Tìm hiểu công nghệ, nghiên cứu cấu hình và chất lượng dịch vụ của mạng VOICE OVER IP áp dụng cho hệ thống mạng của ngân hàng VPB

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ VŨ SƠN HOÀN TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ, NGHIÊN CỨU CẤU HÌNH VÀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CỦA MẠNG VOICE OVER IP ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG MẠNG CỦA NGÂN HÀNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

VŨ SƠN HOÀN

TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ, NGHIÊN CỨU CẤU HÌNH VÀ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CỦA MẠNG VOICE OVER IP ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG MẠNG CỦA NGÂN HÀNG VPB

Ngành: Công nghệ Điện Tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử

Mã số: 60 52 70

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS VƯƠNG ĐẠO VY

Hà nội 2009

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 3

MỤC LỤC 4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 7

DANH MỤC CÁC BẢNG 12

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 13

MỞ ĐẦU 15

1 Chương 1 – TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VOIP 18

1.1 Ưu thế và xu hướng phát triển của dịch vụ thoại qua internet 18

1.1.1 Lịch sử và ưu thế của dịch vụ thoại qua đường truyền internet 18

1.1.2 Sự phát triển của dịch vụ thoại internet 20

1.1.3 Thị trường hiện tại với mạng internet 22

1.1.4 Xu hướng tương lai của thị trường thoại qua internet 23

1.2 Công nghệ thoại cơ sở cho VoIP 24

1.2.1 Kênh âm thanh 24

1.2.2 Các thông số ảnh hưởng 36

1.2.3 Tổng quan về IP 39

2 Chương 2 - GIAO THỨC BÁO HIỆU TRONG VOIP 53

2.1 H.323 53

2.1.1 Giới thiệu về H.323 53

2.1.2 Các thành phần trong hệ thống 54

2.1.3 Các kênh điều khiển 59

2.2 SIP (Session Initiation Protocol) 62

2.2.1 Các thành phần của SIP 63

2.2.2 Thông điệp SIP (SIP Message) 63

2.2.3 Hoạt động của SIP 64

2.3 MGCP 66

2.3.1 Các thành phần báo hiệu SGCP 66

2.3.2 Các thủ tục thiết lập và xóa bỏ kết nối 67

2.4 IAX 69

2.5 Cisco SCCP 70

3 Chương 3 – VẤN ĐỀ AN NINH MẠNG TRONG VIỆC TRUYỀN TIẾNG NÓI QUA INTERNET 70

3.1 Đặt vấn đề 70

3.2 Vấn đề an minh mạng với các giao thức báo hiệu 71

3.3 Đề xuất an ninh với VoIP 75

3.3.1 Những yêu cầu an ninh cho VoIP 75

3.3.2 Các ràng buộc an ninh với VoIP 76

3.3.3 Giải pháp đảm bảo an ninh cho VoIP 77

3.4 Kết luận 78

4 Chương 4 – TRIỂN KHAI DỊCH VỤ VOIP Ổ VPBANK 78

4.1 Giới thiệu dịch vụ VoIP cho doanh nghiệp 78

4.1.1 Giới thiệu giải pháp 79

4.1.2 Ưu và nhược điểm của giải pháp VoIP và thoại truyền thống 80

4.2 Yêu cầu đặt ra với VPBank 80

4.2.1 Yêu cầu đặt ra 81

4.2.2 Giả thiết đặt ra 81

4.3 Thiết kế hệ thống 81

4.3.1 Mô hình tổng quan 81

4.3.2 Sơ đồ chi nhánh 82

4.3.3 Các phương án và ưu nhược điểm 83

a Tổng đài IP-PABX 83

b Sử dụng Gateway IP kết hợp với thẻ nhà cung cấp dịch vụ

c SIP Server

4.3.4 Kết luận 84

4.4 Giải pháp SIP server tại VPBank 85

4.4.1 SIP server 85

4.4.2 Thiết kế hệ thống 89

4.4.3 Sơ kết nối thoại giữa các chi nhánh 89

4.4.4 Danh sách thiết bị 89

4.4.5 Mô hình thiết bị 90

4.4.6 Đặc điểm cuộc gọi 91

4.5 Giải pháp bảo mật cho hệ thống mạng VPN của VPBank 91

4.5.1 Phân tích các giải pháp cho ngành ngân hàng 91

4.5.2 Cài đặt và triển khai hệ thống Brekeke Sip Server 92

4.6 Vấn đề bảo mật cho mạng VPN 96

4.6.1 Giới thiệu 97

4.6.2 IPsec VPN: VPN ở lớp mạng 97

4.6.3 SSL VPN là gì? 97

4.6.4 SSL VPN hay IPsec VPN? 98

4.6.5 Xu hướng 101

4.6.6 Kết luận 102

KẾT LUẬN 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO 104

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

ACELP Algebraic Code Exited Linear

Prediction

Mã hóa kích thích tiên đoán tuyến tính theo mã

ACF Access Control Field Trường điều khiển truy nhập

ACF Admission Confirmation Xác định yêu cầu truy nhập

ACR Absolute Category Rating Tỉ lệ tuyệt đối

ADC Analog to Digital Converter Chuyển đổi tương tự số

ADPCM Adaptive Differential Pulse

Code Modulation

Điều chế xung mã vi phân thích nghi

ADSL Asymmetric Digital Subscriber

Line Đường dây thuê bao bất đối xứng

AF PHB Assured Forward PHB Chuyển tiếp đảm bảo PHB

AMR-WB Adaptive Multirate Wideband Bộ mã hóa băng rộng phát triển từ

ACELP ARJ Asmission Reject Từ chối truy nhập

ARQ Acknowledgement Request Xác nhận yêu cầu

ARQ Admission Request Yêu cầu truy nhập

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ chuyển giao không đồng bộ

BA Bahavious Aggregate Đồng tác động

BAS Bit rate Allocation Signal Tín hiệu phân chia tốc độ bit

BB Bandwith Broker Phân bổ Băng thông

BCF Bandwidth Change

Confirmation

Công nhận thay đổi độ rộng băng tần

BE Best Effort Cố gắng tối đa

B-LCSE Bidirectional-Logical Channel

Signalling Entity Báo hiệu kệnh logic hai chiều

BR Border Router Bộ định tuyến Cổng

BRJ Bandwidth Change Reject Từ chối thay đổi độ rộng băng tần BRQ Bandwidth Change Request Yêu cầu thay đổi băng tần

CAC Call Admission Control Điều khiển chấp nhận cuộc gọi CBQ Class - based Queing Hàng đợi theo loại dịch vụ

CELP Code Excited Linear Prediction Mã hóa kích thích tiên đoán tuyến

tính CESE Capability Exchange Signalling

Entity Báo hiệu khả năng trao đổi CIC Cicuit Identification Code Nhận dạng mã chuyển mạch kênh CLCSE Close Logical Channel

Signalling Entity Phần tử báo hiệu đóng kênh logic CNG Comfort Noise Generator Bộ tạo ồn phù hợp

CR Core Router Bộ định tuyến Lõi

CS-ACELP

Conjugate Structure Algebraic CELP (Speech CODEC) Cấu trúc mã kết hợp CELP DAC Digital to Analog Convertor Biến đổi số tương tự

DID Direct Inward Dialling Quay số nội bộ trực tiếp

DRQ DiseBìnhge Request Yêu cầu giải phóng

DSCP Differentiated Services Code

Point Điểm mã dịch vụ phân biệt DTMF Dual Tone Multiple Frequency Mã đa tần

DTMF Dial Tone Multi Frequency Quay số đa tần

DTX Discontinuous Transmission La nguyen ly chuyen mach

ECS Encryption Control Signal Tín hiệu điều khiển mã hóa bảo

mật

EF PHB Expedited Forward PHB Chuyển tiếp tiến hành PHB

ER Edge Router Bộ định tuyến Biên

FAS Frame Alignment Signal Tín hiệu đồng bộ khung

FIFO Fist In Fist Out Vào trước ra trước

FR Frame relay Chuyển mạch khung

FSI Flow State Information Thông tin trạng thái Luồng

FXO Foreign Exchange Office Đầu nhận tone (đầu trên máy đt,

fax) FXS Foreign Exchange Station Đầu cấp tone (đầu mà nhà cung cấp

dịch vụ đưa đến) G.SHDSL Symmetric high-speed digital

subscriber line Là chuẩn mới của DSL GCF Gatekeeper Confirmation Xác nhận Gatekeeper

GK Gate Keeper Bộ Điều khiển Thoại IP

GRJ Gatekeeper Reject Từ chối Gatekeeper

GRQ Gatekeeper Request Yêu cầu Gatekeeper

GSTN Internet Assigned Talephone

Network Mạng điện thoại chuyển mạch kênh

IDD international direct dialing Dịch vụ gọi điện thoại quốc tế trực

tiếp IETF Internet Engineering Task Force Nhóm nghiên cứu chuẩn kỹ thuật

cho Internet IMS IP Multimedia Subsystem Một giải pháp truyền thông thế hệ

sau IMTC International Multimedia

Teleconferecing Consortium

Hiệp hội các nhà Multimedia quốc

tế

IN Intelligent Network Mạng thông minh

IP Internet Protocol Giao thức sử dụng địa chỉ IP

IPSEC IP security Phương pháp bảo mật cho mạng IP IPv4 Internet Protocol version 4 Giao thức Internet phiên bản 4 IPv6 Internet Protocol version 6 Giao thức Internet phiên bản 6 IPX Internetwork Protocol Exchange Chuyển đổi giao thức Internetwork IRQ Information Request Yêu cầu thông tin

IRR Information Request Response Đáp ứng yêu cầu thông tin

ISDN integrated services digital

network

Mạng tích hợp các dịch vụ thông minh

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ

ISUP Integrated Services User Part Giao thức trong SS7

ITU International

Telecommunication Union Liên minh Viễn thông Quốc tế IVR interactive voice response Âm thoại tương tác

JPEG joint photographic experts

LAN Local Area Network Mạng cục bộ

LCF Location Confirmation Công nhận cấp phát

LCN Logical Channel Number Số kênh logic

LCSE Logical Channel Signalling

Entity Báo hiệu kênh logic LDCELP Low Delay Code Excited Linear

Prediction

Mã hóa kích thích tiên đoán tuyến tính chậm

LPC linear predictive coding Mã tiên đoán tuyến tính

LPF Lowpass Filter Lọc thông thấp

LRJ Location Reject Từ chối cấp phát

LRQ Location Request Yêu cầu cấp phát

LSI Link State Information Thông tin trạng thái Liên kết

MC Multipoint Controller Bộ điều khiển đa điểm

MIPS Million Instructions Per Second Đơn vị đo mức độ phức tạp

MOS Mean Opinion Score Đơn vị đo chất lượng dịch vụ mạng

qua ý kiến của khách hàng

MP Multipoint processor Bộ xử lí điều khiển đa điểm

MPEG Moving picture Expert Group Chuẩn nén video

MPLS MultiPotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn Đa giao thức MSDSE Master Slave Detemination

Signalling Entity

Phần tử báo hiệu xác định Master/Slave

MSN Multiple Subscriber Number Số chung cho nhiều thuê bao

MVIP Multivendor Intergration

Protocol

Giao thức giao dịch giữa các nhà đầu tư

NAT Network Address Translation Phương pháp bảo mật bằng cách

chuyển đổi địa chỉ IP NGN Next Genaration Network Mạng thế hệ sau

NIC Network Interface Card Card giao diện mạng

OPWA One Pass With Advertising Thông tin về đặc tính giữ trước tài

nguyên của nút PABX Private auto branch exchange Tổng đài

PC Personal Computer Máy tính cá nhân

PCM Pulse Code Modulation Điều chế biên độ xung mã

PHB Per Hop Behavious Tác động từng chặng

POP Point Of Present Điểm Truy nhập Dịch vụ

PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm

PSTN Public Switched Telephone

Network Dịch vụ điện thoại công cộng QCS QoS Customer Server Máy chủ QoS khách hàng

QNS QoS Network Server Máy chủ QoS mạng

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RAS Registration - Admission –

Status

Trạng thái điều khiển đa kênh độc lập

RCF Registration Confirmation Công nhận đăng kí

RED Random Early Detection Phát hiện sớm, bỏ gói tin ngẫu

nhiên RFC Request For Comment Yêu cầu cho ý kiến

RPE Regular Pulse Excitation Phương pháp kích thích xung đều RPI Routing Path Information Thông tin Đường định tuyến

RRQ Registration Request Yêu cầu đăng kí

Rspec Reservation Specificaiton Đặc tính giữ trước tài nguyên RSVP Resources Reservation Setup

Protocol Giao thức giữ trước tài nguyên RSVP-

E2E RSVP for end-to-end-per-flow

RSVP cho từng luồng lưu lượng từ đầu cuối tới đầu cuối

RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian thực RTP Real-Time Transport Protocol Giao thực truyền dẫn thời gian thực RTSP Real Time Stream Protocol Giao thức dòng thời gian thực

SACP Simple Network Management

Protocol

Giao thức điều khiển chấp nhận đơn giản

SBE Single Byte Extension Byte mở rộng

SBM Subnet bandwidth Manager Quản lí dải tần

SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên

SGCP Simple Gateway Control

SLA Service Level Agreement Bản thoả thuận chất lượng dịch vụ SMTP Simple Mail Transfer Protocol Giao thức vận chuyển mail

SNMP Simple Network Management

Protocol Giao thức Quản lí Mạng đơn giản SPX Sequential Protocol Exchange Trao đổi giao thức thường

xuyên/theo dãy SRP Scalable Reservation Protocols Giao thức giữ trước tài nguyên theo

bước SSL Secure Socket Layer Phương pháp bảo mật cho mạng IP TCA Traffic Condition Agreement Thoả thuận tình trạng lưu lượng TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TOS Type of Service Loại dịch vụ

Tspec Traffic Specification Đặc tính lưu lượng

UCF Unregister Confirmation Công nhận không đăng kí

UDP User Datagram Protocol Giao thức dữ liệu gói người dùng UMTS Universal Mobile

Telecommunications System Mạng di động thế hệ 3 URQ Unregister Request Yêu cầu không đăng kí

VAD Voice Activity Detection Phát hiện khoảng lặng

VoIP Voice Over Internet Protocol Dịch vụ điện thoại trên nền internet VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

WAN Wide Area Network Mạng rộng

WFQ Weight Fair Queuing Hàng đợi theo trọng số

WRED Weighted RED Phát hiện, bỏ gói tin theo trọng số

xDSL ADSL, VDSL and other Digital

Subcriber Line Techniques

Họ công nghệ trên đường dây thuê bao số

DS Differentiated Services Các dịch vụ phân biệt

1

2 DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Giá thành của dịch thoại truyền thống IDD và VoIP tính theo phút 18 Bảng 1.2: Sự phát triển của thoại qua IP 20 Bảng 1.3: Một số các kỹ thuật nén thoại ứng dụng trong VoIP 28 Bảng 1.4: Sự phân bố bit của các tham số của thuật toán CS-ACELP tốc

Bảng 1.5: Các tham số của bộ mã và giải mã CS-ACELP 36 Bảng 2.1: Các thông điệp báo hiệu cuộc gọi Q931 60

Bảng 4.3: So sánh IPSec VPN và SSL VPN theo quan điểm kiểu kết nối 99 Bảng 4.4: So sánh đặc trưng của VPN hai giải pháp IPSec và SSL 101

3 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ mã hóa tiếng nói LPC 30

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý chung của bộ mã hoá CELP 31

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý của bộ giải mã CS-ACELP 34

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý của bộ giải mã CS-ACEPT 35

Hình 1.5: Khoảng cách thời gian khác nhau giữa các gói tin đến 37

Hình 1.6 : Phát lại gói tin bị mất 39

Hình 1.12: Cấu trúc gói tin IPv4 45

Hình 1.13: Cấu trúc gói tin IPv6 56

Hình 1.14: Cấu trúc Header của giao thức RTP 47

Hình 1.15: Cấu trúc tổng thể của gói tin VoIP sử dụng RTP 49

Hình 2.6: Báo hiệu trực tiếp dùng Gateway 62

Hình 2.7: Chế độ hoạt động kiều Proxy 65

Hình 2.8: Mô hình kiểu Direct Server 66

Hình 2.9: Mô hình báo hiệu dùng giao thức SGCP 68

Hình 2.10 : Thiết lập liên kết 68

Hình 2.11: Mô hình báo hiệu RGW 69

Hình 2.12 : Kết hợp với các giao thức báo hiệu khác 70

Hình 3.6: Quá trình truyền âm thanh từ nơi gửi đến nơi nhận 79

Hình 4.1: Mô hình nối tổng quan chi nhánh và HO 84

Hình 4.2: Mô hình nối tổng quan đến phòng giao dịch 85

Hình 4.3: Nguyên tắc hoạt động của Redirect server 88

Hình 4.4: Mô hình nhiều server 89

Hình 4.5: Mô hình server xác định vị trí 90

Hình 4.6: Mô hình cụ thể server xác định vị trí 90

Hình 4.7: Sơ đồ kết nối chi nhánh 91

Hình 4.8: Mô hình kết nối thiết bị 92

Hình 4.9: Mô hình kết nối các LAN qua internet 94

Hình 4.10: Mô hình kết nối các LAN qua VPN 94

Hình 4.11: Kết nối thiết bị với Router 95

Hình 4.12: Màn hình đăng nhập Brekeke SIP server 95

Hình 4.13: Màn hình trạng thái đăng nhập thành công 96

Hình 4.14: Màn hình tạo User 96

Hình 4.15: Giải pháp IPSec VPN 97

Hình 4.16: Giải pháp SSL VPN 100

sở hạ tầng cũ luôn được quan tâm bởi vì chúng có ý nghĩa lớn về mặt kinh tế Một trong những giải pháp nằm trong xu hướng đa dịch vụ hoá mà vẫn tận dụng được những thành tựu cũ đó là việc truyền tín hiệu thoại trên giao thức Internet (Voice over Internet Protocol) Công nghệ truyền thoại trên nền mang IP đã thay thế việc truyền thoại qua mạng chuyển mạch kênh truyền thống Hội tụ mạng truyền dữ liệu và mạng thoại làm giảm chi phí và gia tăng các dịch vụ cho mạng truyền số liệu

Đi đôi với sự phát triển liên tục và nhanh chóng của thị trường băng thông rộng toàn cầu, điện thoại VoIP (điện thoại băng thông rộng) dựa trên kĩ thuật VoIP trở thành dịch vụ nóng hổi toàn cầu Xu thế phát triển trên toàn cầu cho thấy sự phát triển VoIP là tất yếu và chắc chắn sẽ đem lại rất nhiều áp lực đối với các nhà khai thác dịch vụ viễn thông truyền thống Sự chuyển dịch kinh doanh vào các mạng IP công cộng bao gồm các mạng riêng ảo (VPN) đã đem lại nhiều lợi ích cho các khách hàng kinh doanh như giảm các chi phí, độ phức tạp trong công tác điều hành và các rủi ro về đầu tư Triển khai dịch

vụ thoại dựa trên công nghệ IP là một cơ hội lớn cho các nhà cung cấp dịch vụ trong những năm gần đây Yêu cầu chính để thu hút các khách hàng kinh doanh là đưa ra các dịch vụ có cam kết QoS và bảo mật

Chất lượng dịch vụ (QoS) là một thành phần quan trọng của các mạng gói đa

dịch vụ Với sự bùng nổ của Internet, tầm quan trọng của việc đảm bảo QoS ngày càng tăng Đối với ngành ngân hàng đi kèm với chất lượng dịch vụ tốt cần phải có độ bảo mật rất cao và đa dạng các dịch vụ gia tăng mà mạng chuyển mạch kênh không thể làm được Khi sử dụng đường truyền VPN trong mạng internet không sử dụng đường dây riêng như (Leaseline), nên cần có sự bảo mật rất cao Vấn đề này được đáp ứng bởi mạng NGN mà VNPT đang triển khai ở Việt Nam

Công nghệ IP và các ứng dụng của nó đã có những bước phát triển đột phá trên

phạm vi toàn thế giới Nó đã và đang tạo ra nhiều cơ hội và thách thức mới cho các nhà