SIP协议凭借其简单、灵活和易扩展等优点成为构建VoIP系统信令的主流协议。但随着用户的高速增长,基于SIP的VoIP系统暴露出“单点失效”和“性能瓶颈”等问题。P2P技术具有高容错和高可扩展性等优点,不会因为单个节点的失败影响整个网络。因此,研究有效的机制将P2P与SIP相结合,建立一个全新架构的P2P-SIP VoIP网络会话模型,可以大大提高VOIP系统的性能,对于VoIP技术的发展有着十分重要的现实意义。本论文首先对VoIP系统的基本原理及其相关通讯协议,特别是SIP协议的架构与呼叫处理流程进行了深入的研究;其次分析对比了现有几种P2P算法的优缺点和性能,对其中综合性能较高的Kademlia进行改进,将其作为VoIP系统底层的路由算法。在以上理论研究的基础上,论文对P2P与SIP相互融合的方案进行了详细的讨论,提出一种基于改进Kademlia的P2P-SIP网络通信模型,最后以代码的可移植性、可复用性为基本原则,设计了基于P2P-SIP融合技术的VOIP系统的总体架构,并在Windows环境下实现了该设计。对系统的测试结果表明,本论文实现了预定的设计目标,所设计的VoIP系统功能稳定且呼叫延时较小,音、视频通话质量良好。本论文的特色与创新点主要体现在以下几个方面:(1)采用第三代结构化P2P技术,设计实现了一种P2P-SIP网络电话系统,系统同时支持C/S以及P2P两种SIP通信模式,用户可以根据自己的网络情况自由选择向服务器注册或向P2P网络注册。(2)采用改进的Kademlia路由算法进行节点的并行搜索并增加搜索缓存机制,加快了用户查找速度,减少了VoIP的呼叫延迟。(3)采用模块化设计方式,使系统可以很容易地扩展对其他的DHT路由算法的支持,只需实现规定的接口即可;采用核心层与界面层相分离的设计方法,使代码具有很强的可移植性和可复用性。