II. So sỏnh chuyển mạch mềm và chuyển mạch truyền thống
2.4. Giao thức SIGTRAN
Mạng NGN là sự liờn kết mạng và hội tụ của cụng nghệ thụng tin, mạng IP, và intemet vào mạng viễn thụng. Sự hội tụ này đặt ra yờu cầu chuyển tiếp giữa mạng PSTN truyền thống và mạng IP. Điều này được tiến hành nhờ giao thức truyền tải bỏo hiệu SIGTRAN (Signaling Transport).
Hỡnh 2.7. Ngăn xếp giao thức SIGTRAN
SIGTRAN là một giao thức hỗ trợ cho mạng điện thoại IP (VOIP), nó cho phộp truyền tải cỏc bản tin bỏo hiệu số 7 qua mạng IP, nhờ đú lưu lượng của mạng PSTN và SDN dựa trờn bỏo hiệu số 7 cú thể truyền qua mạng IP. Để làm được điều này, SIGTRAN sử dụng một loạt cỏc giao thức thành phần và cỏc mụ-đun tơng thớch bao gồm: Giao thức truyền tải điều khiển dũng CTP (Stream Control Transport Protocol), mụ-đun tơng thớch với MTP lớp 3 (M3UA), mụ-đun tơng thớch với MTP lớp 2 (M2UA), lớp tơng thớch với ngời dựng LSDN (IUA).
• SCTP cú cỏc chức năng:
- Truyền tải cỏc bản tin bỏo hiệu của mạng PSTN qua mạng IP
- Là giao thức truyền tải tin cậy trờn nền mạng gúi theo chế độ khụng hớng kết nối .
- Xỏc nhận khụng cú lỗi và khụng truyền lại dữ liệu.
- Phõn mảnh dữ liệu (cắt một bản tin khỏch hàng của SCTP và đa vào nhiều gúi)
- Đúng gúi dữ liệu (gộp nhiều bản tin là khỏch hàng vào một gúi)
• M3UA cú cỏc chức năng:
- Hỗ trợ chuyển giao cỏc bản tin MTP lớp 3 ~ISUP, SCCP, TUP...) - Hỗ trợ cho hoạt dộng của cỏc giao thức lớp MTP3
- Hỗ trợ quản lý kết hợp truyền tải SCTP và lưu lượng giữa một SG và một hay nhiều MGC
- Hỗ trợ cho MGC hay cỏc cơ sở dữ liệu lưu trữ chia sẻ lưu lượng
• SUA cú cỏc chức năng:
- Hỗ trợ chuyển giao cỏc bản tin phần ngời dựng SCCP (vớ dụ nh TCAP, RANAP)
- Hỗ trợ cỏc dịch vụ khụng hớng kết nối (connectionless oriented) SCCP - Hồ trợ cỏc dịch vụ hớng kết nối (connection oriented) SCCP
- Hỗ trợ quản lý kết hợp truyền tải SCTP và lưu lượng giữa một SG và một hay nhiều nút bỏo hiệu IP
- Hỗ trợ cho việc thụng bỏo một cỏch đồng bộ sự thay đổi trạng thỏi cho cụng tỏc quản lý.
PHẦN II- GIAO THỨC KHỞI TẠO PHIấN SIP
Chương I: ĐỊNH NGHĨA VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG SIP 1.1. Cỏc định nghĩa và khỏi niệm cơ bản
Call: Một cuộc gọi gồm tất cả cỏc thành viờn trong phiờn được mời bởi một tài nguyờn chung. Một cuộc gọi SIP được nhận biết bởi một Call-ID (Bộ nhậndạng cuộc gọi) duy nhất.
Cau leg: Đươc nhậnbiết bởi sự kết hợp của Call-ID, "To" và "From".
Client: Là một chương trỡnh ứng dụng gửi đi những yờu cầu của SIP. Client cú thể ảnh hưởng trực tiếp hoặc khụng đến người sử dụng. Client được chứa trong cỏc Proxy và User Agent.
Cotlference: Hội nghị là một phiờn hội thoại đa phương. Một hội nghị cú thể khụng cú hoặc cú nhiều thành viờn bao gồm cỏc trường hợp nh hội nghị đa phương, hội nghị nhiều mắt lới (full-mesh), cuộc gọi hai thành viờn... một vài cuộc gọi cú thể tạo ra một hội nghị.
Downslream: là yờu cầu gửi trực tiếp từ phớa chủ gọi đến người nghe (từ UAC đến UAS).
Fillal Respớne: là cỏc đỏp ứng để kết thỳc một phiờn giao dịch SIP, bao gồm cỏc đỏp ứng sau: 2xx, 3xx, 4xx, 5xx, 6xx.
Invitation: Là yờu cầu khởi tạo gửi từ User hoặc Server đề nghị tham gia vào một phiờn hội thoại. Một lời mời đầy đủ gồm một yờu cầu INVITE ngay sau một yờu cầu ACK.
Parallel search: Trong một quỏ trỡnh tỡm kiếm song song một Proxy đa ra một vài yờu cầu tới người dựng hiện tại trong khi nhận một yờu cầu đến.
Provisional .Response: Đỏp ứng tạm thời là đỏp ứng được Sarver thụng bỏo một tiến trỡnh gọi nhưng chưa kết thỳc một phiờn giao địch SIP, đỏp ứng lxx là một đỏp ứng Provisional Response.
server: Là một chương trỡnh ứng dụng cú nhưiệm vụ nhậncỏc yờu cầu hợp lệ từ cỏc dịch vụ và gửi trả lại cỏc đỏp ứng. .
Session: Theo đặc tả của SDP thỡ một phiờn đa truyền thụng là tập hợp
những ngườigửi và nhậncựng với dũng dữ liệu từ nơi gửi đến nơi nhưận. Nó được
xỏc định bởi chuỗi cỏc tờn User, Session ID (chỉ số phiờn), kiểu mạng, kiểu địa chỉ
và địa chỉ cỏc phần tử trong trường nguồn.
Upslream: Đỏp ứng gửi trực tiếp từ UAS đến UAC.
Url-encoded: Là chuỗi ký tự mó húa theo chuẩn RFC 1738.
Đặc tớnh của cỏc kiểu Server khỏc nhưau được tổng kết trong bảng 5. 1 :
Bảng 5 . 1 : Đặc tớnh cỏc kiểu Server.
1.2. Cỏc thành phần của kiến trúc SIP
Xột trờn quan điểm Client/Server, cỏc thành phần chớnh của một hệ thống SIP được mụ tả bởi hỡnh 5. 1
Trong hỡnh 5. 1 , UA (User Agent) là thiết bị đầu cuối trong mạng SIP, nú cú thể là một mỏy điện thoại SIP hay một mỏy tớnh chạy phần mềm đầu cuối SIP. UA cú thể khởi tạo thay đổi hay giải phúng cuộc gọi. Trong đú phõn biệt hai loại UA: UAC (User Agent Client) và UAS (User Agent Server). UAC là một thực thể thực hiện việc khởi tạo một cuộc gọi cũn UAS là một thực thể thực hiện việc nhận cuộc gọi. Nhưng cả UAC và UAS đều cú thể giải phúng cuộc gọi.
Proxy Server là phần mềm trung gian hoạt động vừa như Server và vừa như cả Client để thực hiện cỏc yờu cầu thay thế cho cỏc đầu cuối khỏc. Tất cả cỏc yờu cầu được xử lý tại chỗ bởi Proxy Server (nếu cú thể) hoặc nú chuyển đến cho cỏc mỏy chủ khỏc. Trong trường hợp Proxy Server khụng trực tiếp đỏp ứng cỏc yờu cầu này thỡ Proxy Server sẽ thực hiện khõu chuyển đổi hoỏc dịch sang khuụn dạng thớch hợp trước khỏc chuyển đi. .
Hỡnh 5.1.
Location Server là phần mềm định vị thuờ bao, cung cấp thụng tin về những vị trớ. Redirect Server là phần mềm nhận yờu cầu SIP và chuyển đổi địa chỉ SIP sang một số địa chỉ khỏc và gửi lại những địa chỉ này cho đầu cuối. Khụng giống
nh Proxy Server, Redirect Server khụng bao giờ hoạt động nh một đầu cuối, tức là khụng gửi đi bất cứ một yờu cầu nào. Redirect Server cũng khụng thực hiện việc chấp nhận hay hủy cuộc gọi.
Registrar Server là phần mềm nhận cỏc yờu cầu đăng ký. Trong nhiều trường hợp Registrar Server đảm nhiệm luụn một số chức năng an toàn nh xỏc nhận ngườisử dụng: Thụng thường Registrar Server được cài đặt cựng với Proxy hoặc Redirecl ~n'er l.ặặc cung cấp cỏc dịch vụ thuờ bao. Mỗi lần đầu cuối được bật lờn (thớ dụ mỏy điện thoại hoặc phần mềm SIP) thỡ đầu cuối lại đăng ký với Sever. Nếu đầu cuối cần thụng bỏo với Server về địa điểm của mỡnh thỡ bản tin Register được gửi đi. Núi chung cỏc đầu cuối đều thực hiện việc đăng ký lại một cỏch định kỳ.
Chương II: CHỨC NĂNG VÀ TÍNH NĂNG CỦA SIP
2.1 Cỏc chức năng của SIP
SIP là một giao thức điều khiển tầng ứng dụng cú thể thiết lập, duy trỡ và giải phúng cỏc cuộc gọi hoặc cỏc phiờn truyền thụng. Cỏc phiờn truyền thụng cú thể là điện thoại hội nghị, học từ xa, điện thoại lntemet và cỏc ứng dụng tương tự khỏc. SIP cú thể phục vụ cho cỏc thành viờn cả cỏc phiờn đơn hướng và đa hướng (Umcast và Multicast). Người bắt dầu khụng nhất thiết phải là một thành viờn của phiờn truyền thụng. Phương tiện và cỏc thành viờn cú thể được bổ sung vào phiờn hiện tại. SIP cũng cú thể được dựng để bắt đầu cỏc phiờn cũng như dựng để mời cỏc thành viờn tới phiờn hội thoại mà được thụng bỏo và được thiết lập bởi cỏc phương tiện khỏc. SIP hỗ trợ cỏc dịch vụ ỏnhư xạ tờn và cỏc dịch vụ giỏn tiếp một cỏch trong suất. Vỡ thế nú cho phộp thi hành một cỏch đầy đủ cỏc dịch vụ trờn LSDN, mạng thoại thụng minh và hỗ trợ cỏc cuộc gọi di động của người dựng cú địa chỉ khụng cố định.
SIP hỗ trợ 5 dịch vụ trong việc thiết lập và kết thỳc cỏc phiờn truyền thụng: Định vị User: Xỏc định vị trớ của User tiến hành hội thoại.
Năng lực User: Xỏc định phương tiện và tham số tương ứng trong hội thoại. Xỏc định những User sẵn sàng tham gia hội thoại.
Thiết lập cỏc tham số cần thiết cho cuộc gọi.
Điều khiển cuộc gọi: bao gồm cả quỏ trỡnh truyền và kết thỳc cuộc gọi. SIP cú thể cũng tạo ra cuộc gọi hội nghị (cuộc gọi gồm nhiều ngườitham gia) bằng cỏch sử dụng một khối điều khiển đa điểm (MCU).
SIP là một phần trong bộ giao thức chuẩn cho truyền dũng tin đa phương thức do IETF khuyến nghị như RSVP (Resource reservation Protocol - Giao thức đặt trước tài nguyờn), RTP (Realtime Transport Protocol - Giao thức truyền tải thời gian thực), RTSP (Realtime Streaming Protocol - Giao thức phõn phối dũng tin
thời gian thực), SDP (Session Description Protocol - Giao thức mụ tả phiờn). Tuy nhiờn, SIP hoạt động độc lập với cỏc giao thức trờn.
SIP cũng cú thể sử dụng kết hợp với cỏc giao thức bỏo hiệu và thiết lập cuộc gọi khỏc. Theo cỏch đú, một hệ thống đầu cuối dựng SIP để xỏc định địa chỉ hợp lệ của một hệ thống và khi đú giao thức từ một địa chỉ gửi đến là giao thức độc lập. Vớ dụ: SIP cú thể dựng để chỉ ra rằng người tham gia cú thể thụng qua H.323, cổng H.245, địa chỉ ngườidựng rồi dựng H.225 để thiết lập cuộc gọi
2.2. Cỏch tớnh năng của SIP
Giao thức SIP được thiết kế với những tiờu chớ hỗ trợ tối đa cho cỏc giao thức khỏc đó ra đời trước đú. Giao thức SIP nú được tớch hợp với cỏc giao thức đó cú của tổ chức LETF, nú cú khả năng mở rộng, hỗ trợ đầu cuối và với SIP thỡ việc cung cấp dịch vụ mới trở nờn dễ dàng và nhanh chúng khi triển khai. Cụ thể ta xột SIP với 4 tớnh năng sau.. .
Tớch hợp với cỏc giao thức đó cú của IETF Đơn giản và cú khả năng mở rộng
Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối
Dễ dàng tạo tớnh năng mới cho dịch vụ và dịch vụ mới
Tớnh hợp với cỏc giao thức đó cú của IETF
Cỏc giao thức khỏc của IETF cú thể sử dụng để xõy dựng những ứng dụng SIP.
SIP cú thể hoạt động cựng với nhiều giao thức nh:
RSVP (Resource reservation Protocol): giao thức đặt trước tài nguyờn. RTP (Realtime Transport Protocol): giao thức truyền tải thời gian thực. RTSP (Realtime Slreaming Protocol): giao thức phõn phối dũng tin thời gian thực.
SAP (Session Advertisement Protocol): giao thức quảng cỏo trong phiờn kết nối
SDP (Session Description Protocol): giao thức mụ tả cỏc phiờn kết nối đa phương tiện.
MLME (Multipurpose Internet Mai Extension): giao thức th điện tử nhiều mục đớch. .
- HTTP (Hypertext Transfer Protocol): giao thức để truy nhập trang Web. COPS (Com mon Open Policy Service): dịch vụ giải quyết mở chung. OSP (open Settlcment Protocol): giao thức thỏa thuận mở.
Đơn giản và cú khả lăng mở rộng
SIP cú rất ít bản tin, khụng cú cỏc chức năng thừa nhưng SIP cú thể sử dụng để thiết lập những phiờn kết nối phức tạp như hội nghị... Đơn giản, gọn nhẹ dựa trờn khuụn dạng văn bản (text), SIP là giao thức ra đời sau và đó khắc phục được điểm yếu của nhiều giao thức trước đõy.
Cỏc phần ' mềm Proxy Server, Registrar Server, Redirect Server, Location Server… cú thể chạy trờn cỏc mỏy chủ khỏc nhưau và việc cài đặt thờm mỏy chủ hoàn toàn khụng ảnh hưởng đến cỏc mỏy chủ đó cú. Chớnh vỡ thế hệ thống chuyển mạch SIP cú thể dễ dàng nõng cấp. '
Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối
Do cú Proxy Server, Registrar Server và Redirect Server hệ thống luụn nắm được địa điểm chớnh xỏc của thuờ bao. Thớ dụ thuờ bao với địa chỉ SIP: hvcnbcvt@vnpt.vn cú thể nhận được cuộc gọi thoại hay thụng điệp ở bất cứ địa điểm nào qua bất cứ đầu cuối nào nh mỏy tớnh để bàn, mỏy xỏch tay, điện thoại SIP... Với SIP rất nhiều dịch vụ di động mới được hỗ trợ nh Presence (biết trạng thỏi hiện thời của đầu cuối) và Call forking phõn nhỏnh cuộc gọi). .
Dễ dàng tạo tớnh năng mới cho dịch vụ và dịch vụ mới
Là giao thức khởi tạo phiờn trong mạng chuyển mạch gói, SIP cho phộp tạo ra những tớnh năng mới hay dịch vụ mới một cỏch nhanh chúng. Ngụn ngữ xử lý cuộc gọi CPL (Call Processing Language) và giao diện cổng chung CGL (Com
mon Gatewaylnterface) là một số cụng cụ để thực hiện điều này. SIP hỗ trợ cỏc dịch vụ thoại như: chờ cuộc gọi (Call Waiting), chuyển tiếp cuộc gọi (Call Forwarding), chặn cuộc gọi (Call Blocking), hỗ trợ thụng điệp thống nhất.
Chương III: HOẠT ĐỘNG CỦA SIP
Trong hội thoại SIP, mỗi bờn tham gia (bờn chủ gọi và bờn bị gọi) được gắn một địa chỉ SIP hay cũn gọi là SIP URL (SIP Uniform Resourcelocator). Ngườisử dụng phải dăng ký vị trớ của họ với SIP Server. Để tạo một cuộc gọi SIP, phớa chủ gọi định vị tới mỏy chủ thớch ứng và sau đú gửi một yờu cầu SIP. Hoạt động SIP thường xuyờn nhưất là lởi mời cỏc thành viờn tham gia hội thoại. Thành phần đăng ký dõng vai trũ tiếp nhận cỏc yờu cầu đăng ký từ UA (User Agent) và lưu trữ cỏc thụng tin này tại một dịch vụ phi SIP (Non-SIP).
3.1. Địa chỉ SIP (SIP Address)
Cỏc thành viờn tham gia hội thoại được định danh bởi một địa chỉ SIP gọi là SIP URL. SIP URL được dựng trong cỏc bản tin SIP để thụng bỏo về nơi gửi (From), đớch hiện thời (Request URL) và nơi nhận cuối cựng (To) của một yờu cầu SIP và chỉ rừ địa chỉ giỏn tiếp. Một SIP URL cú thể gắn vào một trang Web hoặc những siờu liờn kết (Hyperlink) khỏc dể thụng bỏo rằng người dựng hoặc dịch vụ cú thể gọi thụng qua SIP
Cỳ phỏp của SIP URL được viết bằng ngụn ngữ BNF (Backus Nau Form). SIP URL cú dạng:
SIP-URL = "sip:" [usennfo"@" lhostport url-parametersl headers 1
userinfor =user[ ":" password 1
user = '(unreserved Ị escaped 1 "a" 1 "-" 1 "+" 1 "$" 1 ".") password = *(unreserved ị er'caped 1 ~ 1 "=" 1 "+" 1 "$" 1 ",") hostpolt = hostl ":" Port ]
host = hostname 1 lpv4address
hostname = '( domainlabel ".") toaplabel (".l
domainlabel = alphanum 1 alphanum ' (alphanum 1 "-") alphanum toaplabel = alpha 1 alpha *(alphanum 1 "-") alphanum
lpv4address = 1 digit "."1'digit "."1'digit "."1 digit port = *digit
url-parameters = *(":"url-parameter )
url-parameter = transport-param 1 user-param 1 method-param 1 t-param maddr-param 1 other-param
transpoầ-param = "transport=" ("udp" 1 "tcp" ) user-param = uuser = "( "phone " 1 ~ip" ) method-param = ~method=" Method ttl param = "ttl=" "l
ttl = 1 *3digit: 0 to 255
maddr-param = "maddr=" host . ' : '
other-param = ( token l(token "=" (token 1 quoted-string ))) headers = "? "header ' ( "&" header ) '
header = hname"=" hvalue hname = 1 *uric
hvalue = *uric
unc = reserved 1 unreserved 1 escaped
reserved= ":"l "/"l "?"l ":"l "@"l"&"l"="l"+"l"$"l"." : digits =1'DLGLT . : ' ':" ' " :
' : : ?' ; ,l: ' rl.
Trong SIP URL khụng phõn biệt chữ hoa hay chữ thừờng. SIP Điện thoại cú dạng:
telephone-subscnber = global-phone-number 1 local-phone-number global-phone-number = "+"1*phonedigit[isdn-subaddressl[post'dial] local-phone-number = 1 *( phonedigit 1 dtmf-digit 1 Pause-character ) lisdn-subaddress][post-diall
post-dial = ";postd="1 *(phonedigit 1 dtmf 1 Pause-character) phonedigit =DLGLT 1 visual-separator
visual-separator = "-" l"."
pause-character = one-second-pause 1 wait-for-dial-tone one-second-pause ="p"
wait-for-dial-tone = "w"
dtmf-digit = "*"l "#"l ~A" 1 "B" 1 "C" 1 "D" '
Bảng 5.2 Thống kờ cỏc vị trớ cỏc thành phần SIP URL được sử dụng.
Bảng 5.2: Vị trớ cỏc thành phần SIP URL được sử dụng
1 1 Defaulti Req-url ị To ị From 1 Contact 1 External 1 User 1 - - 1 x 1 x 1 x ị x 1 x 1 Password 1 - - 1 x 1 x 1 x 1 x ị x 1 1 Host 1 Madatory ị x 1 x ị x 1 x 1 x 1 Po" 1 5060 1 x 1 x 1 x ị x ị x 1 User-param 1 lp ị x ị x 1 x 1 x ị x 1 Method 1 LNVLTE 1 1 1 1 x 1 x 1 1 Maddr-param ị ' - ị ị 1 1 x ị x 1 1 Ttl-param 1 1 1 1 1 1 x 1 x 1 1 Transp-param 1 - - 1 1 1 1 x 1 x 1 1 Hearders 1 - ' 1 1 1 1 x 1 x 1
User: Nếu mỏy chủ là một cổng thoại Intemet, trường User cú thể được dựng để mó húa số điện thoại, chỳ thớch về thuờ bao thoại. Số điện thoại là trường hơp đặc biệt của tờn User và khụng thể phõn biệt bởi BNF. Nh vậy một thụng số URL khỏc User, được thờm vào để phõn biệt số điện thoại từ lờn User. .
- Password: Cấu trúc SIP cú thể dựng dạng "user password" trong trường thụng tin ngườidựng.
Host: Địa chỉ Email URL và RFC 822 yờu cầu dịa chỉ số học của Host phải
