kl dinh quang trung 060646d

Không như mạng chuyển mạch kênh, các dữ liệu sẽ được chia sẻ dùng chung trên các kênh truyền thông mà không phải là một kênh truyền thông cố định và riêng biệt - Các dịch vụ tiên tiến: c

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VOIP

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VOIP 1.1 Giới thiệu về công nghệ VoIP

VoIP viết tắt bởi Voice over Internet Protocol, hay còn được gọi dưới các tên khác như: Internet telephony, IP Telephony, Broadband telephony, Broadband Phone và Voice over Broadband

VoIP là 1 công nghệ cho phép truyền âm thanh thời gian thực qua băng thông Internet và các kết nối IP Trong đó tín hiệu âm thanh (voice signal) sẽ được chuyển đổi thành các gói tệp (data packets) thông qua môi trường mạng Internet trong môi trường VoIP, sau lại được chuyển thành tín hiệu âm đến thiết bị người nhận

VoIP sử dụng kỹ thuật số và yêu cầu kết nối băng thông tốc độ cao như DSL hoặc cáp Có rất nhiều nhà cung cấp khác nhau cung cấp VoIP và nhiều dịch vụ khác Ứng dụng chung nhất của VoIP cho sử dụng cá nhân hoặc gia đình là các dịch

vụ điện thoại dựa trên Internet có chuyển mạch điện thoại Với ứng dụng này, bạn vẫn cần có một số điện thoại, vẫn phải quay số để thực hiện cuộc gọi như sử dụng thông thường

Hình 1.1 Mô hình kết nối VoIP

1.2 Tiện ích của công nghệ VoIP

Các lợi ích mà công nghệ IP mang lại là:

 Giảm cước phí truyền thông Đặc biệt là các cuộc gọi đường dài cũng như tận dụng hiệu quả hơn tài nguyên giải thông đường truyền Đây là yếu tố quan trọng nhất thúc đẩy sự phát triển của công nghệ VoIP

 Đơn giản hóa: Một cơ sở hạ tầng tích hợp hỗ trợ tất cả các hình thức thông tin cho phép chuẩn hóa tốt hơn và giảm thiểu các thiết bị, có thể hỗ trợ tối ưu hóa băng tầng động

 Sử dụng công nghệ thoại trên IP đem lại nhiều lợi ích thiết thực cho các nhà truyền tải:

- Triệt và nén im lặng: sử dụng triệt để các khoảng nghỉ giữa các cuộc nói chuyện, khoảng nghỉ này thông thường từ 50-60%, điều này làm tiết kiệm dải thông nhất là khi trò chuyện hội thoại nhiều người Không giống như mạng chuyển mạch kênh, VoIP triệt im lặng qua các liên kết toàn cầu tại các điểm đầu cuối Mạng IP thích hợp cho việc ghép kênh, giảm bớt giải thông tiêu thụ toàn mạng Sự triệt im lặng và bù nén làm cũng tăng hiệu quả sử dụng mạng

- Chia sẻ thuận lợi: đặc trưng của mạng IP là chia sẻ tài nguyên mạng Không như mạng chuyển mạch kênh, các dữ liệu sẽ được chia sẻ dùng chung trên các kênh truyền thông mà không phải là một kênh truyền thông cố định và riêng biệt

- Các dịch vụ tiên tiến: có thể tích hợp những ứng dụng và dịch vụ mới trong môi trường mạng IP dựa trên các ứng dụng truyền thống Là một ưu thế tích cực mà công nghệ này mang lại

- Tách biệt thoại và điều khiển luồng: trong thoại truyền thống, luồng báo hiệu truyền tải trên mạng tách biệt với luồng thông tin truyền Ta phải duyệt tất cả các chuyển mạch trung gian để thiết lập kênh truyền Trong khi đó, việc gửi gói tin trên mạng không yêu cầu thiết lập, điều khiển cuộc gọi Ta có thể tập trung trên chức năng cuộc gọi

1.3 Phương thức hoạt động của mạng VoIP

Chúng ta đã biết mạng điện thoại truyền thống PSTN (Public Switching Telephone Network: Mạng thoại chuyển mạch công cộng) Đó là kiểu mạng chuyển mạch kênh SCN (Switching Circuit Network) và được phát triển lên từ mạng analog, nghĩa là để thiết lập một cuộc gọi, cần phải có một kênh truyền riêng và giữ kênh truyền cho đến chừng nào cuộc nói chuyện kết thúc Kiểu truyền thông như vậy không tận dụng một cách có hiệu quả băng thông hiện có, tốc độ cố định là 64kbit/s/kênh và thực hiện 30 cuộc điện thoại trên một đường E1

Vậy Voip khác với hệ thống điện thoại truyền thống ra sao? Tiếng nói thay

vì được truyền qua mạng chuyển mạch kênh, thì lại được truyền qua mạng chuyển mạch gói phát triển lên từ mạng số, điển hình là mạng IP VoIP chuyển đổi tín hiệu giọng nói thông qua môi trường mạng (IP based network) Do vậy, trước hết giọng nói (voice) sẽ phải được chuyển đổi thành các dãy bit kĩ thuật số (digital bits) và được đóng gói thành các packet để sau đó được truyền tải qua mạng IP network và cuối cùng sẽ được chuyển lại thành tín hiệu âm thanh đến người nghe

Dung lượng truyền dẫn được tất cả các thông tin chia sẻ và bằng cách đó băng thông được sử dụng có hiệu quả hơn mà không cần phải cung cấp cho từng kênh riêng lẻ Mỗi kênh hoặc mỗi đường trung kế cung cấp nhiều khả năng ứng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VOIP

dụng như số liệu, thoại, fax và hội nghị video Dễ dàng thấy công nghệ thoại này ưu điểm hơn hẳn công nghệ thoại truyền thống ở chỗ nó tận dụng được triệt để tài nguyên hệ thống, dẫn đến một điều chắc chắn là chi phí cho cuộc gọi được giảm đáng kể, đặc biệt là những cuộc gọi ở khoảng cách địa lý rất xa hiện nay vẫn còn quá đắt đỏ trong mạng điện thoại chuyển mạch kênh

Nhưng như vậy không phải là điều dễ dàng Ta biết rằng thoại là một ứng dụng mang tính thời gian thực, nghĩa là yêu cầu dòng tiếng nói phải được truyền đi tới phía nhận một cách gần như tức thì Trong mạng chuyển mạch kênh điều đó là đơn giản vì mỗi cuộc thoại không phải chia sẻ với các ứng dụng khác, đường truyền nói chung luôn được đảm bảo thông giữa hai đầu dây, hiếm khi xảy ra những trục trặc như tắc nghẽn hay bị mất thông tin Còn với mạng chuyển mạch gói như IP thì sao? Mạng IP được xem như là mạng truyền số liệu, nghĩa là thông tin dữ liệu tới đích không có yêu cầu về mặt thời gian thực Trên mạng IP, do đường truyền được chia sẻ bởi nhiều ứng dụng, hoặc bản thân các gói tin tiếng nói lại đi theo nhiều con đường khác nhau tới đích, tình trạng tắc nghẽn, trễ, mất dữ liệu thường xuyên xảy

ra Những điều đó nếu không được giải quyết tốt sẽ gây ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng tiếng nói nhận được Đây là vấn đề hết sức quan trọng trong công nghệ VoIP

Ngoài ra mạng IP và mạng chuyển mạch kênh còn có thể giao tiếp với nhau thông qua Gateway, cho phép một đầu cuối ở mạng này có thể thoại với một đầu cuối của mạng kia mà vẫn trong suốt đối với người sử dụng, sự phát triển này đem lại khả năng tích hợp nhiều dịch vụ của hai loại mạng với nhau

Hình 1.2 Phương thức hoạt động mạng VoIP

1.4 Các kiểu kết nối sử dụng VoIP

 Computer to Computer

Với một kênh truyền có sẵn,là một dịch vụ miễn phí được sử dụng rộng rãi khắp nơi trên thế giới.Chỉ cần người gọi (caller) và người nhận (receiver) sử dụng một VoIP service (Skype.MSN, Yahoo messenger…), 2 headphone, 1 micro phone, cuộc gọi là không giới hạn

Hình 1.3 Kết nối PC to PC

 Computer to Phone

Là một dịch vụ có phí bạn phải trả tiền để có một account+software

(VDC,Evoiz,Netnam…) Với dịch vụ này một máy PC có thể kết nối tới một máy

điện thoại thông thường ở bất kỳ đâu (tùy thuộc vào phạm vi cho phép các quốc gia

mà nhà cung cấp cho phép) Cuộc gọi sẽ được tính phí theo dung lượng sử dụng và

trừ vào tài khoản hiện có

Ưu điểm:đối với các cuộc hội thoại quốc tế, người sử dụng sẽ tốn ít phí hơn

một cuộc gọi thoại thông qua hai điện thoại thông thường Chi phí rẻ, dễ lắp đặt

Nhược điểm:Chất lượng cuộc gọi phụ thuộc vào kết nối internet+service nhà

cung cấp

Hình 1.4 Kết nối PC to Phone

 Phone to Phone

Mô hình này có thể chia làm nhiều trường hợp nhỏ tùy thuộc loại điện thoại

sử dụng và môi trường truyền giữa hai bên

- Analogue Phone-to-Analogue Phone:

Trường hợp này khá giống với trường hợp điện thoại trong mạng PSTN,

nhưng ở đây môi trường truyền phải thông qua mạng IP Do đó, cần có sự chuyển

đổi định dạng các gói dữ liệu giữa mạng PSTN và mạng IP Tùy thuộc sự thay đổi

của môi trường truyền mà sự chuyển đổi qua lại giữa các định dạng có thể diễn ra

một hay nhiều lần

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VOIP

Hình 1.5 Kết nối Phone to Phone

- IP Phone-to-Analogue Phone:

IP Phone được tích hợp tính năng đầy đủ để có thể thực hiện cuộc gọi như một máy tính mà không cần sự hỗ trợ của phần cứng cũng như phần mềm Cuộc đàm thoại được thực hiện qua một nhà cung cấp dịch vụ điện thoại IP và các cổng

đa phương tiện

Hình 1.6 Kết nối IP Phone to Analogue Phone

- Thiếu giao thức chuẩn: Các nhà cung cấp khác nhau có thể sử dụng các giao thức riêng hay các giao thức mở rông phát triển từ hai giao thức H.323 và SIP

Ví dụ Nortel sử dụng giao thức UNISTIM (Unified Network Stimulus), Cisco sử

dụng giao thức SCCP (Signaling Connection Control Part) Những giao thức riêng gây khó khăn trong việc kết nối giữa các sản phẩm của các hãng khác nhau

- Tính tương tác giữa công nghệ mới với công nghệ truyền thống và các dịch

vụ

- Độ tin cậy mạng: Việc bảo mật trong mạng IP thật sự là một thử thách lớn Đảm bảo việc không thất thoát thông tin đường truyền là một vấn đề luôn được ưu tiên hàng đầu Các nhà cung cấp phải luôn cập nhật các giao thức bảo mật mới để bảo đảm cho mạng VoIP an toàn và đạt chất lượng cao hơn

- Với thoại ta phải đạt được những chỉ tiêu cần thiết bao gồm giảm thiểu các cuộc gọi bị từ chối, trễ trên mạng, mất gói, và đứt liên kết Tuy nhiên, mạng IP không có cơ chế nào bảo đảm các vấn đề này Đồng thời, ta cũng phải giải quyết tình trạng tắc nghẽn và quá nhiều người sử dụng cùng lúc đối với mạng IP

- Đảm bảo cuộc gọi trong suốt

- Việc báo hiệu có thể tương tác được với báo hiệu của mạng PSTN

- Quản lý hệ thống an toàn, địa chỉ hóa và thanh toán phải được cung cấp tốt nhất là được hợp nhất với các hệ thống hỗ trợ hoạt động PSTN

CHƯƠNG 2 GIAO THỨC TCP/IP

CHƯƠNG 2 GIAO THỨC TCP/IP 2.1 Giới thiệu về TCP/IP

Mạng đã trở thành nền tảng, nếu không muốn nói là phần quan trọng nhất trong hệ thống thông tin hiện nay Chúng tạo nên cốt lõi trong việc chia sẻ thông tin trong các doanh nghiệp, Chính phủ và các nhóm nghiên cứu khoa học Thông tin đó

có thể tồn tại dưới nhiều hình thức Nó có thể được biểu hiện dưới dạng tài liệu, dữ liệu được xử lý bởi máy tính khác, những tập tin và thậm chí những dạng dữ liệu khác

Đầu những năm 70, một nhóm những nhà nghiên cứu đã đưa ra một khái niệm mới: Internetworking Những tổ chức chính phủ khác đã quan tâm đến vấn đề này như là mạng được kết nối lẫn nhau, chẳng hạn như ITU-T (tiền thân là CCITT)

và ISO Tất cả đều cố gắng định nghĩa một tập giao thức, được phân lớp trong một chuỗi được định nghĩa rõ ràng sao cho những ứng dụng có thể làm việc với những ứng dụng khác mà không cần biết đến kỹ thuật mạng hiện có và các hệ điều hành

mà các ứng dụng này đang chạy trên đó

Các giao thức mạng máy tính là những quy luật hoạt động chính thức điều khiển truyền thông mạng Giao thức điều khiển việc truyền (TCP) và giao thức Internet (IP) chỉ là hai giao thức truyền dữ liệu trong chuỗi giao thức Internet Chuỗi giao thức này thường được gọi là TCP/IP vì TCP và IP là hai giao thức quan trọng nhất trong chuỗi các giao thức này TCP/IP chứa một tập các tiêu chuẩn đặc tả các máy tính trong mạng giao tiếp như thế nào và dữ liệu được định tuyến thông qua những máy tính đã được kết nối với nhau như thế nào

TCP (Transmission Control Protocol)/IP(Internet Protocol) cung cấp cho người lập trình ứng dụng hai dịch vụ chính: phân phối các gói không định hướng kết nối và vận chuyển dòng tin cậy TCP/IP có một số các đặc điểm đặc trưng mà làm cho nó trở nên phổ biến, bao gồm:

- Không phụ thuộc dạng hình học của mạng: TCP/IP được sử dụng trên các mạng bus, vòng và các mạng hình sao, trong các mạng cục bộ (LAN) cũng như các mạng diện rộng (WAN)

- Không phụ thuộc phần cứng vật lý của mạng: TCP/IP có thể sử dụng Ethernet, token ring hay bất kỳ các thiết bị phần cứng nào

- Chuẩn giao thức mở: Các chuẩn của chuỗi giao thức TCP/IP luôn sẵn sàng thực hiện một cách độc lập trên các hệ thống phần cứng nào của máy tính cũng như trên bất kỳ hệ điều hành nào Sự chấp nhận rộng rãi của TCP/IP và thực tế TCP/IP luôn có sẵn trên các hệ thống từ những siêu máy tính đến những máy tính để bàn làm cho nó trở thành tập giao thức lý tưởng để thống nhất các phần cứng và phần mềm khác nhau

- Nguyên lý định địa chỉ tổng thể: Mỗi máy tính trên mạng TCP/IP có một địa chỉ xác định duy nhất nó sao cho bất kỳ thiết bị nào cho phép TCP/IP có thể giao tiếp với bất kỳ các thiết bị khác trong mạng Mỗi gói dữ liệu được gửi qua mạng TCP/IP bao gồm một header chứa địa chỉ của máy tính đến cũng như địa chỉ của máy tính nguồn

- Sức mạnh của cơ cấu Client-Server: TCP/IP là cơ cấu cho những ứng dụng Client-Server đầy sức mạnh và bền vững hoạt động trong mạng cục bộ và mạng diện rộng

- Chuẩn giao thức ứng dụng: TCP/IP không chỉ cung cấp cho người lập trình một phương pháp để di chuyển dữ liệu quanh một mạng trong số những ứng dụng khách hàng Nó cũng cung cấp cho nhiều giao thức cấp ứng dụng thực hiện những chức năng chung như vậy như email và chuyển file

2.2 Mô hình DoD

Để hai máy tính có thể trao đổi dữ liệu với nhau TCP/IP sử dụng mô hình truyền thông 4 tầng DoD (mô hình của bộ quốc phòng Mỹ) Các tầng có cấu trúc sắp xếp thứ tự như sau:

- Tầng Ứng Dụng(Application Layer)

- Tầng Giao Vận(Transport Layer)

- Tầng Liên Mạng(Internet Layer)

- Tầng Giao Diện Mạng(Network Interface Layer)

Mỗi giao thức thuộc họ TCP/IP đều thuộc một trong các tầng này

2.2.1 Đặc điểm tổng quát của từng tầng

 Tầng Ứng Dụng(Application Layer)

Gồm nhiều giao thức cung cấp cho các ứng dụng người dùng, được sử dụng

để định dạng và trao đổi thông tin người dùng Một số giao thức được sử dụng trong tầng này là:

- DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Giao thức cấu hình cấp địa

chỉ Ip động cho Client

- DNS (Domain Name System): Hệ thống tên miền

- SNMP (Simple Network Management Protocol): Giao thức quản lý mạng

đơn giản

- FTP (File Transfer Protocol): Giao thức truyền tập tin

- TFTP (Trivial File Transfer Protocol): Giao thức truyền tập tin bình

thường

- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Giao thức truyền thư đơn giản

- TELNET

 Tầng Giao Vận(Transport Layer)

Có trách nhiệm thiết lập phiên truyền thông giữa các máy tính và quy định cách truyền dữ liệu.2 giao thức chính trong tần này gồm:

- UDP (User Datagram Protocol): còn gọi là giao thức gói người dùng UDP

cung cấp các kênh truyền thông phi kết nối nên nó không đảm bảo truyền dữ liệu một cách tin cậy Các ứng dụng dùng UDP thường chỉ truyền các gói tin nhỏ, độ tin cậydữ liệu phụ thuộc vào từng ứng dụng

- TCP (Transmission Control Protocol): Ngược với UDP, TCP cung cấp các

kênh truyền thông hướng kết nối và đảm bảo truyền dữ liệu một cách tin cậy TCP

CHƯƠNG 2 GIAO THỨC TCP/IP

thường truyền các gói tin có kích thước lớn và yêu cầu phía nhận xác nhận về các gói tin đã nhận

 Tầng Liên Mạng(Internet Layer)

Nằm bên trên tầng giao diện mạng Có chức năng gán địa chỉ, đóng gói và định tuyến (Route) dữ liệu Các giao thức liên quan:

- IP (Internet Protocol): Có chức năng gán địa chỉ cho dữ liệu trước khi

truyền và định tuyến chúng tới đích

- ARP (Address Resolution Protocol): Có chức năng biên dịch địa chỉ IP

thành đại chỉ MAC

- ICMP (Internet Control Message Protocol): Có chức năng thông báo lỗi

trong trường hợp truyền bị hỏng

- IGMP (Internet Group Management Protocol): Có chức năng điều khiển đa

hướng (Multicast)

 Tầng Giao diện mạng(Network nterface Layer)

Tầng giao diện mạng có trách nhiệm đưa dữ liệu tới và nhận dữ liệu từ phương tiện truyền dẫn Tầng này gồm các thiết bị phần cứng vật lí chẳng hạn như card mạng và cáp mạng

Các giao thức được tiêu biểu trong tầng này:

- ATM(Arsynchronous transfer mode)

2.3 Nguyên lý đánh địa chỉ IP

2.3.1 Giới thiệu địa chỉ IP

Trên mạng TCP/IP hay còn gọi là trạm TCP/IP,mỗi máy tính được xác định bằng một địa chỉ IP logic.Mỗi máy tính trong mạng TCP/IP có một địa chỉ duy nhất xác định nó Địa chỉ IP cho biết vị trí của một hệ thống trong một mạng, địa chỉ IP phải là duy nhất trên toàn cầu và được viết dưới một định dạng chuẩn Địa chỉ IP chia làm hai phần:

- Phần địa chỉ mạng(Net ID)

- Phần địa chỉ trạm(Host ID)

Hình 2.2 Địa chỉ IP Net ID:Dùng để nhận dạng những hệ thống trong cùng một khu vực vật lý

còn được gọi là phân đoạn (Segment) Mọi hệ thống trong cùng một phân đoạn phải

có cùng địa chỉ mạng phần địa chỉ này phải là duy nhất trong số các mạng hiện có

Host ID:Dùng để nhận dạng một trạm làm việc,một máy chủ, một Router,

hoặc một trạm TCP/IP trong phân đoạn.Phần địa chỉ trạm cũng phải là duy nhất trong một mạng

Phần kết hợp giữa NetID và HostID phải cho phép nhận dạng duy nhất mỗi máy tính trên mạng

2.3.2 Đặc tính kỹ thuật của địa chỉ IP

Các địa chỉ IP có chiều dài 32 bits được chia thành 4 phần Mỗi dãy gồm

8bits (1 Byte) Mỗi Byte được phân cách bởi dấu chấm (“.”)

1 Byte là một octet và có giá trị trong khoảng từ 0-255 Cách biểu diễn như vậy gọi là “Ký hiệu thập phân chấm” (Dotted-Decimal Nonation) giúp người sử dụng nhớ địa chỉ một cách dễ dàng

Tuy nhiên khi xử lý thông tin máy tính lại sử dụng hệ nhị phân vì tín hiệu chúng sử dụng để truyền thông chỉ có 2 trạng thái là Bật (1) và Tắt (0)

Biểu diễn thập phân

CHƯƠNG 2 GIAO THỨC TCP/IP

2.3.3 Các lớp mạng

Địa chỉ IP được chia thành 5 lớp để tạo các mạng có kích thước khác nhau

ký hiệu là: Lớp A, Lớp B, Lớp C, Lớp D, Lớp E Chỉ có Lớp A, B, C là được gán cho các trạm Các lớp này có chiều dài phần NetID và HostID khác nhau nên số lượng trạm trên mỗ mạng cũng khác nhau

Không có một sự khác nhau rõ ràng nào trong các lớp địa chỉ A, B, C Một máy tính có địa chỉ lớp A có thể giao tiếp với một máy tính có địa chỉ lớp C và một máy tính có địa chỉ lớp A có thể giao tiếp với máy tính khác cũng có địa chỉ lớp A Bảng sau chỉ ra số mạng lớn nhất và số máy tính lớn nhất trong mạng đối với từng lớp địa chỉ

 Lớp E:

Các địa chỉ lớp E được dùng cho mục đích sử dụng sau này

Hình 2.3 Cấu trúc các lớp mạng

Không phải tất cả các định danh mạng và máy tính đều được sử dụng Nếu

so sánh bảng với sự miêu tả riêng cho từng lớp thì không phải tất cả các sự tổ hợp của các bit đều được chứa trong bảng Chẳng hạn như đối với lớp A thì có tổng cộng 27 = 128, nhưng chỉ sử dụng 126 dùng để xác định mạng và 224 = 16777216 dùng để xác định máy tính nhưng đã bớt đi hai tổ hợp Một vài địa chỉ đó được dùng cho những mục đích đặc biệt

2.4 Các giao thức lớp Internet

Lớp Internet định nghĩa các datagram và xử lý định tuyến các datagram đó

IP là giao thức quan trọng nhất của chuỗi giao thức TCP/IP vì nó được sử dụng bởi tất cả các giao thức TCP/IP khác và tất cả dữ liệu phải đi qua nó IP cũng đuợc xem

là khối chính xây dựng nên Internet

2.4.1 Giao thức IP

Giao thức IP (Internet Protocol-Giao thức liên mạng) là một giao thức không định hướng kết nối, có nghĩa là không có một sự liên kết đầu cuối đến đầu cuối nào được thành lập trước khi dữ liệu được truyền Điều này trái với giao thức định hướng kết nối trao đổi thông tin điều khiển giữa các host để thành lập kết nối trước khi dữ liệu được truyền IP cũng không đảm bảo phân phát dữ liệu một cách tin cậy Các gói dữ liệu có thể đến đích sai thứ tự, trùng dữ liệu hay các trường hợp khác IP dựa trên những lớp khác như lớp vận chuyển TCP để cung cấp đặc tính tin cậy

Đơn vị cơ bản xây dựng nên IP là các datagram Mỗi datagramcó địa chỉ nguồn và địa chỉ đích Định tuyến dữ liệu được thực hiện ở mức datagram Khi một datagram được định tuyến từ mạng này qua mạng khác,nó có thể chia gói dữ iệu thành nhiều phần nhỏ hơn Quá trình này gọi là quá trình phân mảnh và cũng là nhiệm vụ của lớp IP Phân mảnh được yêu cầu ở một số mạng vì các thành phần

CHƯƠNG 2 GIAO THỨC TCP/IP

phần cứng tạo nên mạng có các kích thước gói lớn nhất khác nhau Ở phía nhận, IP phải ghép các gói này lại sao cho hots đích nhận được dữ liệu ban đầu

Hình 2.4 Cấu hình của header IPv4

IP-header gồm nhiều từ 32 bit ghép lại, tạo thành một cấu trúc nhiều trường (field) như sau:

- Ver: dài 4 bit, chứa version của IP Vùng này có giá trị mặc nhiên là 4

- HLEN (Header Length): dài 4 bit, cho biết chiều dài của header của IP

Datagram tính bằng word

- Type of service: dài 8 bit chứa các giá trị quy định mức độ trì hoãn, độ

thông suốt, độ tin cậy của datagram

- Total length: dài 16 bit, xác định chiều dài IP-datagram

- ID: dài 16 bit, dùng để đánh số các gói nhỏ (packet hay fragment) sau khi

phân mảnh datagram Nhờ ID, việc tái hợp datagram mới có thể thực hiện được

- Flag : có độ rộng 3 bit, chỉ độ phân đoạn của gói tin

Bit 0: luôn bằng 0 Bit 1 (DF): DF=0: có phân đoạn

DF=1: không phân đoạn Bit 2 (MF): MF=0: mảnh cuối cùng

MF=1: không phải mảnh cuối cùng

- Fragment Offset: độ rộng 13 bit, chỉ rõ vị trí của phân mảnh trong gói tin

tính theo đơn vị 64bit

- Time to Live: độ rộng 8 bit, quy định thời gian tồn tại của gói tin

- Protocol: dài 8 bit dùng để xác nhận giao thức nào đang được sử dụng ở

lớp transport

- Header Checksum: tổng kiểm tra cho vùng Header

- Source IP Address: địa chỉ IP 32 bits của host đã gửi datagram này

- Destination IP Address: địa chỉ IP 32 bits của host đích cho datagram này

- IP Option: cung cấp các phương tiện kiểm lỗi,đo lường Ví dụ: Nếu một

datagram có kích thước 1500 bytes từ mạng net 1 sang mạng net 3 thông qua mạng

net 2 làm trung gian Trong đó mạng net 1 quy định kích thước gói (MTU) là 2000 byte, trong khi mạng net 2 có MTU =512 và net 3 có MTU=256 Như thế datagram

bị phân mảnh hai lần trước khi truyền đến nơi nhận

- Padding: nếu tùy chọn được dùng, datagram sẽ được đệm với tất cả các

byte 0 cho đến biên 32 bits cuối cùng

- Data: có độ dài tối đa là 65535 byte chứa dữ liệu lớp cao hơn

2.4.2 Giao thức phân giải địa chỉ (ARP)

Mỗi thiết bị trong hệ thống mạng của chúng ta có ít nhất hai địa chỉ Một địa chỉ là Media Access Control (MAC), hay còn gọi là địa chỉ vật lý, và một địa chỉ Internet Protocol (IP) Địa chỉ MAC là địa chỉ của card mạng gắn vào bên trong thiết bị, nó là duy nhất và không thay đổi Địa chỉ IP có thể thay đổi theo người sử dụng tùy vào môi trường mạng ARP (Address Resolution Protocol) là một trong những giao thức của IP, chức năng của nó dùng để định vị một host trong một segment mạng bằng cách phân giải địa chỉ IP ra địa chỉ MAC Nguyên tắc làm việc của ARP là duy trì một bảng ghi tương ứng địa chỉ IP- địa chỉ vật lý (ARP table) Khi nhận được địa chỉ IP, ARP sẽ dùng bảng này để tìm ra địa chỉ vật lý Nếu không thấy nó sẽ gửi một gói dữ liệu, gọi là ARP request, chứa địa chỉ IP vào mạng LAN Nếu máy tính nào nhận ARP request và nhận ra địa chỉ IP của mình thì sẽ gửi lại gói dữ liệu chứa địa chỉ vật lý của nó

Định dạng của gói ARP như sau:

- Hardware address: Đặc tả loại phần cứng, ví dụ: Ethernet hay Packet

Radio Net

- Protocol address space: Đặc tả giao thức

- Hardware address length: Đặc tả chiều dài của địa chỉ phần cứng theo

byte trong gói này Đối với IEEE 802.3 và IEEE 802.2 chiều dài này là 6

- Protocol address length: Đặc tả chiều dài của địa chỉ giao thức theo byte

trong gói này,trong đó IP nó là 4 Mã hoạt động:xét xem liệu rằng nó là một yệu cầu hay một đáp ứng ARP

- Source/target hardware address: Chứa địa chỉ phần cứng mạng vật lý

Đối với IEEE 802.3 chúng là địa chỉ 48 bit

- Source/target protocol address: Chứa địa chỉ giao thức Đối với TCP/IP

chúng là địa chỉ 32 bit

CHƯƠNG 2 GIAO THỨC TCP/IP

Hinh 2.5 Gói ARP yêu cầu trả lời

2.5 Các giao thức lớp vận chuyển

IP có nhiệm vụ đưa các Datagram từ máy này đến máy khác Lớp vận chuyển có nhiệm vụ đưa dữ liệu đó đến chương trình hay quá trình thích hợp trên máy đích Hai giao thức quan trọng nhất của lớp vận chuyển là UDP và TCP UDP cung cấp phân phát Datagram không định hướng kết nối TCP cung cấp các dịch vụ định hướng dòng tin cậy với việc phát hiện và sửa lỗi đầu cuối đến đến đầu cuối

2.5.1 Giao thức gói người sử dụng (UDP)

UDP cho phép dữ liệu truyền qua mạng với thời gian tiền xử lý cực tiểu Thời gian tiền xủ lý của UDP rất thấp vì nó chỉ cung cấp phân phát dữ liệu không tin cậy Không có phương pháp nào trong giao thức xác đinh rằng dữ liệu đã đến đích một cách chính xác như khi nó được gửi Dữ liệu có thể bị mất, bị trùng hoặc

bị sai thứ tự

Tuy nhiên, những giới hạn này không làm cho UDP trở nên kém hiệu quả Thời gian tiền xử lý ít trong truyền UDP - vì không phải thành lập một kết nối - và thiếu tính tin cậy đã làm cho UDP trở nên rất hiệu quả UDP có thể được sử dụng khi người lập trình ứng dụng đặt việc xử lý lỗi vào trong ứng dụng Ví dụ, giả sử rằng bạn có một mối quan hệ Client-Server đơn giản, client gửi một phần nhỏ đến server và mong đợi một đáp ứng dưới dạng một phần dữ liệu nhỏ sau hai giây Nếu client không nhận được đáp ứng sau hai giây, nó có thể dữ liệu đã không được đưa đến server một cách thành công và vì vậy nó có thể truyền lại yêu cầu Nếu client nhận được đáp ứng từ server, điều đó có thể được sử dụng như một sự chấp nhận rằng dữ liệu đã đến đích Việc định nghĩa UDP là một giải pháp hay của nhóm đề án ARPA nhằm tiết kiệm thời gian truyền thông Nếu dịch vụ nào đó chỉ cần gởi đi một gói là đủ, ví dụ DNS nếu dùng TCP thì tốn rất nhiếu thời gian Đôi khi thời gian dành cho việc hand shaking còn lớn hơn thời gian truyền gói đó Do vậy trong

lập trình nếu thấy rằng dữ liệu có thể chia thành những gói độc lập nhau thì nên mở UDP port thay vì TCP port Xét thông điệp UDP:

Hình 2.6 Cấu trúc gói tin UDP 2.5.2 Giao thức điều khiển việc truyền (TCP)

TCP xác nhận rằng dữ liệu được truyền đến theo thứ tự và không bị ngắt Cùng với ưu điểm này là khoảng thời gian tiền xử lý quá lâu của việc tạo ra và giữ các kết nối

TCP cung cấp truyền thông tin cậy, theo các dòng byte có định hướn kết nối Tính tin cậy của TCP xuất phát từ việc chứa một checksum sửa lỗi trong mỗi gói dữ liệu được truyền Ở phía nhận, một checksum được tạo ra và so sánh với checksum trong header của gói dữ liệu Nếu các checksum không phù hợp thì bên nhận thông báo cho bên gửi và dử liệu được truyền lại một cách tự động Những người lập trình ứng dụng không quan tâm đến điều này vì các lớp dưới đã thực hiện điều đó TCP được xem là có định hướng kết nối vì hai hệ thống cuối của quá trình giao tiếp trao đổi một cuộc hội thoại thương lượng trước khi việc truyền dữ liệu có thể bắt đầu Việc bắt tay này bảo đảm với người gửi rằng người nhận đang rảnh và sẵng sàng nhận dữ liệu Xét một thông điệp TCP:

Hình 2.7 Cấu trúc gói tin TCP

CHƯƠNG 2 GIAO THỨC TCP/IP

Các trường cấu trúc được mô tả như sau:

- Source Port: cổng nguồn 16 bit, được sử dụng bởi nơi nhận để đáp lại

- Destination Port: cổng đến 16 bit

- Sequence number: chứa vị trí byte đầu tiên của segment trong luồng dữ

liệu (segment đồng nghĩa với frame và packet)

- ACK number: cho biết số lượng byte đã nhận được

- Data offset: khoảng cách bỏ qua tính từ segment đến bắt đầu dữ liệu (tính

bằng đơn vị word), nó chỉ ra nơi nào dữ liệu bắt đầu

- Reset: không dùng

- Các vùng cờ (dài 1 bit):

SYN = 1 : nếu có yêu cầu thiết lập kết nối

ACK = 1: nếu ACK number hợp lệ

PSH = 1 : yêu cầu đưa tức thời dữ liệu lên lớp application

RST = 1: thiết lập lại kết nối

FIN = 1: không có dữ liệu nào từ phía gửi

- Window: lượng buffer cấp cho nút này

- Checksum: tổng kiểm tra

CHƯƠNG 3 GIAO THỨC H323 3.1 Giới thiệu về chuẩn H323

H.323 là chuẩn mở được ITU-T( International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector) phát triển cho việc điều khiển cuộc gọi ngang hàng, dựa trên cơ sở của H.320 và ISDN Q.931 H.323 phiên bản 1 ra đời vào khoảng năm 1996 và năm 1998 phiên bản thế hệ 2 ra đời H.323 ban đầu được

sử dụng cho muc đích truyền các cuộc hội thoại đa phương tiện trên các mạng LAN, nhưng sau đó H.323 đã tiến tới trở thành 1 giao thức truyền tải VoIP trên thế giới Giao thức này chuyển đổi các cuộc hội thoại voice, video, hay các tập tin và các ứng dụng đa phương tiện cần tương tác với PSTN Là giao thức chuẩn, bao trùm các giao thức trước đó như H.225,H.245, H.235,… Tiêu chuẩn H.323 bao gồm báo hiệu và điều khiển cuộc gọi, truyền và điều khiển đa phương tiện và điều khiển băng thông cho hội nghị điểm - điểm và đa điểm

Tiêu chuẩn H.323 bao gồm các giao thức được liệt kê trong bảng sau:

Bộ codec âm thanh G.711,G.722,G.723.1,G.728,G.729

Truyền tải phương tiện RTP/RTCP

Bảng 3.1 Các giao thức trong H.323 3.2 Cấu trúc của H.323

Gồm 4 thành phần: thiết bị đầu cuối, Gateway, Gatekeeper, khối điều khiển

đa điểm MCU

Hình 3.1 Cấu trúc của H323

CHƯƠNG 3 GIAO THỨC H323

3.2.1 Thiết bị đầu cuối(terminal)

Là 1 trạm cuối trong mạng LAN, đảm nhận việc cung cấp truyền thông hai chiều theo thời gian thực Nó có thể là PC hoặc thiết bị độc lập Tất cả các đầu cuối H323 đều phải được hỗ trợ khả năng truyền dữ liệu audio hai chiều, còn dữ liệu và video là lựa chọn Đầu cuối cung cấp thông tin điểm điểm và đa điểm với các đầu cuối khác Đầu cuối H.323 bao gồm các khối như điều khiển hệ thống, khối truyền tải phương tiện, mã hoá audio và giao diện với mạng IP Phần thiết kế bị tùy chọn

có thể là mã hóa video và thiết bị truyền dữ liệu

Hình 3.2 Thiết bị đầu cuối H323

3.2.2 Gateway

Gateways giải quyết điều khiển tín hiệu và truyền dẫn phương tiện,và là thành phần mở rộng Điển hình của gateway là cung cấp giao diện cho những mạng khác nhau như là ISDN,PSTN hoặc những hệ thống H323 khác Bạn có thể nghĩ chức năng của H323 như là cung cấp một “bộ dịch” Ví dụ như là một gateway H323 sẽ điều khiển sự đàm thoại của H323 với SIP hoặc H323 với ISUP(ISDN User Part) chỉ rõ tính chất thủ tục tín hiệu xen kẽ cho việc điều khiển cuộc gọi Nghĩ một cách khác thì một gateway cung cấp một giao diện giữa mạng chuyển gói(ví dụ như VoIP) và mạng chuyển mạch(ví dụ như PSTN) Nếu gatekeeper tồn tại, gateway VoIP đăng ký với gatekeeper đó và gatekeeper sẽ tìm ra gateway tốt nhất cho phiên giao dịch chi tiết

3.2.3 Gatekeeper

Gatekeeper là một thành phần quan trọng trong mạng H323, nó được xem như bộ não của mạng Gatekeeper có các chức năng như đánh địa chỉ,cho phép và xác nhận các đầu cuối H323, các gateway, quản lý giải thông,tính cước cuộc

gọi,…Trong đó chức năng quan trọng nhất của nó là biên dịch địa chỉ giữa địa chỉ

ký danh tượng trưng và địa chỉ IP Ví dụ,với sự có mặt của gatekeeper nó có khả năng gọi tới địa chỉ có tên là “Tom” thay vì phải gọi tới địa chỉ IP 192.168.10.10

Gatekeeper là thành phần tùy chọn trong mạng H323 nhưng nó có khả năng định tuyến các cuộc gọi H323 Gatekeeper cũng quản lý các thiết bị đầu cuối truy cập vào các thiết bị,tài nguyên mạng, và mở rộng hơn là có thể cung cấp các dịch vụ phụ Chúng cũng giám sát việc sử dụng dịch vụ và cung cấp băng thông có giới hạn Một gatekeeper thì không đòi hỏi một hệ thống H323 Tuy nhiên nếu có sự hiện diện của gatekeeper, các thiết bị đầu cuối muốn sử dụng được thì cần phải có sự phục vụ của gatekeeper

Chức năng được phân biệt thành 2 loại: các chức năng bắt buộc và các

chức năng không bắt buộc

- Chức Năng Bắt Buộc:

Chức năng dịch địa chỉ: Gatekeeper sẽ thực hiện chuyển đổi địa chỉ URI (dạng tên gọi hay địa chỉ hộp thư ) của một đầu cuối hay Gateway sang địa chỉ truyền dẫn (địa chỉ IP)

Điều khiển truy nhập: Gatekeeper cho phép một truy cập mạng LAN bằng cách sử dụng các bản tin H.225 là ARQ/ACF/ARJ

Điều khiển độ rộng băng tần: điều khiển cấp hoặc từ chối cấp một phần băng thông cho các cuộc gọi của các thiết bị trong hệ thống

Điều khiển miền: ở đây miền dịch vụ (domain) nghĩa là tập hợp tất cả các phần tử H.323 gồm thiết bị đầu cuối

- Chức Năng Không Bắt Buộc:

Điều khiển báo hiệu cuộc gọi: Gatekeeper có thể nhận và xử lý báo hiệu cuộc gọi để điều khiển hoạt động của các thiết bị đầu cuối hoặc định hướng các thiết bị đầu cuối

Điều khiển cho phép cuộc gọi: Gatekeeper có thể từ chối thực hiện cuộc gọi

từ 1 thiết bị đầu cuối này tới 1 thiết bị đầu tới khác

Quản lý băng thông: Gatekeeper có thể điều khiển lượng băng thông cấp cho một cuộc gọi của 1 điểm cuối trong hệ thống

Quản lý cuộc gọi: Gatekeeper có thể duy trì 1 danh sách của các cuộc gọi được tiến hành, nhờ đó biết được thiết bị nào đang bận hoặc cung cấp thông tin cho quản lý băng thông

Gatekeeper hoạt động ở hai chế độ :

- Chế độ trực tiếp: Gatekeeper chỉ có nhiệm vụ cung cấp địa chỉ đích mà

không tham gia vào các việc định tuyến các bản tin báo hiệu

CHƯƠNG 3 GIAO THỨC H323

Hình 3.3 Phương thức định tuyến trực tiếp

- Chế độ định tuyến qua Gatekeeper : Gatekeeper là thành phần trung gian,

định tuyến mọi bản tin báo hiệu trong mạng H.323

Hình 3.4 Phương thức định tuyến qua Gatekeeper

3.2.4 Khối điều khiển đa điểm MCU

MCU là 1 điểm cuối trong mạng, nó cung cấp khả năng nhiều thiết bị đầu cuối, gateway cùng tham gia vào 1 liên kết đa điểm Nó được sử dụng khi một cuộc gọi hay hội nghị cần giữ nhiều kết nối hoạt động Các MCU gồm hai phần: Bộ điều khiển đa điểm (MC) và Bộ xử lý đa điểm (MP)

Bộ điều khiển đa điểm có trách nhiệm trong việc thoả thuận và quyết định khả năng của các đầu cuối Trong khi đó bộ xử lý đa điểm được sử dụng để xử lý multimedia, các luồng trong suốt quá trình của một hội nghị hoặc một cuộc gọi đa điểm

3.3 Các giao thức sử dụng trong H323

Hình 3.5 Cấu trúc giao thức báo hiệu H323

- Báo hiệu đăng ký, thừa nhận và trạng thái (RAS) : báo hiệu RAS cung cấp điều khiển trước cuộc gọi trong mạng thiết bị điều khiển cổng nối H.323

- Báo hiệu điều khiển cuộc gọi (H.225) : sử dụng để kết nối, duy trì và hủy kết nối giữa hai đầu cuối

- Điều khiển và truyền tải thông tin Media (H.245 và RTP/RTCP) : H.245 xử lý các bản tin từ đầu đến cuối giữa các điểm cuối H.323 Thủ tục giao thức H.245 thiết lập kênh cho truyền audio, video dữ liệu và thông tin kênh điều khiển Truyền đa phương tiện trong H.323 được cung cấp bởi RTP và RTCP

3.3.1 Báo hiệu RAS

Cung cấp các thủ tục điều khiển tiền cuộc gọi trong mạng H.323 có gatekeeper Kênh báo hiệu RAS được thiết lập giữa các đầu cuối và các gatekeeper trước các kênh khác Nó độc lập với kênh báo hiệu cuộc gọi và kênh điều khiển H.245 Các bản tin RAS được truyền qua mạng thông qua kết nối UDP, thực hiện việc đăng ký, cho phép, thay đổi băng thông, trạng thái vµ các thủ tục huỷ bỏ cuộc gọi Báo hiệu RAS gồm những quá trình sau:

- Tìm gatekeeper: Là quá trình điểm cuối tìm một gatekeeper để nó có thể đăng ký.Bao gồm các bản tin sau :GRQ (yêu cầu), GCF (công nhận), GRJ (từ chối)

- Đăng ký đầu cuối/Gateway: để tham gia vào 1 miền do gatekeeper quản lý, các điểm cuối phải đăng ký với các gatekeeper và thông báo địa chỉ giao vận và các địa chỉ hình thức của nó.Bao gồm các bản tin: URQ (yêu cầu hủy đăng ký), UCF (công nhận hủy đăng ký), URJ (từ chối hủy đăng ký)

- Định vị các điểm cuối : Là tiến trình tìm địa chỉ giao vận cho một điểm cuối khi biết địa chỉ hình thức của nó (thông qua gatekeeper)

- Cho phép, thay đổi băng thông, trạng thái huỷ quan hệ

CHƯƠNG 3 GIAO THỨC H323

3.3.2 Báo hiệu điều khiển cuộc gọi H.225

Giao thức H.225 dùng để thiết lập liên kết giữa các điểm cuối H323, qua liên kết đó các thời gian thực sẽ được truyền đi Báo hiệu cuộc gọi ở mạng H323 là trao đổi các bản tin của giao thức H225 qua một kênh báo hiệu tin cậy Khuyến nghị này chỉ rõ cách sử dụng và trợ giúp của các bản tin báo hiệu Q.931 Các bản tin điều khiển cuộc gọi và các bản tin giữ cho kênh báo hiệu cuộc gọi tồn tại (keepalive) được chuyển tới các cổng

Các bản tin Q.931 thường được sử dụng trong mạng H.323:

- Setup : thông báo yêu cầu thiết lập cuộc gọi từ người bị gọi và mang thông

tin về địa chỉ cũng như tên miền của thuê bao chủ gọi

- Call proceeding : cho biết người bị gọi đã nhận được yêu cầu và quá trình

thiết lập cuộc gọi đã được bắt đầu

- Alerting : thông báo tín hiệu chuông đang được gởi đến người bị gọi, chờ

thuê bao nhấc máy

- Connect : là bản tin được gửi từ người bị gọi ngay khi thuê bao nhấc máy

Bản tin này còn thông báo địa chỉ đầu cuối (gồm giá trị cổng và địa chỉ IP) để thiết lập kênh điều khiển H245

- ReleaseComplete : thông báo giải phóng cuộc gọi, ngắt kết nối Bản tin

này được gửi đi khi một trong hai đầu cuối tham gia cuộc hội thoại gác máy

- Facility: Đây là một bản tin Q.932 dùng để yêu cầu hoặc phúc đáp các dịch

vụ bổ sung Nó cũng được dùng để cảnh báo rằng một cuộc gọi sẽ được định tuyến trực tiếp hay thông qua GK

Các bản tin trong quá trình thiết lập cuộc gọi như sau:

Hình 3.6 Q.931 trong thiết lập cuộc gọi

(1) Thiết bị đầu cuối H.323 gửi bản tin Setup yêu cầu thiết lập cuộc gọi Giả

sử ở đây bản tin được gửi tới Gatekeeper (thiết lập cuộc gọi thông qua Gatekeeper)

(2) Gatekeeper sẻ gửi trả lại bản tin Call Proceeding nhằm thông báo cho phía gọi rằng: Thiết bị này đang thực hiện thiết lập cuộc gọi

(3) Khi đầu cuối bị gọi rung chuông, Gatekeeper sẽ gửi bản tin Alerting về đầu cuối gọi thông báo về trạng thái này

(4) Khi người được gọi nhấc máy, bản tin Connect sẽ được gửi tới đầu cuối gọi thông báo cuộc gọi đã được thiết lập

( 5) Cuộc gọi được thực hiện

3.3.3 Giao thức điều khiển cuộc gọi H.245

Giao thức điều khiển H.245 dùng để thực hiện việc giám sát các hoạt động của các thực thể H233 bao gồm: trao đổi khẳ năng các điểm cuối, đóng mở kênh logic, điều khiển luồng, các lệnh và các chỉ thị khác Báo hiệu H.245 được thiết lập giữa 2 đầu cuối, một đầu cuối với một MC hoặc một đầu cuối với GK Đầu cuối chỉ thiết lập duy nhất một kênh điều khiển H.245 cho mỗi cuộc gọi mà nó tham gia Các Endpoint sẽ hỗ trợ cú pháp, ngữ nghĩa và các thủ tục bởi các giao thức sau:

- Trao đổi khả năng: trước khi tiến hành cuộc gọi đa phương tiện, mỗi đầu

cuối phải biết được khẳ năng thu và giải mã tín hiệu của đầu cuối kia Khi biết được khả năng thu của đầu cuối nhận, thì đầu cuối phát sẽ giới hạn nội dung thông tin mà

nó truyền đi Ngược lại, khả năng truyền cho phép đầu cuối nhận lựa chọn chế độ thu thích hợp

- Báo hiệu kênh logic: Một kênh logic là một kênh mang thông tin từ điểm

cuối này tới điểm cuối khác hoặc đến nhiều điểm cuối khác

- Xác định chủ tớ: Là các thủ tục quyết định đầu cuối nào là chủ đầu cuối nào

là tớ trong một cuộc gọi xác định Mối quan hệ này được duy trì trong suốt thời gian cuộc gọi

3.4 Thiết lập cuộc gọi thông qua mạng H323

3.4.1 Quá trình thiết lập cuộc gọi giữa hai điểm cuối H323

CHƯƠNG 3 GIAO THỨC H323

Hình 3.7 Các giai đoạn chính của H.323

Bước 1: giai đoạn phát hiện là giai đoạn bắt buộc đối với các điểm cuối, tìm 1

gatekeeper để nó có thể đăng ký

Bước 2: đăng ký với một gatekeeper

Bước 3: một kết nối được thiết lập giữa hai điểm cuối

Bước 4: Mục đích của việc này là đảm bảo bất cứ một lưu lượng nào được gửi bởi

một điểm cuối có thể nhận hoàn toàn bởi điểm cuối nhận

Bước 5: H.323 cho pháp truyền các lưu lượng khác nhau trên các kênh logic

Bước 6 và 7: sau khi các bước được hoàn thành, lưu lượng người dùng có thể được

trao đổi

Phát hiện Đăng ký

Thiết lập kết nối

Thay đôi dung lượng Thay đôi kênh logic Truyền tải

Kết thúc

3.4.2 Sơ đồ thiết lập cuộc gọi Gatekeeper nội vùng

Hình 3.8 Thiết lập cuộc gọi gatekeeper nội vùng

Bước 1: Đầu cuối A quay số điện thoại để gọi cho đầu cuối B

Bước 2: Gateway A gửi cho gatekeeper 1 bản tin ARQ, yêu cầu cho phép gọi đến

đầu cuối B

Bước 3: Gatekeeper tìm đầu cuối B và trả lại 1 bản tin ACF với địa chỉ IP của

gateway B

Bước 4: Gateway A gửi bản tin thiết lập cuộc gọi Q.931 cho gateway B với số điện

thoại của đầu cuối B

Bước 5: Gateway B gửi bản tin ARQ cho gatekeeper, yêu cầu cho phép trả lời cuộc

gọi của Gateway A

Bước 6: Gatekeeper trả lại 1 bản tin ACF với địa chỉ IP của gateway A

Bước 7: Gateway B thiết lập cuộc gọi đến đầu cuối B

Bước 8: khi đầu cuối B trả lời, gateway B gửi kết nối Q.931 đến gateway A

3.4.3 Thiết lập cuộc gọi Gatekeeper liên vùng

4

8 Gateway A

CHƯƠNG 3 GIAO THỨC H323

Bước 1: đầu cuối A quay số điện thoại để gọi cho đầu cuối B

Bước 2: Gateway A gửi cho gatekeeper A1 bản tin ARQ, yêu cầu cho phép gọi đến

đầu cuối B

Bước 3: Gatekeeper A không tìm thấy sự đăng ký của đầu cuối B Nó tra các số đầu

và nhận thấy trùng khớp với gatekeeper B Nó gửi bản tin LRQ cho gatekeeper B và bản tin RIP cho gateway A

Bước 4: Gatekeeper B tìm và nhận thấy sự đăng ký của đầu cuối B Nó gửi trả lại 1

gatekeeper A bản tin LCF với địa chỉ IP của gateway B

Bước 5: Gatekeeper A trả lại 1 bản tin ACF cho gateway A với địa chỉ IP của

gateway B

Bước 6: Gateway A gửi bản tin thiết lập cuộc gọi Q.931 cho gateway B với số điện

thoại của đầu cuối B

Bước 7: Gateway B gửi cho gatekeeper B 1 bản tin ARQ, yêu cầu cho phép gọi đến

đầu cuối B

Bước 8: GatekeeperB trả lại 1 bản tin ACF với địa chỉ IP của gateway A

Bước 9: Gateway B thiết lập cuộc gọi đến đầu cuối B

Bước 10: khi đầu cuối B trả lời, gateway B gửi kết nối Q.931 đến gateway A

Hình 3.9 Thiết lập cuộc gọi Gatekeeper liên vùng

CHƯƠNG 4 GIAO THỨC BÁO HIỆU SIP

Từ năm 1999 khi Tổ chức quốc tế chuyên trách công nghệ Internet (Internet Engineering Task Force) công bố SIP, hàng trăm nhà sản xuất đã bắt đầu kinh doanh máy chủ và điện thoại có tính năng SIP SIP còn đóng vai trò then chốt trong nhiều ứng dụng đa phương tiện như tin nhắn nhanh, video, game online

Đặc biệt, một vài năm trở lại đây, cộng đồng Voip đánh giá SIP là giao thức hàng đầu để truyền tín hiệu qua Internet Công nghệ này trở thành một thành tố quan trọng của mạng IP tích hợp dữ liệu (text) và thoại (voice) Bên cạnh ứng dụng điện thoại Internet, hiện nay SIP cũng được triển khai rộng rãi trong thương mại điện tử Là giao thức dựa trên HTTP, SIP hỗ trợ tích hợp dễ dàng tiếng nói với các dịch vụ Web khác để thực hiện truyền thông đa phương tiện như hội nghị truyền hình, giao lưu trực tuyến

4.1 Giới thiệu Sip

Session Initiation Protocol (SIP) là một giao thức báo hiệu điều khiển lớp ứng dụng, được sử dụng trong việc truyền thông đa phương tiện thông qua mạng IP Nhiệm vụ củ nó là thiết lập, duy trì, kết thúc voice, video, hội nghị, và thông điệp văn bản Đây là một chuẩn của IETF để thiết lập các kết nối VoIP Các giao thức có liên quan đến SIP bao gồm giao thức đặt trước tài nguyên RSVP, giao thức truyền vận thời gian thực RTP, giao thức cảnh báo phiên SAP, giao thức miêu tả phiên SDP Cấu trúc của SIP giống như HTTP(client-server protocol).Nó bao gồm các yêu cầu được gửi đến từ người sử dụng Sip cline đến Sip server Server xử lý các yêu cầu và gởi lại cho client Một thông điệp yêu cầu, cùng với các thông điệp đáp ứng tạo nên sự thực thi SIP SIP có các thông điệp INVITE và ACK SIP tạo ra sự giả định nhỏ nhất về cơ bản của giao thức truyền tải Giao thức này chính nó cung cấp độ tin cậy và nó không phụ thuộc vào độ tin cậy của TCP SIP phụ thuộc vào Session Description Protocol (SDP) trong việc mang ra ngoài các thỏa thuận để xác minh codec SIP hỗ trợ việc mô tả các session mà cho phép các bên tham gia có thể đồng ý thiết lập các kiểu phương tiện tương thích

4.2 Cấu trúc của SIP

Hai thành phần chính trong hệ thống SIP bao gồm: SIP User Agents và SIP Network Servers

4.2.1 SIP User Agents (UA)

UA là một ứng dụng chứa cả User Agent Client (UAC) và User Agent Server (UAS)

- UAC: đây là phần người sử dụng được dùng để khởi tạo một yêu cầu SIP

tới server SIP hoặc UAS

- UAS: là một ứng dụng server giao tiếp với người dùng khi yêu cầu SIP

được chấp nhận và trả lại một đáp ứng đại diện cho người dùng

CHƯƠNG 4 GIAO THỨC BÁO HIỆU SIP

Một SIP user agent cũng phải hỗ trợ SDP để mô tả media Một UA phải hiểu

rõ danh sách các trường nhu cầu mở rộng trong một request.Nếu không biết các trường này có thể bị lờ đi bởi một UA

4.2.2 SIP server

SIP servers là các ứng dụng mà nó chấp nhận các SIP yêu cầu và đáp ứng đến chúng Không nên lẫn lộn SIP server với một User Agent server hoặc client-server Một SIP server là một kiểu khác biệt của thực thể Bởi vì SIP server cung cấp các dịch vụ và chức năng với UA, chúng sẽ hỗ trợ cả TCP,TLS và UDP để truyền tải

Hình 4.1 Các liên kết hoạt động của user agents,servers và một location

service

Trong SIP server có các thành phần quan trọng như: Proxy server, Redirect server, Location server, Registrar server

Hình 4.2 Các thành phần trong SIP Các thành phần trong SIP:

- Proxy Server: là thực thể trong mạng Sip làm nhiệm vụ chuyển tiếp các

Sip request tới thực thể khác trong mạng Như vậy chức năng chính của nó trong mạng là định tuyến cho các bản tin đến đích

- 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

- 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 Location Server

- Location Server: lưu thông tin trạng thái hiện tại của người dùng trong

mạng SIP

4.3 Tổng quan về hoạt động của SIP

4.3.1 Địa chỉ Sip

Địa chỉ của Sip tồn tại dưới dạng user@host

- Phần user trong phần địa chỉ có thể là tên người sử dụng hoặc số điện thoại

- Phần host có thể là tên miền hoặc địa chỉ mạng

- Nếu phần host của URL SIP là địa chỉ IP, client tiếp xúc với server ở địa chỉ cho trước Ngược lại nó xử lý bước kế tiếp

CHƯƠNG 4 GIAO THỨC BÁO HIỆU SIP

- Client truy vấn server DNS cho địa chỉ phần host của URL SIP Nếu server DNS không trả về địa chỉ của URL SIP, client sẽ ngừng vì nó không thể định vị được server

4.3.3 Sự giao dịch Sip

Khi phần host của URL SIP đã được giải quyết, client gửi một hoặc nhiều yêu cầu SIP đến server và nhận được một hoặc nhiều đáp ứng từ server Các yêu cầu cùng với các đáp ứng liên hệ với nhau trong hoạt động này tạo thành sự giao dịch SIP

4.3.4 Lời mời Sip

Một lời mời SIP thành công bao gồm hai bản tin: bản tin INVITE và theo sau

là bản tin ACK Bản tin INVITE yêu cầu người bị gọi tham gia vào một hội nghị đặc biệt hoặc thiết lập một cuộc đối thoại hai người Sau khi người bị gọi đồng ý tham gia vào cuộc gọi, người gọi xác nhận rằng nó đã nhận được đáp ứng bằng cách gửi bản tin ACK

4.3.5 Định vị người dùng

Xác định các hệ thống đầu cuối mà sẽ được sử dụng cho truyền thông

4.4 Bản Tin Của Sip

4.4.1 Các bản tin của Sip

Sip có hai loại bản tin:

- Bản tin yêu cầu được khởi tạo từ client

- Bản tin đáp ứng được trả lại từ server

SIP có thể sử dụng UDP Khi được gửi trên UDP hoặc TCP, nhiều sự giao

dịch SIP có thể được mang trên một kết nối TCP đơn lẻ hoặc gói dữ liệu UDP

Một bản tin SIP cơ bản bao gồm: dòng bắt đầu (start-line), một hoặc nhiều

trường tiêu đề, một dòng trống (CRLF) dùng để kết thúc các trường tiêu đề và một nội dung bản tin tùy chọn

Bản tin chung Dòng bắt đầu

Tiêu đề bản tin

CRLF

Nội dung bản tin

Bảng 4.1 Cấu trúc bản tin SIP

4.4.1.1 Bản tin yêu cầu Bản tin yêu cầu SIP có dạng sau :

Yêu cầu = Dòng yêu cầu (Request-line)

Tiêu đề chung/tiêu đề yêu cầu/tiêu đề thực thể

CRLF

[Nội dung bản tin]

Bảng 4.2 Yêu cầu bản tin SIP

Dòng yêu cầu bắt đầu với mã phương pháp, bộ nhận dạng tài nguyên đồng nhất yêu cầu, phiên bản giao thức SIP và kết thúc với CRLF

Dòng yêu cầu = Method SP Request-URI SP SIP-Version CRLF

Có 7 loại bản tin yêu cầu: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, REGISTER,

OPTION, INFO

- INVITE: Bản tin INVITE chỉ ra người dùng hoặc dịch vụ đang được mời

tham dự một phiên làm việc

- ACK: Bản tin ACK xác nhận client đã nhận được đáp ứng sau cùng đối với

bản tin INVITE

- OPTION: sử dụng để xác định khả năng của máy chủ

- BYE: User Agent Client sử dụng bản tin BYE báo cho server biết nó muốn

giải phóng cuộc gọi

- CANCEL: cho phép User Agent và server mạng hủy bỏ bất cứ yêu cầu nào

đang trong quá trình đợi

- REGISTER: Một client sử dụng để đăng ký thông tin vị trí của nó với máy

chủ

- INFO: sử dụng để tải các thông tin như âm báo DTMF

4.4.1.2 Bản tin đáp ứng Các bản tin đáp ứng có dạng như sau :

CHƯƠNG 4 GIAO THỨC BÁO HIỆU SIP

Dòng trạng thái = SIP-version SP Status-Code SP Reason-Phrase CRLF

Mã trạng thái là một mã số dạng số nguyên có 3 chữ số chỉ ra kết quả của việc xử lý một yêu cầu

Chữ số đầu tiên của mã trạng thái định nghĩa lớp của đáp ứng.Các bản tin Sip gồm có:

181 Cuộc gọi đang được chuyển tiếp

182 Được đặt vào hàng đợi

183 Phiên đang được xử lý Thành công 200 Thành công

Các lớp Response Mã trả về Mô tả

407 Yêu cầu xác thực Proxy

408 Request timeout

410 Đã dời đi

413 Yêu cầu quá dài

414 URL được yêu cầu quá lớn

415 Không hỗ trợ kiểu media

416 Không hỗ trợ URI

420 Phần mở rộng lỗi

421 Yêu cầu phần mở rộng

423 Khoảng thời gian giữa hai sự kiện quá ngắn

480 Tạm thời chưa sẵn sang

481 Transaction không tồn tại

482 Phát hiện thấy “loop” (chu trình)

483 Quá nhiều “hop”

484 Địa chỉ không đủ

485 Mật mở không rõ rang

486 Đang bận

487 Yêu cầu bị hủy

488 Không thể chấp nhận tại đây

491 Yêu cầu chưa được giải quyết

493 Không giải mã được

Lỗi Server

500 Lỗi nội tại trong server

501 Chưa được thực hiện đầu đủ

CHƯƠNG 4 GIAO THỨC BÁO HIỆU SIP

4.4.2 Cấu trúc của bản tin Sip

Bản tin yêu cầu (request):

INVITE SIP: e-airport.mit.edu.com SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP 18.10.0.79:5060;branch=z9hG4bK83749.1

Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, REFER, OPTIONS,

NOTIFY, REGISTER, SUBSCRIBE

Supported: sip-cc, sip-cc-01, timer, replaces

User-Agent: Pingtel/2.1.11 (WinNT)

Date: Thu, 30 Sep 2004 00:28:42 GMT