Giao thức truyền tải trong mạng VoIP

Giao thức IP phiên bản 4 (IPv4) Cấu trúc của header IPv4 như sau

• Indentification: cùng với trường địa chỉ nguồn, đích dùng để định danh duy nhất cho một gói tin trong khoảng thời gian nó tồn tại. • Flow Label: độ dài 20bit, xác định các gói dữ liệu được ưu tiên trên đường truyền nếu có xảy ra tranh chấp, thường được sử dụng cho các dịch vụ đòi hỏi chất lượng dịch vụ cao hay thời gian thực.

Giao thức TCP/IP

Nếu bit SYN được thiết lập thì Sequence Number là số hiệu tuần tự khởi đầu (ISN) và byte dữ liệu đầu tiên là ISN+1. • ACK Number: độ dài 32 bit, xác định số hiệu của segment tiếp theo mà trạm nguồn đang chờ được xác nhận. • Data Offset: độ dài 4 bit, xác định vị trí bắt đầu của khối dữ liệu lớp trên trong đơn vị dữ liệu TCP. o URG: vùng Urgent Pointer có hiệu lực o ACK: vùng ACK có hiệu lực. o PSH: chức năng Push o RST: khởi động lại liên kết. o SYN: đồng bộ hóa các số hiệu tuần tự o FIN: không còn số liệu từ trạm cuối. • Window: cấp phát thẻ bài để kiểm soát luồng dữ liệu theo cơ chế cửa sổ. Đây chính là số lượng các byte dữ liệu bắt đầu từ byte được chỉ ra trong vùng ACK mà trạm nguồn sẵn sàng nhận. • Urgent Pointer: con trỏ trỏe tới số hiệu tuần tự của byte đi sau dữ liệu khẩn, cho bên nhận biết được độ dài của dữ liệu khẩn. Vùng này có hiệu lực khi bit URG được thiết lập. • Option: có độ dài thay đổi, khai báo các lựa chọn của TCP trong đó có độ dài tối đa của vùng dữ liệu trong một đơn vị dữ liệu segment. • Padding: đảm bảo phần tiêu đề của TCP luôn là bội 32 bit. Giá trị này có thể thay đổi nhờ khai báo trong Option. Thiết lập và hủy kết nối TCP. Để hiểu được chức năng của hàm connect, accept, close và giúp debug các ứng dụng TCP bằng chương trình netstat, chúng ta cần hiểu làm thế nào để thiết lập và hủy một kết nối TCP, cũng như trạng thái của TCP. Bắt tay 3 bước trong thiết lập kết nối TCP Giản đồ trên đây diễn ra khi một kết nối TCP được thiết lập:. 1) Server đã sẵn sàng accept một kết nối tới. Và được gọi là “passive open” (mở ở trạng thái bị động). 2) Client thiết lập một “active open” bằng cách gọi hàm connect. Khi đó, phía client sẽ gửi SYN để báo cho server biết số thứ tự của dữ liệu client sẽ gửi trong kết nối. Thông thường, SYN không chứa dữ liệu, chỉ chứa tiêu đề IP, TCP và có thể là các tùy chọn TCP. 3) Server xác nhận SYN của server. Nó sẽ SYN với số thứ tự cho dữ liệu của nó. Server gửi SYN và ACK cho SYN của client trong cùng một segment. 4) Client xác nhận SYN của server.

Giao thức UDP

(sử dụng vtags) Có Có. Trạng thái đợi vtags 4-tuple Không. SCTP là giao thức hướng kết nối giống như TCP và cũng có việc bắt tay để thiết lập và hủy kết nối. Tuy vậy, việc bắt tay của SCTP khác so với TCP. Thiết lập kết nối SCTP. 1) Server sẵn sàng chấp nhận một association đến. Việc này được thực hiện thông qua lời gọi hàm socket, bind, listen và được gọi là passive open. 2) Client thiết lập một active open bằng cách gọi hàm connect hay gửi một bản tin yêu cầu mở một association. Khi đó, SCTP client sẽ gửi bản tin INIT thông báo với server danh sách địa chỉ IP của nó, số hiệu thứ tự, tag thiết lập để xác định tất cả các gói là trong một association, số luồng mà client yêu cầu, số luồng vào mà nó hỗ trợ. 3) Server xác nhận bản tin INIT của client với bản tin INIT-ACK chứa danh sách địa chỉ IP, số thứ tự thiết lập, tag thiết lập, số luồng mà nó hỗ trợ và một cookie trạng thái. Cookie trạng thái chứa tất cả các trạng thái mà server xác nhận associ- ation là hợp lệ và được gán số để cho việc xác thực này. 4) Client gửi lại cookie trạng thái của server với bản tin COOKIE-ECHO. Bản tin này chứa dữ liệu người dùng gắn kèm. 5) Server xác nhận rằng cookie là hợp lệ và association được thiết lập với bản tin COOKIE-ACK.  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, các tín hiệu tiếng và hình phải được đồng bộ một cách chính xác, gọi là sự đồng bộ tiếng - hình.

Giao thức RTCP

• Các thành phần trong mạng
• Giao thức H.323
• Các thành phần trong mạng SIP
• Bản tin SIP
• Mô tả cuộc gọi SIP

(Session Announcement Protocol), giao thức miêu tả phiên SDP (Session Description Protocol). Các chức năng của SIP độc lập, nên chúng không phụ thuộc vào bất kỳ giao thức nào thuộc các giao thức trên. Mặt khác, SIP có thể hoạt động kết hợp với các giao thức báo hiệu khác như H.323. SIP là một giao thức theo thiết kế mở do đó nó có thể được mở rộng để phát triển thêm các chức năng mới. Sự linh hoạt của các bản tin SIP cũng cho phép đáp ứng các dịch vụ thoại tiên tiến bao gồm cả các dịch vụ di động. Các thành phần trong mạng SIP. Giới thiệu chung về các thành phần trong mạng SIP. • SIP Client: là thiết bị hỗ trợ giao thức SIP như SIP phone, chương trình chat,…. Đây chính là giao diện và dịch vụ của mạng SIP cho người dùng. • SIP Server: là thiết bị trong mạng xử lý các bản tin SIP với các chức năng cụ thể như sau:. 1) Proxy Server: là thực thể trong mạng SIP làm nhiệm vụ chuyển tiếp các SIP request tới thực thể khác trong mạng. Thông thường, proxy có lưu trạng thái, chúng duy trì trạng thái trong suốt transaction (khoảng 32 giây). 2) Redirect Server: trả về bản tin lớp 300 để thông báo thiết bị là chuyển hướng bản tin tới địa chỉ khác – tự liên lạc thông qua địa chỉ trả về. 3) Registrar server: là server nhận bản tin SIP REGISTER yêu cầu và cập nhật thông tin từ bản tin request vào “location database” nằm trong Loca- tion Server. 4) Location Server: lưu thông tin trạng thái hiện tại của người dùng trong mạng SIP.

So sánh giữa giao thức H.323 và SIP

Định vị đầu cuối sử dụng E.164 hoặc tên ảo H.323 và phương pháp ánh xạ địa chỉ nếu trong mạng có Gatekeeper. Được thiết kế nhằm hỗ trợ rất nhiều tính năng hội nghị, kể cả thoại, hình ảnh và dữ liệu, quản lý tập trung nên có thể gây tắc nghẽn ở Gatekeeper Tạo tính năng.

Các thành phần trong mạng báo hiệu SS7 1. SSP (Service Switch Point)

Như vậy cần STP gateway để định tuyến bản tin giữa các SSP gateway với nhau(chuyển đổi cách đánh địa chỉ giữa các nước). Việc liên kết này giúp cho hai STP hoạt động như là một STP chính và một STP dự phòng trong trường hợp STP chính bị hỏng hoặc tắc nghẽn xảy ra.

Định tuyến trong mạng SS7

Bài toán định tuyến đơn giản hơn bài toán định tuyến trong mạng gói khác, ví dụ như mạng IP. Khi SSP 1.4.3 nhận được bản tin này, nó biết được đây là thuê bao thuộc sự quản lý của nó.

Giao thức trong mạng SS7

 Signaling Connection Control Part (SCCP) cung cấp dịch vụ định địa chỉ đầu cuối-đầu cuối và định tuyến bản tin lớp 4 như Transaction Capabilities Application Part (TCAP).  Dịch vụ hướng kết nối (Connection-Oriented Services): SCCP hỗ trợ dịch vụ hướng kết nối cho TCAP và ISUP nhưng dịch vụ này hieenj nay không còn được sử dụng.

Giao thức Sigtran

• Kết nối mạng VoIP với mạng PSTN

Chú ý chia sẻ tải của các bản tin TCAP chỉ xuất hiện trong bản tin đầu tiên trong hỏi đáp TCAP; thứ tự các bản tin TCAP trong cùng khoảng thời gian hỏi đáp luôn luôn gửi tới IP endpoint đã lựa chọn cho bản tin đầu tiên, trừ phi các endpoints chia sẻ trạng thái thông tin và SG hiểu được bản tin cấp phát chính sách của các IP endpoint. Quá trình thiết lập cuộc gọi PSTN – PSTN thông qua mạng SIP Trong hình vẽ mô tả hoạt động của SIP trong việc thiết lập kết nối giữa hai tổng đài PSTN với nhau(thường để giảm chi phí thiết lập cuộc gọi đường dài).Bên cạnh việc ánh xạ sang bản tin SIP cần thiết để thiết lập báo hiệu giữa hai Gateway thì bản tin bản tin SIP cũng nhúng cả nội dung bản tin SS7 trong đó.

Giới thiệu chương trình Wireshark

• Hub: Vì muốn bắt gói tin gửi trong mạng giữa các thiết bị VoIP một các đơn giản nên ở đây ta sử dụng một Hub. Vì nếu thay Hub bằng Switch thì chúng ta sẽ không thực hiện được do Switch là thiết bị có xử lý địa chỉ MAC nên ta chỉ có thể bắt được các gói tin trên Card mạng của thiết bị hiện tại.

Khảo sát giao thức cuộc gọi VoIP SIP – PSTN trên thực tế

Kết quả thu được của giao thức cuộc gọi SIP – PSTN trên thực tế Trước khi đi vào phân tích cuộc gọi, ta sẽ đối chiếu với sơ đồ cuộc gọi được mô tả giao thức cuộc gọi trong RFC 3666 - Session Initiation Protocol (SIP) Public Switched Telephone Network (PSTN) Call Flows. Khi nhận được tín hiệu mời quan số, Gateway tiến hành chuyển thông tin trong trường To của bản tin INVITE sang tín hiệu DTMF chứa số thuê bao được gọi tới tổng đài nội hạt; các thông tin khác chỉ được sử dụng giữa Gateway và mạng SIP.