TÌM HIỂU HỆ THỐNG VOIP TRÊN ASTERISK

Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk Mục lục CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG VOIP 1.1 Giới thiệu VoIP 1.2 Ƣu điểm VoIP 1.3 Nhƣợc điểm VoIP 1.4 Các chuẩn thoại dùng VoIP 1.5 Các tổ chức phát triển VoIP CHƢƠNG II: T NG QUAN VỀ GIAO TH C SIP 2.1 Tổng quan giao thức khởi tạo phiên SIP 2.2 Cấu trúc SIP 10 2.2.1 Các thành phần SIP 10 2.2.1.1 Địa SIP 11 2.2.1.2 Định vị server SIP 11 2.2.1.3 Định vị ngƣời dùng 12 2.2.1.4 Thay đổi phiên tồn 12 2.2.1.5 Các tin SIP 12 2.2.1.6 Tiêu đề tin 13 2.2.1.7 Bản tin yêu cầu 14 2.2.1.8 Bản tin đáp ứng 15 2.2.1.9 Thiết lập hủy gọi SIP 17 2.2.1.10 Liên vận SIP SS7 20 a Thiết lập gọi SIP PSTN 20 b Định hƣớng gọi SIP 21 2.2.1.11 Tính SIP 22 CHƢƠNG III: GIỚI THIỆU BA PHẦN MỀM 3.1 NG DỤNG VOIP 24 Asterisk 24 3.1.1 Giới thiệu phần mềm Asterisk 24 3.1.2 Tính lợi ích Asterisk 24 3.2 OpenSIP 25 3.2.1 Khái niệm OpenSIPS 25 3.2.2 Tính lợi ích OpenSIPS 25 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk 3.2.3 3.3 Kết luận 27 Kamailio 27 CHƢƠNG IV: TRIỂN KHAI HỆ THỐNG ASTERISK 29 4.1 Giới thiệu chung 29 4.2 Kết nối phần cứng 29 4.3 Cài đặt phần mềm 30 4.4 Thực gọi VoIP, bắt phân tích gói 32 4.4.1 Khởi tạo phiên 32 4.4.2 Quá trình đàm thoại 33 4.4.3 Kết thúc phiên: 36 CHƢƠNG V: KẾT LUẬN 37 Hạn chế hƣớng phát triển đề tài 37 - Hạn chế đề tài 37 - Hƣớng phát triển đề tài 37 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Hình 2-1: Vị trí SIP mô hình OSI Hình 2-2: Các thành phần SIP 10 Hình 2-3: Hoạt động Proxy Server 17 Hình 2-4: Hoạt động Redirect Server 18 Hình 2-5: Thiết lập hủy gọi SIP 19 Hình 2-6: Thiết lập gọi SIP PSTN 20 Hình 2-7: Định hƣớng gọi SIP 21 Hình 2-8: OpenSIPS VoIP 25 Hình 4-1: Các thiết bị hệ thống Asterisk 29 Hình 4-2: Giao diện hệ điều hành 30 Hình 4-3: Giao diện freepbx 31 Hình 4-4: Giao diện phần mềm X Lite 31 Hình 4-5: Cấu trúc khung gói tin RTP 33 Hình 4-6: Gói tin thứ 49 34 Bảng 2-1: Các tiêu đề tin 13 Bảng 2-2: Giải thích số tiêu đề SIP 14 Bảng 2-3: Các tin yêu cầu SIP 15 Bảng 2-4: Các loại tin đáp ứng SIP 15 Bảng 2-5: Một số mã trạng thái đƣợc định nghĩa SIP 17 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk Lới mở đầu Trong năm gần đây, nghe nói nhiều VoIP nhƣ công nghệ mang tính cách mạng việc truyền tín hiệu thoại qua môi trƣờng Internet Cùng với bùng nổ Internet, VoIP có bƣớc phát triển dài, ngày hoàn thiện công nghệ, chất lƣợng ổn định, tích hợp đƣợc truyền thông đa phƣơng tiện cạnh tranh giá cƣớc Nhiều hệ thống VoIP đời đƣợc triển khai rộng khắp Vì việc nghiên cứu nắm bắt công nghệ VoIP đƣợc quan tâm Trong trình tìm hiểu VoIP, nhóm 1-Đ07VTA1 định chọn đề tài “Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk”, nội dung đƣợc trình bày chƣơng: Chƣơng I: Tìm hiểu khái quát công nghệ truyền thoại internet (VoIP) Qua tổng quát hình dung VoIP gì, cách thức họat động ƣu nhƣợc điểm công nghệ Chƣơng II: Tìm hiểu giao thức báo hiệu quan trọng VoIP giao thức báo hiệu SIP Đây giao thức VoIP đƣợc sử dụng rộng rãi SIP giao thức báo hiệu sử dụng chƣơng trình ứng dụng Asterisk đƣợc trình bày chƣơng Chƣơng III: Đề xuất giải pháp VoIP, so sánh giải pháp định giải pháp triển khai chƣơng IV Chƣơng IV : Triển khai VoIP hệ thống Asterisk, bƣớc thiết lập phần cứng, cài đặt phần mềm, thực gọi, bắt phân tích gói tin Chƣơng V: Kết luận, hạn chế, hƣớng phát triển đề tài Trong trình làm đề tại, dù cố gắng song kiến thức hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận đƣợc góp ý, hƣớng 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 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG VOIP Internet Voice, đƣợc biết nhƣ thoại qua giao thức (Voice Over IP), công nghệ cho phép tạo gọi dùng kết nối băng thông rộng thay dùng đƣờng dây điện thoại tƣơng tự (analog) Nhiều dịch vụ dùng Voice over IP cho phép bạn gọi ngƣời khác dùng loại dịch vụ, nhiên có dịch vụ cho phép gọi dùng số điện thoại nhƣ số nội bộ, đƣờng 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) 1.1 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 đƣợc quan tâm không nhà khai thác, nhà sản xuất mà với ngƣời sử dụng dịch vụ VoIP cho phép thực gọi dùng máy tính qua mạng liệu nhƣ Internet VoIP chuyển đổi tín hiệu thoại từ điện thoại tƣơng tự analog vào tín hiệu số (digital) trƣớc truyền qua Internet, sau chuyển đổi ngƣợc 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 tƣơng ứng hay dùng microphone VoIP cho phép tạo gọi đƣờng dài qua mạng liệu IP có sẵn thay phải đƣợc truyền qua mạng PSTN (Public Switched Telephone Network) Ngày nhiều công ty thực giải pháp VoIP họ để giảm chi phí cho gọi đƣờng dài nhiều chi nhánh xa Trƣớc đây, dựa vào giao tiếp thoại mạng PSTN Trong suốt gọi hai địa điểm, đƣờng kết nối đƣợc dành riêng cho bên thực gọi Không có thông tin khác truyền qua đƣờng truyền này, cho dù thừa lƣợng băng thông sẵn dùng Sau với xuất mạng giao tiếp liệu, nhiều công ty đầu tƣ cho mạng giao tiếp liệu để chia thông tin với nhau, thoại fax tiếp tục sử dụng mạng PSTN Nhƣng 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 Lƣu lƣợng thoại thực chất đƣợc mang tự (free) bên mạng liệu thông qua sở hạ tầng thiết bị phần cứng có sẵn Mặc dù khái niệm VoIP đơn giản, nhƣng để thực hiên ứng dụng VoIP phức tạp Để gởi voice, thông tin phải đƣợc tách biệt thành gói Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk (packet) giống nhƣ liệu Gói phần thông tin đƣợc 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 ngƣời dùng thực công việc: thiết lập giao tiếp cho ứng dụng đa phƣơng tiện (multimedia) nhƣ audio, video, giao tiếp liệu khác Nhƣng H323 chủ yếu đƣợc thiết kế cho dịch vụ đa phƣơng 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 Phƣơng thức hoạt động Khi nói vào ống nghe hay microphone, giọng nói tạo tín hiệu điện từ, tín hiệu analog Tín hiệu analog đƣợc chuyển sang tín hiệu số dùng thuật toán đặc biệt để chuyển đổi Những thiết bị khác có cách chuyển đổi khác nhƣ VoIP phone hay softphone, dùng điện thoại analog thông thƣờng cần Telephony Adapter (TA) Sau giọng nói đƣợc số hóa đƣợc đóng vào gói tin gởi mạng IP Trong suốt tiến trình giao thức nhƣ SIP hay H323 đƣợc dùng để điểu khiển (control) gọi nhƣ thiết lập, quay số, ngắt kết nối… RTP đƣợc dùng cho tính đảm bảo độ tin cậy trì chất lƣợng dịch vụ trình truyền 1.2 Ƣu 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 tƣ chúng hoạt động tảng mạng IP đƣợc "vận chuyển" mạng máy tính y nhƣ ứng dụng máy tính thông thƣờng 1.2.2 Tiết kiệm chi phí đầu tƣ VoIP Hệ thống IP Telephony VoIP để hỗ trợ tốt cho công việc kinh doanh Nếu doanh nghiệp trang bị thiết bị kỹ thuật số (nhƣ tổng đài PBX), tiết kiệm đƣợc đáng kể chi phí đầu tƣ 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 tƣơng thích với vị trí ngƣời 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 ngƣời dùng Với hệ thống viễn thông IP, công việc quản lý bảo trì mạng điện thoại trở nên kinh tế hiệu Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk 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 ngƣời 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 ƣu điểm nhƣ 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 đƣờng truyền internet với dịch vụ VoIP miễn phí nhƣ ifone, IPTel, DrayTel, MediaRing 1.2.6 Khả quản lý toàn diện Bạn có khả kiểm soát chi tiết đến bit liệu đƣợc lƣu chuyển mạng IP Telephony (LAN) hay mạng VoIP (WAN) Trong mạng mạng viễn thông IP, chất lƣợng thoại đạt đến 99,99% Nghĩa môi trƣờng mạng hội tụ IP, khả phát sớm triệu chứng thay đổi cài đặt trƣớc có trục trặc xảy đƣợc cải tiến đáng kể 1.2.7 Công tác thời gian thực Ngƣời 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 lƣợng hình ảnh âm sử dụng mạng nội thƣờng tốt sử dụng qua kết nối Internet gặp phải tình trạng trễ tiếng hay khựng hình 1.2.8 Sử dụng băng thông hợp lý Lƣu lƣợng truyền liệu máy tính (không phải liệu thoại) hệ thống mạng điện thoại thƣờng chiếm khoảng 30% băng thông toàn hệ thống Ƣu điểm VoIP liệu đƣợc đóng lại thành gói gói liệu đƣợc truyền thông qua kết nối T-1 phần nhỏ băng thông kênh DSO 1.2.9 Giảm chi phí điện thoại đƣờng dài Với hệ thống VoIP hoàn chỉnh, doanh nghiệp chí triển khai giải pháp chuyển tiếp gọi thông minh, cho phép "hạn chế" gọi đƣờng 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 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk 1.3 Nhƣợc điểm VoIP Chất lƣợng dịch vụ: mạng truyền số liệu không đƣợc thiết kế để truyền thoại thời gian thực việc trễ truyền hay việc mát gói tin hoàn toàn xảy gây chất lƣợng 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 nhƣ 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 tƣơng tự HTTP, nhƣ mô hình yêu cầu (request) đáp ứng (response) Chuẩn H323: Đây giao thức chuẩn ITU Giao thức ban đầu đƣợc phát triển cho hệ thống đa phƣơng tiện(multimedia) phƣơng tiện môi trƣờng không hƣớng kết nối (connectionless), nhƣ 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 đƣợc đƣa 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 : - 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: Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk - CCM ( Cisco Call Manager ) : chạy hệ hành Linux, có miễn phí cho ngƣời dùng Tuy nhiên, miễn phí nhiều tính chƣa Update, muốn sử dụng tính Update phải mua thêm License - Asterisk : chạy hệ điều hành LiNux, hoàn toàn miễn phí cho ngƣời dùng Phần đƣợc trình bày rõ phần sau Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk CHƢƠNG II: T NG QU N VỀ GI O TH C 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), đƣợc phát triển nhƣ 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 phƣơng tiện nhƣ : thoại IP, hội nghị ứng dụng tƣơng tự khác liên quan đến việc truyền thông tin đa phƣơng 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) tƣơng 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 đƣợc sử dụng kết hợp với chuẩn giao thức IETF khác nhƣ SAP, SDP MGCP (MEGACO) để cung cấp lĩnh vực rộng cho dịch vụ VoIP Cấu trúc SIP tƣơng tự với cấu trúc HTTP (giao thức client-server) Nó bao gồm yêu cầu đƣợc gởi đến từ ngƣời 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 Hình 0-1: Vị trí SIP mô hình OSI Nói chung, SIP hỗ trợ hoạt động sau: - Định vị trí ngƣời dùng - Định media cho phiên làm việc - Định sẵn sàng ngƣời dùng để tham gia vào phiên làm việc Nhóm 1-Đ07VTA1 Page Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk - Thiết lập gọi, chuyển gọi kết thúc - SIP giao thức theo thiết kế mở đƣợc 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 SIP Components Location Server Redirect Server Registrar Server PSTN User Agent Gateway Proxy Server Proxy Server Hình 0-2: 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) : chƣơng trình trung gian, hoạt động nhƣ server client cho mục đích tạo yêu cầu thay mặt cho client khác Các yêu cầu đƣợc phục vụ bên truyền chúng đến server khác Một proxy dịch cần thiết tạo lại tin yêu cầu SIP trƣớc chuyển chúng đến server khác UA Trong trƣờng hợp trƣờng Via tin đáp ứng, yêu cầu proxy trung gian tham gia vào tiến trình xử lý yêu cầu Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 10 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk - Asterisk có GUI giao diện ngƣời dùng cho phép truy cập trực quan dễ quản lý Một số nhƣợc điểm mà giải pháp phần mềm mã nguồn mở PBX : - Hỗ trợ chi phí thêm hầu hết giải pháp - Khó khăn việc triển khai thực hiểu rõ làm để sử dụng phần mềm - Đối với doanh nghiệp: cần có thời gian nguồn lực cần thiết để chi trả cho việc đào tạo nhân viên biết cách cài đặt, cấu hình, sử dụng phần mềm 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 nhƣ 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 lƣợng đƣợc xác định nhƣ giải pháp tối ƣu cho doanh nghiệp, ngành công nghiệp 3.2.2 Tính lợi ích OpenSIPS 3.2.2.1 OpenSIPS VoIP Hình 0-8: OpenSIPS VoIP Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 25 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk 3.2.2.2 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 hƣởng tới phần lõi làm tăng ổn định hệ thống lõi 3.2.2.3 Khả kết nối đến PSTN OpenSIPS cần SIP gateway để kết nối tới PSTN Nó khả cài đặt thẻ điện thoại server Thông thƣờng, ngƣời ta thực Asterisk nhƣ 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 trƣờng hợp (không đối xứng NAT) OpenSIPS cho phép bạn thao tác trực tiếp SIP truyền thông để xử lý trƣờng hợp đặc biệt, chẳng hạn nhƣ bạn có hai máy điện thoại VoIP phía sau NAT router muốn gửi phƣơng 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 đƣợc cấu hình để cân tải các"tên ngƣời 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 lƣới dịch vụ truyền thông tin liên quan (phần tiếng nói điện thoại) OpenSIPS tảng mà bạn sử dụng để tạo hệ thống nhƣ IVR, thƣ 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 đƣợc multiple domain Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 26 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk 3.2.3 Kết luận OpenSIPS Carrier Class SIP proxy server đƣợc sử dụng chủ yếu nhà cung cấp VoIP Nó đƣợc thiết kế để xử lý khối lƣợng 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 dễ dàng, nhƣng 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 đƣợc thời gian chi phí 3.3 Kamailio Cũng giống nhƣ OpenSIP, Kamailio đƣợc phát triển lên từ OpenSER, nhƣng OpenSIP lại theo hƣớng khác, hai nhánh xung đột nhóm core nên đƣợc tách làm hai Đến Kamailio phiên 3.0 hai nhóm lại kết hợp chia sẻ nhiều chức chung để tƣơng thích với nhau, hợp lại tƣơng 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 nhƣ: - IAX - H323 Xử lý media lẫn control, Asterisk giống nhƣ media gateway mô hình làm việc SIP, làm đƣợc: - SIP Registrar - SIP Client (UA) Asterisk IP PBX, hỗ trợ đầy đủ tính tổng đài nội bộ, Kamailio đƣợc 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 thƣờng (2 core, vài GB RAM) có khả quản lý hàng chục ngàn subsciber, định tuyến hàng ngàn hƣớng khác nhau, hàng trăm gọi/1 giây Asterisk để đạt đƣợc 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 phƣơng tiện Kamailio đơn SIP server mô hình VoIP, tính chuyên biệt nhƣ nên hiệu suất cao Tuy nhiên, Kamailio chƣa đủ để Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 27 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk tạo nên hệ thống VoIP kiểu nhƣ PBX mà Asterisk làm, phải có thêm hàng loạt thiết bị liên quan đến medianữa gần đủ chức nhƣ 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 Trong chức Asterisk có sẵn Nhìn chung, Kamailio sản phẩm hƣớng phát triển VoIP, chia nhỏ chuyên biệt hóa thành phần hệ thống Với việc bƣớc đầu làm quen với VoIP, kiến thức hạn chế nhiều mặt, nên chuyên đề chúng em tìm hiểu Asterisk, Asterisk phổ biên đƣợc sử dụng nhiều, tài liệu hỗ trợ tìm hiểu đa dạng Việc xây dựng mô hình mạng tƣơng đối đơn giản, nằm khả nhóm Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 28 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk CHƢƠNG 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 thƣờng 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 đƣợc cài đặt thành công khắp giới Công nghệ Asterisk phục vụ cho nhiều doanh nghiệp Asterisk đem đến cho ngƣời sử dụng tất tính ứng dụng hệ thống tổng đài PBX cung cấp nhiều tính mà tổng đài PBX thông thƣờng đƣợc 4.1 Giới thiệu chung - Mục đích:  Thực thử nghiệm hình thức truyền thoại qua môi trƣờng IP  Nghiên cứu tính tối ƣu mà hệ thống Asterisk đem lại - Quy mô hệ thống: Do hạn chế sở hạ tầng, thiết bị nên thí nghiệm đƣợc 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 đƣợc 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 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 29 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk laptop sử dụng có cài đặt softphone Switch có đủ cổng để kết nối tới máy tính khác Kết mong muốn đạt đƣợc thực đƣợc 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: Hình 4-2: Giao diện hệ điều hành 4.3.2 Cài đặt phần mềm Asterisk máy chủ  Cập nhật thƣ viện: Các thƣ 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 thƣ viện  Lần lƣợt 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 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 30 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk 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, ngƣời 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: Hình 4-3: Giao diện freepbx 4.3.4 Cài đặt softphone laptop Softphone đƣợc 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 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 31 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk 4.4 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 đƣợc wireshark, lƣu ý rằng, máy chủ PBX thực chất máy ảo cài laptop 1, sử dụng chung card mạng LAN nhƣng khác địa IP, wireshark bắt đƣợc 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) đƣợc 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 đƣợc cảnh báo có gọi tới, đáp ứng có tác dụng nhƣ thuê bao gọi điện thoại nghe hồi chuông reo từ phía ngƣời bị gọi Sau trình rung chuông bắt đầu thực hiện, tới lúc tin đƣợc 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 đƣợc 103 chấp nhận gọi 101(gói 36), 101 xác nhận nhận đƣợc tin OK tin Ack đến PBX Sau Ack đƣợc gửi nhận hai user gọi bắt đầu đàm thoại với Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 32 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk 4.4.2 Quá trình đàm thoại Sau phiên đàm thoại đƣợc 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 đƣợc sử dụng rộng rãi ứng dụng thời gian thực nhƣ điện thoại Internet, 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) Dƣới 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 đƣợc chia nhỏ để truyền đƣờng 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 đƣợc dùng để mã hóa liệu thoại vùng payload – 7bit  Sequence number: Số thứ tự gói RTP đƣợc gửi Giúp đầu thu xác định đƣợc gói thứ tự gói Giá trị ban đầu đƣợc thiết lập ngẫu nhiên – 16bit Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 33 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk  Timestamp: Chỉ thời điểm mà mẫu payload đƣợc tạo (Thời điểm lấy mẫu đƣợc 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  Contributing source (CSRC): Chứa giá trị SSCR cho thành phần tham gia vào phiên giao dịch Vùng đƣợc 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, trƣờng hợp VoIP liệu tín hiệu thoại đƣợc mã hóa – bội số 32bit Sau bắt gói tin RTP trình thực đàm thoại để phân tích: Gói tin đƣợc 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 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 34 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk Giao thức RTP nằm bên giao thức UDP cấu trúc khung Ethernet mà bắt đƣợc Dƣới phần gói tin RTP dƣới dạng ký tự hệ hexa: Ý nghĩa byte gói tin bắt đƣợc: So sánh với cấu trúc khung đƣợc đƣa trên, gói tin bắt đƣợc 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 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 35 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk Các tin RTP nhƣ đƣợc trao đổi qua lại kết thúc phiên đàm thoại 4.4.3 Kết thúc phiên: Khi 101 hay 103 muốn kết thúc gọi chúng đƣa yêu cầu BYE, bên gọi đƣa yêu cầu này, trƣờng hợp bên 101 yêu cầu kết thúc gọi trƣớc, 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) Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 36 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk CHƢƠNG 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 trƣờng cụ thể Vì vấn đề quan trọng cần xác định trƣớc tiên nhà cung cấp dịch vụ xác định phƣơng hƣớng phát triển dịch vụ, sở tiếp tục xây dựng tài liệu chuẩn cho phần mở rộng liên quan 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 ,nhƣng 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 đƣợc thời gian chi phí Hạn chế hƣớng phát triển đề tài - Hạn chế đề tài Chƣa khai thác thể đƣợc hết chức OpenSIPS Mới thực thiết lập gọi PC – PC , chƣa thực đƣợc ứng dụng OpenSIPS thực mô hình thực tế khác ví dụ nhƣ thực gọi từ IP telephone – PC, IP telephone – IP telephone thông qua OpenSIPS… - Hƣớng phát triển đề tài Tìm hiểu nghiên cứu cách cấu hình OpenSIPS để ứng dụng đƣợc chức mạng VoIP, phục vụ cho doanh nghiệp, ngành Công nghiệp cách tối ƣu Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 37 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk D NH MỤC T 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 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 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 38 Tìm hiểu hệ thống VoIP Asterisk 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 [3] Wiliam C Hardy, “VoIP service quality”, McGraw Hill, 2003 Nhóm 1-Đ07VTA1 Page 39