Nghiên cứu công nghệ truyền thoại qua internet sử dụng giao thức tcp,ip (voip)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ - - Bùi xuân Hạnh NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN THOẠI QUA INTERNET SỬ DỤNG GIAO THỨC TCP/IP (VOIP) KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Điện Tử Viễn Thông Cán hướng dẫn: TS Ngô Thái Trị Hà nội - 2005 CHƯƠNG GIAO THỨC TCP/IP 1.1 Một số khái niệm mạng TCP/IP 1.2 Các thành phần vật lý mạng TCP/IP 1.2.1 Các thiết bị tính toán (Computing devices) 1.2.2 Đường truyền 1.2.3 Các giao tiếp mạng (NIC-Network Interface Card) .3 1.2.4 Bộ tập trung (Hub) 1.2.5 Bộ điều chế giải điều chế (Modem) .4 1.2.6 Bộ chọn đường (Router) 1.2.7 Phần mềm mạng 1.3 Các giao thức TCP/IP 1.3.1 Giao thức dòng thời gian thực RTP (Real Time Protocol) 1.3.2 Giao thức UDP (User Datagram Protocol) 11 1.3.3 Giao thức điều khiển truyền tin (TCP) .12 1.3.4 Giao thức IP (Internet Protocol) 15 1.3.4.1 Khái quát giao thức IP .15 1.3.4.2 Tầng giao diện mạng 15 1.3.4.3 Tầng Internet .16 1.3.4.4 Tầng giao vận 16 1.3.4.5 Tầng ứng dụng .16 1.3.4.6 Địa IP 18 1.4 Tiêu chuẩn H.323 20 1.4.1 Phạm vi H.323 21 1.4.2 Các dịch vụ H.323 22 1.4.3 Các kiểu liệu định nghĩa H.323 22 1.4.4 Các thành phần H.323 23 1.5 Quá trình truyền liệu TCP/IP 24 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VOIP 2.1 Tổng quan VOIP 27 2.1.1 Giới thiệu chung VOIP 27 2.1.2 Hoạt động VOIP 28 2.1.3 So sánh VOIP mạng chuyển mạch công cộng (PSTN) 32 2.2 Các đặc trưng VOIP 34 2.3 Hạn chế việc sử dụng điện thoại VOIP 36 2.4 Ứng dụng VOIP 37 2.5 Các thành phần mạng VOIP 39 2.5.1 Các thiết bị đầu cuối 39 2.5.2 Gateway 40 2.5.3 Gatekeeper 41 2.5.4 Khối điều khiển xử lý đa điểm (MCU) 42 2.5.5 Các Proxy 42 CHƯƠNG BÁO HIỆU VÀ XỬ LÝ CUỘC GỌI TRONG VOIP 3.1 Giới thiệu chung 43 3.2 Định tuyến kênh điều khiển báo hiệu gọi 44 3.2.1 Định tuyến kênh điều khiển gọi .45 3.2.2 Định tuyến kênh báo hiệu gọi 46 3.3 Các thủ tục báo hiệu 47 3.3.1 Thiết lập gọi (Giai đoạn 1) 48 3.3.2 Thiết lập kênh điều khiển (Giai đoạn 2) 51 3.3.3 Thiết lập kênh truyền thông ảo (Giai đoạn 3) 51 3.3.4 Tham số gọi 52 3.3.4.1 Thay đổi độ rộng băng tần 52 3.3.4.2 Trạng thái 54 3.3.5 Kết thúc gọi 55 CHƯƠNG VẤN ĐỀ NÉN TÍN HIỆU VÀ GIẢM THIỂU ĐỘ TRỄ TRONG VOIP 4.1 Tổng quát 59 4.2 Các kỹ thuật nén tín hiệu VOIP 60 4.2.1 Nguyên lý chung mã hoá CELP 63 4.2.2 Nguyên lý mã hoá CS-CELP 65 4.2.3 Nguyên lý giải mã CS-CELP 66 4.2.4 Chuẩn nén G.729A 67 4.2.5 Chuẩn nén G.729B 68 4.2.6 Chuẩn nén G.723.1 69 4.2.7 Chuẩn nén GSM 06.10 (Global System for Mobile) 71 4.2.8 Khử tiếng vọng 72 4.3 Trễ vấn đề giảm thiểu độ trễ 73 4.4 Vấn đề giảm thiểu hoá nguồn trễ 75 4.4.1 Tối thiểu hoá ghi âm bên truyền 75 4.4.2 Tối thiểu hoá trễ Modem 76 4.4.3 Tối thiểu hoá đệm Jitter 76 4.4.4 Trễ đầu cuối đến đầu cuối 77 CHƯƠNG VẤN ĐỀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG VOIP Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 5.1 Giới thiệu 78 5.2 Chất lượng dịch vụ (QoS) 79 5.3 Phân cấp chất lượng 80 5.4 Vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ 81 5.5 Triển khai VOIP Việt Nam .82 5.6 Triển khai VOIP giới 83 Kết luận Danh mục từ viết tắt Viết tắt Tiếng Anh ACELP Algebraic Prediction Tiếng Việt Code Excite Linear Dự đoán tuyến tính kích thích đại số ACD Automatic Call Distribution Tự động phân phối gọi ACF Admission Confirmation Xác nhận yêu cầu truy nhập ACR Admission Control Routine Thủ tục điều khiển thu nạp ADSL Asymmetric Digital Subcriber Line Đường thuê bao số không đối xứng ARJ Admission Reject Từ chối truy nhập ARQ Admission Request Yêu cầu truy nhập ASCCI American Standard Code for Information Interchange I Bộ ký tự ASCCII ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không đồng BCF Bandwidth Change Confirmation Công nhận thay đổi độ rộng băng tần B-ISDN Broadband-Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ băng rộng Bandwidth Change Reject Từ chối thay đổi độ rộng băng tần Bandwidth Change Request Yêu cầu thay đổi băng tần CIF Common Intermediate Format khuôn dạng trung gian chung CRV Call Reference Value Giá trị tham chiếu gọi DCF Disengage Confirmation Xác nhận giải phóng DNS Domain Name Service Dịch vụ tên miền DRQ Disengage Request Yêu cầu giải phóng DS0 Digital Signal Level Tín hiệu số cấp (64Kbps) BRJ BRQ DTMF Dial Tone Multi Frequency EAN Quay số đa tần Enterprise Area Network Mạng xí nghiệp ECTF Enterprise Computer Telephony Forum Diễn đàn máy tính truyền thông ETSI European Technical Standard Institute Viện tiêu chuẩn kỹ thuật châu âu GT Global Transit Chuyển vùng toàn cầu GW Gateway Tram trung chuyển HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn IETF Internet Engineering Task Force IP Internet Protocol Giao thức Internet IPX Internetwork Protocol Exchange Chuyển đổi giao thức Internetwork IRQ Information Request Yêu cầu thông tin IS Integrated Service Tích hợp dịch vụ ISDN Integrated Services Digital Nework Mạng số đa dịch vụ ISP Internet Services Provider Các nhà cung cấp dịch vụ Internet ISUP ISDN User Part ISDN Phía người dùng ITU-T International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Hiệp hội viễn thông quốc tế IVR Interactive Voice Response Tương tác thoại LAN Local Area Network Mạng nội LCF Location Confirmation Công nhận cấp phát LDAP Link Access channel Procedure on D Thủ tục truy nhập kết nối kênh D LRJ Location Reject Từ chối cấp phát LRQ Location Request Yêu cầu cấp phát MC Multipoint Controller Bộ điều khiển đa điểm MCS Multipoint Communications System Hệ thống liên lạc đa điểm LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin gửi tới thầy giáo, Tiến sĩ Ngô Thái Trị - Giám đốc Trung tâm tin học đo lường - Đài Truyền hình Việt Nam - lời cảm ơn chân thành sâu sắc trực tiếp hướng dẫn , bảo tận tình suốt trình em làm luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Trường Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội hết lòng dạy bảo, giúp đỡ em năm học Đại Học, giúp em có kiến thức kinh nghiệm quý báu sống tương lai Cuối cùng, em xin cảm ơn người thân gia đình bạn bè giúp đỡ, động viên em hoàn thành luận văn Hà nội, tháng 05 năm 2005 Sinh viên Bùi xuân Hạnh LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, dịch vụ viễn thông phong phú đa dạng, bao gồm dịch vụ truyền thống tồn thời gian dài dịch vụ phát triển thời gian gần Tiền đề phát triển công nghệ điện tử công nghệ mạng Cụ thể hơn, nói đa dạng dịch vụ viễn thông bắt nguồn từ phát triển công nghệ liên quan truyền dẫn, xử lý tín hiệu, chuyển mạch công nghệ phần mềm … Mạng điện thoại truyền thống PSTN trở nên quen thuộc ngày có vị trí quan trọng đời sống người, sống đại, mà vấn đề liên lạc người trở nên cần thiết hết Tuy nhiên, mạng viễn thông tận hầu hết sử dụng kỹ thuật chuyển mạch kênh, cung cấp cho gọi đường kết nối vật lý 64kbps riêng biệt từ người gọi đến người bị gọi Theo chất lượng thoại qua phương thức tốt gần trở thành tiêu chuẩn cho dịch vụ thoại Tuy nhiên, 64kbps dung lượng lớn để truyền dải tần giới hạn 3,4 KHz Nhất thời đại ngày mà lượng thông tin cần luân chuyển mạng ngày nhiều Công nghệ VOIP (Voice Over Internet Protocol) công nghệ truyền thoại hoàn toàn khác với phương thức truyền thống VOIP thực việc lấy mẫu tín hiệu thoại, số hoá đóng gói chúng thành gói tin truyền qua Internet sử dụng công nghệ chuyển mạch gói, với công nghệ nén tiếng nói tốc độ thấp giúp việc khai thác mạng viễn thông cách hiệu nhiều so với phương pháp truyền thống cho phép mở rộng nhiều dịch vụ tiên tiến tương lai mà hạn chế với mạng điện thoại truyền thống Tuy nhiên, VOIP đặt nhiều thách thức cho nhà thiết kế hệ thống để cung cấp chất lượng thoại chấp nhận hay chí tương đương với điện thoại truyền thống Chẳng hạn vấn đề độ trễ hay tiếng vọng, vấn đề ảnh hưởng trực tiếp đến cảm giác âm Trước điều kiện đó, việc nghiên cứu tìm hiểu VOIP điều cần thiết Luận văn cung cấp nhìn tổng quan VOIP, khái niệm, cấu hình, chuẩn VOIP, yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng thoại VOIP công nghệ nghiên cứu nhiều nói chung công nghệ nhiều điều cần nghiên cứu nên việc hiểu cách chi tiết sâu gói gọn luận văn Hơn nữa, thời gian làm luận văn không nhiều nên nghiên cứu trình bày chắn không tránh khỏi sai sót Rất mong đóng góp ý kiến thầy cô giáo, bạn bè, người có quan tâm VOIP CHƯƠNG GIAO THỨC TCP/IP Trong năm gần đây, lưu lượng thoại phát triển tương đối ổn định lưu lượng số liệu phát triển mạnh mẽ Mạng thoại phát triển tốt song đáp ứng ứng dụng truyền thoại số ứng dụng liệu dùng lượng băng thông nhỏ tương ứng Trong mạng liệu (Internet, PN, VPN ) đáp ứng nhiều ứng dụng số liệu thu hút số lượng người dùng lớn Điều có nghĩa phần lớn lưu lượng thoại truyền qua mạng chuyển mạch gói thời gian không xa Điện thoại qua Internet gây ý mạnh mẽ có khả trở thành tảng cho mạng thoại dùng công nghệ chuyển mạch gói Mặt khác, phương diện công nghệ, mạng liệu không ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày cao người dùng như: phải phát triển công nghệ để truyền liệu tốc độ cao hơn, dung lượng lớn Còn mạng thoại phát triển ổn định, cách thiết lập gọi không khác nhiều so với cách vài thập niên Từ phân tích người ta đưa giải pháp nhằm hợp lưu lượng thoại liệu vào sở hạ tầng mạng đơn nhất, giải pháp công nghệ VOIP (Voice over Internet Protocol).Truyền thông thoại trợ giúp giao thức Internet gọi VOIP VOIP đặc biệt lôi người dùng chúng có giá tương đối thấp Thực tế, chất lượng chuyển tiếp đường dài điện thoại qua IP ngày nâng lên, trở thành bước tiến quan trọng để hội tụ công nghệ truyền thông liệu, video âm (voice) Chúng ta nhìn nhận VOIP khả thiết lập gọi điện thoại gửi fax (facsimiles) qua mạng liệu IP sở với chất lượng dịch vụ thích hợp cước phí thấp nhiều Những nhà sản xuất thiết bị coi hội để đổi bổ sung cân nhà cung cấp dịch vụ Internet Người sử dụng tìm kiếm kiểu ứng dụng hợp âm thanh, liệu.Truyền âm thành công qua mạng chuyển mạch gói mang lại hội lớn, nhiên việc thực thi VOIP cần nhiều yếu tố như: công nghệ, sở hạ tầng, phần mềm, hệ thống Trong tài liệu nhỏ chủ yếu đề cập tới vấn đề tổng quan công nghệ VOIP qua tiêu chuẩn khuyến nghị sử dụng rộng rãi giới 10 TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Proctocol) giao thức cho phép thiết bị khác truyền thông với mạng máy tính TCP/IP phát triển dự án nghiên cứu bắt đầu vào năm 1969 ARPA (Advanced Research Project Agency) thuộc Bộ quốc phòng Mỹ nhằm kết nối máy tính trung tâm nghiên cứu lớn toàn liên bang, đánh dấu phát triển mạng ARPA, tiền thân mạng thông tin toàn cầu Internet ngày 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CỦA MẠNG TCP/IP Các thành phần logic mạng TCP/IP giống mặt cấu trúc mặt cấu tạo vật lý, chúng lại thực chức hoàn toàn khác Các trạm ( host ) Với TCP/IP, thuật ngữ trạm để thiết bị tính toán kết nối vào hệ thống mạng máy tính truyền thông sử dụng họ giao thức TCP/IP Trạm sử dụng chương trình ứng dụng cho phép chúng truyền thông với Một trạm máy tính lớn (mainframe), máy vi tính (microcomputer) hay máy vi tính cá nhân (personal computer) … Mạng (Network) Các host kết nối với qua liên kết vật lý tạo thành mạng, mạng tập hợp hai hay nhiều máy tính kết nối với sử dụng cấu hình định Kiến trúc TCP/IP độc lập với mạng, nghĩa cho phép mạng kết nối thành viên (internetwork) chúng sử dụng họ giao thức TCP/IP Các định tuyến (Routers) Router thiết bị cung cấp khả kết nối số lượng lớn mạng riêng biệt tạo nên mạng TCP/IP Chức router định tuyến dòng lưu lượng chúng đến theo đường khả dụng thời điểm định tuyến từ mạng vật lý sang mạng vật lý khác Các đơn vị liệu gói tin TCP/IP, chúng độc lập với router định tuyến theo đường khác trước chúng đến đích Chức định tuyến thực phần mềm định tuyến cài đặt host hay hoạt động thiết bị đặc biệt cung cấp khả định tuyến, cách thứ hai thường sử dụng mạng TCP/IP lớn 11 1.2 CÁC THÀNH PHẦN VẬT LÝ CỦA MẠNG TCP/IP Mạng TCP/IP xây dựng sở mạng vật lý riêng biệt hay khác cấu hình, chúng tuân thủ cách nghiêm ngặt định nghĩa họ giao thức TCP/IP Các thiết bị mạng TCP/IP phân thành nhóm sau: 1.2.1 Các thiết bị tính toán (Computing Devices) Mạng TCP/IP nhìn chung, bao gồm thiết bị tính toán đa mục đích, chẳng hạn máy tính cá nhân PC, trạm làm việc (work station) loại hay khác loại Các thiết bị cho mục đích đặc biệt, chẳng hạn máy in thông minh, kết nối trực tiếp vào mạng mà thông thường gắn vào hệ thống máy tính mạng Các thiết bị tính toán sử dụng cho người dùng cuối, chạy chương trình ứng dụng giúp cho người sử dụng cuối khai thác mạng gọi host 1.2.2 Đường truyền Đường truyền vô tuyến hữu tuyến, bao gồm phương tiện truyền dẫn tín hiệu như: hệ thống cáp (cáp xoắn, cáp đồng trục, cáp quang …), đường truyền vô tuyến hồng ngoại, sóng viba, tuyến thông tin vệ tinh 1.2.3 Các giao tiếp mạng (NIC - Network Interface Card) Đôi gọi card mạng hay thích ứng mạng (adapter) cắm vào trạm mạng Nhiệm vụ NIC thực chức phần cứng thiết bị tính toán Nó làm nhiệm vụ tầng vật lý, tạo liên kết vật lý để truyền tải luồng thông tin yêu cầu từ lớp cao sau mã hoá thành xung điện Mỗi NIC có địa vật lý mạng, nhà sản xuất NIC phân bổ dãy địa dành cho để đảm bảo trùng lặp địa hai NIC Một số thiết bị tính toán NIC tích hợp, lại hầu hết cần bổ sung NIC cần kết nối thiết bị vào mạng Card giao tiếp mạng loại thiết bị phổ thông để nối máy tính với mạng Trong NIC có thu phát với số kiểu đấu nối 1.2.4 Bộ tập trung (Hub) Hub chia hay gọi tập trung dùng để đấu mạng Sử dụng Hub để đấu nối trạm mạng qua điểm tập trung Người ta chia làm loại Hub sau: 12 Hub bị động (Passive Hub) Hub không xử lý tín hiệu mà đơn thực chức tổ hợp tín hiệu từ số đoạn cáp mạng Khoảng cách tối đa Hub với máy tính phải nhỏ 1/2 khoảng cách tối đa cho phép hai máy tính mạng Hub chủ động (Active Hub) Loại Hub khuếch đại xử lý tín hiệu điện tử truyền thiết bị mạng làm tín hiệu trở nên mạnh Hub thông minh (Intelligent Hub) Giống Hub chủ động có thêm chức quản trị Hub Hub chuyển mạch (Switching Hub) Loại cho phép chọn đường nhanh, dần thay cho Brigde Router 1.2.5 Bộ điều chế giải điều chế (Modem) Là thiết bị có chức chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự ngược lại, dùng để kết nối máy tính qua đường điện thoại Modem cho phép trao đổi thư điện tử, truyền file, truyền fax … Modem dùng để kết nối mạng xa với Tuy nhiên kết hợp với Router để kết nối mạng thông qua mạng điện thoại chuyển mạch công cộng 1.2.6 Bộ chọn đường (Router) Router thiết bị thông minh, thực giải thuật chọn đường tối ưu cho gói tin theo tiêu Router cho phép nối kiểu mạng khác thành liên mạng Muốn Router phải thiết kế cho làm việc với nhiều giao thức Hiện router hãng tiếng CISCO, BAY NETWORKS… làm việc với hầu hết giao thức phổ biến 1.2.7 Phần mềm mạng Một phần cần phải kể đến nghiên cứu mạng TCP/IP phần mềm mạng NIC thực chức mức thấp mạng nhằm cung cấp giao diện host toàn mạng Phần lại, để người sử dụng giao tiếp với mạng giao tiếp với nhau, cần đến phần mềm mạng Các phần mềm mạng cầu nối người dùng giao diện vật lý, việc thông dịch lệnh người sử dụng suốt người sử dụng Người sử dụng khai thác mạng thông qua tập lệnh hay tiện ích mạng phần mềm mạng giúp thông dịch yêu cầu người sử dụng 13 làm việc với tầng thấp Trong thiết bị phần cứng cố định phần mềm mạng có phiên cải tiến giúp cho việc khai thác mạng hiệu 14 1.3 CÁC GIAO THỨC TRONG TCP/IP Kiến trúc mạng TCP/IP định nghĩa cặp giao thức truyền thông tương ứng với tầng lớp hệ thống khác Giao thức tầng n Layer n Giao thức tầng Layer Layer Giao thức tầng Layer Layer Giao thức tầng Layer Layer Hình 1.1 Sơ đồ định nghĩa giao thức, giao diện TCP/IP Các giao thức định nghĩa dạng liệu trao đổi lớp cấp hai hệ thống khác nhau, đồng thời quy định quy tắc để liệu truyền hai mạng Tập hợp giao thức quan trọng hoạt động tầng Internet tầng Transport cung cấp dịch vụ truyền thông Các giao thức truyền thông cung cấp dịch vụ hai dạng: kết nối có định hướng (connection-oriented) kết nối không định hướng (connectionless) Kết nối có định hướng (connection-oriented) Giao thức kết nối có định hướng yêu cầu bên tham gia truyền phải có kết nối logic thực thể đồng mức Các dịch vụ cung cấp giao thức không định hướng tương tự dịch vụ cung cấp hệ thống điện thoại truyền thống Quá trình truyền gồm ba pha định nghĩa rõ ràng: Pha 1: Cài đặt kết nối (tương tự việc quay số gọi) Pha 2: Truyền liệu (tương tự việc đàm thoại) 15 Pha 3: Giải phóng kết nối (tương tự động tác đặt máy, kết thúc gọi) Các thông số kết nối phải thoả thuận từ đầu thực thể tham gia truyền qua thủ tục thiết lập gọi, gọi thủ tục bắt tay (handshake) Với kết nối có định hướng, truyền liệu luôn liên quan đến hai thực thể truyền thông Nếu thực thể muốn truyền thông với thực thể thứ ba hay nhiều cần phải cài đặt kết nối riêng biệt đến thực thể truyền liệu đến thực thể trình riêng Hơn nữa, người nhận xác định thời điểm Sau thiết lập truyền, dòng liệu theo đường kết nối đến đích Các thông tin cần yêu cầu trình truyền thông tin nhận dạng kết nối liệu kết hợp mà thông tin nhận dạng bên nhận Kết nối có định hướng sử dụng để cung cấp dịch vụ yêu cầu độ tin cậy cao dịch vụ truyền thông có tính liên tục Người gửi yên tâm gói tin đến đích cách xác theo thứ tự Nếu có cố xảy ra, toàn kết nối phải giải phóng để thực kết nối thực thể cần phải thông báo kiện Sự giải phóng kết nối thực thể tham gia truyền, thân giao thức, pha giao thức xảy lỗi thời điểm Kết nối không định hướng (connectionless) Giao thức kết nối không định hướng hoạt động hoạt động chuyển thư bưu điện, thư cố gắng chuyển đến đích dựa vào thông tin bì thư Với kết nối không định hướng, không yêu cầu pha rõ rệt liên kết có định hướng Việc truyền thông tin thông qua phase Điểm khác biệt lớn phương thức kết nối không định hướng phương thức kết nối định hướng gói tin lưu chuyển cách độc lập theo đường khác trước đến đích Kết nối không định hướng đặc biệt có tác dụng tổng số liệu nhỏ không liên tục Bởi thời gian cần để thiết lập kênh truyền lớn thời gian trễ dành riêng cho kênh truyền lớn, chí tổng thời gian lớn thời gian truyền liệu thực 16 Một ưu điểm liên kết không định hướng sử dụng định dạng đa phát đáp (multicast) phép truyền thông tới nhiều người lúc Tuy nhiên, với kết nối không định hướng, đảm bảo gói tin đến đích theo thứ tự gửi, gói tin chu du theo đường khác trước đến đích chúng gây nên tượng Jitter VOIP nghiên cứu kỹ phần sau luận văn Vì vậy, kết nối không định hướng thường sử dụng để cung cấp dịch vụ tin cậy, lại giảm thiểu chi phí Phương thức tỏ hiệu phương thức kết nối có định hướng trình bày Cấu trúc TCP/IP xây dựng dựa giao thức Internet, giao thức theo kiểu không định hướng, hoạt động tầng Internet cấu hình phân tầng TCP/IP Những dịch vụ cung cấp sử dụng với giao thức UDP với giao thức TCP Việc lựa chọn phương thức kết nối tùy thuộc vào hoàn cảnh thực tế mạng, dịch vụ mạng cần cung cấp Application layer Transport layer (Host ( Host layer ) layer) FPT FTP TELNET SMTP Transsmission Transsmission Control ControlProtocol Protocol DNS User Datagram SNMP RIP ICMP ICMP Internet layer (Getway layer) layer) Network Interface layer IInternet nternet Protocol Protocol ARP ARP Ethernet Ethernet Token Ring Token bus Fiber Hình1.2 Các tầng giao thức TCP/IP FTP (File Transfer Protocol): giao thức truyền file, cho phép người dùng lấy gửi file tới máy khác Telnet: chương trình mô thiết bị đầu cuối, cho phép người dùng login vào máy chủ từ máy tính mạng SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): giao thức thư tín điện tử 17 DNS (Domain Name Server): dịch vụ tên miền, cho phép nhận máy tính từ tên miền thay cho chuỗi địa Internet khó nhớ SNMP (Simple Network Management Protocol): giao thức quản trị mạng, cung cấp công cụ quản trị mạng RIP (Routing Internet Protocol): Giao thức dẫn đường động ICMP (Internet Control Messege Protocol): nghi thức thông báo lỗi UDP (User Datagram Protocol): Giao thức truyền không kết nối, cung cấp dịch vụ truyền không tin cậy tiết kiệm chi phí truyền TCP (Transmission Control Protocol): Giao thức hướng kết nối, cung cấp dịch vụ truyền thông tin tưởng IP (Internet Protocol): Giao thức Internet chuyển giao gói tin qua máy tính đến đích ARP (Address Resolution Protocol): Cơ chế chuyển địa TCP/IP thành địa vật lý thiết bị mạng 1.3.1 Giao thức dòng thời gian thực RTP (Real time protocol) Ngoài giao thức dùng truyền tải liệu nói chung mạng TCP, UDP, dòng tín hiệu thoại video VOIP có số đặc trưng khác với dòng liệu bình thường Do kéo theo số giao thức khuyến nghị dùng VOIP cho mục đích truyền tải thoại video ứng dụng đa phương tiện khác Các đặc điểm là: Sự liên tục Các gói tin phải xếp theo thứ tự chúng đến bên nhận, gói đến không theo thứ tự gói tin bị bên nhận phải dò tìm hay bù lại gói tin Sự đồng bên phương thức truyền thông Các khoảng lặng tiếng nói triệt nén lại để giảm thiểu băng thông cần thiết, nhiên đến bên nhận, thời gian khoảng lặng phải khôi phục cách xác Sự đồng phương thức truyền thông: Có thể tín hiệu thoại sử dụng phương thức truyền thông tín hiệu video lại sử dụng phương thức truyền thông khác, tín hiệu tiếng hình phải đồng cách xác, gọi đồng tiếng - hình 18 Sự nhận diện phương thức truyền tải: Trong Internet, thông thường cần thay đổi mã hoá cho phương thức truyền tải (payload) hành trình truyền để hiệu chỉnh thay đổi độ rộng băng thông sẵn sàng đủ khả cho người dùng kết nối vào nhóm Một vài chế cần sử dụng để nhận diện mã hoá cho gói đến Các tính chất hỗ trợ phương thức truyền tải (transport protocols) Đa phát đáp thân thiện: (multicast – friendly): RTP RTCP kỹ thuật cho đa phát đáp, cung cấp khả mở rộng hội thoại nhiều bên Trên thực tế, chúng thiết kế để hoạt động nhóm đa phát đáp nhỏ, phù hợp cho điện đàm ba bên Đối với nhóm lớn, chúng sử dụng đa phát đáp quảng bá (broadcasting) Độc lập thiết bị: RTP cung cấp dịch vụ cần thiết chung cho phương thức truyền thông thời gian thực nói chung thoại, video hay mã hoá, giải mã cụ thể có định nghĩa phương thức mã hoá giải mã riêng thông tin tiêu đề định nghĩa Các trộn chuyển đổi: Các trộn thiết bị nắm giữ phương thức truyền thông từ vài người sử dụng riêng lẻ, để trộn nối chúng vào dòng phương thức truyền thông chung, chuyển đổi chúng vào khuôn dạng khác gửi Các chuyển đổi có ích cho thu nhỏ băng thông yêu cầu dòng số liệu từ dòng số liệu chung trước gửi vào kết nối băng thông hẹp mà không yêu cầu nguồn phát RTP thu nhỏ tốc độ bit Điều cho phép bên nhận kết nối theo liên kết nhanh để nhận truyền thông chất lượng cao RTP hỗ trợ trộn chuyển đổi Mã hoá thành mật mã: Các dòng phương thức truyền thông RTP mã hoá thành mật mã dùng khoá, việc mã hoá đảm bảo cho việc thông tin mạng an toàn Tiêu đề gói RTP dài 12 bytes (như hình dưới) Trường V rõ phiên giao thức, cờ X báo hiệu đặc trưng tiêu đề mở rộng tiêu đề cố 19 định số liệu theo Nếu bit P 1, phần số liệu đệm thêm để đảm bảo liên kết đầy đủ cho mã hoá thành mật mã V P 31 16 X CSRC M payload type Sequnce number Timestamp Synchronization source identifier (SSRC) Contributing source identifiers (CSRC) Header extension Payload ( audio, video ) Hình 1.3: Cấu trúc tiêu đề cố định RTP 1.3.2 Giao thức UDP – User Datagram Protocol UDP hoạt động tầng giao vận mô hình mạng TCP/IP Nó cho phép chương trình ứng dụng truy cập trực tiếp đến gói tin dịch vụ chuyển giao giống dịch vụ mà giao thức IP cung cấp Nó cho phép ứng dụng trao đổi thông tin qua mạng với thông tin điều khiển UDP giao thức không kết nối, tin cậy chế kiểm tra tính đắn liệu truyền Cấu trúc gói tin UDP 31 Source Port Destination Port Message length Checksum Data Dest Source Add Add Type Field IP Header UDP data Hình 1.4 Cấu trúc gói tin UDP 20 CRC [...]... mạng được hiệu quả hơn 14 1.3 CÁC GIAO THỨC TRONG TCP/IP Kiến trúc mạng TCP/IP định nghĩa các cặp giao thức truyền thông tương ứng với các tầng cùng lớp của các hệ thống khác nhau Giao thức tầng n Layer n Giao thức tầng 3 Layer 3 Layer 3 Giao thức tầng 2 Layer 2 Layer 2 Giao thức tầng 1 Layer 1 Layer 1 Hình 1.1 Sơ đồ định nghĩa các giao thức, giao diện TCP/IP Các giao thức định nghĩa các dạng dữ liệu... Protocol): nghi thức thông báo lỗi UDP (User Datagram Protocol): Giao thức truyền không kết nối, cung cấp dịch vụ truyền không tin cậy nhưng tiết kiệm chi phí truyền TCP (Transmission Control Protocol): Giao thức hướng kết nối, cung cấp dịch vụ truyền thông tin tưởng IP (Internet Protocol): Giao thức Internet chuyển giao các gói tin qua các máy tính đến đích ARP (Address Resolution Protocol): Cơ chế... trong các phương thức truyền thông Các khoảng lặng trong tiếng nói được triệt và nén lại để giảm thiểu băng thông cần thiết, tuy nhiên khi đến bên nhận, thời gian giữa các khoảng lặng này phải được khôi phục một cách chính xác Sự đồng bộ giữa các phương thức truyền thông: Có thể tín hiệu thoại sử dụng một phương thức truyền thông trong khi tín hiệu video lại sử dụng một phương thức truyền thông khác,... trong VOIP sẽ được nghiên cứu kỹ hơn ở phần sau của luận văn Vì vậy, kết nối không định hướng thường được sử dụng để cung cấp các dịch vụ ít tin cậy, nhưng lại giảm thiểu chi phí Phương thức này tỏ ra hiệu quả hơn phương thức kết nối có định hướng đã trình bày ở trên Cấu trúc TCP/IP được xây dựng dựa trên giao thức Internet, một giao thức theo kiểu không định hướng, hoạt động trên tầng Internet trong cấu... nhiều giao thức Hiện nay các router của các hãng nổi tiếng như CISCO, BAY NETWORKS… đều có thể làm việc được với hầu hết các giao thức phổ biến 1.2.7 Phần mềm mạng Một phần cần phải kể đến khi nghiên cứu mạng TCP/IP là phần mềm mạng NIC thực hiện các chức năng mức thấp trong mạng nhằm cung cấp một giao diện giữa host và toàn mạng Phần còn lại, để người sử dụng có thể giao tiếp được với mạng cũng như giao. .. Transfer Protocol): một giao thức thư tín điện tử 17 DNS (Domain Name Server): dịch vụ tên miền, cho phép nhận ra máy tính từ một tên miền thay cho chuỗi địa chỉ Internet khó nhớ SNMP (Simple Network Management Protocol): giao thức quản trị mạng, cung cấp những công cụ quản trị mạng RIP (Routing Internet Protocol): Giao thức dẫn đường động ICMP (Internet Control Messege Protocol): nghi thức thông báo lỗi... toán được sử dụng cho người dùng cuối, trên đó chạy các chương trình ứng dụng giúp cho người sử dụng cuối khai thác mạng gọi là host 1.2.2 Đường truyền Đường truyền có thể là vô tuyến hoặc hữu tuyến, bao gồm các phương tiện truyền dẫn tín hiệu như: hệ thống cáp (cáp xoắn, cáp đồng trục, cáp quang …), các đường truyền vô tuyến như hồng ngoại, sóng viba, các tuyến thông tin vệ tinh 1.2.3 Các bộ giao tiếp... các thiết bị mạng 1.3.1 Giao thức dòng thời gian thực RTP (Real time protocol) Ngoài các giao thức được dùng trong truyền tải dữ liệu nói chung trên mạng như TCP, UDP, dòng tín hiệu thoại và video trong VOIP có một số đặc trưng khác với dòng dữ liệu bình thường Do đó kéo theo một số giao thức được khuyến nghị dùng trong VOIP cho mục đích truyền tải thoại và video cũng như ứng dụng đa phương tiện khác... để dữ liệu này được truyền như thế nào giữa hai mạng Tập hợp các giao thức quan trọng hoạt động trong tầng Internet và tầng Transport cung cấp các dịch vụ truyền thông cơ bản Các giao thức truyền thông có thể cung cấp các dịch vụ ở hai dạng: kết nối có định hướng (connection-oriented) và kết nối không định hướng (connectionless) Kết nối có định hướng (connection-oriented) Giao thức kết nối có định... Hình 1.3: Cấu trúc tiêu đề cố định RTP 1.3.2 Giao thức UDP – User Datagram Protocol UDP hoạt động ở tầng giao vận của mô hình mạng TCP/IP Nó cho phép chương trình ứng dụng truy cập trực tiếp đến gói tin của dịch vụ chuyển giao giống như dịch vụ mà giao thức IP cung cấp Nó cho phép ứng dụng trao đổi thông tin qua mạng với ít thông tin điều khiển nhất UDP là giao thức không kết nối, kém tin cậy vì nó không