Giao thức truyền voice qua IP

Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP Chương 2. Giao thức truyền voice qua IP 2.1. Kiến trúc và các tầng của OSI và IP 2.1.1. Kiến trúc OSI  Kiến trúc và chức năng các tầng trong OSI Dựa vào các nguyên tắc trên, mô hình OSI được chia làm 7 tầng, mỗi tầng chỉ thực hiện một chức năng là nhận dữ liệu từ tầng bên trên để chuyển giao xuống cho tầng bên dưới và ngược lại. Khi đi đến một tầng mới gói tin sẽ được đóng thêm một phần đầu đề khác và được xem như là gói tin của tầng mới, công việc trên sẽ tiếp diễn cho tới khi gói tin được truyền lên đường dây mạng để đến bên nhận. • Tầng vật lý (Physical) Chức năng chính là truyền tải chuỗi bit từ đầu cuối này đến đầu cuối khác. Các thuật ngữ liên quan như đặc tính điện, tốc độ, môi trường truyền dẫn, mode truyền tải, chuẩn kết nối… • Tầng liên kết dữ liệu (Data link) Chức năng chính là cung cấp khả năng truyền dữ liệu tin cậy qua môi trường truyền dẫn. Các thuật ngữ liên quan như đơn vị dữ liệu “khung”, địa chỉ MAC, điều khiển lỗi, điều khiển luồng…… Trang - 9 - Hình 2.1 Mô hình 7 lớp OSI. Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP • Tầng mạng (Network) Cung cấp một kết nối và khả năng chọn đường giữa các host trong môi trường liên mạng. Các thuật ngữ liên quan bao gồm gói tin, tuyến, bảng định tuyến, giao thức định tuyến, địa chỉ IP… • Tầng giao vận (Transport) Cung cấp chức năng tạo, giám sát, giải phóng một kết nối ảo khả dụng từ đầu cuối đến đầu cuối, phân bổ các phân mảnh đến các ứng dụng. Các thuật ngữ liên quan như phân mảnh và tái hợp luồng dữ liệu, giám sát lỗi, khôi phục lỗi…. • Tầng phiên (Session) Thực hiện chức năng thiết lập, quản lý, giải phóng phiên thông tin giữa hai host, đồng bộ hóa việc hội thoại của quá trình trình diễn và quản lý việc trao đổi thông tin. Các thuật ngữ liên quan như điều khển hội thoại, điểm đồng bộ…… • Tầng trình diễn (Presentation) Cung cấp khả năng mã hóa thông tin của lớp ứng dụng để sao cho thông tin này hoàn toàn có thể đọc được tại đầu còn lại. Các thuật ngữ liên quan như khuôn dạng dữ liệu, chuyển đổi dữ liệu, nén dữ liệu, mã hóa dữ liệu… • Tầng ứng dụng (Application) Cung cấp ứng dụng trực tiếp cho người ứng dụng sử dụng dịch vụ mạng. Các thuật ngữ liên quan như truyền file, thư điện tử… 2.1.2. Mô hình TCP/IP TCP/IP thực chất là một họ giao thức cùng làm việc với nhau để cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng, hay nói cách khác TCP/IP là một phần mềm được sử dụng trên Internet để truyền thông tin từ máy này sang máy khác và từ mạng này sang mạng khác. Trang - 10 - Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP  Kiến trúc và chức năng các tầng trong TCP/IP TCP/IP gồm 4 tầng như sau : • Tầng ứng dụng Là phần giao tiếp với người dùng để cung cấp các dịch vụ trên mạng. Lớp ứng dụng cho phép việc truy xuất các dịch vụ hiện diện trên toàn mạng TCP/IP. • Tầng truyền tải (Transport) Nhiệm vụ chính của tầng truyền tải là cung cấp đường thông tin giữa các trình ứng dụng. Tầng truyền tải phân chia dòng dữ liệu cần truyền đi thành các đơn vị dữ liệu nhỏ hơn (gói dữ liệu) và chuyển chúng cùng với địa chỉ đích đến tầng thấp hơn để thực hiện quá trình phân phối dữ liệu trong mạng. • Tầng Internet (Internet Layer) Xử lý các tiến trình thông tin giữa các mạng khác nhau. Tầng Internet sẽ thực hiện các chức năng thiết lập đường đi giữa các mạng cũng như thực hiện việc phân phối các gói dữ liệu trên mạng. • Tầng giao tiếp mạng (Network Interface Layer) Là tầng giao tiếp giữa các cấu trúc luận lý bên trên với các kết nối vật lý bên dưới, tầng giao tiếp mạng có nhiệm vụ tiếp nhận các gói dữ liệu từ lớp Internet. Trang - 11 - Hình 2.2 Cấu trúc các tầng trong TCP/IP. Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP • Sự tương quan giữa OSI và họ giao thức TCP/IP 2.1.3. Giao thức IP IP là một giao thức liên lạc không kết nối (connectionless), có nghĩa là nó không cần có giai đoạn thiết lập và hủy bỏ kết nối, nó nhận dữ liệu từ tầng cao hơn, sau đó gắn thêm một header rồi chuyển xuống tầng thấp hơn. Dịch vụ quan trọng nhất của IP là gởi các gói tin đến đích một cách chính xác. 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 Version IHL TOS Total length Identification Flags Fragment offset TTL Protocol Header checksum Trang - 12 - Ứng dụng SNMP TFTP DNS BOOTP FTP TELNET SMTP POP Ứng dụng Trình bày Phiên Vận chuyển UDP TCP Vận chuyển Mạng IP-ICMP-RAP-RARP Mạng Liên kết dữ liệu Thiết bị giao diện mạng Vật lý Phương tiện truyền dẫn Mô hình OSI Các giao thức Mô hình IP Bảng 2.1 So sánh mô hình OSI và IP. Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP Source IP address Destination IP address Options and padding : : : Hình 2.3 Mào đầu của gói IP  Giao thức TCP/IP TCP là một giao thức điều khiển có liên kết (connection - oriented), nghĩa là cần phải thiết lập liên kết (logic) giữa một cặp thực thể TCP trước khi chúng trao đổi dữ liệu với nhau. TCP cung cấp dịch vụ tầng truyền dẫn có độ tin cậy cao, TCP bao gồm điều khiển luồng và phát hiện lỗi. Tốc độ gói có thể tăng hay giảm phụ thuộc mức tải của mạng. • Khuôn dạng của một TCP segment : Bít 0-3 Bít 4-7 Bít 8-11 Bít 12- 15 Bít 16- 19 Bít 20- 23 Bít 27- 27 Bít 28- 31 Cổng nguồn Cổng đích Số trình tự Số xác nhận THL Dự phòng Cờ Kích thước cửa sổ Mã kiểm tra lỗi Con trỏ khẩn • Thủ tục kết nối TCP Trang - 13 - Hình 2.5. Khuôn dạng của một TCP segment Hình 2.6. Thủ tục thiết lập tuyến. Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP Đầu tiên một host khởi động cầu nối bằng cách gởi một gói chỉ ra số tuần tự khởi động x của nó, với một bit nào đó trong phần header được đặt ở trạng thái chỉ ra yêu cầu kết nối. Bước 2, host khác nhận gói này ghi lại số tuần tự x, phúc đáp bằng một báo nhận x+1, và bao hàm cả chỉ số tuần tự khởi động y riêng của nó. Chỉ số báo nhận x+1 có nghĩa là nó đã nhận tất cả các gói có số tuần tự x đến và đang mong nhận gói có số tuần tự x+1.  Giao thức UDP/IP UDP là một giao thức phi kết nối (connectionless protocol) đảm bảo truyền thông end-to-end của dữ liệu.UDP không có chức năng thiết lập và giải phóng kết nối, không cung cấp cơ chế báo nhận, không sắp xếp tuần tự các đơn vị dữ liệu đến và có thể dẫn đến tình trạng dữ liệu mất hoặc trùng dữ liệu mà không có thông báo cho người gởi. Khuôn dạng của một UDP datagram 2.2. Các giao thức báo hiệu cuộc gọi 2.2.1. H.323 Các khuyến nghị H.32x của ITU-T định nghĩa các thiết bị đầu cuối (terminal) thoại trực quan và cách thức chúng được vận hành trên các mạng khác nhau. H.320 Trang - 14 - Source port Destination port Message length Checksum DATA 0 15 16 31 Hình 2.7. Khuôn dạng của UDP datagram. Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP dùng cho mạng N-ISDN, trong khi H.321 áp dụng cho mạng B-ISDN (ATM). H.322 và H.323 áp dụng cho mạng LAN. Sự khác biệt giữa H.322 và H.323 là H.323 áp dụng trong các mạng LAN không có các đảm bảo về chất lượng dịch vụ (QoS) còn H.322 cho các mạng LAN với các đảm bảo về QoS. H.323 có thể áp dụng cho bất kì mạng chuyển mạch gói nào bất chấp lớp vật lí bên dưới. Mạng được kì vọng có thể cung cấp các kĩ thuật giao nhận đáng tin cậy và không đáng tin cậy. H.323 độc lập với mô hình mạng : các terminal H.323 có thể truyền thông qua các hub, bộ định tuyến, brigde và các kết nối quay số. Theo mô hình tham chiếu OSI, kiến trúc H.323 được sắp xếp theo sơ đồ sau Hình 2.8. Kiến trúc H323 trong mô hình OSI 2.2.1.1. Các thành phần chính trong cấu trúc H323 Các thành phần chính trong cấu trúc của H.323 bao gồm: terminal, gateways, gatekeeper, MCU (Multipoint Control Unit) kết nối với nhau tại endpoint. • Terminal Trang - 15 - Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP Được dùng cho truyền thông hai chiều với thời gian thực. Một H.323 terminal có thể là một máy điện thoại hay một máy PC chạy ứng dụng của H.323 và các ứng dụng đa phương tiện khác. Nó được sử dụng cho cả tín hiệu thoại, tín hiệu hình và dữ liệu. H.323 đóng vai trò quan trọng trong điện thoại IP. Mục đích của H.323 tạo các liên kết hoạt động với các thiết bị truyền thông khác. H.323 tương thích với H.324 terminal của mạng chuyển mạch công cộng SCN (Switching Circuit Network), với H.310 terminal trên mạng B-ISDN, H.320 trên ISDN, H.321 trên B- ISDN và H.322 terminal trên mạng cục bộ QoS LAN. • Gateway Gateway thực hiện chức năng chuyển đổi các giao thức cho việc thiết lập và giải phóng cuộc gọi, chuyển đổi các dạng truyền thông giữa mạng dùng H.323 không dùng H.323. Trong điện thoại IP, gateway thực hiện việc kết nối giữa mạng IP và mạng PSTN. Về phía cổng nối với H.323, gateway dùng giao thức kiểm tra báo hiệu H.245 để trao đổi khả năng. Giao thức báo hiệu cuộc gọi H.225 dùng để thiết lập và giải phóng cuộc gọi, và giao thức H.225 RAS dùng cho việc đăng ký các endpoint với gatekeeper. Về phía PSTN, gateway sử dụng giao thức báo hiệu như trong mạng ISDN và SS7. Terminal giao tiếp với gateway sử dụng giao thức kiểm tra báo hiệu H.245 và giao thức báo hiệu cuộc gọi H.225. Gateway chuyển đổi các giao thức này theo kiểu trong suốt (transparent) đối với thiết bị liên lạc trên mạng không dùng H.323 và ngược lại. Gateway cũng tiến hành thiết lập và giải phóng cuộc gọi ở cả hai mạng H.323 và non-H.323. Việc chuyển đổi khuôn dạng tín hiệu âm thanh, hình ảnh, số liệu cũng được thực hiện tại gateway. Việc chuyển đổi giữa âm thanh và hình ảnh có thể không cần thiết nếu như cả hai phía terminal tìm thấy một hình thức giao tiếp chung. Gatekeeper nhận dạng được endpoint nào là gateway khi gateway và terminal đăng ký với gatekeeper. Gateway có thể thực hiện nhiều cuộc gọi đồng thời giữa Trang - 16 - Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP mạng H.323 và mạng non-H.323. Một gateway là một thiết bị logic của H.323 và có thể sử dụng như một phần của gatekeeper hoặc một MCU. • Gatekeeper Gatekeeper cung cấp chức năng kiểm tra cuộc gọi cho các H.323 endpoints, như việc chuyển đổi địa chỉ và quản lý băng thông như được định nghĩa trong RAS. Gatekeeper trong mạng H.323 có thể tùy chọn. Nếu chúng có mặt trong mạng, terminal và gateway phải sử dụng các dịch vụ của chúng. Chuẩn H.323 đồng thời định nghĩa các dịch vụ mà gatekeeper phải cung cấp và xác định các chức năng tùy chọn khác mà nó có thể cung cấp. Một chức năng tùy chọn khác của gatekeeper là thực hiện báo hiệu tìm đường cuộc gọi. Endpoint gởi các tín hiệu báo hiệu cuộc gọi tới gatekeeper để gatekeeper tìm đường đến endpoint đích. Các endpoint có thể luân phiên gởi trực tiếp các tín hiệu báo hiệu cuộc gọi tới các end point tương đương . Chức năng này sử dụng để điều khiển các cuộc gọi cung cấp trong mạng hơn là các cuộc gọi trong mạng. Gatekeeper là tùy chọn trong hệ thống H.323. Các dịch vụ cung cấp bởi gatekeeper có thể được định nghĩa bằng RAS và bao gồm cả việc chuyển đổi địa chỉ, kiểm tra việc tiếp nhận cuộc gọi, kiểm tra băng thông, và quản lý vùng H.323. Mạng H.323 có Gateway điện thoại IP cần gatekeeper để chuyển đổi số điện thoại ( E.164) sang địa chỉ truyền. i) Các thành phần gatekeeper quản lý Trang - 17 - Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP Hình 2.9. Các thành phần do gatekeeper quản lý ii) Nhiệm vụ của Gatekeeper • Chuyển đổi địa chỉ. • Kiểm tra việc tiếp nhận đăng ký. • Kiểm tra băng thông. iii) Các chức năng tùy chọn của gatekeeper • Kiểm tra báo hiệu cuộc gọi. • Cho phép cuộc gọi. • Quản lý cuộc gọi.  MCU (Multipoint Control Unit) Cung cấp khả năng kết nối với ba hoặc nhiều H.323 terminals hơn nữa. Tất cả các terminal tham gia cuộc nó chuyện hình thành kết nối với MCU. MCU quản lý hình thức nói chuyện hội thảo, dàn xếp giữa các terminal nhằm mục đích xác định việc mã hóa, giải mã tín hiệu âm thanh hoặc tín hiệu hình sử dụng, và cóthể điều khiển dòng thông tin. Gatekeeper, gateway, terminal là các thành phần riêng biệt của chuẩn H.323 nhưng có thể được sử dụng như một thiết bị ngoại vi duy nhất. MCU bao gồm hai thành phần là MC ( Mutipoint Controller) và MP (Multi Processor) để thực hiện kết hợp giữa tiếng nói và hình ảnh Trang - 18 - [...]... giao thức SIP đúng hơn là một mơi trường độc lập và có thể được sử dụng với một số giao thức truyền tải Thực vậy, bất kì giao thức luồng hay giao thức gói dữ liệu mà phân phối u cầu hay đáp ứng hồn tồn đầy đủ thì đều có thể được sử dụng Các giao Trang - 24 - Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP thức như là UDP và TCP trong mạng Internet và X.25, ATM AAL5, CLNP, TP4, IPX hay PP ở một nơi nào đó SIP... 2.3.2.3 Giao thức RTCP – Real Time Transport Control Protocol Mặc dù giao thức RTP là một giao thức độc lập, nhưng thường được hỗ trợ bởi giao thức RTCP RTCP trả về nguồn thơng tin về sự truyền thơng và các thành phần đích - Gửi về nguồn các thơng số bên thu như kiểu nén tín hiệu - Điều chỉnh lưu lượng dữ liệu bên phát cho phù hợp với đường truyền Trang - 36 - Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP Tùy... nối của mạng Một vùng có thể bao gồm nhiều phân đoạn mạng khác nhau được kết nối thơng qua các bộ định tuyến và một số thiết bị khác 2.2.1.2 Các giao thức sử dụng để thực hiện cuộc gọi với chuẩn H.323 Dưới đây là sơ đồ các giao thức được sử dụng Trang - 19 - Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP Hình 2.11 Các giao thức trong H323  Các chuẩn mã hóa âm thanh Mã hóa âm thanh là q trình mã hóa tiếng nói... điều khiển đàm thoại… nằm trong các giao thức riêng biệt SIP có một kiến trúc modul, trong đó các chức năng khác nhau được thực hiện với các giao thức khác nhau Các giao thức có thể được thay thế một cách dễ dàng và thậm chí các thành phần của H.323 có thể được tích hợp vào trong mơi trường SIP SIP sử dụng giao thức mơ tả phiên SDP để mơ tả các loại khả năng và các dạng truyền thơng được hổ trợ bởi terminal... được gởi trong các thơng điệp SIP nhưng cũng có thể được gởi theo những đường khác.Các phiên Trang - 25 - Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP cũng có thể được thơng báo đến một nhóm lớn những người sử dụng các giao thức IETF khác Giao thức thơng báo phiên (SAP), trước hết được dùng để thơng báo cho các hội thảo chung lớn và các luồng phát thanh quảng bá giống như là truyền hình hay phát thanh Internet... hay đồng bộ, H.245 cho việc điều khiển, các bộ codec hình ảnh H.261 và Trang - 31 - Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP H.263, các bộ codec âm thanh G.711, G.722 G.728, G.729 và G.723, và chuẩn T.120 của các giao thức của các cách thức truyền thơng đa phương tiện Kết hợp với nhau, chúng tạo nên một bộ giao thức được tích hợp hướng theo thứ tự từ trên xuống Việc trộn lẫn các dịch vụ bao gồm trao đổi... truyền và phản hồi kết quả về host nguồn chẳng hạn khi bộ định tuyến khơng thể chuyển gói đi tiếp Trang - 32 - Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP đến đích, đích đến sẽ nhận được thơng tin về sự cố xảy ra nhờ vào giao thức ICMP Tin báo ICMP được sử dụng kèm với giao thức IP trong tất cả IP Module Cấu trúc tin báo ICMP 1.0.1 Type Code checksum Unused Internet header + 64 bit of original datagram • Type:... SIP khơng u cầu bất cứ giao thức truyền tải tin cậy nào và các client đơn giản được thực thi bằng cách sử dụng giao thức truyền tải UDP TCP sử dụng cho một số trường hợp khác như bảo mật hay khơng thể kết nối udp được Hình 2.12 Kiến trúc các giao thức Chức năng của SIP tập trung vào việc báo hiệu, so với H.323 gồm tất cả các chức năng được u cầu cho việc đàm thoại Giao thức SIP bao gồm báo hiệu cuộc... tương tự như IP header với các trường: -Protocol ICMP = 1 Trang - 33 - Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP -64 bits of original Datagram : 64 bit dữ liệu trong gói ban đầu được host gởi kèm trong tin báo ICMP để chuyển tin báo đến đúng nơi xử lý tương hợp Nếu giao thức ở cấp cao sử dụng giá trị port, các giá trị này cũng nằm trong 64 bits đầu tiên của gói dữ liệu ban đầu 2.3.2 Giao thức thời gian... trung, kết quả được Trang - 29 - Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP trộn và các luồng truyền thơng được xử lí từ MCU có thể được truyền tải đến các endpoint theo nhiều hướng đảm bảo băng thơng của mạng  Hội thoại đa điểm trong SIP Các cuộc đàm thoại nhiều bên trong SIP về cơ bản hoạt động theo cách tương tự như trong H.323 chỉ khác là khơng có MCU Trong SIP, một cầu dẫn (bridge) thực hiện chức năng . 2.2 Cấu trúc các tầng trong TCP /IP. Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP • Sự tương quan giữa OSI và họ giao thức TCP /IP 2.1.3. Giao thức IP IP là một giao thức liên lạc không kết nối (connectionless),. Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP Chương 2. Giao thức truyền voice qua IP 2.1. Kiến trúc và các tầng của OSI và IP 2.1.1. Kiến trúc OSI  Kiến trúc và chức. IP. Chương 2 Giao thức truyền voice qua IP Source IP address Destination IP address Options and padding : : : Hình 2.3 Mào đầu của gói IP  Giao thức TCP /IP TCP là một giao thức điều khiển có liên