CN108521427A - 基于异构计算的i-cscf服务器及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开基于异构计算的I‑CSCF服务器和方法,涉及通信领域,在I‑CSCF服务器配置一FPGA芯片,FPGA作为异构加速器与其CPU并行处理信息;将I‑CSCF服务器与IMS***中P‑CSCF连接,接收用户发起注册或呼叫请求消息;当用户设备发起注册时,I‑CSCF服务器从HSS网元获取用户数据和用户归属的S‑CSCF地址,通过FPGA将用户信息加密后存储于本地;当用户呼叫请求时,FPGA将用户信息解密,获取用户数据和用户归属的S‑CSCF地址,并转发至IMS***中S‑CSCF完成用户呼叫请求。本发明既能保证数据存储的安全性,同时降低***CPU损耗,提高了I‑CSCF服务器的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域,具体的说是一种基于异构计算的I-CSCF服务器及方法。
背景技术
I-CSCF服务器是IMS(IP Multimedia Subsystem,IP多媒体子***)网络核心单元,对会话处理过程中,查询归属用户服务器HSS,从HSS服务器中获取为某个用户提供服务的S-CSCF地址,并根据从HSS获取的S-CSCF地址,将从其他网络来的SIP请求路由到S-CSCF地址,实现丰富的IMS业务功能。归属用户服务器HSS(Home Subscriber Server)是IMS***中控制层的重要组成部分。HSS支持用于处理调用/会话的IMS网络实体的主要用户数据库,HSS可处理用户识别、编号和地址信息;用户安全信息;用户定位信息;用户清单信息。
异构计算主要是指使用不同体系的计算单元(CPU、GPU、FPGA等)组成计算***的方式。专有的计算单元工作频率较低,但是具备更高的并行计算能力,总体性能和功耗较低。
在IMS网络中,当用户发起会话时,I-CSCF服务器会将用户归属的S-CSCF地址数据和用户信息存储在本地,数据存储得不到安全保护,容易被篡改。因此可以通过加密的方式,对终端用户数据进行加密保护,保证用户数据存储在本地的安全性。同时由于数据加密和解密非常消耗CPU的系能,特别是在大规模呼叫并发中,频繁的读取数据,***CPU上升导致告警,出现呼损。鉴于上述技术问题,本发明考虑将FPGA的异构计算引入到I-CSCF服务器中,来解决数据存储的安全问题,以及I-CSCF服务器中CPU功耗过高的问题。
发明内容
本发明针对目前技术发展的需求和不足之处,提供一种基于异构计算的I-CSCF服务器及方法。
本发明所述基于异构计算的I-CSCF服务器,解决上述技术问题采用的技术方案如下:所述基于异构计算的I-CSCF服务器,其***结构包括一I-CSCF服务器、HSS网元、P-CSCF网元、S-CSCF网元,其中,所述I-CSCF服务器中配置一FPGA芯片,所述FPGA芯片作为异构加速器,与所述I-CSCF服务器的CPU相连并行处理信息;
所述I-CSCF服务器与所述P-CSCF网元连接,所述P-CSCF网元用于接收用户发起注册或呼叫请求消息,并转发至所述I-CSCF服务器;所述I-CSCF服务器与所述S-CSCF网元连接通信;
所述I-CSCF服务器与所述HSS网元连接;用户设备发起注册时,所述I-CSCF服务器从HSS网元中获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,所述FPGA芯片将上述用户信息进行加密计算,完成数据的安全存储;用户呼叫请求时,所述FPGA芯片将用户信息进行解密,获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,并将解密后用户信息转发至所述S-CSCF网元中完成用户呼叫请求。
具体的,所述I-CSCF服务器通过SH接口与所述HSS网元连接,并处理收到来自HSS网元的SH接口信息。
具体的,所述FPGA芯片通过PCIe接口与所述I-CSCF服务器的CPU相连,在用户发起注册和呼叫请求时,所述FGPA芯片将从HSS网元获取的用户数据和用户服务的S-CSCF地址进行加密或解密计算,完成数据的安全存储。
具体的,当用户设备UE发起注册时,所述P-CSCF网元收到UE的Register消息,将该消息发送至所述I-CSCF服务器;所述I-CSCF服务器收到来自所述P-CSCF网元的初始Register消息,携带主叫用户的IMPU,向所述HSS网元发送UDR消息,获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,并将上述用户信息调用OpenCL API接口至所述FPGA芯片中进行加密,将加密后数据存储在本地。
具体的,当用户发起呼叫时,所述P-CSCF网元收到UE的初始invite消息,并将该消息发送至所述I-CSCF服务器;所述I-CSCF服务器收到来自P-CSCF网元的初始invite消息,携带主叫用户的IMPU,查询用户归属的S-CSCF地址,调用OpenCL API接口至所述FPGA芯片中进行解密,获取用户所属的S-CSCF地址和用户数据,再将解密后用户消息转发至所述S-CSCF网元中完成始发侧呼叫;
在被叫侧,所述I-CSCF服务器收到IMS***中SIP AS的呼叫消息后,根据被叫的IMPU,调用OpenCL API接口至所述FPGA芯片中进行解密,获取用户所属的S-CSCF地址和用户数据后,再将解密后用户信息转发至所述S-CSCF网元中完成被叫侧呼叫。
本发明还提出了基于异构计算的I-CSCF方法,其具体实现过程包括:在I-CSCF服务器中配置一FPGA芯片,FPGA芯片作为异构加速器,与所述I-CSCF服务器的CPU相连并行处理信息;
将所述I-CSCF服务器与IMS***中P-CSCF网元连接,P-CSCF网元能够接收用户发起注册或呼叫请求消息,并转发给所述I-CSCF服务器;同时将所述I-CSCF服务器与IMS***中HSS网元连接,当用户设备发起注册时,所述I-CSCF服务器从所述HSS网元获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,并通过所述FPGA芯片将获取的用户信息进行加密,并将加密后用户信息在本地存储;当用户呼叫请求时,所述I-CSCF服务器中FPGA芯片将用户信息进行解密,获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,并将解密后用户信息转发至IMS***中S-CSCF网元完成用户呼叫请求。
具体的,所述I-CSCF服务器通过SH接口与所述HSS网元连接,并处理收到来自HSS网元的SH接口信息。
具体的,所述FPGA芯片通过PCIe接口与所述I-CSCF服务器的CPU相连,在用户发起注册和呼叫请求时,能够将从HSS网元获取的用户数据和用户服务的S-CSCF地址进行加密或解密计算,完成数据的安全存储。
具体的,当用户设备UE发起注册时,所述P-CSCF网元收到UE的Register消息,将该消息发送至所述I-CSCF服务器;所述I-CSCF服务器收到来自所述P-CSCF网元的初始Register消息,携带主叫用户的IMPU,向所述HSS网元发送UDR消息,获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,并将上述用户信息调用OpenCL API接口至所述FPGA芯片中进行加密,将加密后数据存储在本地。
具体的,当用户发起呼叫时,所述P-CSCF网元收到UE的初始invite消息,并将该消息发送至所述I-CSCF服务器;所述I-CSCF服务器收到来自所述P-CSCF网元的初始invite消息,携带主叫用户的IMPU,查询用户归属的S-CSCF地址,调用OpenCL API接口至所述FPGA芯片中进行解密,获取用户所属的S-CSCF地址和用户数据,再将解密后用户消息转发至所述S-CSCF网元完成始发侧呼叫;
在被叫侧,所述I-CSCF服务器收到IMS***中SIP AS的呼叫消息后,根据被叫的IMPU,调用OpenCL API接口至所述FPGA芯片中进行解密,获取用户所属的S-CSCF地址和用户数据后,再将解密后用户信息转发至所述S-CSCF网元完成被叫侧呼叫。
本发明所述基于异构计算的I-CSCF服务器及方法,与现有技术相比具有的有益效果是:本发明将FPGA芯片的异构计算引入至I-CSCF服务器中的数据存储***中,FPGA作为异构加速器与I-CSCF的CPU相连,在用户发起注册和呼叫请求时,将从HSS获取的用户数据和用户服务的S-CSCF地址进行加密或解密计算,完成数据的安全存储,既能保证数据存储的安全性,同时基于FPGA的异构计算并行处理能力能够降低***CPU,防止出现呼损,增加接通率,提高整个I-CSCF服务器的可靠性。
具体实施方式
为使本发明的技术方案、解决的技术问题和技术效果更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明的技术方案进行清查、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有实施例,都在本发明的保护范围之内。
实施例
本实施例提出基于异构计算的I-CSCF服务器,其***结构包括一I-CSCF服务器、HSS网元、P-CSCF网元、S-CSCF网元,其中,所述I-CSCF服务器中配置一个FPGA芯片,所述FPGA芯片作为异构加速器,与该I-CSCF服务器的CPU相连并行处理信息;
所述P-CSCF网元与I-CSCF服务器连接,P-CSCF网元用于接收用户发起注册或呼叫请求消息,并转发至I-CSCF服务器;所述I-CSCF服务器与HSS网元连接,用户设备发起注册时,I-CSCF服务器从HSS网元中获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,由FPGA芯片将上述用户信息进行加密计算,完成数据的安全存储;用户呼叫请求时,I-CSCF服务器的FPGA芯片将用户信息进行解密,获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,并将解密后用户信息转发至S-CSCF中完成用户呼叫请求。
这里,I-CSCF服务器是IMS(IP Multimedia Subsystem,IP多媒体子***)***的网络核心单元,其含义背景技术中已做解释。HSS网元是归属用户服务器HSS,其含义背景技术中已做解释。P-CSCF(Proxy-Call Session Control Funtion)网元代理呼叫会话控制功能,是IMS中用户的第一个联系节点(在信令平面),从SIP的角度来看它是一个出站/入站的SIP代理服务器。P-CSCF执行的功能包括:转发从UE接收的SIP注册请求到由UE归属域名决定的I-CSCF;转发从UE接收的SIP消息到S-CSCF,该服务器的名字由P-CSCF在该UE发起注册规程时得到。S-CSCF网元是IMS的核心所在,它位于归属网络。I-CSCF服务器会为发起注册请求的用户分配或选择一个S-CSCF网元,作为注册服务器;S-CSCF对来自UE的注册请求消息进行处理。
此外,所述I-CSCF服务器可以采用通过SH接口与HSS网元连接,并处理收到来自HSS网元的SH接口信息;所述FPGA芯片通过PCIe接口与该I-CSCF服务器的CPU相连,在用户发起注册和呼叫请求时,所述FPGA芯片能够将从HSS网元获取的用户数据和用户服务的S-CSCF地址进行加密或解密计算,完成数据的安全存储,提高整个I-CSCF服务器的可靠性。
本实施例基于异构计算的I-CSCF服务器,当用户设备UE发起注册时,P-CSCF网元收到UE的Register消息,将该消息发送至I-CSCF服务器,I-CSCF服务器收到来自P-CSCF网元的初始Register消息,携带主叫用户的IMPU,向HSS网元发送UDR(User Data Request)消息,获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,并将上述用户信息调用OpenCL API接口至FPGA芯片中进行加密,将加密后数据存储在本地。
当用户发起呼叫时,P-CSCF网元收到UE的初始invite消息,并将该消息发送至I-CSCF服务器中,I-CSCF服务器收到来自P-CSCF网元的初始invite消息,携带主叫用户的IMPU,查询用户归属的S-CSCF地址,调用OpenCL API接口至FPGA芯片中进行解密,获取用户所属的S-CSCF地址和用户数据,再将解密后用户消息转发至S-CSCF中完成始发侧呼叫;
在被叫侧,I-CSCF服务器收到IMS***中SIP AS的呼叫消息后,根据被叫的IMPU,调用OpenCL API接口至FPGA芯片中进行解密,获取用户所属的S-CSCF地址和用户数据后,再将解密后用户信息转发至S-CSCF中完成被叫侧呼叫。
IMPU(IP Multimedia Public Identity)是IP多媒体公共标识,IP多媒体公共标识(IMPU)和IP多媒体私有标识(IMPI)是被IP多媒体子***(IMS)使用的两种身份。
P-CSCF(Proxy-Call Session Control Funtion)网元代理呼叫会话控制功能,是IMS***中用户的第一个联系节点(在信令平面),主要负责处理多媒体呼叫会话过程中的信令控制。
SIP(Session Initiation Protocol,会话初始协议)是由IETF(InternetEngineering Task Force,因特网工程任务组)制定的多媒体通信协议。AS(ApplicationServer,应用服务器),是IMS***中位于最上层的应用层设备。SIP AS与I-CSCF之间通过标准SIP协议进行交互,进而实现各种网络业务的触发和执行。
本实施例还提出了基于异构计算的I-CSCF方法,其技术方案与上述实施例基于异构计算的I-CSCF服务器的可以相互参考,其实现过程包括:在I-CSCF服务器中配置一FPGA芯片,FPGA芯片作为异构加速器,与该I-CSCF服务器的CPU相连并行处理信息;
将所述I-CSCF服务器与IMS***中P-CSCF网元连接,P-CSCF网元能够接收用户发起注册或呼叫请求消息,并转发给I-CSCF服务器;同时将所述I-CSCF服务器与IMS***中HSS网元连接,当用户设备发起注册时,I-CSCF服务器从HSS网元获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,并通过所述FPGA芯片将获取的用户信息进行加密,并将加密后用户信息在本地存储;当用户呼叫请求时,I-CSCF服务器中FPGA芯片将用户信息进行解密,获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,并将解密后用户信息转发至IMS***中S-CSCF网元完成用户呼叫请求。
这里,S-CSCF是IMS的核心所在,它位于归属网络,作为注册服务器,对来自UE的注册请求消息进行处理,但当UE处于会话中时,S-CSCF处理网络中的会话状态。
并且,本实施例基于异构计算的I-CSCF方法,所述I-CSCF服务器可以采用通过SH接口与HSS网元连接,并处理收到来自HSS网元的SH接口信息;所述FPGA芯片采用通过PCIe接口与该I-CSCF服务器的CPU相连,在用户发起注册和呼叫请求时,能够将从HSS网元获取的用户数据和用户服务的S-CSCF地址进行加密或解密计算,完成数据的安全存储,提高整个I-CSCF服务器的可靠性。
采用本实施例基于异构计算的I-CSCF方法,当用户设备UE发起注册时,P-CSCF网元收到UE的Register消息,将该消息发送至I-CSCF服务器,I-CSCF服务器收到来自P-CSCF网元的初始Register消息,携带主叫用户的IMPU,向HSS网元发送UDR(User Data Request)消息,获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,并将上述用户信息调用OpenCL API接口至FPGA芯片中进行加密,将加密后数据存储在本地。
采用本实施例基于异构计算的I-CSCF方法,当用户发起呼叫时,P-CSCF网元收到UE的初始invite消息,并将该消息发送至I-CSCF服务器中,I-CSCF服务器收到来自P-CSCF网元的初始invite消息,携带主叫用户的IMPU,查询用户归属的S-CSCF地址,调用OpenCLAPI接口至FPGA芯片中进行解密,获取用户所属的S-CSCF地址和用户数据,再将解密后用户消息转发至S-CSCF地址完成始发侧呼叫;
在被叫侧,I-CSCF服务器收到IMS***中SIP AS的呼叫消息后,根据被叫的IMPU,调用OpenCL API接口至FPGA芯片中进行解密,获取用户所属的S-CSCF地址和用户数据后,再将解密后用户信息转发至S-CSCF地址完成被叫侧呼叫。
以上应用具体个例对本发明的原理及实施方式进行了详细阐述,这些实施例只是用于帮助理解本发明的核心技术内容,并不用于限制本发明的保护范围,本发明的技术方案不限制于上述具体实施方式内。基于本发明的上述具体实施例,本技术领域的技术人员在不脱离本发明原理的前提下,对本发明所作出的任何改进和修饰,皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (10)
1.基于异构计算的I-CSCF服务器,其特征在于,其***结构包括一I-CSCF服务器、HSS网元、P-CSCF网元、S-CSCF网元,其中,所述I-CSCF服务器中配置一FPGA芯片,所述FPGA芯片作为异构加速器,与所述I-CSCF服务器的CPU相连并行处理信息;
所述I-CSCF服务器与所述P-CSCF网元连接,所述P-CSCF网元用于接收用户发起注册或呼叫请求消息,并转发至所述I-CSCF服务器;所述I-CSCF服务器与所述S-CSCF网元连接通信;
所述I-CSCF服务器与所述HSS网元连接;用户设备发起注册时,所述I-CSCF服务器从HSS网元中获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,所述FPGA芯片将上述用户信息进行加密计算,完成数据的安全存储;用户呼叫请求时,所述FPGA芯片将用户信息进行解密,获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,并将解密后用户信息转发至所述S-CSCF网元中完成用户呼叫请求。
2.根据权利要求1所述基于异构计算的I-CSCF服务器,其特征在于,所述I-CSCF服务器通过SH接口与所述HSS网元连接,并处理收到来自HSS网元的SH接口信息。
3.根据权利要求2所述基于异构计算的I-CSCF服务器,其特征在于,所述FPGA芯片通过PCIe接口与所述I-CSCF服务器的CPU相连,在用户发起注册和呼叫请求时,所述FGPA芯片将从HSS网元获取的用户数据和用户服务的S-CSCF地址进行加密或解密计算,完成数据的安全存储。
4.根据权利要求3所述基于异构计算的I-CSCF服务器,其特征在于,当用户设备UE发起注册时,所述P-CSCF网元收到UE的Register消息,将该消息发送至所述I-CSCF服务器;所述I-CSCF服务器收到来自所述P-CSCF网元的初始Register消息,携带主叫用户的IMPU,向所述HSS网元发送UDR消息,获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,并将上述用户信息调用OpenCL API接口至所述FPGA芯片中进行加密,将加密后数据存储在本地。
5.根据权利要求4所述基于异构计算的I-CSCF服务器,其特征在于,当用户发起呼叫时,所述P-CSCF网元收到UE的初始invite消息,并将该消息发送至所述I-CSCF服务器;所述I-CSCF服务器收到来自P-CSCF网元的初始invite消息,携带主叫用户的IMPU,查询用户归属的S-CSCF地址,调用OpenCL API接口至所述FPGA芯片中进行解密,获取用户所属的S-CSCF地址和用户数据,再将解密后用户消息转发至所述S-CSCF网元中完成始发侧呼叫;
在被叫侧,所述I-CSCF服务器收到IMS***中SIP AS的呼叫消息后,根据被叫的IMPU,调用OpenCL API接口至所述FPGA芯片中进行解密,获取用户所属的S-CSCF地址和用户数据后,再将解密后用户信息转发至所述S-CSCF网元中完成被叫侧呼叫。
6.基于异构计算的I-CSCF方法,其特征在于,在I-CSCF服务器中配置一FPGA芯片,FPGA芯片作为异构加速器,与所述I-CSCF服务器的CPU相连并行处理信息;
将所述I-CSCF服务器与IMS***中P-CSCF网元连接,P-CSCF网元能够接收用户发起注册或呼叫请求消息,并转发给所述I-CSCF服务器;同时将所述I-CSCF服务器与IMS***中HSS网元连接,当用户设备发起注册时,所述I-CSCF服务器从所述HSS网元获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,并通过所述FPGA芯片将获取的用户信息进行加密,并将加密后用户信息在本地存储;当用户呼叫请求时,所述I-CSCF服务器中FPGA芯片将用户信息进行解密,获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,并将解密后用户信息转发至IMS***中S-CSCF网元完成用户呼叫请求。
7.根据权利要求6所述基于异构计算的I-CSCF方法,其特征在于,所述I-CSCF服务器通过SH接口与所述HSS网元连接,并处理收到来自HSS网元的SH接口信息。
8.根据权利要求7所述基于异构计算的I-CSCF方法,其特征在于,所述FPGA芯片通过PCIe接口与所述I-CSCF服务器的CPU相连,在用户发起注册和呼叫请求时,能够将从HSS网元获取的用户数据和用户服务的S-CSCF地址进行加密或解密计算,完成数据的安全存储。
9.根据权利要求8所述基于异构计算的I-CSCF方法,其特征在于,当用户设备UE发起注册时,所述P-CSCF网元收到UE的Register消息,将该消息发送至所述I-CSCF服务器;所述I-CSCF服务器收到来自所述P-CSCF网元的初始Register消息,携带主叫用户的IMPU,向所述HSS网元发送UDR消息,获取用户数据和用户归属的S-CSCF地址,并将上述用户信息调用OpenCL API接口至所述FPGA芯片中进行加密,将加密后数据存储在本地。
10.根据权利要求9所述基于异构计算的I-CSCF方法,其特征在于,当用户发起呼叫时,所述P-CSCF网元收到UE的初始invite消息,并将该消息发送至所述I-CSCF服务器;所述I-CSCF服务器收到来自所述P-CSCF网元的初始invite消息,携带主叫用户的IMPU,查询用户归属的S-CSCF地址,调用OpenCL API接口至所述FPGA芯片中进行解密,获取用户所属的S-CSCF地址和用户数据,再将解密后用户消息转发至所述S-CSCF网元完成始发侧呼叫;
在被叫侧,所述I-CSCF服务器收到IMS***中SIP AS的呼叫消息后,根据被叫的IMPU,调用OpenCL API接口至所述FPGA芯片中进行解密,获取用户所属的S-CSCF地址和用户数据后,再将解密后用户信息转发至所述S-CSCF网元完成被叫侧呼叫。
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