Các giao thức chuẩn sử dụng trong VoIP

Đặc điểm kĩ thuật của giao thức H323: Bộ giao thức H323 cho phép những thiết bị kết nối khác nhau có thể liên kết với nhau.H323 được phổ biến bởi tổ chức ITU.Giao thứcnày ban đầu được ph

+ Giới thiệu về giao thức H323: Những giao thức VoIP có thể được phân loại tùy theo

vai trò của chúng trong suốt quá trình chuyển giao thông điệp H323 và SIP là nhữnggiao thức báo hiệu, các giao thức này dùng để thiết lập,ngắt và thay đổi cuộc gọi RTP

và RTCP cung cấp chức năng mạng vận chuyển end-to-end cho những ứng dụng truyền

dữ liệu mà yêu cầu thời gian thực (real-time) như là âm thanh và video Những chứcnăng đó bao gồm nhận diện loại dữ liệu, số trình tự, tham số thời gian và giám sát tiếntrình gởi TRIP,SAP,STUN, TURN… bao gỗm một nhóm các giao thức hỗ trợ có liênquan đến VoIP Sau cùng, bởi vì VoIP gían tiếp dựa vào tầng vận chuyển bên dưới để

di chuyển dữ liệu nên đòi hỏi nhiều giao thức như là TCP/IP,DNS,DHCP,SNMP,RSVP,

và TFTP

Đặc điểm kĩ thuật của giao thức H323: Bộ giao thức H323 cho phép những thiết bị kết

nối khác nhau có thể liên kết với nhau.H323 được phổ biến bởi tổ chức ITU.Giao thứcnày ban đầu được phát triển cho những ứng dụng đa phương tiện,các thực thể của H323cung cấp những tiến trình liên quan đến vấn đề đồng bộ như thoại,video và kết nối dữliệu.Hỗ trợ cho thoại là chủ yếu,hỗ trợ cho video,kết nối dữ liệu chỉ là phần mở rộng củaH323

Đặc điểm kỹ thuật của H323 định nghĩa bốn thực thể H323 khác nhau như là các đơn vịchức năng của mạng H323 hoàn chỉnh, những thành phần này của hệ thống H323 baogồm thiết bị đầu cuối, gateway, gatekeeper và các đơn vị điều khiển đa điểm(MCUs)

Đặc điểm kỹ thuật của H323

Thiết bị đầu cuối(điện thoại,softphones,IVRs,thư thoại,máy quay phim,v.v…) là nhữngthiết bị điển hình tác động qua lại với người dùng cuối.Phần mềm MS Netmeeting làmột ví dụ của thiết bị đầu cuối.Các thiết bị đầu cuối chỉ cung cấp thoại hoặc đa phươngtiện như là video và sự cộng tác ứng dụng thời gian thực

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 H323như là cung cấp một “bộ dịch” Ví dụ như là một gateway H323 sẽ điều khiển sự đàmthoại của H323 với SIP hoặc H323 với ISUP(ISDN User Part) chỉ rõ tính chất thủ tục tínhiệu xen kẽ cho việc điều khiển cuộc gọi Nghĩ một cách khác thì một gateway cung cấpmột giao diện giữa mạng chuyển gói(ví dụ như VoIP) và mạng chuyển mạch(ví dụ nhưPSTN) 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

Gatekeeper cũng là phân mở rộng của H323, điều khiển việc giải quyết địa chỉ và chovào mạng H323 Chức năng quan trọng nhất của nó là biên dịch địa chỉ giữa địa chỉ kýdanh tượng trưng và địa chỉ IP Ví dụ,với sự có mặt của gatekeeper nó có khả năng gọi

cũng quản lý các thiết bị đầu cuối truy cập vào các thiết bị,tài nguyên mạng, và mở rộnghơn là có thể cung cấp các dịch vụ phụ Chúng cũng giám sát việc sử dụng dịch vụ vàcung 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 đượcthì cần phải có sự phục vụ của gatekeeper RAS định nghĩa khái niệm này là sự biêndịch địa chỉ, điều khiển sự đi vào, điều khiển băng thông, sự quản trị miền Các chứcnăng của gatekeeper và gateway thường được hiện diện trên những thiết bị vật lý đơngiản.

MCUs hỗ trợ hội nghị nhiều bên giữa ba hay nhiều thiết bị đầu cuối Chuẩn H323 chophép nhiều kịch bản đàm thoại đặc biệt, hoặc tập trung hay phân quyền.Base-end servers(BES) là một chức năng bổ sung quan trọng trong hạ tầng H323 BES có thể cung cấpnhững dịch vụ cho việc chứng thực người sử dụng, sự ủy quyền dịch vụ, tài chính,nạp điện và hóa đơn, và các dịch vụ khác Trong một mạng đơn giản thì gatekeeper vàgateway cung cấp những dịch vụ như thế

Những giao thức có liên hệ với H323 H323 có đặc điểm kỹ thuật giống như một chiếc

dù chứa đựng một số lượng lớn bộ máy chính trị có tác động qua lại với nhau bằng nhiềucách thức khác nhau dựa vào bộ dạng, sự vắng mặt, mối quan hệ mô hình của nhữngthực thể tham gia và loại session (ví dụ như là audio và video) Có nhiều giao thức conbên trong đặc điểm của giao thức H323 Để mà có thể hiểu được toàn bộ những luồngthông điệp bên trong một giao tác VoIP của giao thức H323, bản thân chúng ta sẽ tựquan tâm đến những giao thức chung nhất có liên quan đến công nghệ VoIP Hình 8.3

sẽ cho thấy những giao thức thích hợp và mối quan hệ của chúng

giao thức thích hợp và mối quan hệ của Cấu trúc gói tin H232

H323 định nghĩa một tập hợp tổng quát việc thiết lập cuộc gọi và những thủ tục đàmphán- quan trọng nhất trong các ứng dụng VoIP ngày nay là các giao thức H.225, H.235,H.245 và các bộ phận của dãy tín hiệu Q.900 Các phương pháp vận chuyển dữ liệu cơbản được định nghĩa bởi giao thức thời gian thực RTP và RTCP H323 cũng chỉ rõ mộtnhóm audio codes cho sự liên kết VoIP, dãy G.700:

H.225/Q.931 định nghĩa tín hiệu cho việc thiết lập và ngắt cuộc gọi, bao gồm địa chỉ IPnguồn và địa chỉ IP đích, cổng, mã vùng, và thông tin cổng của giao thức H245.H.225.0/RAS chỉ rõ thông điệp mà mô tả tín hiệu, và thông tin dòng media.H.245 chỉ rõ thôngđiệp và thông tin kênh logic cho dòng phương tiện Real Time Protocol (RTP) mô tả vậnchuyển end-to-end của dữ liệu thời gian thựcReal Time Control Protocol (RTCP) mô tảviệc giám sát end-to-end của việc chuyển dữ liệu, chất lượng dịch vụ của thông tin cungcấp như là jitter và sự thất lạc trung bình của packet

Codecs G.700 series được sử dụng cho VoIP bao gồm:

G.711 Một trong số codecs lâu đời nhất, G.711 không sử dụng sự nén, vì thế giọng nói

có chất lượng tuyệt vời.Codec này tiêu thụ nhiều dải thông nhất.Đây là codec tương tựđược dùng bởi PSTN và ISDN

G.723.1 Codec này được thiết kế cho tổ chức hội nghị video/ kỹ thuật điện thoại thôngqua các đường điện thoại tiêu chuẩn và được tối ưu hóa cho việc mã hóa và giải mãnhanh chóng, chất lượng thoại thuộc loại trung bình

G.729 codec này được sử dụng chủ yếu trong những ứng dụng VoIP bởi vì nhu cầu băngthông của nó thấp

Giao thức SIP (Session Initiation Protocol)

Giới thiệu về giao thức SIP: Session Initiation Protocol là một giao thức được sử dụng

trong việc truyền thông đa phương tiện thông qua mạng IP.Cung cấp một khuôn khổ đểthiết lập voice,video truyền theo kiểu point-to-point,hội nghị,và thông điệp văn bản.Đây

là một chuẩn của IETF để thiết lập các kết nối VoIP.Nó là một giao thức điều khiểnlớp ứng dụng để tạo mới,chỉnh sửa và kết thúc các session.Cấu trúc của SIP giốngnhư HTTP(client-server protocol).Các request được tạo ra bởi các máy client và gởitới server.Server xử lý các request và gởi một response lại cho client.Một request vàresponse là một yêu cầu để tạo ra 1 giao tác.SIP có các thông điệp INVITE và ACK.SIPtạo ra sự giả định nhỏ nhất về cơ bản của giao thức truyền tải.Giao thức này chính nócung cấp độ tin cậy và nó không phụ thuộc vào độ tin cậy của TCP.SIP phụ thuộc vàoSession 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 ýthiết lập các kiểu phương tiện tương thích.SIP cung cấp các dịch vụ như:

User Location:Xác định hệ thống cuối cùng để sử dụng cho việc truyền thông.CallSetup:ringing và thiết lập các thông số cho call tại hai bên called và calling.UserAvailability:Xác định sự hài lòng của bên gọi để cam kết trong truyền thông.UserCapabilities:Xác định phương tiện và các thông số của phương tiện được sử dụng.Callhandling:Chuyển giao và kết thúc call

Chức năng và nét đặc trưng của giao thức SIP Hai thành chính trong hệ thống SIP bao

gồm:SIP User Agents và SIP Network Servers

SIP User Agent (UA):

Mục đích của SIP là làm cho các session có thể thiết lập giữa các UA.Một UA là một

hệ thống cuối cùng hoạt động trên nhân danh của người dùng.Một UA phải có khả năngthiết lập một session của phương tiện này với các UA khác

Một UA phải duy trì trạng thái trên các cuộc gọi mà nó khởi tạo hoặc tham gia vào.Mộttrạng thái nhỏ nhất của các cuộc gọi được thiết lập bao gồm:các thẻ local và remote,Call-ID,các trường local và remote cseq,cùng với việc thiết lập hướng và các thông tin cầnthiết của các phương tiện.Remote Cseq thì lưu trữ các thông tin cần thiết để phân biệtgiữa một re-INVITE và một retransmission.Một re-INVITE được sử dụng để thay đổicác tham số session của một cuộc gọi đã thực hiện hoặc chưa xử lý.Nó sử dụng như mộtCall-ID nhưng CSeq thì được gia tăng bởi vì nó là một request mới.Một INVITE đượctruyền lại chứa Call-ID và CSeq giống như INVITE trước.UA duy trì trạng thái của mộtcuộc gọi trong thời gian tối thiểu là 32 giây

Một UA chứa một ứng dụng client và một ứng dụng server.Hai thành phần trên là mộtuser agent client(UAC)và một user agent server(UAS).UAC bắt đầu các request trongkhi UAS thì tạo ra các response.Trong một session, UA thường điều khiển cả UAC vàUAS

Một SIP user agent cũng phải hỗ trợ SDP để mô tả media.Một UA phải hiểu rõ danhsách các trường nhu cầu mở rộng trong một request.Nếu không biết các trường này cóthể bị lờ đi bởi một UA

SIP server: SIP servers là các ứng dụng mà nó chấp nhận các SIP request và response

đến chúng.Không nên lẫn lộn SIP server với một User Agent server hoặc server.Một SIP server là một kiểu khác biệt của thực thể.Bởi vì SIP server cung cấp cácdịch vụ và chức năng với UA, chúng sẽ hỗ trợ cả TCP,TLS và UDP để truyền tải.Hình2.2 thể hiện các liên kết hoạt động của user agents,servers và một location service

client-SIP user agents,servers và một location service.

SIP server proxy:

Một SIP proxy server nhận một SiP request từ một user agent hoặc một proxy khác

và hành động trên nhân danh của user agent trong forwarding hoặc responding tờirequest.Một proxy không phải là B2BUA vì nó chỉ cho phép chỉnh sửa các request vàchấp nhận các response để thiết lập các qui tắc bên ngoài trong RFC 3261.Các qui tắcnày thì duy trì theo khoảng cách end-to-end của tín hiệu SIP trong khi đó vẫn còn chophép các proxy server thực hiện các dịch vụ và chức năng với user agent

Một proxy server phải có truy xuất đến các database hoặc vị trí các dịch vụ để giúp

đỡ nó trong quá trình xử lý các request.SIP protocol thì không xác định giao diện giữaproxy và vị trí dịch vụ.Proxy có thể sử dụng nhiều kiểu database trong quá trình xử lýcác request.Database có thể chứa SIP registration,các thông tin hiện hữu,và nhiểu kiểukhác của thông tin về nơi mà user được chỉ định

Một proxy server khác biệt với một user agent hoặc gateway ở ba điểm sau:

Một proxy server không đưa ra các request,nó chỉ đáp ứng các request từ một useragent(A CANCEL request là một ngoại lệ trong qui tắc này)

Một proxy server không có khả năng về media.

Một proxy server thì không phân tích các thông điệp,mà chỉ dựa vào các headerfield.Các bước cần thiết trong mô hình proxy để mang một cuộc gọi hai hướng

Mô hình Proxy của Operation

(Source:Henning Schulzrinne, Columbia University)

Proxy server chấp nhận INVITE request từ client

Proxy server liên hệ với location server để yêu cầu địa chỉ của UA đã gọi.Locationserver xác định vị trí của UA đã gọi và cung cấp địa chỉ của server đích.INVITE requestđược tiếp tới một địa chỉ của vị trí mà nó được trở lại.Proxy phải thêm vào một Record-Route header tới thông điệp INVITE để chắc chắn rằng tất cả các thông điệp đến sauđều được định tuyến thông qua proxy.Điều này thì cần thiết để thống kê các mục đíchhoặc các ứng dụng khác

Called UA cảnh giác các user.User trả lời cuộc gọi

UAS trở về một 200 OK biểu thị tới yêu cầu proxy server

200 OK response được tiếp tới từ proxy server tới calling UA.

Calling UA xác nhận của 200 OK bằng cách đưa ra một ACK request được gởi tớiproxy(khi mà proxy chèn vào đầu Record-Route trong thông điệp INVITE)hoặc gởi trựctiếp tới called UA

Proxy forward ACK tới called UA

Tìm hiểu một ví dụ về forking proxy operation

Redirect Servers

Một redirect server(hình 2.6)như là một kiểu của SIP server mà đáp ứng tới,nó khôngforward các request

Ví dụ với redirect server.

Schroedinger thừa nhận response:

Chú ý rằng ACK request sử dụng lại các nhánh ID giống nhau như là INVITE vàresponse 302.Bởi vì một ACK đến một response non-2xx cuối cùng đều nghĩ tới cácphần của các giao tác giống nhau như là INVITE.Chỉ một ACK gởi trong một responseđược đến một 200 OK được tính đến việc tách rời các giao tác với một nhánh ID độcnhất.Một ACK đến một response 200 OK cuối cùng là một hop-by-hop response,khôngphải là end-to-end response.

Vì vậy một INVITE mới được tạo ra với một Call-ID mới và gởi trực tiếp tới các vịtrí vẫn được sử dụng từ các trường Contact header trong một response 302,từ redirectserver:

Các bước trong mô hình redirect để mang đi một call two-way:

Redirect server chấp nhận INVITE request từ calling party UA.Redirect server liên hệvới location services để lấy địa chỉ của called party UA.Location services trở về địa chỉcủa called party UA

Sau khi user được chỉ định,redirect server trở lại địa chỉ trực tiếp tới calling party trongmột thông điệp 3xx,với danh sách được cập nhật:vị trí đầu tới đích mới.Không giốngnhư proxy server,redirect server không forward tới INVITE

UAC gởi một ACK tới redirect server báo nhận response 3xx

UAC gởi một request INVITE trực tiếp tới Contact:địa chỉ trở lại bởi redirect

Called party UA cảnh báo các user,user trả lời cuộc gọi.Called party UA cung cấp mộtchỉ báo thành công(200 OK) tới UAC

UAC gởi một ACK tới UAS báo đã nhận response 200 OK.Mô hình Redirect Server củaOperation

(Source:Henning Schulzrinne, Columbia University)

Registration Servers

Một registration server được biết như là một registrar,chấp nhận các request của SIPREGISTER,;tất cả các request nhận một response:501 Not Implemented.Thông tinliên quan từ request làm cho các SIP server có sẳn bên trong giống AdministratorDomain, chẳng hạn như proxies và redirect server.Trong một resistration request,trường

TO header chứa tên của tài nguyên bắt đầu registed,và trường Contact header chứađịa chỉ khác hoặc aliases.Registration server tạo ra một liên kết tạm giữa Address OfRecord(AOR) URI trong TO và thiết bị URI trong Contact Courier

Registration server thường yêu cầu các user agent đăng ký để xác thực,vì vậy các cuộcgọi đi vào không bị chiếm đoạt bởi các user không được xác thực.Phụ thuộc vào sự hiệndiện của các trường,REGISTER request có thể được sử dụng bởi một user agent để lấylại một danh sách của các registration hiện thời,làm sạch tất cả registrations,hoặc thêmvào một registration URI

Để bảo vệ registration,TLS phải được sử dụng như HTTPDigest không cung cấp nhucầu bảo vệ toàn vẹn

SIP messages có thể được phân chia rộng rải trong SIP requests và responses,hơn nữa

nó được xác định trong các session

SIP Request

SIP requests là các thông điệp được gởi từ các máy client đến các server để cần khẩn mộtSIP operation.RFC 3261 xác định các SIP request hoặc method làm cho UA và proxy

có thể tới vị trí của các user và khởi đầu,sửa đổi,tear-down các session

INVITE:chỉ ra rằng các recipient user hoặc các service bị cuốn vào trong mộtsession.Bạn có thể sử dụng method mày để sửa đổi cấu thành của các session đượcthiết lập trước.Thân của message INVITE phải bao gồm phần mô tả các media sessionđược thiết lập hoặc chỉnh sửa,mã hóa trên SDP.Một response thành công(200 OKresponse)chỉ ra sự sẳn sàng của các called party khi tham gia vào kết quả của một sessionmedia.Nó bắt đầu một session

ACK:xác nhận UAC đã nhận được response cuối cùng đến một request INVITE.ACKđược sử dụng chỉ với các request INVITE.ACK gởi end-to-end cho một 200 OKresponse.Proxy trước hoặc UAC thì gởi các ACK cho các response cuối cùng khác.ACKrequest có thể bao gồm một thông điệp với phần mô tả các session cuối cùng nếu requestINVITE không chứa phần mô tả các session này