的通訊都是以端對端的模式進行加密的，所以是完全安全的。

　　多方語音通話。Skype在同類軟件中首先提供了免費的多方語音通話，采用混音的方式，操作簡便、音質良好，且盡可能的節(jié)省網絡和機器資源。

　　五、最大可能的節(jié)省資源

　　Skype對網絡帶寬的要求比同類產品低，Skype在33.6Kbps或者以上的Modem來撥號上網的情況下也可以使用語音通話。Skype可以根據(jù)雙方的連接情況自動選則最佳的編碼方式。語音通話的時候平均占用帶寬大約是3-16KB/S，實際占用帶寬會根據(jù)對方的帶寬情況、網絡狀況、以及CPU性能等有所不同。當空閑的時候大約只需要0-0.5 k/s的帶寬，主要是用來更新好友在線信息。具體的帶寬情況可能會受許多因素的影響。

　　用Skype進行文件傳輸?shù)臅r候，如果雙方不能直接連接，則會通過其它用戶的資源來進行中轉。普通的同類軟件在無法直連的時候一般是通過服務器中轉，Skype不利用服務器的資源，而是通過網絡中的其他用戶機器來進行中轉。為了不過多占用做中轉的用戶的資源，將速度限制在了500K/S以下。

　　六、跨平臺

　　目前大多數(shù)IM軟件都只能在Windows平臺上運行。即使有單獨開發(fā)的針對其它平臺的版本，也往往是功能非常弱，例如只限于文本信息交換。Skype目前有完全適用于Windows操作系統(tǒng)、Pocket PC、和Mac OS和Linux操作系統(tǒng)的版本，語音通話、文件交換等數(shù)據(jù)傳輸都可跨平臺進行。Skype所采用的底層技術保證了其可以很容易的移植到不同的終端設備上，更加適應終端設備和通訊技術的發(fā)展。

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