NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SIP TRONG THÔNG TIN ĐA PHƢƠNG TIỆN TRÊN INTERNET

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SIP TRONG THÔNG TIN ĐA PHƯƠNG TIỆN TRÊN INTERNET Chương 1: Cơ sở truyền thông đa phương tiện trên Internet (Multimedia IP). Chương 2: Giao thức SIP (Session Initiation Protocol). Chương 3: Ứng dụng SIP trong thông tin đa phương tiên trên Internet và khả năng mở rộng SIP. Kết luận.

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG Trần Bích Phƣơng NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SIP TRONG THÔNG TIN ĐA PHƢƠNG TIỆN TRÊN INTERNET Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2014 LỜI MỞ ĐẦU Nhu cầu trao đổi thông tin của con người đang bùng nổ. Các mạng Internet tốc độ cao làm cho việc trao đổi các đa phương tiện ngày càng dễ dàng hơn đã tác động và làm thay đổi nhiều đến các cách truyền thông tin truyền thống của con người. Các ứng dụng truyền thông dựa trên Internet đang được phát triển rất mạnh. Để đáp ứng được sự phát triển này thì các giao thức mới, các tiêu chuẩn mới về Internet cũng được đưa ra với mục đích tạo ra chất lượng phục vụ tốt hơn. Và sự ra đời của giao thức SIP cũng không nằm ngoài mục đích đó. Giao thức SIP (Session Initiation Protocol – Giao thức khởi tạo phiên) là một giao thức điều khiển lớp ứng dụng mà có thể thiết lập, chuyển đổi và kết thúc các phiên đa phương tiện trên Internet. SIP có ứng dụng rộng rãi trong thông tin đa phương tiện trên Internet như hội nghị truyền hình, VoIP (Voice Over Internet Protocol), nhắn tin, di động đa phương tiện,… Với những lý do trên mà tôi chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng SIP trong thông tin đa phương tiện trên Internet” làm luận văn tốt nghiệp của mình. Luận văn gồm 3 chương:  Chương 1: Cơ sở truyền thông đa phương tiện trên Internet  Chương 2: Giao thức SIP.  Chương 3: Ứng dụng SIP trong thông tin đa phương tiên trên Internet và khả năng mở rộng SIP.  Kết luận. Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: PGS,TS. Trần Hồng Quân Phản biện 1: ………………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 LỜI MỞ ĐẦU Công nghệ thông tin đóng vai trò ngày càng quan trọng trong tất cả các lĩnh vực của đời sống, đặc biệt là trong việc truyền thông tin. Ngày nay, cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin nói chung, Internet đã làm biến đổi một phần thế giới. Sự phát triển của Internet tạo ra sự gần gũi giữa các miền vùng, các nước khác nhau về mặt khoa học công nghệ cũng như nhu cầu thông tin xã hội. Nhu cầu trao đổi thông tin của con người đang bùng nổ. Các mạng Internet tốc độ cao làm cho việc trao đổi các đa phương tiện ngày càng dễ dàng hơn đã tác động và làm thay đổi nhiều đến các cách truyền thông tin truyền thống của con người. Các ứng dụng truyền thông dựa trên Internet đang được phát triển rất mạnh. Để đáp ứng được sự phát triển này thì các giao thức mới, các tiêu chuẩn mới về Internet cũng được đưa ra với mục đích tạo ra chất lượng phục vụ tốt hơn. Và sự ra đời của giao thức SIP cũng không nằm ngoài mục đích đó. Giao thức SIP (Session Initiation Protocol – Giao thức khởi tạo phiên) là một giao thức điều khiển lớp ứng dụng mà có thể thiết lập, chuyển đổi và kết thúc các phiên đa phương tiện trên Internet. SIP có ứng dụng rộng rãi trong thông tin đa phương tiện trên Internet như hội nghị truyền hình, VoIP (Voice Over Internet Protocol), nhắn tin, di động đa phương tiện,… Với những lý do trên mà tôi chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng SIP trong thông tin đa phương tiện trên Internet” làm luận văn tốt nghiệp của mình. Luận văn gồm 3 chương: 2  Chương 1: Cơ sở truyền thông đa phương tiện trên Internet (Multimedia IP).  Chương 2: Giao thức SIP (Session Initiation Protocol).  Chương 3: Ứng dụng SIP trong thông tin đa phương tiên trên Internet và khả năng mở rộng SIP.  Kết luận. CHƢƠNG 1 - CƠ SỞ TRUYỀN THÔNG ĐA PHƢƠNG TIỆN TRÊN INTERNET (MULTIMEDIA IP) 1.1. Giới thiệu chung về Internet 1.1.1. Internet là gì? Internet là một liên mạng máy tính toàn cầu được hình thành từ các mạng nhỏ hơn, liên kết hàng triệu máy tính trên thế giới thông qua cơ sở hạ tầng viễn thông. 1.1.2. Lịch sử phát triển mạng Internet Mạng Internet xuất phát từ mạng ARPANET (Advanced Research Projects Agency) của Mỹ và ngày nay đã trở thành mạng toàn cầu kết nối hàng trăm triệu người trên thế giới. Ngày nay mạng Internet là một mạng công cộng kết nối hàng trăm triệu người trên thế giới. 1.1.3. Cấu trúc Internet Cấu trúc Internet gồm các mạng máy tính được kết nối với nhau thông qua các kết nối viễn thông. Thiết bị dùng để kết nối các mạng máy tính với nhau là cổng nối Internet hoặc bộ định tuyến. 3 Hình 1.1: Cấu trúc Internet 1.1.4. Các dịch vụ cơ bản của Internet 1.2. Bộ giao thức TCP/IP 1.2.1. Giới Thiệu TCP/IP (Transmission Control Protocol - Giao thức điều khiển truyền thông /Internet Protocol - Giao thức Internet) giúp cho các máy tính có thể liên lạc với nhau qua mạng. TCP/IP không chỉ gồm 2 giao thức mà thực tế nó là tập hợp của nhiều giao thức. Chúng ta gọi đó là một hệ giao thức hay bộ giao thức. 1.2.2. Tổng quát TCP/IP sử dụng mô hình truyền thông bốn tầng. Mỗi giao thức của họ TCP/IP đều thuộc một trong các tầng này. Các tầng trong mô hình này như hình 1.4. 4 Hình 1.4: Các lớp của mô hình TCP/IP 1.2.2.1. Tầng Giao Diện Mạng (Network Interface Layer) Tầng giao diện có trách nhiệm đưa dữ liệu tới và nhận dữ liệu từ phương tiện truyền dẫn. Tầng này gồm các thiết bị phần cứng vật lí chẳng hạn như card mạng và cáp mạng. 1.2.2.2. Tầng Liên Mạng (Internet Layer) - Nằm bên trên tầng giao diện mạng. Tầng này có chức năng gán địa chỉ, đóng gói và định tuyến (Route) dữ liệu. 1.2.2.3. Tầng Giao Vận (Transport Layer) - Có trách nhiệm thiết lập phiên truyền thông giữa các máy tính và quy định cách truyền dữ liệu. 1.2.2.4. Tầng Ứng Dụng (Application Layer) - Gồm nhiều giao thức cung cấp cho các ứng dụng người dùng. Được sử dụng để định dạng và trao đổi thông tin người dùng. 1.2.2. Địa chỉ IP 1.2.2.1. Địa chỉ IP 5 - Địa chỉ IP cho biết vị trí của một hệ thống trong một mạng giống như địa chỉ xác định ngôi nhà trên một con đường nào đó. Địa chỉ IP phải là duy nhất trên toàn cầu . 1.2.2.2. Địa chỉ IP Public và Địa chỉ IP Private 1.2.2.3. Lớp địa chỉ - Có 5 lớp địa chỉ IP để tạo các mạng có kích thước khác nhau gồm: Lớp A, Lớp B, Lớp C, Lớp D, Lớp E. TCP/IP hỗ trợ gán địa chỉ lớp A, lớp B, lớp C cho các trạm. Các lớp này có chiều dài phần NET ID và HOST ID khác nhau nên số lượng mạng và số lượng trạm trên mỗi mạng cũng khác nhau: Hình 1.5: Các lớp địa chỉ IPv4 1.3. Kiến thức truyền thông đa phƣơng tiện trên Intenet Đa phương tiện được sử dụng trên mạng Internet thông qua các giao thức ứng dụng IP. Có hai giao thức đóng vai trò nổi bật trong tất các kiến trúc: Các giao thức báo hiệu và các giao thức truyền tải phương tiện truyền thông. Hình 1.6 mô tả kiến trúc giao thức gồm phần lõi và hỗ trợ các giao thức. 6 Hình 1.6: Kiến trúc truyền thông đa phƣơng tiện trên Internet 1.3.1. Các giao thức lõi: Báo hiệu Giao thức báo hiệu cốt lõi cho truyền thông đa phương tiện là giao thức khởi tạo phiên SIP. SIP hoạt động cùng với giao thức mô tả phiên. SIP quyết định về vấn đề quản lý phiên, SDP chịu trách nhiệm về phiên mô tả. 1.3.2. Các giao thức lõi: Loại phương tiện Media Các giao thức cơ sở cho truyền tải phương tiện là: Real-time Transport Protocol (RTP) , Message Session Relay Protocol (MSRP), Transmission Control Protocol (TCP). 1.3.3. Các giao thức khác 1.3.3.1. Chất lượng dịch vụ QoS Là một khái niệm rộng và có thể tiếp cận theo nhiều hướng khác nhau. Các giải pháp về chất lượng dịch vụ gồm giải pháp dịch vụ tích hợp (Integrated Service), giải pháp dịch vụ phân biệt (Differentiated Services)… 1.3.3.2. Các chính sách điều khiển 7 Các nhu cầu thực hiện các cơ chế chất lượng dịch vụ thường đi kèm theo chính sách điều khiển như COPS Common Open Policy Service (Dịch vụ chính sách mở chung) 1.3.3.3. Authentication, Authorization, and Accounting (AAA) – Xác thực, phân quyền, tính cước AAA cho phép nhà quản trị mạng biết được các thông tin quan trọng về tình hình cũng như mức độ an toàn trong mạng. Nó cung cấp việc xác thực (authentication) người dùng nhằm bảo đảm có thể nhận dạng đúng người dùng. 1.3.3.4. Conferencing Hội nghị: một trong những tình huống giao tiếp phức tạp nhất là nhiều người tham gia cùng trò chuyện, điều này có thể thực hiện, cho phép nâng cao các cuộc hội thoại đa điểm, các giao thức bổ sung như giao thức BFCP - Binary Floor Control Protocol. 1.3.3.5. Chuyển đổi địa chỉ NAT NAT thực hiện các chức năng chính sau: chuyển đổi địa chỉ IP nguồn thành địa chỉ IP của chính nó, gửi dữ liệu tới máy tính từ xa và nhớ được gói dữ liệu đó đã sử dụng cổng dịch vụ nào, dữ liệu khi nhận được từ máy tính từ xa sẽ được chuyển tới cho các máy con. 1.3.3.6. Các giao thức Internet trong các vùng mạng Có rất nhiều giao thức Internet mà tập trung cung cấp các loại hình dịch vụ như thông tin giải trí, trực tuyến hoặc thông tin liên lạc: HTTP (HyperText Transfer Protocol - Giao thức truyền tải siêu văn bản). Nó là giao thức cơ bản mà World Wide Web sử dụng. SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) là giao thức tin cậy chịu 8 trách nhiệm phân phát Mail. IMAP (Internet Message Access Protocol) là giao thức chuẩn để truy cập thư điện tử từ server cục bộ của bạn. 1.4. Kết luận chƣơng 1 Chương 1 luận văn đã giới thiệu thế nào là Internet, các đặc điểm cơ bản của giao thức TCP/IP cũng như kiến trúc truyền thông đa phương tiện trên Internet. CHƢƠNG 2 GIAO THỨC KHỞI TẠO PHIÊN SIP 2.1. Giới thiệu về giao thức SIP 2.1.1. Định nghĩa giao thức SIP Giao thức SIP (Secssion Initiation Protocol) là giao thức báo hiệu điều khiển lớp ứng dụng được dùng để thiết lập, duy trì, kết thúc các phiên truyền thông đa phương tiện (multimedia) có một hoặc nhiều người tham gia. 2.1.2. Sự phát triển của giao thức SIP Đầu tiên SIP chỉ đơn thuần là một giao thức dùng để thiết lập phiên quảng bá cho Internet2. SIP được phát triển bởi SIP Working Group trong IETF. Phiên bản đầu tiên được ban hành vào tháng 3 năm 1999 trong tài liệu RFC 2543. Sau đó, SIP trải qua nhiều thay đổi và cải tiến. Phiên bản mới nhất hiện nay được ban hành trong IETF RFC 3261. RFC 3261 hoàn toàn tương thích ngược với RFC [...]... các dịch vụ Web khác, cho phép truyền thông đa phương tiện như hội nghị truyền hình và trò chuyện trực tuyến 14 CHƢƠNG 3 - ỨNG DỤNG SIP TRONG THÔNG TIN ĐA PHƢƠNG TIỆN TRÊN INTERNET 3.1 Hội nghị truyền hình 3.1.1 Giới thiệu chung 3.1.1.1 Hội nghị truyền hình là gì? Giải pháp hội nghị truyền hình dựa trên công nghệ IP với sự hỗ trợ nhiều giao thức (H.320, H.323, SIP, SCCP) cho phép triển khai hệ thống... Skype là một ví dụ điển hình của dịch vụ truyền thông mạng ngang hàng công cộng  Mạng ngang hàng SIP toàn cầu: mọi cá nhân có thể truy cập trên Internet để thực hiện truyền thông đa phương tiện Yêu cầu duy nhất là chỉ sử dụng thiết bị mạng ngang hàng SIP  Mạng ngang hàng ứng dụng cho các máy chủ SIP theo hình thức tự tổ chức, ngay cả truyền thông dựa trên CS SIP có thể giảm chi phí hoạt động bằng cách... hơn cho các dịch vụ VoIP Cấu trúc của SIP tương tự với cấu trúc của HTTP (giao thức client-server) Nó bao gồm các yêu cầu được gởi đến từ người sử dụng SIP client đến SIP server Server xử lý các yêu cầu và đáp ứng đến client Một thông điệp yêu cầu, cùng với các thông điệp đáp ứng tạo nên sự thực thi SIP SIP sẽ cho phép thực hiện truyền thông đa phương tiện trên Internet, tiếp tục cung cấp một cấp độ... header của bản tin SIP 2.4.1 Cấu trúc bản tin SIP Hình 2.3 cấu trúc tổng quát bản tin SIP, gồm: Startline Header Hình 2.3: Cấu trúc bản tin SIP - Start line: truyền loại bản tin và version Body 11 - Header: mang thuộc tính của bản tin và ý nghĩa của bản tin - Body: dùng để mô tả phiên được khởi tạo Nó có thể được dùng để chứa dữ liệu phục vụ bản tin 2.4.2 Các trường header của bản tin SIP Các trường... DHT trả về địa chỉ IP cho các lớp SIP của người gọi SIP UA của người gọi có thể gửi trực tiếp bản tin INVITE vào nút gọi Cuối cùng kết thúc mạng ngang hàng P2P và thiết lập cuộc gọi 3.3.1.3 Một số ứng dụng của P2P SIP Dựa trên tiêu chuẩn IETF, các trường hợp sử dụng thông tin liên lạc P2P đã được thực hiện và ngày càng phát triển hơn Một số ví dụ ứng dụng cho P2P SIP:  Nhà cung cấp dịch vụ Skype là... người sử dụng có thể lựa chọn việc ẩn dấu vị trí thực tế của họ Hình 3.9: Sơ đồ cụ thể về kiểm soát cuộc gọi SIP trên Internet 3.2.3 Kết nối mạng VoIP (SIP) và mạng PSTN  Cuộc gọi bắt đầu từ VoIP (SIP) và kết thúc tại PSTN 18 Hình 3.11: Quá trình thiết lập cuộc gọi SIP – PSTN [5]  Cuộc gọi bắt đầu từ PSTN và kết thúc tại VoIP (SIP) 3.2.3 Nhắn tin SIP Sự phát triển dịch vụ nhắn tin hộp thư thoại trên. .. theo RFC 2543 hoàn toàn có thể sử dụng với các hệ thống theo RFC 3261 2.2 Các thành phần trong mạng SIP 2.2.1 Thành phần của giao thức SIP 2.2.1.1 SIP User Agent (người dùng Agent) SIP UA gửi và nhận các yêu cầu và trả lời của SIP, nó là điểm cuối của luồng đa phương tiện và nó luôn là người dùng Equiment 2.2.1.2 SIP Server SIP server là một thực thể luận lý, một SIP server có thể có chức năng của... hoạt động của giao thức SIP SIP có hai loại bản tin: bản tin trả lời và bản tin phúc đáp Giao thức SIP là giao thức báo hiệu, thực hiện điều khiển phiên cho các kết nối đa dịch vụ Về cơ bản hoạt động điều khiển bao gồm khởi tạo, thay đổi và kết thúc một phiên có liên quan đến các phần tử đa phương tiện như: Video, thoại, tin nhắn, game trực tuyến… Là giao thức dựa trên HTTP, SIP cung cấp khả năng tích... toán đám mây cho việc đăng ký SIP, máy chủ SIP và các thành phần khác 3.4 Các giải pháp mở rộng SIP 3.4.1 Nguyên tắc kiến trúc SIP Mở rộng giao thức SIP tuân thủ các nguyên tắc sau: - Độc lập với phiên làm việc: SIP hoạt động không phụ thuộc vào đặc tính phương tiện truyền thông - SIP và phiên độc lập: bản tin SIP thiết lập các bộ định tuyến không liên quan đến các gói tin truyền thống - Nhiều nhà cung... loại server hay nói cách khác một SIP Server có thể hoạt động như các server khác nhau trong các trường hợp khác nhau Trong SIP Server có các thành phần quan trọng như: Proxy Server, Redirect Server, Location Server, Registrar Server, … Hình 2.1: Máy chủ Server SIP 2.2.2 Các giao thức trong SIP Các giao thức khác của IETF có thể sử dụng để xây dựng những ứng dụng SIP SIP có thể hoạt động cùng với nhiều . đa phương tiện trên Internet. SIP có ứng dụng rộng rãi trong thông tin đa phương tiện trên Internet như hội nghị truyền hình, VoIP (Voice Over Internet Protocol), nhắn tin, di động đa phương. đa phương tiện trên Internet. SIP có ứng dụng rộng rãi trong thông tin đa phương tiện trên Internet như hội nghị truyền hình, VoIP (Voice Over Internet Protocol), nhắn tin, di động đa phương. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG Trần Bích Phƣơng NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SIP TRONG THÔNG TIN ĐA PHƢƠNG TIỆN TRÊN INTERNET Chuyên