近年来,VoIP应用得到了越来越广泛的应用,越来越多的企业和个人选择网络电话来进行实时通信。随着互联网中联网主机的数目日渐增加,很多主机都会处于NAT之后,网络地址转换技术尽管能够有效解决IPv4地址不足的问题,但由于NAT设备阻碍VoIP系统中的消息直连,使得NAT穿越成为了端到端应用中一个亟待解决的问题。因此,研究VoIP系统中私网穿越的方案和流程具有重要的现实意义。本文从介绍NAT的分类及当前业界较为主流NAT穿越方式开始,分析了应用层网关、STUN方案、TURN方案、ICE方案等主流方案的优缺点。在此基础上结合轻量级VoIP系统的需求,设计了一种基于ICE协议来构建轻量级VoIP系统中的私网穿越方案,并按照该方案实现了基于SIP和Reload协议的私网穿越子系统,达成了轻量级VoIP系统中终端信令和媒体消息的直连,体现了VoIP系统的轻量性。之后设计用例搭建环境对私网穿越子系统进行了测试,验证了其实现的正确性和完备性。本研究的成果解决了轻量级VoIP应用中一个重要且无法回避的问题,对于P2P应用的发展起到了极大的推动作用。