Tiểu luận môn họcđề tài tìm hiểu công nghệ voip

• Chúng ta không thể phủ nhận được lợi ích to lớn mà điện thoại mang lại cho cuộc sống của con người hiện đại như rút ngắn được thời gian liên lạc giữa người với người, tăng khả năng ếp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

ĐỀ TÀI:

-NHÓM

HUẾ, THÁNG 11 NĂM 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ VOIP

-NHÓM

HUẾ, THÁNG 11 NĂM 2021

MỤC LỤC PHẦN 1 : LỜI MỞ ĐẦU

PHẦN 2 : NỘI DUNG

CHƯƠNG I : Tổng quan về VoIP

1 Giới thiệu chung về VoIP.

2 Các kiểu kết nối sử dụng VoIP

3 Các thành phần trong mạng VoIP

4 Các định nghĩa liên quan đến VOIP

5 Những điểm thuận lợi của VoIP so với PSTN

CHƯƠNG II : CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG, NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG VÀ CÁC BỘ GIAO THỨC

1.Cách thức hoạt động

2.Nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng thoại trên VoIP 3.Các giao thức của VoIP

CHƯƠNG III: TÍNH BẢO MẬT VÀ HƯỚNG KHẮC PHỤC

1 Tính bảo mật của VoIP

2 Hướng khắc phục và biện pháp giải quyết 

PHẦN 3 : ĐÁNH GIÁ VẦ ỨNG DỤNG

PHẦN 4 : TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHẦN 5 : PHIẾU ĐÁNH GIÁ TIỂU LUẬN

PHẦN 1 : LỜI MỞ ĐẦU

• Từ khi được phát minh vào năm 1875 bởi Graham

Bell cho đến nay, điện thoại, đã phát triển qua rất 

nhiều bước khác nhau nhằm phục vụ cho những

nhu cầu khác nhau của con người

• Chúng ta không thể phủ nhận được lợi ích to lớn

mà điện thoại mang lại cho cuộc sống của con

người hiện đại như rút ngắn được thời gian liên

lạc giữa người với người, tăng khả năng ếp cận

thông n một cách nhanh chóng

•  Khi Internet ra đời và phát triển chúng ta có thêm

nhiều ứng dụng khác như e-mail, chat… bên cạnh

đó là sự xuất hiện của VoIP, một hình thức sử 

dụng mạng Internet để thiết lập cách kênh đàm

thoại với chất lượng dịch vụ khá cao

•  Vậy VoIP là gì? Nguyên lý hoạt động của nó như 

thế nào? Ứng dụng trong cuộc sống ra sao? Qua

bài này chúng ta sẽ lần lượt giải đáp các câu hỏi 

trên

•

Nhà phát minh Alexander Graham Bell 

PHẦN 2 : NỘI DUNG

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ VOIP

1.Giới thiệu chung về VoIP:

• Voice over Internet Protocol (VoIP) là một công nghệ cho phép truyền thoại sử dụng giao thức mạng IP, trên cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng internet Voip là một trong những công nghệ viễn thông đang được quan tâm nhất hiện nay không chỉ đối với nhà khai thác, các nhà sản xuất mà còn cả với người sử dụng dịch vụ.

• Voip có thể vừa thực hiện mọi loại cuộc gọi như trên mạng điện thoại kênh truyển thống (PSTN) đồng thời truyền dữ liệu trên cơ sở mạng truyền dữ liệu Do các ưu điểm về giá thành dịch vụ và sự ch hợp nhiều loại hình dịch vụ nên voip hiện nay được triển khai một các rộng rãi.

• Dịch vụ điện thoại voip là dịch vụ ứng dụng giao thức IP, nguyên tắc của voip bao gồm việc số hoá n hiệu ếng nói, thực hiện việc nén n hiệu

số, chia nhỏ các gói nếu cần và truyền gói n này qua mạng, tới nơi nhận các gói n này được ráp lại theo đúng thứ tự của bản n, giải mã n hiệu tương tự phục hồi lại ếng nói ban đầu.

• Các cuộc gọi trong voip dựa trên cơ sở sử dụng kết hợp cả chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói.

  2 Các kiểu kết nối sử dụng VoIP:

a Computer to Computer:

• Với 1 kênh truyền Internet có sẵn, Là 1 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 chung 1 VoIP service (Skype,MSN,Yahoo Messenger,…), 2 headphone + microphone, sound card Cuộc hội thoại là không giới hạn

  b Computer to phone:

• Là 1 dịch vụ có phí Bạn phải trả ền để có 1 account + sofware (VDC,Evoiz,Netnam,

…) Với dịch vụ này 1 máy PC có kết nối tới 1 máy điện thoại thông thường ở bất cứ đâu ( tuỳ thuộc phạm vi cho phép trong danh sách các quốc gia mà nhà cung cấp cho phép) Người gọi sẽ bị nh phí trên lưu lượng cuộc gọi và khấu trừ vào tài khoản hiện có

  c Phone to Phone:

• Là 1 dịch vụ có phí Bạn không cần 1 kết nối Internet mà chỉ cần 1 VoIP adapter kết nối với máy điện thoại Lúc này máy điện thoại trở thành 1 IP phone

3 Những điểm thuận lợi của VoIP so với PSTN:

• Khi bạn dùng đường truyền PSTN,bạn phải trả cho thời gian sử dụng cho nhà cung cấp dịch vụ PSTN*: sử dụng càng nhiều bạn phải trả càng nhiều.Thêm vào đó bạn không thể nói với người khác tại cùng thời điểm.

• Một trong những ên ích đáng kể nhất là giá thấp .Vì điện thoại IP truyền qua tài nguyên internet nên giá thành rất rẻ so với điện thoại PSTN*

CHƯƠNG 2 : CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG, NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG

VÀ CÁC BỘ GIAO THỨC

1 Cách thức hoạt động:

• Hành động nói vào ống nghe hay microphone, giọng nói sẽ tạo ra n hiệu điện từ, đó

là những n hiệu analog Tín hiệu analog được chuyển sang n hiệu số  dùng thuật toán đặc biệt để chuyển đổi

• Những thiết bị khác nhau có cách chuyển đổi khác nhau như VoIP phone hay sofphone, nếu dùng điện thoại analog thông thường thì cần một Telephony Adapter (TA) Sau đó giọng nói được số hóa sẽ được đóng vào gói n và gởi trên mạng IP Vậy

n hiệu analog được số hóa như thế nào ?

* Số hóa n hiệu Analog:

   Tín hiệu đện thoại analog (giọng nói con người) được đặt vào đầu vào của thiết bị codec và được chuyển đổi thành chuỗi số nhị phân ở đầu ra

   Sau đó quá trình này thực hiện trở lại bằng cách chuyển chuỗi số thành dạng analog ở đầu cuối, với cùng qui trình codec*

 Có 4 bước liên quan đến quá trình số hóa (digizing) một n hiệu tương tự(analog):

• Lấy mẫu (Sampling)

• Lượng tử hóa (Quanzaon)

• Mã hóa (Encoding)

• Nén giọng nói (Voice Compression)

a Lấy mẫu  (Sampling) :  

•   Đây là quá trình chuyển đổi n hiệu về dạng chuỗi số Tín hiệu Analog có dạng hình Sin Và tần số âm thanh cho phép trên đường truyền trong khoảng từ 300-3400 Hz

•   Theo lý thuyết Nyquist: khi một n hiệu thì được lấy mẫu đồng thời ở mỗi khoảng định kì và có tốc độ ít nhất bằng hai lần phổ tần số cao nhất, sau đó nhũng mẫu này

sẽ mang đủ thông n để cho phép việc tái tạo lại chính xác n hiệu ở thiết bị nhận Với phổ tần số cao nhất cho thoại là 4000Hz hay 8000 mẫu được lấy trong một giây, khoảng cách giữa mỗi mẫu là 125 micro giây

b Lượng tử hoá (Quanzaon):

• Tiến trình kế ếp của số hóa n hiệu tuần tự là biểu diễn giá trị chính xác cho mỗi mẫu được lấy Biên độ chiều cao tối đa của mẫu trong khoãng 0 -> 127 (gọi là Posive) và 0 -> -127 (gọi là Negave) Mẫu sau khi lấy được chia thành 8 bits Trong

đó, bit đầu ên sẽ được biểu diễn là 0 hoặc 1 dựa vào biên độ “Dương (+) sẽ là 1 ;Âm (-) sẽ là 0” và 7 bits còn lại biểu diễn cho độ lớn Mỗi mẫu có thể được gán cho một giá trị số, tương ứng với biên độ (theo chiều cao) của mẫu

•   Sau khi thực hiện giới hạn đầu ên đối với biên độ tương ứng với dải mẫu, đến lượt mỗi mẫu sẽ được so sánh với một tập hợp các mức lượng tử và gán vào một mức xấp xỉ với nó Qui định rằng tất cả các mẫu trong cùng khoảng giữa hai mức lượng tử được xem có cùng giá trị

•   Sau đó giá trị gán được dùng trong hệ thống truyền Sự phục hồi hình dạng n hiệu ban đầu đòi hỏi thực hiện theo hướng ngược lại

Qui định rằng tất cả các mẫu trong cùng khoảng giữa hai mức lượng tử được xem

có cùng giá trị Sau đó giá trị gán được dùng trong hệ thống truyền Quá trình lấy mẫu được thực hiện sau mỗi 8000 lần/giây Mỗi lượng tử có giá trị là 8 bits 8000 x 8

= 64000 bits Tương đương 64 kb/s được cho phép trên đường truyền.Sự phục hồi hình dạng n hiệu ban đầu đòi hỏi thực hiện theo hướng ngược lại

c    Quá trình mã hóa (Encoding):

• Mỗi mức lượng tử được chi định một giá trị số 8 bit, kết hợp 8 bit lại có 256 mức hay giá trị Bit đầu ên được quy ước cho việc đánh dấu giá trị âm hoặc dương cho mẫu Bảy bit còn lại được biểu diễn cho độ lớn, bit đầu ên chỉ nửa trên hay nửa dưới của dãy, bit thứ hai chỉ phần tư trên hay dưới, bit thứ 3 chỉ phần tàm trên hay dưới và cứ thế ếp tục

Nhiễu lượng tử 

 Ba bước ến trình này sẽ lặp lại 8.000 lần mỗi giây cho dịch vụ kênh thoại, Dùng bước thứ tư là tùy chọn để nén hay êt kiệm băng thông Với tùy chọn này thì một kênh có thể mang nhiều cuộc gọi đồng thời

d   Quá trình nén giọng nói (Voice Compression):

Để có thể truyền các gói n âm thanh một cách hiệu quả, ết kiệm băng thông và đảm bảo cân bằng tải cho các dịch vụ khác trong mạng LAN/WAN, Người xây đựng mô hình mạng phải cân nhắc kĩ đến vấn đề lựa chọn giao thức đóng gói Mặc dù kỹ thuật mã hóa PCM 64 Kbps hiện hành là phương pháp được chuẩn hóa, nhưng có vài phương pháp mã hóa khác được sử dụng trong những ứng dụng đặc biệt Các phương pháp này thực hiện mã hóa ếng nói với tốc độ nhỏ hơn tốc độ của PCM, nhờ đó mà tận dụng được khả năng của hệ thống truyền dẫn số Vì vậy, các mã hóa tốc độ thấp này sẽ bị hạn chế về chất lượng, đặc biệt

là nhiễu méo tần số

- Một số ví dụ hệ thống mã hóa ếng nói tốc độ thấp:

• CVSD (Connously variable slope delta modulaton) – Kỹ thuật điều chế dựa trên sự chênh lệch trong biến đổi của n hiệu liên tục: kỹ thuật này là một dẫn xuất của điều chế dựa trên sự chênh lệch (delta), trong đó một bit đươn dung để

mã hóa mỗi mẫu PAM hoặc lớn hơn hoặc nhỏ hơn mẫu trước đó Vì không hạn chế bởi 8 bit, mã hóa có thể hoạt động ở tốc độ khác nhau vào khoảng 20kbps

• ADPCM (Adapve dierenal PCM) – Kỹ thuật điều chế PCM khác biệt thích ứng: kỹ thuật này là một dẫn xuất của PCM chuẩn, ở đó sự khác biệt giữa các mẫu liên ếp nhau được mã hóa, thay vì tất cả các mẫu được mã hóa, được truyền trên đường dây CCITT có đề nghị các chuẩn ADPCM 32 Kbps, 24 Kbps, 16 Kbps cho mã hóa ếng nói

- Các phương pháp nén theo chuẩn của ITU G.711:

• Tốc độ G.711: 64 Kps=(2*4 kHz)*8 bit/mẫu

• Tốc độ G.726: 32 Kps=(2*4 kHz)*4 bit/mẫu

• Tốc độ G.726: 24 Kps=(2*4 kHz)*3 bit/mẫu

• Tốc độ G.726: 16 Kps=(2*4 kHz)*2 bit/mẫu

  Thông thường, cần khoảng 10us đến 30 us (trung bình là 20us) để đặt dữ liệu thoại vào bên trong gói n, ví dụ phần dữ liệu thoại(voice data) vơí kích thước

160 byte không nén cần khoảng 20us để đặt phần dữ liệu thoại vào bên trong gói

n Số lượng dữ liệu thoại bên trong gói n cần cân bằng giữa sự hiệu quả trong

sử dụng băng thông và chất lượng của cuộc thoại

 Packetizing voice

2 Các nhân tố ảnh hưởng chất lượng thoại Trên VoIP:

-Chất lượng của âm thanh được khôi phục qua mạng điện thoại là mục êu cơ bản của dịch vụ, mặc dù các chỉ êu chuẩn đã được ITU phát triển Có 3 nhân tố

có thể ảnh hưởng sâu sắc tới chất lượng của dịch vụ thoại:

a Trễ:

  - Hai vấn đề gây ra bởi sự trễ đầu cuối trong một mạng thoại là tiếng vang và chồng tiếng Tiếng vang trở thành vấn đề khi trễ vượt quá 50 ms Đây là một vấn

đề chất lượng đáng kể, nên các hệ thống VoIP phải kiểm soát và cung cấp các  phương tiện loại bỏ tiếng vang Hiện tượng chồng tiếng (giọng người này gối lên giọng người kia) trở nên đáng kể nếu trễ một chiều (one-way delay) lớn hơn 250 ms

b Sự biến thiên độ trễ (Jitter ):

  - Jitter là sự biến thiên thời gian trễ gây nên bởi sự trễ đường truyền khác nhau trên mạng Loại bỏ jitter đòi hòi thu thập các gói và giữ chúng đủ lâu để cho phép các gói chậm nhất đến để được phát lại (play) đúng thứ tự, làm cho sự trễ tăng lên

c Mất gói:

  - Mạng IP không thể cung cấp một sự bảo đảm rằng các gói tin sẽ được chuyển tới đích hết Các gói sẽ bị loại bỏ khi quá tải và trong thời gian tắc nghẽn Truyền thoại rất nhạy cảm với việc mất gói, tuy nhiên, việc truyền lại gói của TCP thường không phù hợp Các cách tiếp cận được sử dụng để bù lại các gói mất là thêm vào cuộc nói chuyện bằng cách phát (play) lại gói cuối cùng, và gửi đi thông tin dư Tuy thế, sự tổn thất gói trên 10% nói chung là không chấp nhận được

3.Các giao thức của VoIP (VoIP protocols):

- VoIP cần 2 loại giao thức : Signaling protocol  và Media Protocol.

• Signaling Protocol điều khiển việc cài đặt cuộc gọi Các loại signaling protocols bao gồm: H.323, SIP, MGCP, Megaco/H.248 và các loại giao thức dùng riêng như UNISTIM, SCCP, Skype, CorNet-IP,…

•   Media Protocols: điều khiển việc truyền tải voice data qua môi trường mạng IP Các loại Media Protocols như: RTP ( Real-Time Protocol) ,RTCP (RTP control Protocol) và SRTP (Secure Real-Time Transport Protocol)

•   Signaling Protocol nằm ở tầng TCP vì cần độ n cậy cao, trong khi Media Protocol nằm trong tầng UDP Các nhà cung cấp có thể sử dụng các giao thức riêng hay các giao thức mở rộng dựa trên nền của 1 trong 2 giao thức êu chuẩn quốc tế là H.323

và SIP

•

CHƯƠNG 3: TÍNH BẢO MẬT VÀ HƯỚNG KHẮC

PHỤC

1 Tính bảo mật của VoIP :

  Chính vì VoIP dựa trên kết nối internet nên có thể có những điểm yếu đối với bất kì mối đe doạ và các vấn đề gì mà máy nh của bạn có thể đối mặt Công nghệ này cũng là một công nghệ mới nên cũng có nhiều tranh cãi về những tấn công có thể xảy ra, VoIP cũng có thể bị tấn công bởi virut và mã nguy hiểm khác, các kể tấn công

có thể chặn việc truyền thông, nghe trộm và thực hiện các tấn công giả mạo bằng việc thao túng ID và làm hỏng dịch vụ của bạn Các hành động êu tốn lượng lớn các tài nguyên mạng như tải le, chơi trò chơi trực tuyến…cũng ảnh hưởng đến dịch vụ VoIP VoIP cũng chịu chung với các vấn đề bảo mật vốn có của mạng data Những bộ giao thức mới dành riêng của VoIP ra đời cũng mang theo nhiều vấn đề khác về nh bảo mật Một số vấn đề đó được nêu bật dưới đây:

 Nghe lén cuộc gọi  ( EavesDropping of phone conversaon): Nghe lén qua công nghệ VoIP càng có nguy cơ cao do có nhiều node trung gian trên đường truyền giữa 2 người nghe và người nhận Kẻ tấn công có thể nghe lén được cuộc gọi bằng cách tóm lấy các gói n IP đang lưu thông qua các node trung gian.

Cấu trúc của H.323

 Truy cập trái phép ( Unauthorized access aack) : Kẻ tấn công có thể xâm phạm các tài nguyên trên mạng do nguyên nhân chủ quan của các admin Nếu các mật khẩu mặc định của các gateway và switch không được đổi thì kẻ tấn công có thể lợi dụng

để xâm nhập Các switch cũ vẫn còn dùng *Telnet để truy cập từ xa, và *clear-text  protocol có thể bị khai thác 1 khi kẻ tấn công có thể sni được các gói n.

 Caller ID spoofng :Caller ID là 1 dịch vụ cho phép user có thể biết được số của người gọi đến Caller ID spoong là kỹ thuật mạo danh cho phép thay đổi số ID của người gọi bằng những con số do user đặt ra So với mạng điện thoại truyền thống, thì việc giả mạo số địên thoại VoIP dễ hơn nhiều, bởi có khá nhiều công cụ và website cho  phép thực hiện điều này.

  *clear-text protocol : những giao thức truyền thông không 

  mã hóa thông tin liên lạc và do đó dễ bị nghe trộm

  * Telnet : một giao thức mạn (network protocol) được dùng trên

các kết nối với Internet hoặc các kết nối tại mạng máy tính cục bộ

2 Hướng khắc phục và biện pháp giải quyết:  

Đối với vấn đề nghe lén cuộc gọi : việc mã hoá các gói n theo công nghệ IPSec sẽ giúp tránh được các cuộc nghe lén Công nghệ SRTP đang dần thay thế cho RTP để bảo vệ các

n hiệu âm thanh và hình ảnh lưu thông trên mạng

Đối với việc truy cập trái phép : công nghệ SSH* nên được thay thế cho clear-text protocol, và HTTPs nên được dùng thay cho HTTP, và tốt nhất là các mật khẩu mặc định nên được thay đổi một khi hệ thống được triển khai Việc nâng cấp hệ thống định kỳ cũng nên được xem xét một cách chính đáng

Đối vối cấn đề Caller ID spoong : Mô hình mạng trong công ty có sử dụng VoIP cần phải được xem xét Vấn đề tốt nhất có thể làm là phân chia các máy sử dụng VoIP và data ra làm 2 mạng khác nhau Đối với các voice gateway ( nơi có sự nối ghép giữa PSTN và IP ) cần phải chặn các gói SIP, H.323 hoặc bất cứ gói dữ liệu nào được gửi đến từ mạng data Việc mã hoá các gói n tại Router và Gateway sử dụng IPSec là 1 lựa chọn tốt cho việc bảo mật

Một số hình thức bảo mật khác như : Sử dụng và cập nhật phần mềm chống virus, cài đặt và kích hoạt tường lửa, tận dụng triệt để các tùy chọn bảo mật… đều có ích cho việc tránh và khắc phục nhiều lổ hổng phần mềm và bảo mật khác