Giải pháp mở rộng hệ thống VOIP với giao thức SIP và các phần mềm mã nguồn mở cho hạ tầng nghiệp vụ ngành thuế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THANH LONG GIẢI PHÁP MỞ RỘNG HỆ THỐNG VOIP VỚI GIAO THỨC SIP VÀ CÁC PHẦN MỀM MÃ NGUỒN MỞ CHO HẠ TẦNG NGHIỆP VỤ NGÀNH THUẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THANH LONG GIẢI PHÁP MỞ RỘNG HỆ THỐNG VOIP VỚI GIAO THỨC SIP VÀ CÁC PHẦN MỀM MÃ NGUỒN MỞ CHO HẠ TẦNG NGHIỆP VỤ NGÀNH THUẾ Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Truyền liệu mạng máy tính Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS HOÀNG XUÂN TÙNG Hà Nội - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết đạt đƣợc luận văn sản phẩm riêng cá nhân tôi, không chép lại ngƣời khác Trong toàn nội dung luận văn điều đƣợc trình bày cá nhân đƣợc tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Tất tài liệu tham khảo có xuất xứ rõ ràng đƣợc trích dẫn hợp pháp Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan Hà Nội, ngày 26 tháng 03 năm 2015 Nguyễn Thanh Long MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU 10 CHƢƠNG HIỆN TRẠNG MẠNG VOIP NGÀNH THUẾ Error! Bookmark not defined 1.1 Mô hình kết nối mạng VoIP ngành Thuế Error! Bookmark not defined 1.2 Hiện trạng sử dụng Error! Bookmark not defined 1.3 Các vấn đề tồn Error! Bookmark not defined CHƢƠNG CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN Error! Bookmark not defined 2.1 Giải pháp nâng cấp hệ thống Error! Bookmark not defined 2.2 Giải pháp mở rộng hệ thống Opensource Error! Bookmark not defined 2.3 Phân tích lựa chọn giải pháp Error! Bookmark not defined CHƢƠNG CÔNG NGHỆ HỖ TRỢ Error! Bookmark not defined 3.1 Giao thức báo hiệu Error! Bookmark not defined 3.1.1 Giao thức SCCP Error! Bookmark not defined 3.1.2 Giao thức báo hiệu H.323 Error! Bookmark not defined 3.1.3 Giao thức báo hiệu SIP Error! Bookmark not defined 3.1.4 So sánh lựa chọn giao thức báo hiệu Error! Bookmark not defined 3.2 Phần mềm tổng đài thoại IP hỗ trợ SIP phổ biến .Error! Bookmark not defined 3.2.1 Asterisk Error! Bookmark not defined 3.2.2 FreeSWITCH Error! Bookmark not defined 3.3 Lựa chọn công nghệ hỗ trợ triển khai Error! Bookmark not defined CHƢƠNG TRIỂN KHAI VÀ ĐÁNH GIÁ Error! Bookmark not defined 4.1 Triển khai giải pháp Error! Bookmark not defined 4.2 Mô hình triển khai Error! Bookmark not defined 4.3 Phần mềm thông số máy chủ Error! Bookmark not defined 4.3.1 Máy chủ tổng đài thoại (FusionPBX FreePBX) Error! Bookmark not defined 4.3.2 Máy chủ solarwinds Error! Bookmark not defined 4.3.3 Phần mềm SIPp Error! Bookmark not defined 4.4 Đánh giá hệ thống Error! Bookmark not defined 4.4.1 Đánh giá lực hệ thống Error! Bookmark not defined 4.4.2 Đánh giá chất lƣợng gọi Error! Bookmark not defined 4.5 Thực đánh giá chất lƣợng hỗ trợ Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 11 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT B2BUA Back-to-back user agent CDR Call Detail Record CMR Call Management Record CNTT Công nghệ Thông tin CT Cục Thuế CUCM Cisco Unified Communications Manager MCU Multipoint Control Unit MOS Mean Opinion Score IVR Interactive Voice Response PBX Private Branch Exchange TCT Tổng cục Thuế RTP Real-time Transport Protocol SCCP Skinny Call Control Protocol SDP Session Description Protocol SIP Session Initiation Protocol VoIP Voice over Internet Protocol WAN Wide Area Network DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Bảng ƣớc lƣợng chi phí nâng cấp Error! Bookmark not defined Bảng 3.1 Các tin SCCP đăng ký phone Error! Bookmark not defined Bảng 3.2 Các tin SCCP kiểm tra trạng thái cảnh báo Error! Bookmark not defined Bảng 3.3 Các tin SCCP nhấc điện thoại Error! Bookmark not defined Bảng 3.4 Các tin SCCP thực gọi Error! Bookmark not defined Bảng 3.5 Các tin yêu cầu SIP Error! Bookmark not defined Bảng 3.6 Tổng thể tin đáp ứng SIP Error! Bookmark not defined Bảng 3.7 Chi tiết tin đáp ứng SIP Error! Bookmark not defined Bảng 3.8 Các thành phần tin yêu cầu SIP Error! Bookmark not defined Bảng 3.9 Các thành phần tin đáp ứng SIP Error! Bookmark not defined Bảng 3.10.Bảng so sánh giao thức báo hiệu SIP H.323 .Error! Bookmark not defined Bảng 4.1 Bảng thông số máy chủ tổng đài FreePBX .Error! Bookmark not defined Bảng 4.2 Bảng thông số máy chủ tổng đài FusionPBX Error! Bookmark not defined Bảng 4.3 Bảng chất lƣợng gọi Error! Bookmark not defined Bảng 4.4 Bảng thông số máy chủ giám sát Solarwinds Error! Bookmark not defined Bảng 4.5 Bảng thông số máy chủ chạy SIPp Error! Bookmark not defined Bảng 4.6 Các tham số thực kiểm thử hiệu .Error! Bookmark not defined Bảng 4.7 Kết kiểm thử hiệu tổng đài FreePBX Error! Bookmark not defined Bảng 4.8 Kết kiểm thử hiệu tổng đài FusionPBX Error! Bookmark not defined Bảng 4.9 Bảng kết gọi IP Phone Error! Bookmark not defined Bảng 4.10.Bảng kết gọi hệ thống CUCM FreePBX .Error! Bookmark not defined Bảng 4.11.Các thông số ghi CDR Reports Error! Bookmark not defined DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mô hình kết nối logic mạng VoIP ngành Thuế .Error! Bookmark not defined Hình 2.1 Mô hình giải pháp nâng cấp hệ thống Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Mô hình giải pháp mở rộng Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Các thành phần mạng SCCP Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Cấu trúc tin SCCP Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Các thành phần mạng H.323 Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Sơ đồ khối thiết bị đầu cuối H.323 Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Giao thức báo hiệu H.323 Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Thiết lập báo hiệu H.323 trực tiếp hai thiết bị đầu cuối Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Thiết lập báo hiệu H.323 định tuyến qua Gatekeeper Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Báo hiệu đƣợc định tuyến thông qua 02 Gatekeeper Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Báo hiệu trực tiếp hai thiết bị đầu cuối hai vùng dịch vụ Error! Bookmark not defined Hình 3.10.Các thành phần mạng SIP Error! Bookmark not defined Hình 3.11.Cơ chế hoạt động theo máy chủ Proxy Error! Bookmark not defined Hình 3.12.Cơ chế hoạt động theo máy chủ Redirect Error! Bookmark not defined Hình 3.13.Cơ chế hoạt động theo máy chủ B2BUA Error! Bookmark not defined Hình 3.14.Sơ đồ tổng quát Asterisk Error! Bookmark not defined Hình 3.15.Kiến trúc Asterisk Error! Bookmark not defined Hình 3.16.Kiến trúc FreeSWITCH Error! Bookmark not defined Hình 4.1 Mô hình triển khai Error! Bookmark not defined Hình 4.2 Mô hình đánh giá lực hệ thống Error! Bookmark not defined Hình 4.3 Thời gian đáp ứng cho gọi FreePBX Error! Bookmark not defined Hình 4.4 Thời gian đáp ứng cho gọi FusionPBX Error! Bookmark not defined Hình 4.5 Mô hình đánh giá chất lƣợng gọi Error! Bookmark not defined LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành nội dung luận văn nhận đƣợc nhiều giúp đỡ từ quan, đoàn thể cá nhân Trƣớc hết xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Khoa Công nghệ thông tin, trƣờng Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội tận tình giảng dạy, trang bị cho kiến thức quý báu suốt trình học tập trƣờng Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Hoàng Xuân Tùng – Ngƣời thầy trực tiếp hƣớng dẫn trình xây dựng hoàn thành luận văn Cuối xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến gia đình, bạn bè ngƣời động viên, giúp đỡ nhiệt tình để hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 26 tháng 03 năm 2015 Học viên Nguyễn Thanh Long MỞ ĐẦU Xu hƣớng thoại qua IP (VoIP - Voice over Internet Protocol) ngày đƣợc phát triển mạnh năm qua, lợi ích công nghệ ngày đƣợc thể rõ Chất lƣợng gọi dùng công nghệ không thua công nghệ thoại truyền thống mà hỗ trợ nhiều dịch vụ giá trị gia tăng mà điện thoại truyền thống làm đƣợc hay chi phí đắt Tại việt nam, với phát triển mạnh mẽ mạng Internet với công nghệ cáp quang chi phí ngày giảm nên việc áp dụng Voice over Internet ngày phổ biến Một số nhà cung cấp dịch vụ phát triển hệ thống từ lâu nhƣ dịch vụ giá trị gia tăng, nhà cung cấp dịch vụ thoại Telco, hệ thống chăm sóc khách hàng Không nằm xu hƣớng phát triển chung, Tổng cục Thuế đầu tƣ hệ thống VoIP từ năm 2010 đƣợc mở rộng vào năm 2011 với chức tổng đài thoại cho Cục Công nghệ Thông tin - Tổng cục Thuế tổng đài nội ngành từ Tổng cục đến 63 Cục Thuế Việc kết nối thông qua mạng hạ tầng truyền thông thông suốt ngành Tài từ cấp trung ƣơng đến địa phƣơng (Cục Chi cục Thuế) Tuy nhiên, đến thời điểm hệ thống phát sinh số vấn đề sau: 10 - Hệ thống hoạt động phiên cũ, không cập nhật đƣợc tính tối ƣu công nghệ Các thiết bị sử dụng hết khấu hao, không đƣợc hỗ trợ xử lý lỗi từ hãng cung cấp - Một số tính yêu cầu cho công việc chƣa đƣợc đầu tƣ, số lƣợng license mua không đủ đáp ứng số lƣợng ngƣời dùng mở rộng đến phòng ban khác - Mô hình ứng dụng ngành Thuế chuyển dần từ phân tán thành tập trung, nên đầu mối hỗ trợ tập trung Tổng cục Thuế Hàng năm, với 10000 gọi hỗ trợ qua điện thoại ứng dụng hệ thống (theo thống kê từ báo cáo hàng năm Cục CNTT) Do đó, vấn đề đáp ứng chất lƣợng hỗ trợ đòi hỏi ngày cao, nhƣng hệ thống chƣa hỗ trợ cho việc đánh giá Trên sở đó, luận văn đề xuất phƣơng án mở rộng hệ thống VoIP nhằm đáp ứng số yêu cầu sau: Mở rộng số lƣợng ngƣời dùng; Xây dựng số tính đáp ứng cho yêu cầu công việc Sau phân tích chọn phƣơng án mở rộng cách sử dụng giao thức SIP phần mềm mã nguồn mở đáp ứng tốt yêu cầu Tiến hành kiểm thử theo bƣớc đề xuất giải pháp phân tích, rút đƣợc số kết nhƣ sau: - Hệ thống đƣợc mở rộng đáp ứng tốt yêu cầu công việc bao gồm: kết nối tốt đến hệ thống tổng đài chạy Tổng cục Thuế qua giao thức SIP, giúp mở rộng số lƣợng ngƣời dùng; Các thông tin chức ghi âm gọi chi tiết giúp đánh giá đƣợc chất lƣợng hỗ trợ ngƣời dùng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Thị Quỳnh Trang (2009), Tổng đài Asterisk công nghệ VoIP, Đồ án tốt nghiệp, Trƣờng Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Tiếng Anh [2] Cisco System (2008), Cisco Voice over IP (CVOICE), Volume 1, Version 6.0 Cisco System Learning, pp 12-19 [3] Cisco System (2014), Cisco MediaSense Version 10.5 Data Sheet, Cisco and/or its affiliates, pp [4] Charles P.Wright, Olivier Jacques, Richard Gayraud, Robert Day, Many contributors (21/04/2014) SIPp reference documentation [5] Jonathan Davidson, James Peters, Manoj Bhatia, Satish Kalidindi, Sudipto Mukherjee Voice over IP Fundamentals, 2nd Edition Cisco Press 11 [6] Jonathan Levin (2005), VoIP - Voice over Internet Protocol , Technologeeks, pp 49-55 [7] Solarwinds Incorporated (1995-2014), VoIP and Network Quality Manager Administrator Guide, Version 4.2, pp.35-41 [8] Schmooze Com Inc., The FreePBX Project, http://www.freepbx.org and http://wiki.freepbx.org/display/FD/FreePBX+Distro+Home [9] Packetizer Copyright © 2015, H.323 versus SIP: http://www.packetizer.com/ipmc/h323_vs_sip, Packetizer, Inc A Compare, [10] The FusionPBX Project © Copyright 2008-2015, http://www.fusionpbx.com and http://wiki.fusionpbx.com [11] The FreeSWITCH Project, https://freeswitch.org/ [12] RFC 3261 SIP - Session Initiation Protocol [13] RFC 2327 SDP - Session Description Protocol [14] http://en.wikipedia.org/wiki/Skinny_Call_Control_Protocol [15] http://en.wikipedia.org/wiki/H.323 [16] http://en.wikipedia.org/wiki/Session_Initiation_Protocol 12 [...]... ứng cho yêu cầu công việc Sau khi phân tích tôi đã chọn phƣơng án mở rộng bằng cách sử dụng giao thức SIP và các phần mềm mã nguồn mở có thể đáp ứng tốt các yêu cầu trên Tiến hành kiểm thử theo các bƣớc đã đề xuất trong giải pháp đã phân tích, tôi rút ra đƣợc một số kết quả nhƣ sau: - Hệ thống đƣợc mở rộng và đáp ứng tốt các yêu cầu của công việc bao gồm: kết nối tốt đến hệ thống tổng đài đang chạy... về Tổng cục Thuế Hàng năm, với trên 10000 cuộc gọi hỗ trợ qua điện thoại về ứng dụng và hệ thống (theo thống kê từ báo cáo hàng năm của Cục CNTT) Do đó, vấn đề đáp ứng chất lƣợng hỗ trợ đòi hỏi ngày càng cao, nhƣng hệ thống hiện tại chƣa hỗ trợ cho việc đánh giá này Trên cơ sở đó, trong luận văn này tôi đã đề xuất phƣơng án mở rộng hệ thống VoIP hiện tại nhằm đáp ứng một số yêu cầu sau: Mở rộng về số...- Hệ thống hoạt động trên phiên bản cũ, không cập nhật đƣợc các tính năng tối ƣu của công nghệ Các thiết bị sử dụng đã hết khấu hao, không còn đƣợc hỗ trợ xử lý các lỗi từ hãng cung cấp - Một số tính năng yêu cầu cho công việc chƣa đƣợc đầu tƣ, số lƣợng license đã mua không đủ đáp ứng số lƣợng ngƣời dùng nếu mở rộng đến các phòng ban khác - Mô hình ứng dụng ngành Thuế đang chuyển dần... bao gồm: kết nối tốt đến hệ thống tổng đài đang chạy của Tổng cục Thuế qua giao thức SIP, giúp mở rộng số lƣợng ngƣời dùng; Các thông tin của chức năng ghi âm cuộc gọi chi tiết giúp đánh giá đƣợc chất lƣợng hỗ trợ ngƣời dùng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Thị Quỳnh Trang (2009), Tổng đài Asterisk và công nghệ VoIP, Đồ án tốt nghiệp, Trƣờng Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Tiếng Anh [2] Cisco System... Gayraud, Robert Day, Many contributors (21/04/2014) SIPp reference documentation [5] Jonathan Davidson, James Peters, Manoj Bhatia, Satish Kalidindi, Sudipto Mukherjee Voice over IP Fundamentals, 2nd Edition Cisco Press 11 [6] Jonathan Levin (2005), VoIP - Voice over Internet Protocol , Technologeeks, pp 49-55 [7] Solarwinds Incorporated (1995-2014), VoIP and Network Quality Manager Administrator Guide,... http://wiki.freepbx.org/display/FD/FreePBX+Distro+Home [9] Packetizer Copyright © 2015, H.323 versus SIP: http://www.packetizer.com/ipmc/h323_vs _sip, Packetizer, Inc A Compare, [10] The FusionPBX Project © Copyright 2008-2015, http://www.fusionpbx.com and http://wiki.fusionpbx.com [11] The FreeSWITCH Project, https://freeswitch.org/ [12] RFC 3261 SIP - Session Initiation Protocol [13] RFC 2327 SDP - Session Description Protocol