Tim hieu he thong voip tren asterisk

Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk Mục lục DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Lới mở đầu Trong năm gần đây, nghe nói nhiều VoIP công nghệ mang tính cách mạng việc truyền tín hiệu thoại qua môi trường Internet Cùng với bùng nổ Internet, VoIP có bước phát triển dài, ngày hoàn thiện công nghệ, chất lượng ổn định, tích hợp truyền thông đa phương tiện cạnh tranh giá cước Nhiều hệ thống VoIP đời triển khai rộng khắp Vì việc nghiên cứu nắm bắt công nghệ VoIP quan tâm Trong trình tìm hiểu VoIP, nhóm 1-Đ07VTA1 định chọn đề tài “Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk”, nội dung trình bày chương: Chương I: Tìm hiểu khái quát công nghệ truyền thoại internet (VoIP) Qua tổng quát hình dung VoIP gì, cách thức họat động ưu nhược điểm công nghệ Chương II: Tìm hiểu giao thức báo hiệu quan trọng VoIP giao thức báo hiệu SIP Đây giao thức VoIP sử dụng rộng rãi SIP giao thức báo hiệu sử dụng chương trình ứng dụng Asterisk trình bày chương Chương III: Đề xuất giải pháp VoIP, so sánh giải pháp định giải pháp triển khai chương IV Chương IV : Triển khai VoIP hệ thống Asterisk, bước thiết lập phần cứng, cài đặt phần mềm, thực gọi, bắt phân tích gói tin Chương V: Kết luận, hạn chế, hướng phát triển đề tài Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk Trong trình làm đề tại, dù cố gắng song kiến thức hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận góp ý, hướng dẫn giúp đỡ Thầy Cô, bạn bè Chúng em xin chân thành cảm ơn Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2011 Nhóm thực Nhóm –Đ07VTA1 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG VOIP Internet Voice, biết thoại qua giao thức (Voice Over IP), công nghệ cho phép tạo gọi dùng kết nối băng thông rộng thay dùng đường dây điện thoại tương tự (analog) Nhiều dịch vụ dùng Voice over IP cho phép bạn gọi người khác dùng loại dịch vụ, nhiên có dịch vụ cho phép gọi dùng số điện thoại số nội bộ, đường dài, di động, quốc tế Những dịch vụ làm việc qua máy tính, hay loại điện thoại qua IP (IP phone) đặc biệt Vài dịch vụ cho phép dùng điện thoại truyền thống qua điều hợp (adaptor) Giới thiệu VoIP 1.1.1 VoIP 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 cho phép thực gọi dùng máy tính qua mạng liệu Internet VoIP chuyển đổi tín hiệu thoại từ điện thoại tương tự analog vào tín hiệu số (digital) trước truyền qua Internet, sau chuyển đổi ngược lại đầu nhận Khi tạo gọi VoIP dùng điện thoại với điều hợp, ta nghe âm mời gọi, quay số sau tiến trình VoIP cho phép tạo gọi trực tiếp từ máy tính dùng loại điện thoại tương ứng hay dùng microphone VoIP cho phép tạo gọi đường dài qua mạng liệu IP có sẵn thay phải truyền qua mạng PSTN (Public Switched Telephone Network) Ngày nhiều công ty thực giải pháp VoIP họ để giảm chi phí cho gọi đường dài nhiều chi nhánh xa Trước đây, dựa vào giao tiếp thoại mạng PSTN Trong suốt gọi hai địa điểm, đường kết nối dành riêng cho bên thực gọi Không có thông tin khác truyền qua đường truyền này, cho dù thừa lượng băng thông sẵn dùng Sau với xuất mạng giao tiếp liệu, nhiều công 1.1 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk ty đầu tư cho mạng giao tiếp liệu để chia thông tin với nhau, thoại fax tiếp tục sử dụng mạng PSTN Nhưng ngày điều không vấn đề nữa, với phát triển nhanh chóng sử dụng rộng rãi IP, tiến xa khả giảm chi phí việc hỗ trợ truyền thoại liệu Giải pháp tích hợp thoại vào mạng liệu, hoạt động bên cạnh hệ thống PBX hay thiết bị điện thoại khác, để đơn giản cho việc mở rộng khả thoại cho vị trí xa Lưu lượng thoại thực chất mang tự (free) bên mạng liệu thông qua sở hạ tầng thiết bị phần cứng có sẵn Mặc dù khái niệm VoIP đơn giản, để thực hiên ứng dụng VoIP phức tạp Để gởi voice, thông tin phải tách biệt thành gói (packet) giống liệu Gói phần thông tin chia nhỏ để dễ dàng cho việc gởi gói, dùng kĩ thuật nén gói để tiết kiệm băng thông, thông qua tiến trình codec (compressor/de-compressor) Có nhiều loại giao thức dùng thực dịch vụ VoIP, giao thức báo hiệu VoIP phổ biến SIP H323 Cả SIP H323 cho phép người dùng thực công việc: thiết lập giao tiếp cho ứng dụng đa phương tiện (multimedia) audio, video, giao tiếp liệu khác Nhưng H323 chủ yếu thiết kế cho dịch vụ đa phương tiện, SIP phù hợp cho dịch vụ VoIP RTP (Real-time Transport Protocol) định nghĩa định dạng chuẩn gói tin cho việc phân phối audio video qua Internet 1.1.2 Phương thức hoạt động Khi nói vào ống nghe hay microphone, giọng nói tạo tín hiệu điện từ, tín hiệu analog Tín hiệu analog chuyển sang tín hiệu số dùng thuật toán đặc biệt để chuyển đổi Những thiết bị khác có cách chuyển đổi khác VoIP phone hay softphone, dùng điện thoại analog thông thường cần Telephony Adapter (TA) Sau giọng nói số hóa đóng vào gói tin gởi mạng IP Trong suốt tiến trình giao thức SIP hay H323 dùng để điểu khiển (control) gọi thiết lập, quay số, ngắt kết nối… RTP dùng cho tính đảm bảo độ tin cậy trì chất lượng dịch vụ trình truyền 1.2 Ưu điểm VoIP 1.2.1 Đa dạng tính – Hiệu kinh tế cao Tất tính năng, ứng dụng thông tin liên lạc có mặt giới viễn thông hội tụ hỗ trợ tảng mạng IP Tất tính có sẵn mà không đòi hỏi thêm chi phí đầu tư chúng hoạt động tảng mạng IP "vận chuyển" mạng máy tính y ứng dụng máy tính thông thường 1.2.2 Tiết kiệm chi phí đầu tư VoIP Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk Hệ thống IP Telephony VoIP để hỗ trợ tốt cho công việc kinh doanh Nếu doanh nghiệp trang bị thiết bị kỹ thuật số (như tổng đài PBX), tiết kiệm đáng kể chi phí đầu tư cách tái sử dụng hầu hết thiết bị với hệ thống VoIP 1.2.3 Dễ bảo trì Việc cài đặt quản lý hệ thống IP Telephony VoIP trở nên dễ dàng Với hệ thống IP Telephony mạng VoIP tự động tự điều chỉnh để tương thích với vị trí người dùng Nhà quản lý hệ thống từ máy tính nối mạng tiến hành kiểm tra, thiết lập mục đích sử dụng, tài khoản nhiều liệu khác cho người dùng Với hệ thống viễn thông IP, công việc quản lý bảo trì mạng điện thoại trở nên kinh tế hiệu 1.2.4 Linh hoạt động IP Softphone giải pháp phần mềm gọi điện thoại Internet dành cho máy tính sử dụng hệ điều hành Windows Phần mềm cho phép người dùng dễ dàng truy xuất đến dịch vụ viễn thông thời gian thực tính cải tiến khác với cách thức sử dụng thật đơn giản: cần nhấn chuột để quay số gọi Trong mạng viễn thông IP, nhân viên tự lại đâu văn phòng công ty, nối máy tính xách tay vào mạng, bắt đầu làm việc nhận/thực gọi 1.2.5 Nhiều tính hấp dẫn VoIP với ưu điểm giảm chi phí liên lạc,khả tích hợp dễ dàng hệ thống liệu, thoại video, sở liệu có khả kiểm soát tập trung, tính thoại di động cải tiến giúp tiết kiệm thời gian chi phí Với giao thức SIP (Session Initiation Protocol) cho phép nhiều ứng dụng, thiết bị phần cứng dễ dàng triển khai giải pháp VoIP mạng LAN, WAN Internet Hầu hết modem router ADSL hỗ trợ VoIP giao thức SIP, doanh nghiệp vừa nhỏ nhanh chóng triển khai mô hình điện thoại Internet thông qua đường truyền internet với dịch vụ VoIP miễn phí ifone, IPTel, DrayTel, MediaRing 1.2.6 Khả quản lý toàn diện Bạn có khả kiểm soát chi tiết đến bit liệu lưu chuyển mạng IP Telephony (LAN) hay mạng VoIP (WAN) Trong mạng mạng viễn thông IP, chất lượng thoại đạt đến 99,99% Nghĩa môi trường mạng hội tụ IP, khả phát sớm triệu chứng thay đổi cài đặt trước có trục trặc xảy cải tiến đáng kể 1.2.7 Công tác thời gian thực Người dùng bổ sung giải pháp điện thoại kèm hình ảnh Video Telephony Solution phần mềm ứng dụng video IP, qua cho phép máy tính để bàn hay máy tính xách tay giả lập điện thoại IP văn phòng Chất lượng hình ảnh âm sử dụng mạng nội thường tốt sử dụng qua kết nối Internet gặp phải tình trạng trễ tiếng hay khựng hình Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk Sử dụng băng thông hợp lý Lưu lượng truyền liệu máy tính (không phải liệu thoại) hệ thống mạng điện thoại thường chiếm khoảng 30% băng thông toàn hệ thống Ưu điểm VoIP liệu đóng lại thành gói gói liệu truyền thông qua kết nối T-1 phần nhỏ băng thông kênh DSO 1.2.9 Giảm chi phí điện thoại đường dài Với hệ thống VoIP hoàn chỉnh, doanh nghiệp chí triển khai giải pháp chuyển tiếp gọi thông minh, cho phép "hạn chế" gọi đường dài trực tiếp từ khu vực (tỉnh, thành phố hay quốc gia) sang khu vực khác (cả khu vực phải có văn phòng doanh nghiệp này) cách chuyển liệu thoại thông qua mạng VoIP nội sau chuyển tiếp sang hệ thống PSTN 1.3 Nhược điểm VoIP Chất lượng dịch vụ: mạng truyền số liệu không thiết kế để truyền thoại thời gian thực việc trễ truyền hay việc mát gói tin hoàn toàn xảy gây chất lượng dịch vụ thấp Bảo mật: mạng Internet mạng hỗn hợp rộng khắp bao gồm nhiều máy tính sử dụng việc bảo mật thông tin cá nhân khó 1.4 Các chuẩn thoại dùng VoIP Các chuẩn thoại dùng VoIP: SIP, H323, IAX2, MGCP Chuẩn SIP (Session Initiation Protocol ): chuẩn IETF, thông dụng tốn thiết bị phần cứng mở rộng hệ thống dễ dàng Đây giao thức chi tiết xác định thị đáp ứng, để thiết lập hay kết thúc gọi SIP mô tả chi tiết tính bảo mật (sercurity), ủy nhiệm (proxy), vận chuyển (transport) SIP định nghĩa chế báo hiệu gọi end-to end thiết bị SIP giao thức text-base có nhiều tính tương tự HTTP, mô hình yêu cầu (request) đáp ứng (response) Chuẩn H323: Đây giao thức chuẩn ITU Giao thức ban đầu phát triển cho hệ thống đa phương tiện(multimedia) phương tiện môi trường không hướng kết nối (connectionless), LAN H323 chuẩn định nghĩa tất tiến trình liên quan đến vấn đề đồng cho thoại, video, truyền liệu H323 định nghĩa tín hiệu gọi end-to-end Chuẩn MGCP (Media Gateway Control Protocol - Giao thức điều khiển cổng truyền thông) giao thức VoIP đưa theo đề xuất Cisco Telcordia để định nghĩa liên lạc phần điều khiển gọi Media Gateway MGCP giao thức điều khiển, cho phép trung tâm điều khiển theo dõi kiện gọi IP Gateway đạo chúng để gửi thông tin tới địa cụ thể 1.5 Các tổ chức phát triển VoIP Nhà cung cấp dịch vụ VoIP lớn : Skype, Yahoo, Google… Các thiết bị phần cứng VoIP : 1.2.8 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk Tổng đài IP, VoIP Gateway : Cisco, Avaya, Alcatel, Nortel, Digium Card giao tiếp PCI : Digium, Openvox, Sangoma… Điện thoại IP : Alcatel, Nortel, Welltech… Các phần mềm ứng dụng tổng đài VoIP PBX : CCM Cisco, Asterisk Linux, Avaya Trên hệ điều hành WINDOWS: chủ yếu sử dụng giao thức SIP, phần mềm dễ dàng cài đặt sử dụng Tuy nhiên phải mua License tùy theo cấu hình doanh nghiệp cần ứng dụng - 3CX : hãng 3CX www.3cx.com - Brekeke : hãng phần mềm BREKEKE www.brekeke.com - Axon : hãng NCH www.nch.com.au/pbx Trên hệ điều hành LINUX: CCM ( Cisco Call Manager ) : chạy hệ hành Linux, có miễn phí cho người dùng Tuy nhiên, miễn phí nhiều tính chưa Update, muốn sử dụng tính Update phải mua thêm License Asterisk : chạy hệ điều hành LiNux, hoàn toàn miễn phí cho người dùng Phần trình bày rõ phần sau - - - Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC SIP 2.1 Tổng quan giao thức khởi tạo phiên SIP SIP (Session Initiation Protocol) giao thức điều khiển báo hiệu thuộc lớp ứng dụng mô hình OSI (hình II.1), phát triển chuuẩn mở RFC 2543 IEFT Khác với H.323, dựa nguồn gốc Web (HTTP) có thiết kế kiểu module, đơn giản dễ dàng mở rộng với ứng dụng thoại SIP SIP giao thức báo hiệu để thiết lập, trì kết thúc phiên đa phương tiện : thoại IP, hội nghị ứng dụng tương tự khác liên quan đến việc truyền thông tin đa phương tiện SIP sử dụng tin mời (INVITE) để thiết lập phiên để mang thông tin mô tả phiên truyền dẫn SIP hỗ trợ phiên đơn bá (unicast) quảng bá (multicast) tương ứng gọi điểm tới điểm gọi đa điểm Có thể sử dụng năm chức SIP để thiết lập kết thúc truyền dẫn : định vị thuê bao, khả thuê bao, độ sẵn sàng thuê bao, thiết lập gọi xử lý gọi SIP sử dụng kết hợp với chuẩn giao thức IETF khác SAP, SDP MGCP (MEGACO) để cung cấp lĩnh vực rộng cho dịch vụ VoIP Cấu trúc SIP tương tự với cấu trúc HTTP (giao thức client-server) Nó bao gồm yêu cầu gởi đến từ người sử dụng SIP client đến SIP server Server xử lý yêu cầu đáp ứng đến client Một thông điệp yêu cầu, với thông điệp đáp ứng tạo nên thực thi SIP Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk Hình 2-1: Vị trí SIP mô hình OSI - Nói chung, SIP hỗ trợ hoạt động sau: Định vị trí người dùng Định media cho phiên làm việc Định sẵn sàng người dùng để tham gia vào phiên làm việc Thiết lập gọi, chuyển gọi kết thúc SIP giao thức theo thiết kế mở mở rộng để phát triển thêm chức Sự linh hoạt tin SIP cho phép đáp ứng dịch vụ thoại tiên tiến bao gồm dịch vụ di động 2.2 Cấu trúc SIP 2.2.1 Các thành phần SIP Hình 2-2: Các thành phần SIP - - Hệ thống SIP gồm thành phần : User Agent (UA) : đóng vai trò thiết bị đầu cuối báo hiệu SIP , máy điện thoại SIP, máy tính chạy phần mềm đầu cuối SIP UA bao gồm hai loại User Agent Client (UAC) User Agent Server (UAS) UAC khởi tạo gọi UAS trả lời gọi Điều cho phép thực gọi ngang hàng thông qua mô hình client-server Máy chủ ủy quyền (Proxy server) : chương trình trung gian, hoạt động server client cho mục đích tạo yêu cầu thay mặt cho client khác Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk - - - Các yêu cầu phục vụ bên truyền chúng đến server khác Một proxy dịch cần thiết tạo lại tin yêu cầu SIP trước chuyển chúng đến server khác UA Trong trường hợp trường Via tin đáp ứng, yêu cầu proxy trung gian tham gia vào tiến trình xử lý yêu cầu Máy chủ định vị (Location Server) : phần mềm định vị thuê bao, cung cấp thông tin vị trí thuê bao bị gọi cho phần mềm máy chủ ủy quyền máy chủ chuyển đổi địa Máy chủ chuyển đổi địa (Redirect Server) : phần mềm nhận yêu cầu SIP chuyển đổi địa SIP sang số địa khác gửi lại cho đầu cuối Không giống máy chủ ủy quyền, máy chủ chuyển đổi địa không hoạt động đầu cuối, tức không gửi yêu cầu Máy chủ chuyển đổi địa không nhận huỷ gọi Máy chủ đăng ký (Register Server) : phần mềm nhận yêu cầu đăng ký Trong nhiều trường hợp máy chủ đăng ký đảm nhiệm số chức an ninh xác nhận người sử dụng Thông thường máy chủ đăng ký cài đặt với máy chủ ủy quyền máy chủ hay địa cung cấp dịch vụ định vị thuê bao Mỗi lần đầu cuối bật lên (ví dụ máy điện thoại phần mềm SIP) đầu cuối lại đăng ký với máy chủ Nếu đầu cuối cần thông báo cho máy chủ địa điểm tin REGISTER gửi Nói chung đầu cuối thực việc đăng ký lại cách định kỳ 2.2.2 Hoạt động tin SIP SIP giao thức dựa ký tự văn với cú pháp in trường mào đầu đồng với giao thức truyền siêu văn HTTP (Hypper Text Transfer Protocol) Các tin SIP truyền kết nối TCP bó liệu UDP 2.2.1.1 Địa SIP Địa SIP gọi định vị tài nguyên chung URL (Universal Resource Locator), tồn dạng user@host Phần user phần địa tên người dụng số điện thoại Phần host tên miền địa mạng Ví dụ địa SIP : SIP: ptithcm@ptithcm.edu.cn SIP: 401160020@203.162.17.8 Định vị server SIP Khi client muốn gửi yêu cầu, client gửi yêu cầu đến proxy server SIP cấu hình gửi đến địa IP số cổng tương ứng với URL SIP Gửi yêu cầu trực tiếp đến proxy server dễ dàng ứng dụng cuối biết proxy server Gửi 2.2.1.2 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk - yêu cầu theo cách thứ hai phức tạp Client phải cố gắng tiếp xúc với server số cổng liệt kê định vị tài nguyên đồng URL SIP Nếu số hiệu cổng URL SIP client sử dụng số cổng 5060 Nếu URL SIP định giao thức (UDP TCP) client tiếp xúc với server sử dụng giao thức Nếu giao thức định client không hỗ trợ UDP có hỗ trợ TCP cố gắng dùng TCP Client cố gắng tìm nhiều địa server SIP cách truy vấn DNS (Domain Name System) Tiến trình sau: Nếu phần host URL SIP địa IP, client tiếp xúc với server địa cho trước Ngược lại xử lý bước Client truy vấn server DNS cho địa phần host URL SIP Nếu server DNS không trả địa URL SIP, client ngưng định vị server 2.2.1.3 Định vị người dùng Người bị gọi di chuyển nhiều hệ thống đầu cuối theo thời gian Các vị trí đăng kí động với server SIP Một server vị trí trả nhiều vị trí người dùng đăng nhập nhiều trạm cách đồng thời server vị trí có thông tin không xác Server SIP kết hợp kết để cung cấp danh sách vị trí vị trí Hoạt động nhận danh sách vị trí thay đổi tùy thuộc vào SIP server Một Redirect server trả danh sách hoàn chỉnh vị trí cho phép client định vị người dùng xác Một Proxy server cố gắng định địa gọi thành công người bị gọi từ chối gọi 2.2.1.4 Thay đổi phiên tồn Điều thưc cách phát lại tin INVITE, sử dụng CallID nội dung trường tiêu đề mang thông tin Chẳng hạn, hai đối tác trò chuyện muốn thêm người thứ ba Một hai mời người thứ ba với địa multicast đồng thời gửi tin INVITE đến đối tác thứ hai với mô tả phiên mulicast mới, ngoại trừ số nhận dạng cũ 2.2.1.5 Các tin SIP Có hai loại tin SIP: - Bản tin yêu cầu khởi tạo từ client - Bản tin đáp ứng trả lại từ server Mỗi tin chứa tiêu đề mô tả chi tiết truyền thông SIP sử dụng UDP Khi gửi UDP TCP, nhiều giao dịch SIP mang kết nối TCP đơn lẻ gói liệu UDP Gói liệu UDP (bao gồm tất tiêu đề) không vượt đơn vị truyền dẫn lớn MTU (Maximum Transmission Unit) MTU định nghĩa, không 1500 byte MTU không định nghĩa Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 10 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk 3.2 OpenSIP 3.2.1 Khái niệm OpenSIPS OpenSIPS (Open SIP Server) hệ thống mã nguồn mở SIP server Nó không SIP proxy/router OpenSIPS bao gồm chức cấp độ ứng dụng, OpenSIPS máy chủ SIP, thành phần cốt lõi giải pháp VoIP SIP server đa chức năng, đa mục đích: router, switch, applicationserver, redirect-server, gateway, load-balancer Với cấu định tuyến linh hoạt tùy biến OpenSIPS hợp tiếng nói, video, IM(Instant Message) dịch vụ Presence cách có hiệu cao nhờ thiết kế dạng Module mở rộng Vì vậy, OpenSIPS có hiệu cao, đáng tin cậy OpenSIPS máy chủ SIP nhanh nhất, với thông lượng xác định giải pháp tối ưu cho doanh nghiệp, ngành công nghiệp 3.2.2 Tính lợi ích OpenSIPS 3.2.2.1 OpenSIPS VoIP Hình 2-8: OpenSIPS VoIP Kiến trúc OpenSIPS OpenSIPS SIP proxy, đơn giản B2BUA Asterisk SIP proxy liên quan đến báo hiệu OpenSIPS bao gồm 70 module, module có chức riêng, với giao diện module PLUG and PLAY OpenSIPS dễ dàng mở rộng nâng cấp tính mà không ảnh hưởng tới phần lõi làm tăng ổn định hệ thống lõi 3.2.2.3 Khả kết nối đến PSTN 3.2.2.2 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 22 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk OpenSIPS cần SIP gateway để kết nối tới PSTN Nó khả cài đặt thẻ điện thoại server Thông thường, người ta thực Asterisk cổng PSTN cho OpenSIPS 3.2.2.4 Giao tiếp với NAT OpenSIPS có liên quan nhiều đến NAT, cho phép thoại luồng liệu từ điện thoại IP phần mềm VoIP khách hàng trực tiếp đến nhà cung cấp dịch vụ nhiều trường hợp (không đối xứng NAT) OpenSIPS cho phép bạn thao tác trực tiếp SIP truyền thông để xử lý trường hợp đặc biệt, chẳng hạn bạn có hai máy điện thoại VoIP phía sau NAT router muốn gửi phương tiện truyền thông trực tiếp chúng 3.2.2.5 Cân tải Một sức mạnh độc đáo OpenSIPS khả cân tải cho gọi VoIP Thuật toán “chuyên ngành băm” OpenSIPS cấu hình để cân tải các"tên người dùng", "ruri", "callid", đặc tính khác OpenSIPS "failover aware" làm phần bổ sung hữu ích giải pháp Asterisk 3.2.2.6 Giao diện quản lí sở liệu Giao diện quản lí (cho tích hợp ngoài) thông qua FIFO file, XMLRPC Datagram (UDP Unixsockets) OpenSIPS đa sở liệu backends - MySQL, PostgreSQL, Oracle, Berkeley, flat files loại database khác xử lý unixodbc 3.2.2.7 Dịch vụ truyền thông OpenSIPS Proxy SIP khả mạng lưới dịch vụ truyền thông tin liên quan (phần tiếng nói điện thoại) OpenSIPS tảng mà bạn sử dụng để tạo hệ thống IVR, thư thoại, TTS nhận biết tiếng nói…, điều thiết kế 3.2.2.8 Khả nâng cấp OpenSIPS OpenSIPS chạy hệ thống nhúng, hiệu suất lên đến hàng trăm thiết lập gọi/giây Với hệ thống có nhớ 4GB, OpenSIP phục vụ 300000 thuê bao trực tuyến Hệ thống dễ dàng mở rộng cách thêm máy chủ OpenSIPS OpenSIPS hỗ trợ IPv4 IPv6 phục vụ multiple domain 3.2.3 Kết luận OpenSIPS Carrier Class SIP proxy server sử dụng chủ yếu nhà cung cấp VoIP Nó thiết kế để xử lý khối lượng lớn gọi, cân truyền tải SIP, giải kịch nâng cao cho NAT liên quan đến báo hiệu SIP Nổi bật tinh linh hoạt ổn định, OpenSIPS liên tục phát triển các tính Viễn thông Rất phổ biến dịch vụ cung cấp VoIP/Internet Telephony, OpenSIPS cung cấp tảng truyền thông hoàn chỉnh: Vocie,Video, Instant Messaging Presence Hơn nữa, cấu hình OpenSIPS server Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 23 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk dễ dàng, chìa khóa thành công bảo mật cho dự án IP Với đặc tính linh hoạt OpenSIPS cho phép triển khai dich vụ tiên tiến tiết kiệm thời gian chi phí 3.3 Kamailio Cũng giống OpenSIP, Kamailio phát triển lên từ OpenSER, OpenSIP lại theo hướng khác, hai nhánh xung đột nhóm core nên tách làm hai Đến Kamailio phiên 3.0 hai nhóm lại kết hợp chia sẻ nhiều chức chung để tương thích với nhau, hợp lại tương lai Kamailio SIP Server, gồm vai trò: - SIP Registrar - SIP Proxy - SIP Redirector Asterisk BUA: Back-to-back User Agent, xử lý, SIP có số giao thức khác như: - IAX - H323 Xử lý media lẫn control, Asterisk giống media gateway mô hình làm việc SIP, làm được: - SIP Registrar - SIP Client (UA) Asterisk IP PBX, hỗ trợ đầy đủ tính tổng đài nội bộ, Kamailio gọi SIP Server, phần hệ thống SIP (chỉ quan tâm tới control), không gọi IP PBX (một hoàn chỉnh control lẫn media) Cũng lý quan tâm tới control, nên khả xử lý Kamailio khủng khiếp Một server bình thường (2 core, vài GB RAM) có khả quản lý hàng chục ngàn subsciber, định tuyến hàng ngàn hướng khác nhau, hàng trăm gọi/1 giây Asterisk để đạt khả phải sử dụng nhiều server mạnh Nhìn chung Asterisk vàkamailio hỗ trợ SIP Điểm khác chỗ, Asterisk hệ thống hoàn chỉnh, hỗ trợ điều khiển dịch vụ đa phương tiện Kamailio đơn SIP server mô hình VoIP, tính chuyên biệt nên hiệu suất cao Tuy nhiên, Kamailio chưa đủ để tạo nên hệ thống VoIP kiểu PBX mà Asterisk làm, phải có thêm hàng loạt thiết bị liên quan đến medianữa gần đủ chức Asterisk: Media gateway (ví dụ FXO gate kết nối PSTN, Asterisk tự làm sử dụng ngoài) - MCU (conference server) - IVR gateway - ACD Gateway - Recording Server - Voice Mail server Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 24 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk Trong chức Asterisk có sẵn Nhìn chung, Kamailio sản phẩm hướng phát triển VoIP, chia nhỏ chuyên biệt hóa thành phần hệ thống Với việc bước đầu làm quen với VoIP, kiến thức hạn chế nhiều mặt, nên chuyên đề chúng em tìm hiểu Asterisk, Asterisk phổ biên sử dụng nhiều, tài liệu hỗ trợ tìm hiểu đa dạng Việc xây dựng mô hình mạng tương đối đơn giản, nằm khả nhóm CHƯƠNG IV: TRIỂN KHAI HỆ THỐNG ASTERISK Asterisk phần mềm mang tính cách mạng, tin cậy, mã nguồn mở miễn phí mà biến PC rẻ tiền thông thường chạy Linux thành hệ thống điện thoại doanh nghiệp mạnh mẽ Asterisk công cụ mã nguồn mở cho ứng dụng thoại server xử lý gọi đầy đủ chức Asterisk tảng tích hợp điện thoại vi tính hoá kiến trúcb mở Nhiều hệ thống Asterisk cài đặt thành công khắp giới Công nghệ Asterisk phục vụ cho nhiều doanh nghiệp Asterisk đem đến cho người sử dụng tất tính ứng dụng hệ Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 25 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk thống tổng đài PBX cung cấp nhiều tính mà tổng đài PBX thông thường 4.1 Giới thiệu chung - Mục đích: • Thực thử nghiệm hình thức truyền thoại qua môi trường IP • Nghiên cứu tính tối ưu mà hệ thống Asterisk đem lại - Quy mô hệ thống: Do hạn chế sở hạ tầng, thiết bị nên thí nghiệm xây dựng với quy mô nhỏ, chủ yếu nhằm mục đích nghiên cứu tính hệ thống VoIP 4.2 Kết nối phần cứng Các thiết bị dùng cho triển khai hệ thống Asterisk kết nối theo mô hình sau: Hình 4-1: Các thiết bị hệ thống Asterisk PBX máy chủ sử dụng OS linux (ubuntu), cài đặt Asterisk 1.6 Cấu hình máy chủ: - RAM: 512MB - CPU: 2GHz - HDD: 10GB laptop sử dụng có cài đặt softphone Switch có đủ cổng để kết nối tới máy tính khác Kết mong muốn đạt thực gọi VoIP mạng LAN, dùng phần mềm Wireshark bắt phân tích gói tin so sánh với lý thuyết SIP 4.3 Cài đặt phần mềm 4.3.1 Máy chủ PBX Cài đặt OS ubuntu version 11.04, giao diện hệ điều hành: Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 26 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk Hình 4-2: Giao diện hệ điều hành 4.3.2 Cài đặt phần mềm Asterisk máy chủ Cập nhật thư viện: Các thư viện cần thiết cho cài đặt Asterisk bao gồm :bison, bison-devel, ncurses, ncurses-devel, zlib, zlib-devel, openssl, openssl-devel, gnutls-devel, gcc, gcc-c++ Cài đặt câu lệnh : apt get install * Với * tên thư viện • Lần lượt cài đặt gói phần mềm sau:  dahdi-linux-2.4.1.2  dahdi-tools-2.4.1  libpri-1.4.11.5  asterisk-1.6.2.18  asterisk-addons-1.6.2.3 Tất gói tìm thấy website Asterisk: http://www.asterisk.org/downloads 4.3.3 Cài đặt freepbx để quản lý server asterisk • Download freepbx-2.9.0 từ địa chỉ: http://www.freepbx.org/download-freepbx, cài đặt máy chủ PBX, set IP cho máy chủ 10.10.10.10 Việc cài đặt freebpx để tạo giao diện web dễ sử dụng qua đó, người quản lý cấu hình cho tổng đài PBX từ máy mạng LAN miễn có tài khoản admin Giao diện freepbx nhìn từ laptop mạng LAN: Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 27 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk Hình 4-3: Giao diện freepbx 4.3.4 Cài đặt softphone laptop Softphone sử dụng phần mềm X Lite ( download phần mềm miễn phí từ địa chỉ: http://www.counterpath.com/x-lite-4.0-for-windows-download.html) Hình 4-4: Giao diện phần mềm X Lite Thực gọi VoIP, bắt phân tích gói Ta tiến hành khai báo thuê bao 101 103 tổng đài nhập user name, password vào giao diện X Lite, chọn domain IP tổng đài PBX 10.10.10.10, khai báo thông số thuê bao Kịch gọi: sau khai báo thuê bao xong hai softphone, softphone 1(IP:10.10.10.5) thực gọi tới soft phone (IP:10.10.10.14) Softphone nhấc máy, đàm thoại, softphone gác máy kết thúc gọi Sau trình phân tích gói tin bắt wireshark, lưu ý 4.4 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 28 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk rằng, máy chủ PBX thực chất máy ảo cài laptop 1, sử dụng chung card mạng LAN khác địa IP, wireshark bắt tin đến laptop máy chủ PBX 4.4.1 Khởi tạo phiên Quá trình thiết lập phiên khởi tạo gọi thuê bao 101( 10.10.10.5) 103 (10.10.10.14) thực giao thức Sip (session initiation protocol) Đầu tiên, 101 (10.10.10.5) gửi tin Invite thuê bao 103 đến PBX (10.10.10.10) – gói số 14, PBX xác nhận 103 có danh sách thuê bao (đang IP 10.10.10.14) trạng thái kết nối PBX đáp ứng cho yêu cầu Invite việc gửi lại mã đáp ứng 100 Trying ( gói số 15) đồng thời chuyển tiếp tin Invite đến 103 (10.10.10.14)-gói số 16 Sau đó, đáp ứng Ringing mã 180 (gói 17) cho biết 103 cảnh báo có gọi tới, đáp ứng có tác dụng thuê bao gọi điện thoại nghe hồi chuông reo từ phía người bị gọi Sau trình rung chuông bắt đầu thực hiện, tới lúc tin trao đổi thuê bao Tiếp theo 103 chấp nhận gọi nên gửi đáp ứng OK với mã 200 cho PBX (gói 34), PBX xác nhận lại tin Ack (gói 35) Sau đó, PBX gửi đáp ứng OK với mã 200 cho 101 để thông báo cho 101 biết 103 chấp nhận gọi 101(gói 36), 101 xác nhận nhận tin OK tin Ack đến PBX Sau Ack gửi nhận hai user gọi bắt đầu đàm thoại với 4.4.2 Quá trình đàm thoại Sau phiên đàm thoại khởi tạo, softphone thực mã hóa tín hiệu truyền theo giao thức RTP Đầu tiên tìm hiểu khái niệm giao thức RTP: RTP ( viết tắt Real-time Transport Protocol) giao thức Internetchuẩn sử dụng rộng rãi ứng dụng thời gian thực điện thoại Internet, Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 29 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk video streaming Giao thức RTP định nghĩa cách thức cho phép ứng dụng quản lý việc truyền tải thông tin với thời gian thực (real-time transmission) Dưới cấu trúc khung gói tin RTP: RTP packet Hình 4-5: Cấu trúc khung gói tin RTP - Header RTP gồm thông tin cần thiết cho ứng dụng đích cấu trúc lại mẫu tiếng nói chia nhỏ để truyền đường truyền • V (Version): Chỉ version RTP – 2bit • P (Padding) : Cho biết có byte đệm cuối vùng payload hay không ( Do chiều dài vùng payload gói RTP phải bội số 32) – bit • X (Extension) : Cho biết header RTP có phần header extension hay không – 1bit • CSRC count: Cho biết số nhận diện nguồn phát vùng CSRC – 4bit • M (Marker): Đánh dấu bắt đầu truyền liệu thoại Hỗ trợ tính loại bỏ khoảng lặng – 1bit • PT (Payload Type): Chỉ loại chuẩn mã hóa dùng để mã hóa liệu thoại vùng payload – 7bit • Sequence number: Số thứ tự gói RTP gửi Giúp đầu thu xác định gói thứ tự gói Giá trị ban đầu thiết lập ngẫu nhiên – 16bit • Timestamp: Chỉ thời điểm mà mẫu payload tạo (Thời điểm lấy mẫu tham chiếu tới đồng hồ xung clock) Giá trị ban đầu timestamp giá trị ngẫu nhiên – 32bit • Synchonization Source Identifier (SSRC): Giúp đầu thu nhận dạng đồng phía đầu phát – 32bit Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 30 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk Contributing source (CSRC): Chứa giá trị SSCR cho thành phần tham gia vào phiên giao dịch Vùng sử dụng dòng RTP xuất phát từ trộn – 32bit Header Extension: Sử dụng cho dạng tin yêu cầu thêm thông tin đặc biệt – 32bit Payload: Dữ liệu cần truyền gói RTP, trường hợp VoIP liệu tín hiệu thoại mã hóa – bội số 32bit Sau bắt gói tin RTP trình thực đàm thoại để phân tích: Gói tin bắt gói tin thứ 49 số gói tin giao tiếp hai máy trình thiết lập gọi: Máy nguồn PBX có địa IP: 10.10.10.10 gọi tới máy đích có địa IP: 10.10.10.5 • - Hình 4-6: Gói tin thứ 49 Giao thức RTP nằm bên giao thức UDP cấu trúc khung Ethernet mà bắt Dưới phần gói tin RTP dạng ký tự hệ hexa: Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 31 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk Ý nghĩa byte gói tin bắt được: So sánh với cấu trúc khung đưa trên, gói tin bắt có: V=2, tức RFC 1889 version P = : Không có đệm cuối vùng payload X = : Không có phần header extension (phần mở rộng header) CSRC count = 0: Do trộn (mixed) M=0: Đây gói luồng tiếng nói Payload type = 0: Chuẩn mã hóa liệu vùng payload ITU-T G.711 PCMU - Sequence number = 37116: Số thứ tự gói tin RTP 37116 - Timestamp = 3025776: Mốc thời gian mẫu payload - Synchronization Source Identifier = 4be8f7e4 (1273559012) : Giá trị đầu thu sử để nhận dạng nguồn đồng phía đầu phát - Do không sử dụng trộn (mixed) nên không cần trường Contributing source (CSRC) - Paload: Phần lại gói tin Các tin RTP trao đổi qua lại kết thúc phiên đàm thoại - Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 32 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk 4.4.3 Kết thúc phiên: Khi 101 hay 103 muốn kết thúc gọi chúng đưa yêu cầu BYE, bên gọi đưa yêu cầu này, trường hợp bên 101 yêu cầu kết thúc gọi trước, gửi tin bye đến PBX (gói 681), PBX xác nhận lại tin 200 OK (gói 682) Sau đó, PBX gửi request BYE tới 103 (gói 687), 101 chấp nhận kết thúc gọi, xác nhận lại gói 200 OK (gói 688) CHƯƠNG V: KẾT LUẬN SIP giao thức báo hiệu linh hoạt, mềm dẻo thích hợp sử dụng mạng IP SIP ngày trở nên phổ biến trở thành giao thức báo hiệu mạng VoIP SIP có phần mở rộng đồ sộ cho tính năng, ứng dụng, dịch vụ môi trường cụ thể Vì vấn đề quan trọng cần xác định trước tiên nhà cung cấp dịch vụ xác định phương hướng phát triển dịch vụ, sở tiếp tục xây dựng tài liệu chuẩn cho phần mở rộng liên quan Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 33 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk OpenSIPS SIP Proxy Server mã nguồn mở chủ đạo OpenSIPS có khả định tuyến hàng tỉ phút xử lý hàng triệu hoạt động gọi điện thoại VoIP tháng Nổi bật tinh linh hoạt ổn định, OpenSIPS liên tục phát triển các tính Viễn thông Rất phổ biến dịch vụ cung cấp VoIP/Internet Telephony, OpenSIPS cung cấp tảng truyền thông hoàn chỉnh : Vocie ,Video, Instant Messaging Presence Hơn nữa.Cấu hình OpenSIPS server dễ dàng ,nhưng chìa khóa thành công bảo mật cho dự án IP Với đặc tính linh hoạt OpenSIPS cho phép triển khai dich vụ tiên tiến tiết kiệm thời gian chi phí Hạn chế hướng phát triển đề tài - Hạn chế đề tài Chưa khai thác thể hết chức OpenSIPS Mới thực thiết lập gọi PC – PC , chưa thực ứng dụng OpenSIPS thực mô hình thực tế khác ví dụ thực gọi từ IP telephone – PC, IP telephone – IP telephone thông qua OpenSIPS… - Hướng phát triển đề tài Tìm hiểu nghiên cứu cách cấu hình OpenSIPS để ứng dụng chức mạng VoIP, phục vụ cho doanh nghiệp, ngành Công nghiệp cách tối ưu DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DNS Domain Name System HTTP Hypertext Transfer Protocol IEFT Internet Engineering Task Force ISDN Integrated Service Digital Network MGCP Media Gateway Control Protocol Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 34 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk MTU Maximum Transmission Unit NAT Network address translation PBX Private Branch Exchange PSTN Public Switched Telephone Network RSVP Resource Reservation Protocol RTP Real-time transport Protocol) RTSP Real Time Streaming Protocol) SAP Session Advertisement Protocol SCTP Stream Transmission Control Protocol SDP Session Description Protocol SIP Session Initiation Protocol SMS Short Message Service TCP Transmission Control Protocol UDP User Datagram Protocol UAC User Agent Client URL Universal Resource Locator VoIP Voice over Internet Protocol XCAP XML Configuration Access Protocol XML Extensible Markup Language XMPP The Extensible Messaging and Presence Protocol Tài liệu tham khảo : [1] Mark A.Miller, P.E 2002 “Voice over IP Technologies Building the Converged Network”, M&T Books [2] Henry Sinnreich, Alan B.Johnston, “Delivering VoIP and Multimedia Services with Session Initiation Protocol”, Second Edition, Wiley Publishing_Inc, 2006 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 35 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk [3] Wiliam C.Hardy, “VoIP service quality”, McGraw Hill, 2003 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 36