ĐỀ ÁN CƠ SỞ NGÀNH MẠNG MÁY TÍNH TRIỂN KHAI HỆ THỐNG VOICE H.323 & SIP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM ĐỀ ÁN CƠ SỞ NGÀNH MẠNG MÁY TÍNH TRIỂN KHAI HỆ THỐNG VOICE H.323 & SIP Giáo viên hướng dẫn: Ths.Nguyễn Đức Quang Người thực hiện: Nguyễn Văn Sáng MSSV: 1031020010x TP Hồ Chí Minh, 2013 MỤC LỤC Lời Mở Đầu…………………………………………………………….04 I Giới thiệu công nghệ VoIP………………………………………… .04 Giới thiệu chung VoIP…………………………………………………………04 1.1 Tổng quan.…………………………………………………………………….04 1.2 Ưu điểm nhược điểm VoIp…………………………………………… .07 II Tổng quan giao thức H.323………………………………………… Cơ sở xây dựng H.323………………………………………………………… Định nghĩa…………………………………………………………………… Cấu trúc thành phần H.323……………………………………… 3.1 Thiết bị đầu cuối H.323 (H.323 Terminal)……………………………… 3.2 H.323 Gateway………………………………………………………… 3.4 Đơn vị điều khiển liên kết đa điểm (MCU- Multipoint ControlUnit)… H.323 Xone…………………………………………………………………… Bộ giao thức H.323…………………………………………………………… Thiết lập giải phóng gọi cho H.323………………………………… H.323 cho IP Telephone……………………………………………………… III Tổng quan giao thức SIP………………………………………… Tổng quan RFC…………………………………………………………… Tổng quan giao thức SIP………………………………………………… Nguồn gốc phát triển SIP…………………………………………… Các thành phần bên mạng SIP………………………………………… 4.1 SIP User Agent………………………………………………………… 4.2 SIP Server……………………………………………………………… 4.3 Mối liên hệ thành phần mạng SIP……………………… Bản tin SIP…………………………………………………………………… 5.1 SIP Response…………………………………………………………… 5.2 SIP Request……………………………………………………………… 5.3 Các trường Header……………………………………………………… 5.4 Message Body…………………………………………………………… 5.5 Cấu trúc tin SIP……………………………………………………… Chức SIP…………………………………………………………… 6.1 Thiết lập,sửa đổi kết thúc phiên……………………………………… 6.2 Tính di động người sử dụng………………………………………… Thiết lập hủy gọi SIP………………………………………………… Các giao thức hỗ trợ SIP………………………………………………… 8.1 RSVP (Reource Revervation Protocol): Giao thức chiếm trước tài nguyên mạng……………………………………………………………………………… 8.2 RTP (Real Time Tranpsport Protocol): Giao thức vận chuyển thời gian thực 8.3 RTCP (Real-Time Transport Control Protocol): odd port-port lẻ………… 8.4 RTSP (Real Time Streaming Protocol): Giao thức tạo luồng thời gian thực 8.5 SDP (Session Description Protocol): Giao thức mô tả phiên kết nối đa phương tiện………………………………………………………………………………… 8.6 MIME (Multipurpose Internet mail Extension): Mở rộng thư tín Internet đa mục đích…………………………………………………………………………… 8.7 HTTP (Hypertext Transfer protocol): Giao thức truyền siêu văn bản…… IV Demo Mục tiêu mô hình…………………………………………………………… Công cụ Demo………………………………………………………………… Các bước……………………………………………………………………… Kết luận………………………………………………………………………… DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Kí hiệu viết tắt Viết đầy đủ Ý nghĩa VoIP Voice over IP Công nghệ truyền thoại mạng IP PSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại công cộng PCM Pulse-Code Modulation Bộ mã hóa mã xung Simple Network Management Protocol Giao thức quản trị mạng đơn giản Session Initiation Protocol Giao thức thiết lập phiên ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ IP Internet Protocol Giao thức Internet IPv4 IP version Giao thức Internet phiên IPv6 IP version Giao thức Internet phiên TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền thông tin UDP User Datagram Protocol Giao thức Datagram người dùng SCTP Stream Control Transmission Protocol Giao thức truyền điều khiển luồng RSVP Reource Revervation Protocol Giao thức chiếm trước tài nguyên mạng RTP Real Time Tranpsport Protocol Giao thức vận chuyển thời gian thực RTCP Real-Time Transport Control Protocol odd port-port lẻ RTSP Real Time Streaming Protocol Giao thức tạo luồng thời gian thực SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên kết nối đa phương tiện MIME Multipurpose Internet mail Extension Mở rộng thư tín Internet đa mục đích HTTP Hypertext Transfer protocol Giao thức truyền siêu văn ITU-T International Telecommunication UnionTelecommunication Standardization Sector Hiệp hội viễn thông quốc tế - Bộ phận chuẩn viễn thông SNMP SIP RAS Register Admission Status Báo hiệu đăng kí, cấp phép, thông tin trạng thái SAP Session Announcement Protocol Giao thức thông báo phiên SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên SS7 Signaling System No.7 Hệ thống báo hiệu số MTP Message Tranfer Part Phần truyền tin TUP Telephone User Part Phần người dùng điện thoại ISDN Integrated Services Digital Network Mạng tích hợp dịch vụ số SCCP Signaling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin gửi tới thầy giáo Ths Nguyễn Đức Quang, lời cảm ơn chân thành sâu sắc trực tiếp hướng dẫn, bảo tận tình suốt trình em làm đề án LỜI MỞ ĐẦU Trước đề cập đến VoIP, tiêu chuẩn quốc tế thường đề cập đến H.323 Giao thức H.323 chuẩn ITU-T phát triển cho phép truyền thông đa phương tiện qua hệ thống dựa mạng chuyển mạch gói, tập giao thức H.323 bao gồm nhiều giao thức bên H.245, H225, Q.931… hoạt động dựa H.323 chặt chẽ phức tạp Những năm trở lại giao thức ATM lại chiếm ưu thay H.323 I TỔNG QUAN VỀ MẠNG VOIP 1.1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG VOIP Đầu năm 1995 công ty VOCALTEC đưa thị trường sản phẩm phần mềm thực thoại qua Internet giới Sau có nhiều công ty tham gia vào lĩnh vực Tháng năm 1996, VOLCALTEC kết hợp với DIALOGIC tung thị trường sản phẩm kết nối mạng PSTN Internet Hiệp hội nhà sản xuất thoại qua mạng máy tính sớm đời thực chuẩn hoá dịch vụ thoại qua mạng Internet Việc truyền thoại qua internet gây ý lớn năm qua dần ứng dụng rộng rãi thực tế Có thể định nghĩa: Voice over Internet Protocol (VoIP) công nghệ cho phép truyền thoại sử dụng giao thức mạng IP, sở hạ tầng sẵn có mạng Internet VoIP công nghệ viễn thông quan tâm không nhà khai thác, nhà sản xuất mà với người sử dụng dịch vụ VoIP vừa thực gọi thoại mạng điện thoại kênh truyền thống (PSTN) đồng thời truyền liệu sở mạng truyền liệu Như vậy, tận dụng sức mạnh phát triển vượt bậc mạng IP vốn sử dụng để truyền liệu thông thường Để hiểu ưu điểm VoIP mang lại, trước hết vào nghiên cứu khác biệt mạng kênh PSTN có với mạng chuyển mạch gói nói chung mạng VoIP nói riêng Kỹ thuật chuyển mạch kênh (Circuit Switching): Một đặc trưng bật kĩ thuật hai trạm muốn trao đổi thông tin với chúng thiết lập “ kênh” (circuit) cố định, kênh kết nối trì dành riêng cho hai trạm truyền tin kết thúc Thông tin gọi suốt Quá trình thiết lập gọi tiến hành gồm giai đoạn: • Giai đoạn thiết lập kêt nối: Thực chất trình liên kết tuyến trạm mạng thành tuyến (kênh) dành riêng cho gọi Kênh PSTN 64kb/s (do mã hóa PCM có tốc độ lấy mẫu tiếng nói 8kb/s mã hóa bit) • Giai đoạn truyền tin: Thông tin gọi suốt Sự suốt thể qua hai yếu tố: thông tin không bị thay đổi truyền qua mạng độ trễ nhỏ • Giai đoạn giải phóng (huỷ bỏ) kết nối: Sau gọi kết thúc, kênh giải phóng để phục vụ cho gọi khác Qua đó, ta nhận thấy mạng chuyển mạch kênh có ưu điểm bật chất lượng đường truyền tốt, ổn định, có độ trễ nhỏ Các thiết bị mạng chuyển mạch kênh đơn giản, có tính ổn định cao, chống nhiễu tốt Nhưng ta không nhắc tới hạn chế phương thức truyền liệu như: • Sử dụng băng thông không hiệu quả: Tính không hiệu thể qua hai yếu tố Thứ nhất, độ rộng băng thông cố định 64k/s Thứ hai kênh dành riêng cho gọi định Như vậy, tín hiệu thoại “lặng” (không có liệu) kênh không chia sẻ cho gọi khác • Tính an toàn: Do tín hiệu thoại gửi nguyên đường truyền nên dễ bị nghe trộm Ngoài ra, đường dây thuê bao hoàn toàn bị lợi dụng để an trộm cước viễn thông • Khả mở rộng mạng kênh kém: Thứ sở hạ tầng khó cấp tương thích với thiết bị cũ Thứ hai, hạn chế hệ thống báo hiệu vốn sử dụng từ trước khả tùy biến cao Kỹ thuật chuyển mạch gói (Packet Switching): Trong chuyển mạch gói tin chia thành gói tin (packet), có khuôn dạng quy định trước Trong gói có chứa thông tin điều khiển: địa trạm nguồn, địa trạm đích số thứ tự gói tin,… Các thông tin điều khiển tối thiểu, chứa thông tin mà mạng yêu cầu để định tuyến cho gói tin qua mạng đưa tới đích Tại node tuyến gói tin nhận, nhớ sau chuyển tiếp trạm đích Vì kỹ thuật chuyển mạch gói trình truyền tin định tuyến động để truyền tin Điều khó khăn chuyển mạch gói việc tập hợp gói tin để tạo tin ban đầu; đặc biệt gói tin truyền theo nhiều đường khác tới trạm đích Chính lý mà gói tin cần phải đánh dấu số thứ tự, điều có tác dụng, chống lặp, sửa sai truyền lại hiên tượng gói xảy Các ưu điểm chuyển mạch gói: • Mềm dẻo hiệu suất truyền tin cao: Hiệu suất sử dụng đường truyền cao chuyển mạch gói khái niệm kênh cố định dành riêng, đường truyền node trạm chia sẻ cho để truyền tin, gói tin hàng truyền theo tốc độ nhanh đường truyền • Khả tryền ưu tiên: Chuyển mạch gói thứ tự cho gói để truyền theo mức độ ưu tiên Trong chuyển mạch gói số gọi bị từ chối phải chấp nhận nhược điểm thời gian trễ tăng lên • Khả cung cấp nhiều dịch vụ thoại phi thoại • Thích nghi tốt có lỗi xảy ra: Đặc tính có nhờ khả định tuyến động mạng Bên cạnh ưu điểm mạng chuyển mạch gói lộ nhược điểm như: • Trễ đường truyền lớn: Do qua trạm, liệu lưu trữ, xử lý trước truyền • Độ tin cậy mạng gói không cao, dễ xảy tắc nghẽn, lỗi tin • Tính đa đường gây lặp tin, loop làm tăng lưu lượng mạng không cần thiết • Tính bảo mật đường truyền chung không cao 1.2 ĐẶC TÍNH CỦA MẠNG VOIP 1.2.1 Ưu điểm • Giảm chi phí: Đây ưu điểm bật VoIP so với điện thoại đường dài thông thường Chi phí gọi đường dài chi phí cho truy nhập Internet Một giá cước chung thực với mạng Internet tiết kiệm đáng kể dịch vụ thoại fax Sự chia sẻ chi phí thiết bị thao tác người sử dụng thoại liệu tăng cường hiệu sử dụng mạng Đồng thời kỹ thuật nén thoại tiên tiến làm giảm tốc độ bit từ 64Kbps xuống 8Kbps, tức kênh 64Kbps lúc phục vụ đồng thời kênh thoại độc lập Như vậy, lý dó lớn giúp cho chi phí thực gọi VoIP thấp việc sử dụng tối ưu băng thông • Tích hợp dịch vụ nhiều dịch vụ: Do việc thiết kế sở hạ tầng tích hợp nên có khả hỗ trợ tất hình thức thông tin cho phép chuẩn hoá tốt giảm thiểu số thiết bị Các tín hiệu báo hiệu, thoại số liệu chia sẻ mạng IP Tích hợp đa dịch vụ tiết kiệm chi phí đầu tư nhân lực, chi phí xây dựng mạng riêng rẽ • Thống nhất: Vì người nhân tố quan trọng dễ sai lầm mạng viễn thông, hội để hợp thao tác, loại bỏ điểm sai sót thống điểm toán có ích Trong tổ chức kinh doanh, quản lý sở SNMP (Simple Network Management Protocol) cung cấp cho dịch vụ thoại liệu sử dụng VoIP Việc sử dụng thống giao thức IP cho tất ứng dụng hứa hẹn giảm bớt phức tạp tăng cường tính mềm dẻo Các ứng dụng liên quan dịch vụ danh bạ dịch vụ an ninh mạng chia sẻ dễ dàng • Vấn đề quản lý băng thông: Trong PSTN, băng thông cung cấp cho gọi cố định Trong VoIP, băng thông cung cấp cách linh hoạt mềm dẻo nhiều Chất lượng VOIP phụ thuộc vào nhiều yếu tố, quan trọng băng thông Do bắt buộc mặt thông lượng thiết bị đầu cuối mà có 10 hệ thống mạng địa điểm khác Hà Nội Sài Gòn kết nối trực tiếp với thông qua router, cho máy tính gọi điện thoại với dùng chương trình bắt gói tin để tìm hiểu quy trình cách thức hoạt động giao thức SIP dùng để thiết lập gọi MÔ HÌNH LÀM DEMO Công cụ Demo : _ máy tính laptop Asus sử dụng Windows 73 _ Dùng phần mềm VMware 9.2 giả lập PC ảo sử dụng Windows7 _ Dùng phần mềm GNS giả lập router Cisco 2691 với Cloud dùng hệ thống mạng _ Phần mềm Brekeke Ondo Sip Server đóng vai trò SIP server _ Phần mềm Xterm Eye Beam đóng vai trò SIP client (phần mềm dùng để thực gọi điện thoại) _ Phần mềm WireShark bắt gói tin gọi Các bước tiến hành : _ Cài đặt chương trình VMware version 9.2 vào máy laptop Asus _ Mở chương trình Vmware 9.2 lên cài đặt Windows7 _ Cài đặt phần mềm GNS3 74 _ Giả lập router Cisco 2691 Cloud cho kết nối với _ Cấu hình cho router sau : R1: Ta xem chi nhánh Hà Nội, có địa IP sau 75 R2 : Ta xem chi nhánh Sài Gòn, có địa IP sau 76 _ Đặt cấu hình địa IP cho máy PC ảo sau _ Đặt cấu hình địa IP cho máy PC thật sau 77 _ Xác định chắn kết nối thông suốt (máy thật ping thấy máy ảo thông router cấu hình) 78 _ Cài đặt SIP Server máy Windows _ Cấu hình SIP server sau 79 _ Thiết lập địa IP địa máy tính cài đặt cấu hình SIP Server,ở địa : 1.1.1.10 80 Tạo danh sách số điện thoại mà muốn SIP server quản lý _ Cài đặt SIP Client ( Xterm Eye Beam ) máy thật máy ảo,đăng nhập với account tương ứng ta tạo account SIP Server Máy PC thật (Win7) cài đặt Sip Client đăng nhập với số điện thoại 101 81 Máy PC ảo ( Win7 ) cài đặt Sip Client đăng nhập với số điện thoại 102 _ Thực gọi máy Kết : 82 _ Sử dụng WireShark bắt gói tin gọi 83 Kết thu từ việc bắt gói tin WireShark cho thấy quy trình thiết lập gọi giao thức SIP sau : Khi ta thực gọi giao thức SIP đưa gói tin Invite để gởi yêu cầu thực gọi tới máy đích hình 1.Gói tin Invite Ở hình ta thấy gói Invite gởi từ số máy 101 có địa IP 1.1.1.2 đến số máy 102 có địa IP 2.2.2.2 sử dụng chương trình User-Agent (Sip Client) Eye Beam 84 Gói tin Invite Sau gởi gói tin Invite nhận phản hồi (cho biết máy đích online – available) giao thức SIP tiếp tục gởi gói tin 180 - Ringing hình 180Ringing để báo hiệu có gọi đến máy đích Đồng thời lúc máy gởi yêu cầu máy đích có tiếng đổ chuông 180-Ringing Khi máy đích cho phép gọi thực (hình thức nhấc máy điện thoại) gói tin 200 – OK khởi tạo bắt đầu thực việc kết nối gọi trực tiếp máy hình 200- OK 85 200- OK Khi gọi kết thúc (hình thức gác máy điện thoại) gói tin BYE khởi tạo để thực việc ngắt kết nối trực tiếp gọi BYE Kết Luận Do hạn chế khuôn khổ đề án kinh nghiệm thực tiễn em không nhiều nên đề án không tránh khỏi có sai sót nhầm lẫn Vì đóng góp thầy cô bạn không giúp đề án em có chất lượng cao mà giúp trang bị cho em kiến thức vững vàng việc nghiên cứu công việc sau 86 Em xin chân thành cảm ơn Tài liệu tham khảo: RFC 3261 : http://www.ietf.org/rfc/rfc3261.txt Các RFC khác IETF liên quan đến SIP : http://www.sipknowledge.com/SIP_RFC.htm Trang web SIP http://www.cs.columbia.edu/sip/ http://www.chez.com/jaaayyy/html/ProjetSIP/SIP07.html (tiếng Pháp) Sách "SIP Demystified" 2001-08 by: Gonzalo Camarillo http://rapidshare.com/files/12389875/sipdemystified.rar 87 [...]... này đòi hỏi ngay cả trong trường hợp mạng bị nghẽn hoặc khi nhiều người sử dụng chung tài nguyên của mạng cùng một lúc • Việc báo hiệu có thể tương tác được với báo hiệu của mạng PSTN • Quản lý hệ thống an toàn, địa chỉ hoá và thanh toán phải được cung cấp, tốt nhất là được hợp nhất với các hệ thống hỗ trợ hoạt động PSTN II GIAO THỨC BÁO HIỆU H.323 1 Cơ sở xây dựng H.323 - Đầu năm 1996 một nhóm các công... H.323 ban đầu là 64 kbit/s) Phía phát và phía thu sẽ có một cơ chế trao đổi để xác định chuẩn nén tiếng nói được sử dụng 3 Cấu trúc và các thành phần của H.323 Cấu trúc H.323 có thể được sử dụng một cách thông dụng ở mạng LAN hoặc mạng gói diện rộng Bất kỳ một mạng gói không đủ tin cậy không có đảm bảo về chất lượng dịch vụ hoặc có độ trễ đều có thể sử dụng H.323 Không những thế, các khả năng của H.323. .. năng: đăng ký tham gia vào một vùng H.323, kết nạp/ tháo gỡ một điểm cuối khỏi vùng Thay đổi băng thông và các chức năng khác liên quan đến quản lý hoạt động của các điểm cuối trong một vùng H.323 16 Hình: Cấu trúc H.323 và các thành phần H.323 Về mặt logic, hệ thống H.323 bao gồm các thành phần 3.1 Thiết bị đầu cuối H.323 (H.323 Terminal): là một trạm đầu cuối trong mạng LAN, đảm nhận việc cung cấp truyền... multimedia) - Phần chức năng điều khiển hệ thống - Và giao diện giao tiếp với mạng LAN Tất cả các thiết bị đầu cuối H.323 đều phải có một đơn vị điều khiển hệ thống, lớp đóng gói H.225.0, giao diện mạng và bộ codec thoại Bộ codec cho tín hiệu video và các ứng dụng dữ liệu của người sử dụng là tuỳ chọn (có thể có hoặc không) - Giao diện với mạng LAN (LAN Interface): Giao diện với mạng LAN phải cung cấp các dịch... vào các thành phần và giao thức độc quyền Hầu hết họ sử dụng khuyến nghị H.323 và 34 cố tuân thủ nó một cách đầy đủ để cố gắng có thể phối hợp hoạt động với nhiều nhà khai thác Thực tế đó làm cho H.323 trở thành mô hình tốt đối với các hệ thống VoIP III TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC SIP : 1 Tổng quan về RFC : Trong kỹ thuật mạng máy tính, các tài liệu RFC (Request For Comments - RFC) là 1 loạt các bản ghi... IETF, của Ủy Ban Kiến Trúc Mạng ( Internet Architecture Board – IAB) và ở mức độ nào đó là của cộng đồng những kỹ sư nghiên cứu về mạng lưới truyền thông máy tính toàn cầu Những bản RFC đầu tiên được tác giả của chúng đánh bằng máy đánh chữ và truyền tay các bản in giữa nhóm những kỹ sư nghiên cứu tại ARPA Tháng 12 năm 1969, các kỹ sư nghiên cứu phân phát các bản RFC mới thông qua mạng lưới truyền thông... tốc độ của kênh 3.2 H.323 Gateway : - Gateway ( GW) là thành phần dùng để kết nối 2 mạng khác loại nhau Một cổng H323 dùng để liên kết mạng H323 với mạng không phải mạng chuẩn H.323 Việc kết nối giữa 2 mạng khác loại nhau thực hiện được nhờ việc dịch các giao thức ( protocol translation) khác nhau cho quá trình thiết lập và giải tỏa cuộc gọi, việc chuyển đổi dạng thông tin giữa các mạng khác nhau và... truyền thông tin giữa các mạng kết nối với GW 23 -Tuy nhiên một GW sẽ không cần thiết lập cho việc liên lạc giữa các đầu cuối thuộc cùng mạng H.323 -Cấu tạo của một GW bao gồm : 1 Media Gateway Controller (MGC), Media Gateway (MG) và Signaling Gateway (SG) được minh họa trong hình vẽ * Các đặc tính cơ bản của một GW : -Một GW phải hỗ trợ các giao thức hoạt động trong mạng H.323 và mạng sử dụng chuyển mạch... lập và xoá cuộc gọi ở cả phía mạng LAN cũng như phía mạng chuyển mạch SCN - Gateway khi hoạt động sẽ có đặc điểm của một thiết bị đầu cuối H.323 hoặc một MCU trong mạng LAN và có đặc điểm của một thiết bị đầu cuối trong SCN hoặc một MCU trong SCN 3.3 Gatekeeper 25 Một Gatekeeper ( GK ) được xem là bộ não của mạng H.323, nó chính là điểm trung tâm cho mọi cuộc gọi trong mạng H.323 Mặc dù là thành phần... phóng cuộc gọi cho H.323 31 Báo hiệu H.323 là một quá trình phức tạp Tương tác giữa các phần tử trong mạng H.323 trong quá trình báo hiệu được mô tả như sau: Hình 6 Báo hiệu thiết lập cuộc gọi giữa mạng chuyển mạch gói và PSTN Hình 6.1 Quá trình thiết lập cuộc gọi H.323 Nếu xem xét một cuộc gọi giữa hai đầu cuối H.323 thì quá trình được thiết lập như sau: 32  Trước hết, cả hai đầu cuối H.323 phải được ... phần bên mạng SIP : Thành phần SIP : bao gồm SIP User Agent ( UA ) SIP server 4.1 SIP User Agent: SIP UA thiết bị đầu cuối điểm cuối dialog : SIP UA gửi - nhận yêu cầu trả lời SIP , điểm cuối... UPDATE Method Request URI SIP version Cấu trúc Request Line SIP request 5.3 Các trường header Khuôn dạng trường header: Tên trường header: giá trị trường header Có trường header bắt buộc tùy chọn... chức SIP độc lập không phụ thuộc vào giao thức thuộc giao thức Mặt khác SIP hoạt động hỗ trợ với giao thức báo hiệu khác H.323 SIP giao thức theo thiết kế mở mở rộng thêm chức Sự linh hoạt tin SIP