Khảo sát các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây dựng hệ thống thông tin đa phương tiện

Chỉ cần một máy tính và một số thiết bị như cạc âm thanh, micro, phầnmềm và được kết nối Internet thì có thể truyền thoại với nhau được.Điểm cốt lõi để tạo lên các ưu điểm của mạng VoIP

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những bước phát triển của ngành viễn thông những năm gần đây, điệnthoại IP được đánh giá là một bước tiến quan trọng về công nghệ Hiện nayđiện thoại IP đang là một mối quan tâm lớn trong bối cảnh phát triển mạnh mẽcủa ngành Viễn thông

Dịch vụ điện thoại IP được xây dựng trên công nghệ VoIP (Voice over InternetProtocol- phương thức truyền tín hiệu thoại qua mạng gói sử dụng giao thứcInternet) Đây là một công nghệ rất mới nhưng thu hút được rất nhiều sự quantâm của các nhà khai thác và nhà sản xuất VoIP được đánh giá là một bước độtphá trong công nghệ, nó sẽ là cơ sở để xây dựng một mạng tích hợp thực sựgiữa thoại và số liệu

Trong công nghệ điện thoại IP, thông tin thoại sẽ được đóng trong các gói vàtruyền đi trên một đường truyền chung thay vì các kênh riêng như trong mạngPSTN truyền thống Chúng ta có thể nhìn nhận VoIP như là khả năng thiết lậpcác cuộc gọi điện thoại và gửi những bản fax qua mạng dữ liệu IP với chấtlượng dịch vụ có thể chấp nhận được và với cước phí thấp hơn rất nhiều so vớidịch vụ của mạng PSTN thông thường

Để thực hiện truyền thoại qua mạng IP, trước hết tại phía phát tín hiệu thoạiphải được số hóa, nén và đóng gói để truyền qua mạng IP như những gói dữliệu thông thường Tại phía thu, các gói thoại được mở, giải nén và chuyển từtín hiệu số sang tín hiệu tương tự để đưa đến tai nghe của người dùng

Để thực hiện được điều đó, các giao thức báo hiệu đóng một vai trò quan trọngtruyền thông Có thể nói rằng báo hiệu là trái tim của bất cứ mạng viễn thông,cho phép thuê bao có thể kết nối và thực hiện cuộc gọi Hơn nữa thế mạnh củamạng Internet đó là báo hiệu Internet và một số chương trình phần mềm sẽ thaythế cho các tổng đài của viễn thông truyền thống, chính điều này về cơ bản sẽ íttốn kém hơn do đó các nhà đầu tư muốn thâm nhập vào mạng không có gì làm

trở ngại Chỉ cần một máy tính và một số thiết bị như cạc âm thanh, micro,phần mềm và được kết nối Internet thì có thể truyền thoại với nhau được

Với những đặc điểm khá thú vị trên làm cho em quan tâm và muốn tìm hiểu vềgiao thức báo hiệu Internet và từ đó em cũng muốn tìm hiểu và làm đề tài tốt

nghiệp của Đề tài tốt nghiệp của em là “Khảo sát các giao thức báo hiệu trên

mạng IP và xây dựng hệ thống thông tin đa phương tiện.”

Mục đích của đồ án là :

 Tìm hiểu về các giao thức báo hiệu trên mạng IP

 Tìm hiểu các giao thức báo hiệu lớp ứng dụng

 Xây dựng hệ thống thông tin đa phương tiện dựa trên giao thứcSIP

Do thời gian có hạn, mặc dù rất cố gắng song chắc chắn bài báo cáo của emkhông thể tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy em rất mong muốn nhận đượcnhững góp ý quý báu của các thầy giáo và cô giáo để đồ án của em hoàn thiệnhơn

Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô và bạn bè đã tận tình giúp đỡ em trong

suốt quá trình thực tập Em xin chân thành cảm ơn Thầy Phạm Thành Công

-Bộ môn Hệ thống viễn thông - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tìnhhướng dẫn và chỉ bảo để em hoàn thành bản luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn!

Phần I Các giao thức báo hiệu mạng IP

Chương I Giới thiệu chung

Trong những bước phát triển của ngành viễn thông những năm gần đây, điệnthoại IP được đánh giá là một bước tiến quan trọng về công nghệ Hiện nayđiện thoại IP đang là một mối quan tâm lớn trong bối cảnh phát triển mạnh mẽcủa ngành Viễn thông

Dịch vụ điện thoại IP được xây dựng trên công nghệ VoIP (Voice over InternetProtocol- phương thức truyền tín hiệu thoại qua mạng gói sử dụng giao thứcInternet) Đây là một công nghệ rất mới nhưng thu hút được rất nhiều sự quantâm của các nhà khai thác và nhà sản xuất VoIP được đánh giá là một bước độtphá trong công nghệ, nó sẽ là cơ sở để xây dựng một mạng tích hợp thực sựgiữa thoại và số liệu

Trong công nghệ điện thoại IP, thông tin thoại sẽ được đóng trong các gói vàtruyền đi trên một đường truyền chung thay vì các kênh riêng như trong mạngPSTN truyền thống Chúng ta có thể nhìn nhận VoIP như là khả năng thiết lậpcác cuộc gọi điện thoại và gửi những bản fax qua mạng dữ liệu IP với chấtlượng dịch vụ có thể chấp nhận được và với cước phí thấp hơn rất nhiều so vớidịch vụ của mạng PSTN thông thường

Để thực hiện truyền thoại qua mạng IP, trước hết tại phía phát tín hiệu thoạiphải được số hóa, nén và đóng gói để truyền qua mạng IP như những gói dữliệu thông thường Tại phía thu, các gói thoại được mở, giải nén và chuyển từtín hiệu số sang tín hiệu tương tự để đưa đến tai nghe của người dùng

Có thể nói rằng, các giao báo hiệu đóng một vai trò quan trọng truyền thông.Các giao thức báo hiệu là trái tim của bất cứ mạng viễn thông, cho phép thuêbao có thể kết nối và thực hiện cuộc gọi Hơn nữa thế mạnh của mạng Internet

đó là các giao thức báo hiệu và một số chương trình phần mềm sẽ thay thế chocác tổng đài của viễn thông truyền thống, chính điều này về cơ bản sẽ ít tốnkém hơn do đó các nhà đầu tư muốn thâm nhập vào mạng không có gì làm trở

ngại Chỉ cần một máy tính và một số thiết bị như cạc âm thanh, micro, phầnmềm và được kết nối Internet thì có thể truyền thoại với nhau được.

Điểm cốt lõi để tạo lên các ưu điểm của mạng VoIP đó là khả năng sử dụnghiệu quả và tiết kiệm độ rộng băng tần Đó là do sự kết hợp các đặc tính vốn cócủa một mạng số liệu gói với các kỹ thuật mã hoá nén số hiện đại Kĩ thuật nàycho phép giảm được đáng kể số bít phải truyền đi Do đó giảm được băngthông truyền dẫn mà vẫn đảm bảo được chất lượng dịch vụ theo yêu cầu

Nói chung VoIP là một hình ảnh mới của mạng viễn thông hiện đại Nó đangđược nghiên cứu và triển khai và đang hứa hẹn rất nhiều triển vọng trong tươnglai gần

Với những đặc điểm khá thú vị trên làm cho em quan tâm và muốn tìm hiểu về báo hiệu Internet vì vậy trong đợt tốt nghiệp này em muốn tìm hiểu về :

“Các giao thức báo hiệu trên mạng IP và ứng dụng xây dựng hệ thống thông

tin đa phương tiện ”.

Chương II Các giao thức báo hiệu lớp IP

I Giao thức IP

1.Giới thiệu giao thức IP.

Bản thân IP là một giao thức không có tạo cầu nối thuộc về lớp 3 trong môhình tham chiếu OSI (Hình1) , điều này có nghĩa là một cơ câud thiếu tinh cậy,không có điều khiển luồng, không tuần tự hay báo nhận Các giao thức khác,như TCP có thể hoạt động trên nền IP và có thể hoạt động trên nền IP và có thểthêm vào thủ tục điều khiển luồng, tuần tự hóa và một số đặc trưng khác

Hình 1.1 Mô hình tham chiếu chiếu OSI

Với vị trí tương quan của IP đã định, nó không dính líu gì đến các vấn đề liênkết dữ liệu ví dụ như Ethenet, ATM, Frame Relay,Token Ring hay các vấn đềvật lý khác như SONET, cáp đồng hay cáp sợi quang Điều này là cho IP gầnnhư có mặt khắp nơi

Bạn có thể thực hiện IP dến tận nhà ở, hay công sở thông qua bất cứ phươngtiện cần thiết nào (ví dụ băng vô tuyến, băng rông hay băng cơ bản) Điều nàykhông có nghĩa là khi bạn thiết kế một mạng thì bạn có thể bỏ qua hai lớp thấp

nhất trong mô hình OSI Nó chỉ có nghĩa là chúng độc lập với bất kỳ áp dụngnào mà bạn đặt lên IP.

IP được xem như là một giao thức đột biến, có nghĩa là các ứng dụng phía trên

IP trải qua các khoảng thời gian dài im tiếng, theo sau là một nhu cầu băngthông lớn Ví dụ như e-mail Nếu bạn cài đặt hộp thư của mình cho phépdownload e-mail sau mỗi 20 phút, như vậy trong suốt khoảng 20 phút im lặngứng dụng không cần một lượng băng thông nào

Một trong những ưu điểm chính IP là cho phép khi viết ra một ứng dụng bạn cóthể cho nó chạy trên một loại đường truyền phù hợp ở bất cứ nơi nào, khôngcần quan tâm đến hoạt động diễn ra trên kết nối DLS tại nhà hay trên mộtđường T1 công sở của bạn

Bạn có thể đáng địa chỉ cho một gói IP theo ba phương pháp khác nhau: thôngqua cơ chế unicast, multicast, hay broadcast Có thể giải thích ngắn gọn rằng ba

cơ chế này cung cấp một phương tiện cho mọi gói IP được gắn địa chỉ đích,mỗi cơ chế theo một cách thức duy nhất:

 Unicast khá đơn giản, trong đó nó nhận dạng một địa chỉ và chỉ có node

có địa chỉ này mới tiếp nhận địa chỉ gói và gửi lên cho các lớp cao hơntrong mô hình OSI

 Các gói broadcast được gửi đến tất cả các user trên một mạng con cục

bộ Broadcast có thể đi xuyên qua các thiết bị cầu và chuyển mạch,nhưng chúng không thể đi xuyên qua các bộ router (Trừ khi nó cấu hình

để cho đi qua)

 Các gói multicast dùng một dải địa chỉ đặc biệt cho phép một nhóm usertrên các mạng con khác nhau tiếp nhận cùng luồng dữ liệu Điều này chophép người gửi chỉ gửi một gói nhưng có thể đến được nhiều nơi

Các gói unicast, broadcast và multicast mỗi loại đều có một mục đích riêng.Các gói unicast cho phép hai máy thông tin với nhau, bất chấp vị trí vật lý củachúng Các gói broadcast được dùng để truyền thông tin với mọi người trên

mạng con một cách đồng thời Các gói multicast cho phép các ứng dụng nhưvideo hội nghị một lúc có thể truyền đến nhiều máy thu.

Bất luận loại gói IP nào được dùng, việc đánh địa chỉ lớp liên kết dữ liệu luôncần thiết Các lớp liên kết dữ liệu sẽ được xem xét kỹ trong mục kế tiếp

2 Các địa chỉ lớp liên kết dữ liệu.

Có hai loại địa chỉ là điạ chỉ lớp liên kết dữ liệu và địa chỉ lớp mạng Địa chỉlớp liên kết dữ liệu cũng còn được gọi là địa chỉ điều khiển truy xuất môitrường (MAC) hay địa chỉ vật lý, đây là loại địa chỉ mang tính duy nhất chomỗi thiết bị Trong một mạng LAN, mỗi thiết bị có một địa chỉ MAC định danhchính bản thân thiết bị đó trên mạng Điều này cho phép máy tính biết ai đangthông điệp Nếu bạn để ý đến một Ethernet frame thì bạn sẽ thấy 12 byte đầutiên sẽ là phần chứa địa chỉ MAC của nguồn cà đích

Nếu bạn dùng một bộ chuyển mạch Ethernet LAN, thì lưu lượng được địnhtuyến thông qua bộ chuyển mạch căn cứ trên các lớp địa chỉ lớp liên kết dữ liệu

này Nếu bạn bạn dùng một repeater hay hub để nối các thiết bị đến LAN thì

gói sẽ được phát tán ra tất cả các cổng (port), không để ý đến địa chỉ MAC này

Lý do của việc này là vì việc chuyển tải lưu lượng thông qua một hub hay mộtrepeater chỉ dựa trên lớp vật lý, không căn cứ trên lớp liên kết dữ liệu

Khi lưu lượng được định tuyến theo địa chỉ MAC, thì hoạt động này thườngđược xem như thao tác chuyển mạch (switching) hay bắc cầu (bridge) Trướckhi định tuyến trơ nên nổi trội vào những năm 1980, nhiều công ty đã phát triểncác thiết bị cầu (bridge) để kết nối hai mạng tách biệt nhau Đây là phươngpháp đơn giản và rẻ tiền để kết nối hai mạng tại lớp liên kết dữ liệu Bởi vì cácthiết bị cầu này không thể thấy được địa chỉ lớp mạng, tuy nhiên phần lưulượng không muốn chẳng hạn như broadcast hay multicast đều có thể truyềnxuyên qua cầu, chúng tiêu thụ một lượng lớn băng thông

Hầu hết các mạng LAN được xây dựng vào những năm 1980 và những nămđầu 1990 đều dùng một hub để nối các máy trạm Ethernet của chúng Thiết bịnày ở mức nhỏ hơn được gọi là repeater, chỉ làm công việc tái tạo lại thông tin

lớp vật lý Như vậy, nếu một mạng có một hub 8 cổng thì nhận được gói tin nó

sẽ sao lặp nguyên gói tin (một cách giống hệt, bao gồm cả lỗi) trên 7 cổng cònlại

Vào những năm 1990, các công ty bắt đầu phát triển các bộ LAN switch họchỏi để nhận biết các địa chỉ lớp 2 của các thiết bị được kết nối vào mỗi giaotiếp vật lý của nó và chuyển lưu lượng dựa vào địa chỉ lớp 2 này Nếu switchkhông có một địa chỉ lớp 2 của một đích nào nào đó trong danh sách thuộcbảng chuyển mạch, hay nếu gói là một gói broadcast, thì gói được sao lặp đểntất cả các giao tiếp trên switch

Việc chuyển sang sử dụng các bộ chuyển mạch mạng này cho phép các mạng

sử dụng hiệu quả hơn lượng băng thông khả dụng Việc tiết kiệm băng thôngxuất phát từ việc ngăn chặn các gói IP không cần thiết đang được truyền đếncác cổng vật lý không thuộc thiết bị đích muốn gửi đến

Đến đây các bạn đã hiểu được địa chỉ MAC và mạng sử dụng chúng như thếnào để định tuyển cho các gói Đã đến lúc các bạn tìm hiểu các mạng sử dụngđịa chỉ IP để tiếp tục định tuyến cho các gói này

3 Địa chỉ IP

Cũng như các lược đồ địa chỉ khác, hiểu được địa chỉ IP là điều hết sức quantrọng bởi vì chúng ta cần phải thấu đáo ý tưởng trong phương thức mà các thiết

bị truyền tin đạt hiệu quả qua các mạng được xây trên hạ tầng cơ sở IP

Tồn tại nhiều giao thức và mỗi giao thức đều có một lược đồ địa chỉ khácnhau.Địa chỉ lớp mạng thường được phân cấp Ví dụ như mạng PSTN, mỗivùng hoạt định đánh số (NPA) gồm một vùng , với một tiền tố (Nxx) ký hiệucho một vùng con và danh định cho máy trạm (xxxx) xác định điện thoại thực.Địa chỉ lớp mạng thuộc về lớp thứ 3 trong mô hình OSI Cho phép một nhómcác máy tính được cấp các địa chỉ ảo như nhau Đánh địa chỉ luận lý là tương

tự với việc xác định địa chỉ một người qua tên quốc gia, tỉnh thành, mã ZIP,quận/huyện, phường/xã, tên đường, số nhà …

Các routerchuyển lưu lượng dữ liệu dựa vào địa chỉ lớp mạng Địa chỉ lớp IPcung cấp 5 lớp mạng Các bít nằm bên trái chỉ cho biết lớp mạng nào:

 Các mạng lớp A có khuynh hướng dùng cho một ít mạng rộng lớn bởichúng cung cấp 7 bít cho phần địa chỉ mạng

 Các mạng lớp B phân phối 14 bít cho địa chỉ mạng và 16 bít cho địa chỉhost Lớp này đem đến một sự hài hòa giữa không gian địa chỉ mạng địachỉ host

 Các mạng lớp C được phân bổ 21 bít cho phần địa chỉ mạng Chúng chỉcung cấp 8 bít cho host, tuy nhiên số host trên mạng có thể là yếu tố giớihạn của lớp này

 Các địa chỉ lớp D được dành riêng cho nhóm multicast, như được mô tảchính thức trong RFC 1112 Trong địa chỉ lớp D, bốn bit cao nhất đượcgán là 1,1,1 và 0

 Các địa chỉ lớp E cũng được định nghĩa bởi IP nhưng được để dành chotương lai Trong các địa chỉ lớp E, bốn bít cao nhất được gán là 1 và bítthứ 5 được gán là 0

Các địa chỉ IP được viết dưới dạng số thập phân có dấu chấm phân cách, ví dụ192.168.0.100

Bạn cũng có thể chia mạng IP thành các đơn cị nhỏ hơn được gọi là mạng con(subnet) Các mạng con cung cấp tính mềm dẻo cho người quản lý mạng Giả

sử một mạng được gán địa chỉ lớp B, và tất cả các node trên mạng là theo địachỉ lớp B Thì biểu diễn địa chỉ theo số thập phân có dấu chấm phân cách củađịa chỉ này giả sử là 128.10.0.0 (tất cả phần host đều là số 0, điều này chỉ đếntoàn bộ mạng này)

Cấu trúc địa chỉ IP là một dãy số nhị phân gồm 4 byte :

Địa chỉ IP: xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx

1677721465534254Không phânKhông phân

4.Phương pháp phân chia địa chỉ mạng con

a- Default Mask: (Giá trị trần địa chỉ mạng).

Được định nghĩa trước cho từng địa chỉ lớp A,B,C Thực chất là giá trị thậpphân cao nhất (Khi tất cả b bít bằng 1) trong các octet dành cho địa chỉmạng – Network ID

Default Mask:

Class A : 255.0.0.0Class B : 255.255.0.0 Class C : 255.255.255.0

b- Subnet Mask: (Giá trị trần của từng mạng con)

Subnet mask là kết hợp của Default mask với giá trị thập phân cao nhấtcủacác bít lấy từ các Octet của địa chỉ máy chủ sang phần địa chỉ mạng để tạo

ra địa chỉ mạng con

Subnet mask bao giờ cũng đi kèm với mạng tiêu chuẩn để cho người đọcbiết địa chỉ mạng tiêu chuẩn này dùng cả cho 254 máy chủ hay chia rathành mạng con Mặt khác nó còn giúp Router trong việc định tuyến cuộcgọi

Nguyên tắc chung :

 Lấy bớt một phần địa chỉ máy chủ để tạo địa chỉ mạng con

 Lấy đi bao nhiêu bít phụ thuộc vào số mạng con cần thiết (Subnet mask)

mà nhà khai thác mạng quyết định sẽ tạo ra

Vì địa chỉ lớp A,B đã hết, hơn nữa hiện tại mạng Internet của Tổng công

ty do VDC quản lý đang được phân 8 địa chỉ cho mạng lớp C nên chúng ta chỉnghiên cứu phân địa chỉ mạng con lớp C

#of hosts per subnet

Số máy chủ trên mỗimạng con255.255.255.0

26143062

62301462

5.Các cơ chế vận chuyển IP

TCP và UDP có các đặc tính khác nhau mà các ứng dụng khác nhau có thểdùng Nếu sự tin cậy là quan trọng hơn trễ thì bạn dùng để đảm bảo hoạt độngphân phối gói UDP/IP không sử dụng cơ chế truyền lại gói Điều này có thểlàm giảm độ tin cậy, nhưng trong một số trường hợp thì không cần phải truyềnlại

Để so sánh các giao thức lớp vận chuyển, trước tiên chúng ta phải hiểu đượccấu trúc của gói IP

Hình 1.2 Cấu trúc của một gói IP

Các trường của gói IP:

 Phiên bản – Chỉ ra IPv4 hay IPv6 đang được dùng

 IHL (IP header length) – Chỉ ra chiều dài của phần header của IP theocác từ 32 bít

 Loại dịch vụ - Cho biết một giao thức lớp trên muốn kiểm soátdatagram hiện hành như thế nào Bạn có thể gán các gói theo các mứcQoS (Chất lượng dịch vụ) khác nhau nhờ vào file này

 Tổng chiều dài – Chỉ ra chiều dài của toàn bộ gói IP, bao gồm phầnthông tin và header, tính theo byte

 Danh định – Chứa một số nguyên định danh datagram hiện hành Fieldnày được sử dụng để giúp ghép lại các phân mảnh của datagram

 Các cờ - Là một field gồm 3 bít trong đó 2 bít thứ tự thấp hơn điềukhiển sự phân mảnh Bít thứ tự cao trong field này không được dùng.Một bít cho biết gói có phân mảnh gói hay không; bít thứ hai cho biếtgói có phải là phân mảnh sau cùng trong chuổi các gói phân mảnh haykhông

 Thời gian sống – Duy trì một bộ đếm giảm dần về 0, lúc đó datagram bịloại bỏ Điều này giúp kiểm soát các gói lặp vô tận

 Giao thức – Chỉ ra giao thức lớp trên tiếp nhận các gói đến sau khi xử

lý IP hoàn tất

 Kiểm tra header – Xác định header không sai

 Địa chỉ nguồn – Là địa chỉ của nơi gửi datagram.

 Địa chỉ đích – Là địa chỉ nơi nhận datagram

 Các tùy chọn – Cho phép IP hổ trợ các tùy chọn khác nhau, như bảomật

 Dữ liệu – Chứa dữ liệu của ứng dụng cũng như thông tin của giao thứclớp trên

TCP:

TCP cung cấp dịch vụ điều khiển luồng, báo nhận và truyền song công hoàntoàn cho các giao thức lớp bên trên Nó di chuyển dữ liệu dưới dạng luồngbyte liên tục không có cấu trúc ở đó các byte được định danh nhờ vào các sốtuần tự

Để tối đa thông lượng, TCP cho phép mỗi trạm gửi nhiều gói trước khi nhậnmột báo nhận Sau khi nơi gửi nhận một báo nhận cho gói đang chờ, nó sẽ chocửa sổ gói trượt theo luồng byte và gửi gói kế tiếp Cơ cấu điều khiển luồngnày được gọi là cửa sổ trượt (sliding windows)

TCP có thể hổ trợ cho nhiều cuộc đàm thoại của lớp trên một cách đồng thời.Các chỉ số cổng (Port number) trong phần header của TCP sẽ định danh chomột cuộc đàm thoại lớp trên Nhiều cổng TCP được dành cho các ứng dụngnổi tiếng như FPT,WWW, Telnet,…

Trong phần báo hiệu của VoIP, TCP được dùng để tạo độ tin cậy trong giaiđoạn thiết lập một cuộc gọi Bởi các phương pháp mà TCP hoạt động làm cho

nó không phải khả thi trong việc vận chuyển lưu lượng thoại thực tế trong mộtcuộc gọi VoIP Đối với VoIP thì việc mất gói không quan trọng băng sự trễ

Hình 1.3 Cấu trúc gói dữ liệu TCP

Các field trong một gói TCP gồm:

 Cổng nguồn và cổng đích – Định danh các điểm mà tại đó các quá trìnhnguồn và đích của lớp trên tiếp nhận các dịch vụ TCP

 Chỉ số tuần tự - Thường chỉ ra số được gán cho byte dữ liệu đầu tiêntrong thông điệp hiện hành Trong một hoàn cảnh nào đó, nó cũng cóthể được dùng để định danh cho một số tuần tự ban đầu được sử dụngtrong hoạt động truyền lên

 Chỉ số báo nhận – Chứa chỉ số tuần tự của byte dữ liệu kế tiếp mà nơitruyền chờ nhận

 Data offset – Chỉ ra số lượng từ 32 bít trong phần header của gói TCP

 Dự trữ - Phần dành riêng cho tương lai

 Các cờ - Chứa thông tin điều khiễn

 Windows - Chỉ ra kích thước của cửa sổ thu của nơi gửi (đó là khoảngkhông gian khả dụng cho dữ liệu đến)

 Kiểm tra kiểu tổng – Cho biết phần header và dữ liệu khẩn trong gói

 Các tùy chọn – Chỉ ra các tùy chọn khác nhau của TCP

 Dữ liệu – Chứa thông tin lớp trên

UDP:

UDP là một giao thức đơn giản hơn nhiều so với TCP và hữu dụng trong cáctrường hợp cơ cấu tin cậy của TCP là không cần thiết UDP cũng là một giaothức không tạo cầu nối và có một header nhỏ.

Phần header của UDP chỉ có bốn field: Cổng nguồn, cổng đích, chiều dài vàkiểm tra (checksum) UDP Cổng nguồn và cổng đích có chức năng như TCP.Trường chiều dài cho biết chiều dài của cả phần dữ liệu và header, phần kiểmtra cho phép kiểm tra toàn bộ gói

Hình 1.4 Cấu trúc gói dữ liệu UDP

UDP được dùng trong VoIP để mang lưu lượng thoại thực (các kênh vậnchuyển) TCP không được dùng vì điều khiễn luồng và truyền lại các gói âmthanh là không cần thiết Bởi UDP được dùng để vận chuyển luồng âm thanhgiọng nói, nên nó liên lục truyền và không quan tâm đến việc mất gói

Nếu TCP được dùng trong VoIP, thì thời gian phải đợi các báo nhận và truyềnlại sẽ dẫn đến chất lượng thoại không thể chấp nhận Với VoIP và các ứngdụng thời gian thực khác, điều khiễn trễ là quan trọng hơn so với việc đảm bảo

độ tin cậy trong phân phối gói tin

II Giao thức điều khiển truyền tin trên mạng Intenet (ICMP Internet Control Message Protocol).

Việc định tuyến qua các mạng sử dụng giao thức điều khiển truyền tin ICMP

để gửi thông báo làm những công việc sau: Điều khiển, thông báo lỗi và chứcnăng thông tin cho TCP/IP

Thông thường ICMP được gửi khi một gói tin không thể đi tới đích, hoặc mộtRouter không còn đủ chỗ nhớ để nhận thêm gói tin hay một Router hướng dẫnmáy tính sử dụng Router khác để truyền thông tin theo một con đường tối ưuhơn Ta xét từng trường hợp cụ thể ở phần sau

1 Điều khiển dòng dữ liệu

Khi trạm nguồn gửi dữ liệu tới quá nhanh, trạm đích không kịp xử lý, trạm đích– hay một thiết bị dẫn đường gửi trả trạm nguồn một thông báo để trạm nguồntạm ngừng việc truyền thông tin

2 Thông báo lỗi

Khi trạm tìm thấy trạm đích, một thông báo lỗi Destination Unreachble đượcRouter gửi trả trạm nguồn Nếu một số hiệu cổng không phù hợp trạm đích gửithông báo lỗi lại cho trạm nguồn

3 Kiểm tra trạm làm việc

Khi một máy tính muốn kiểm tra một máy khác có tồn tại và đang hoạt độnghay không, nó gửi một thông báo Echo Request Khi trạm đích nhận được

thông báo đó, nó gửi lại một Echo Reply Lệnh ping thường được sử dungj để

kiểm tra kết nối

Định dạng một gói tin trên mạng:

Hình 1.5 Cấu trúc một gói tin IP

Với giao thức ICMP thì

1 = Không xác định được host

2 = Không xác định được Protocol

3 = Không xác định được Port

nữa, trong một vai mạng Gateway có thể xác định nếu địa chỉ đích là khôngxác định Gateway trong những mạng này có thể gửi gói dữ liệu không xácđịnh đến địa chỉ đích không xác định.

Nếu trong địa chỉ đích của host, module IP không thể truyền dữ liệu bởi vìkhông xác định được giao thức hay port thì từ địa chỉ đích có thể gửi mộtgói dữ liệu không xác định đến địa chỉ nguồn

Trong các trường hợp khác khi một gói dữ liệu được chia nhỏ ra để gửi đinhưng gateway nhận ra trường “Don’t Fragment” là on thì gateway loại bỏgói dữ liệu này và trả lời bằng một gói tin không xác định

Code 0, 1,4, và 5 được nhận từ gateway Code 2 và 3 được nhận từ host

 Gói vược ngưỡng quá thời gian.

Định dạng gói tin

Type

11

Code

0 =Thời gian để truyền gói tin này đã qua giới hạn cho phép

1 = Thời gian để kết hợp các gói tin đoạn mảnh thành một gói tin quáthời gian

Mô tả

Khi gateway xử lý một gói tin, gateway tìm thấy trường “time to live” là 0thì nó hủy bỏ gói tin này Gateway có thể thông báo đến địa chỉ nguồnthông báo qua gói tin vược ngưỡng thời gian.

Nếu host tổng hợp các gói tin phân đoạn không hoàn thành do thiếu một góitin nào đó trong một thời hạn thời gian nào đó thì nó hủy gói tin này và gửigói tin vượt ngưỡng thời gian đến địa chỉ nguồn

Code 0 có thể nhận được từ gateway và code 1 có thể nhận được từ host

 Gói tin thông báo tham số bị lỗi.

Định dạng của gói tin

 Gói tin điều khiển dòng dữ liệu.

Định dạng của gói tin

Một gateway có thể hủy gói tin nếu nó không đủ không gian nhớ cần thiết,

để thông báo tình huống này gateway có thể gửi gói tin điều khiển dòng dữliệu đến điạ chỉ nguồn của gói tin Một địa chỉ đích của host có thể gửi góitin source quench message nếu gói tin đến nhanh quá host không kịp xử lý

 Gói định hướng lại dòng dữ liệu

Định dạng của gói tin

Type

5

Code

0 = Gói tin định hướng lại cho Network

1 = Gói tin định hướng lại Host

2 = Gói tin định hướng lại cho loại Service và Network.

3 = Gói tin định hướng lại cho loại Service và host

Mô tả

Gói tin gửi một gói tin định hướng đến host để định hướng lại gói tin

để gói tin được truyền tối ưu hơn

 Gói tin kiểm tra trạm làm việc: Echo Request hay Echo Reply

Định dạng của gói tin

Type

8 : Nếu gói tin Echo Request

0 : Nếu gói tin là Echo Reply

 Gói tin Timestamp Request hoặc Timestamp Reply Message.

Định dạng của gói tin

13 : Nếu là gói tin Timestamp Request

14 : Nếu là gói tin Timestamp Reply

Nếu trên màn hình xuất hiện sau:

Pinging 10.0.0.2 with 32 bytes of data:

Reply from 192.168.0.5 : bytes=32 time<1ms TTL=64

Reply from 192.168.0.5 : bytes=32 time<1ms TTL=64

Reply from 192.168.0.5 : bytes=32 time<1ms TTL=64

Reply from 192.168.0.5 : bytes=32 time<1ms TTL=64

Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss)

Như vậy lệnh Ping thành công và kết nối từ PC của mình đến 192.168.0.5 làOK

Khi Ping tên miền chung ta cũng làm tương tự, ví dụ:

C:\>ping ciscobachkhoa.com

Pinging ciscobachkhoa.com [67.19.193.26] with 32 bytes of data:

Reply from 67.19.193.26: bytes=32 time=372ms TTL=45

Reply from 67.19.193.26: bytes=32 time=391ms TTL=45

Reply from 67.19.193.26: bytes=32 time=421ms TTL=45

Reply from 67.19.193.26: bytes=32 time=407ms TTL=46

Ping statistics for 67.19.193.26:

Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),

Approximate round trip times in milli-seconds:

Minimum = 372ms, Maximum = 421ms, Average = 397ms

Như vậy là kết nối thành công

Ví dụ một lệnh Ping không thành công

C:\>Ping 10.0.0.3

Pinging 10.0.0.4 with 32 bytes of data:

Request timed out

Request timed out

Request timed out

Request timed out

Ping statistics for 10.0.0.4:

Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss)

Với kết quả đó thì kết nối không thành công

III Giao thức dự trữ tài nguyên mạng (RSVP Resource Reservation Protocol).

1 Giới thiệu

Giao thức dự trữ tài nguyên mạng là một giao thức kiểm soát mạng cho phépbên nhận dữ liệu đòi hỏi một chất lượng dịch vụ đặc biệt cho những dòng dữliệu của nó Các ứng dụng thời gian thực sử dụng RSVP để dự trữ tài nguyêncần thiết tại các router dọc theo đường truyền để có đủ băng thông cần thiết khitruyền Giao thức dự trữ tài nguyên là một phần quan trọng của Internet, dịch

vụ hợp nhất trong tương lai là dịch vụ có thể cung cấp cả hai loại dịch vụ: dịch

vụ nổ lực cao nhất (best – effort – service), và dịch vụ thời gian thực

2 Đặc điểm của RSVP :

 Luồng một chiều: RSVP phân biệt bên gửi với bên nhận Mặc dù trongthời gian dài, một máy chủ có thể hoạt động như là bên gửi và bênnhận, một dự trữ RSVP chỉ có thể dự trữ tài nguyên cho dòng dữ liệutheo một chiều mà thôi

 RSVP trợ giúp cả multicast và unicast (truyền quảng bá hoặc đơnhướng) Vì dự trữ do bên nhận tạo ra và tuyên bố dự trữ là mềm nên cóthể thay đổi thành viên và các tuyến một cách dễ dàng

 RSVP định hướng bên nhận và phục vụ được nhiều bên nhận khácnhau Trong các nhóm multicast khác nhau Các yêu cầu dự trữ RSVPđịnh hướng bên nhận tạo điều kiện cho việc phục vụ các nhómmulticast khác nhau Bên nhận có trách nhiệm chọn mức dịch vụ củamình, tạo ra các dự trữ và giữ chúng hoạt động theo thời gian đã định.Bên gửi chia lưu lượng ra một số dòng, mỗi dòng RSVP riêng biệt vớicác mức dịch vụ khác nhau Mỗi dòng RSVP là đồng nhất và bên nhận

có thể lựa chọn để tham gia vào một hoặc một số dòng Phương pháp

này cho phép các bên nhận khác nhau yêu cầu các chất lượng dịch vụkhác nhau gắn với các dung lượng và đòi hỏi cụ thể của chúng.

 RSVP tương thích tốt Người ta đã cố gắng thực hiện RSVP qua cảIPv4 và IPv6 Nó cung cấp việc chuyển tải không cố định các bản tinkiểm soát chế độ và lưu lượng để có thể phù hợp hơn với công nghệmới Nó cung cấp các hoạt động cố định qua những vùng không hỗ trợ

Phần II Các giao thức báo hiệu lớp ứng dụng

Chương I Giao thức H.323

1 Giới thiệu về H.323

Khi đề cập đến thoại IP, tiêu chuẩn quốc tế thường được đề cập đến là H.323.Được ban hành lần đầu tiên vào năm 1996 và gần đây nhất vào 2/1998, khuyếnnghị này hiện đang là một bản chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản về các sản phẩm thoạiqua IP Tuy nhiên khuyến nghị H.323 rất chung chung nên ít được coi là tiêuchuẩn cụ thể Trong thực tế, hoàn toàn có thể thiết kế một hệ thống hoàn toànthoại tuân thủ H.323 mà không cần đến IP Khuyến nghị này chỉ đưa ra yêu cầu

về "giao diện mạng gói" tại thiết bị kết cuối Có một chút đặc biệt là H.323 dựđịnh giành cho X.25, sau đó là ATM, nhưng giờ đây lại là Internet và TCP/IP,trong khi đó có rất ít H.323 được vận hành trên mạng X.25 và ATM

Theo tiêu đề của ITU-T cho H.323:"Hệ thống truyền thông đa phương tiện dựatrên công nghệ gói", H.323 thực tế đã mô tả cách thức của hệ thống kết nối lànhững hệ thống có nhiều khả năng hơn ngoài các khả năng truyền và nhận tínhiệu audio thoại Người ta hy vọng rằng các hệ thống truyền thông đa phươngtiện này có thể hỗ trợ cho ngành viễn thông và có thể hỗ trợ các ứng dụngvideo như teleconferencing và data-conferencing hoặc truyền file Mặc dùH.323 có nhiều công dụng nhưng trọng tâm chính của thị trường đối vớikhuyến nghị này là khả năng audio để thực hiện thoại IP Có thêm một điềunữa của H.323 là đặc tính đa phương tiện toàn diện được sử dụng như mộttrong những ứng dụng audio cơ bản nhất - đó là thoại

2 Cấu trúc H.323

Hình 2.1 Mạng H.323

Vì VoIP chỉ sử dụng một phần cấu trúc H.323 nên sẽ rất tốt nếu ta xem xét cấutrúc H.323 một cách hoàn chỉnh trước khi tiến hành khai thác một phần củaH323 được sử dụng trong mạng VoIP Cấu trúc H.323 có thể được sử dụng mộtcách thông dụng ở mạng LAN hoặc mạng gói diện rộng Bất kỳ một mạng góikhông đủ tin cậy (không có đảm bảo về về chất lượng dịch vụ), hoặc có độ trễcao đều có thể được sử dụng cho H.323

Theo hình vẽ, mạng LAN được chỉ ra với 4 loại thiết bị H.323 chính

 Thiết bị đầ cuối: Người sử dụng đều phải có thiết bị đầu cuối H.323, là

những PC đa phương tiện điển hình có thể tận dụng được mọi ưu điểmcủa H.323

 Multipoint Control Unit: Mọi thiết bị truyền thông đa điểm sử dụng

khối điều khiển đa điểm H.323 - MCU Tất nhiên các khả năng củaH.323 có thể mở rộng cho mạng WAN nếu các kết nối được thiết lậpgiữa các thiết bị H.323

H.323 MCU hỗ trợ hội nghị của 3 hay nhiều hơn đầu cuối Trong MCU

có hai module: MC (Multipoint Controller) có chức năng điều khiển và

MP (Multipoint Processor) nhận và xử lý các luồng dữ liệu thoại, videohoặc dữ liệu khác.

 Gatekeeper: Nếu không có các gatekeeper, tất cả các thiết bị phải có khả

năng tự đưa ra các bản tin báo hiệu trực tiếp

Gatekeeper có chức năng chính là chuyển đổi địa chỉ và điều khiển băngthông Trong mạng H.323 không nhất thiết phải có Gatekeeper, tuynhiên nếu có Gatekeeper thì tất cả các đầu cuối phải đăng ký trước khithực hiện cuộc gọi

 Gateway: Mọi kết nối WAN đều được xử lý bằng một hoặc nhiều các

gateway H.323 Về mặt kỹ thuật, bất kể thiết bị nào nằm ngoài gatewayH.323 đều không được đề cập trong khuyến nghị H.323, nhưng cácgateway H.323 có thể phối hợp hoạt động với các loại thiết bị khác nhautrong các cấu trúc mạng khác nhau

Gateway đảm nhiệm chức năng chuyển đổi giữa hai mạng, thí dụ giữamạng chuyển mạch gói và mạng PSTN

H.323 có thể được sử dụng với PSTN toàn cầu, N-ISDN (mạng chạy với tốc độdưới 1,5 hoặc 2 Mb/s), mạng B-ISDN sử dụng ATM (mạng chạy có tốc độ lớnhơn 1,5 hoặc 2 Mb/s) Thậm chí là một điện thoại hoặc một đầu cuối cũng cóthể tham gia vào hội nghị H.323 nhưng chỉ với khả năng audio Thiết bị kếtcuối V.70 có nhiều chức năng khác nhau, những kết cuối hỗ trợ cho cả thoại sốhoá và dữ liệu qua một mạng điện thoại "bình thường" và những kết cuốiH.324 (Kết cuối H.324 có thể truyền thời gian thực cả thoại, dữ liệu, videohoặc bất kỳ sự kết hợp nào chẳng hạn như thoại video, thông qua modem chạyvới tốc độ 33,6kb/s) Thông thường, kết cuối H.324 chỉ là một PC với một vàichương trình phần mềm đặc biệt

Khi H.323 được sử dụng với N-ISDN, điện thoại ISDN hoặc các kết cuốiH.320 cũng được sử dụng H.320 mô tả một sự sắp xếp các kết cuối đối với hệthống điện thoại N-ISDN Các thiết bị này thường được sử dụng cho các dịch

vụ videoconference và videophone Nếu có một mạng LAN được gắn liền với

ISDN đảm bảo chất lượng mặc định của các tham số dịch vụ, khi đó kết cuốiH.322 là đầu cuối gắn liền với mạng trong đó đường truyền bao gồm 1 hoặcnhiều mạng LAN, mỗi mạng LAN được cấu tạo để cung cấp một chất lượngdịch vụ Q0S tương xứng với chất lượng của N-ISDN H.322 vận hành trênphạm vi Ethernet mở rộng được gọi là Ethernet đẳng thời, hoặc isoethernet, làcấu trúc Ethernet cơ bản được ghép thêm một số kênh 64kb/s Tuy nhiên vì một

số lý do, isoethernet không được sử dụng

Cuối cùng, những mạng B-ISDN dựa trên ATM có thể dùng các kết cuối H.321video/audio H.321 áp dụng khái niệm kết cuối H.320 vào B-ISDN B-ISDNcũng có thể sử dụng cấu hình gọi là Cấu hình kết cuối H.310 hoạt động trongH.321 Các kết cuối H.310 là một kiểu kết cuối "super" audio/visual tận dụngđược B-ISDN và ATM về mặt dịch vụ và báo hiệu

Tóm lại, H.320 được dùng để xác định 4 loại kết cuối (thiết bị sử dụng) Cáckết cuối H.321 cho B-ISDN và ATM, kết cuối H.322 cho QoS các mạng LAN,kết cuối H.323 cho hội nghị, và H.324 dành cho các kết nối kiểu quay thoại33,6kb/s Khi được sử dụng cho thoại IP, H.323 bao gồm cả các cuộc gọi VoIPđược thực hiện giữa các kết cuối H.323 hoặc giữa kết cuối H.323 và gatewayH.323 Không có các quy định sử dụng VoIP đối với các thành phần khôngthuộc họ H.320, mà chỉ tập trung vào việc VoIP trên các dạng kết cuối H.323

3 H.323 cho điện thoại IP

Cấu trúc H.323 là quá mức cần thiết đối với VoIP và thậm chí là cả đối vớimạng thoại IP hoàn chỉnh Chỉ có một tập hợp con của H.323 là cần thiết đểvận hành các kết cuối audio (các PC hoặc điện thoại) qua mạng IP Do đó khi

áp dụng cho thoại IP, chỉ sử dụng một phần trong H.323 như trong hình dưới

Hình ảnh Video Âm thanh Điều khiển Dữ liệu

H.263

(mã hoá video)

G.711G.722G.723G.728

H.225Terminal togatekeepersignaling

H.225Tínhiệucuộcgọi

H.245 T.120

(Chuyểntiếp dữliệu đađiểm)

Phần điều khiển của H.323 cũng có thể sử dụng các UDP để nhanh chóng thiếtlập các kết nối giữa thiết bị đầu cuối H.323 và gatekeeper H.323 GatekeeperH.323 về mặt cơ bản là một server truy cập từ xa RAS của mạng H.323 H.225cũng được sử dụng để điều khiển cuộc gọi với TCP để thiết lập, duy trì nhữngkết nối VoIP H.245 sử dụng với mọi kết cuối H.320 cũng có thể được sử dụngvới TCP

Trong khi một số các nhà sản xuất thiết bị và phần mềm VoIP tuỳ thuộc vàocác thành phần và giao thức độc quyền, hầu hết họ đã sử dụng khuyến nghịH.323 và cố gắng tuân thủ nó một cách đầy đủ để cố gắng có thể phối hợp hoạtđộng với nhiều nhà khai thác khác Thực tế đó làm cho H.323 trở thành mô

hình tốt đối với các hệ thống VoIP Hình 3 chỉ ra cho thấy các chức năng chínhcủa hệ thống VoIP tuân thủ H.323 Để đơn giản, trong phần này chỉ đưa cácchức năng mà cần thiết cho hoạt động của VoIP.

Hình 2.3 Chức năng của của hệ thống VoIP

Trong khi một số các nhà sản xuất thiết bị và phần mềm VoIP tuỳ thuộc vàocác thành phần và giao thức độc quyền, hầu hết họ đã sử dụng khuyến nghịH.323 và cố gắng tuân thủ nó một cách đầy đủ để cố gắng có thể phối hợp hoạtđộng với nhiều nhà khai thác khác Thực tế đó làm cho H.323 trở thành môhình tốt đối với các hệ thống VoIP Hình 3 chỉ ra cho thấy các chức năng chínhcủa hệ thống VoIP tuân thủ H.323 Để đơn giản, trong phần này chỉ đưa cácchức năng mà cần thiết cho hoạt động của VoIP

Các giao thức và thủ tục khi được trình bày sẽ được so sánh với mô hình này và

sử dụng mô hình đó như một khung để có thể phác thảo ra các chức năng, đặctính và khả năng của chúng

Định hướng quan trọng nhất về H.323 là nó làm cái gì và không bao gồm cái

gì Như đã chỉ ra trong Hình 3, H.323 không định nghĩa cơ chế đưa các tín hiệuthoại vào hệ thống VoIP H.323 không định nghĩa các đặc tính của mạng màqua đó thoại đã được đóng gói sẽ truyền đi, cũng không định nghĩa các giaodiện giữa các kết cuối thoại và mạng đó H.323 chỉ định nghĩa rất rõ vai trò củakết cuối và gateway H.323 Hình 2.3 đã mô tả hầu hết chức năng của H.323 và

Chức năng của H.323

4 Chức năng kết cuối và gateway VoIP.

Trong một số chức năng khác, H.323 xác định vai trò của các thành phần trongcác loại hệ thống VoIP Có lẽ quan trọng nhất trong số các thành phần này làcác kết cuối và gateway được hiểu như những điểm cuối Hai loại thiết bị nàycùng thực thi một nhiệm vụ: Đánh dấu khởi đầu và kết thúc các thành phần IPtrong cuộc gọi thoại Khi hai người sử dụng PC đa phương tiện gọi cho nhauvới một phần mềm ứng dụng có sẵn trong máy tính, sử dụng microphone vàspeaker được tích hợp trong PC, toàn bộ cuộc gọi có thể được tiến hành thôngqua mạng IP giữa 2 điểm cuối H.323

Trong trường hợp cuộc gọi đường dài từ điện thoại này đến điện thoại khácthông qua nhà khai thác VoIP, thoại sẽ đi từ PSTN sang gói rồi trở lại PSTNvới sự chuyển đổi từ PSTN sang gói được diễn ra tại các kết cuối H.323 Cáckết cuối H.323 hình thành các điểm cuối cuộc gọi VoIP Trong các trường hợpkhác , các chức năng cơ bản của thiết bị vẫn giữ nguyên - mỗi chức năng mô tảmột điểm mà tại đó thoại được đưa vào hoặc đưa ra khỏi một loạt các gói IP.H.323 đề cập đến một loạt các gói như một luồng thông tin

Thành phần cơ bản của luồng thông tin VoIP là thoại, và H.323 cho phép cácluồng thông tin đó được tạo ra theo nhiều cách khác nhau Ví dụ để tuân thủ chỉtiêu kỹ thuật này, tất cả các kết cuối H.323 và các gateway sẽ phải có khả năng

mã hoá audio bằng cách sử dụng mã ITU-T G.711 (mã hoá và giải mã), mộttrong những phương pháp từ lâu để chuyển audio analog sang dữ liệu số Tómlại, G.711 sử dụng PCM như một kỹ thuật để số hoá tín hiệu thoại, tạo ra luồngthông tin 64kb/s trong một giây Kỹ thuật này tương tự với kỹ thuật đã đượccác công ty thoại sử dụng đối với các kênh số hoá trong nhiều năm

Chương II RTP/RTCP

I Giao thức truyền tải thời gian thực RTP

RTP là giao thức dựa trên kỹ thuật IP cung cấp các hỗ trợ để truyền tải dữ liệuyêu cầu thời gian thực như thoại, video Các dịch vụ RTP cung cấp là: các cơchế khôi phục thời gian, phát hiện lỗi, bảo an và xác định nội dung RTP chophép bên thu phát hiện mất gói, dựa vào thông tin thời gian bù chính xác sựbiến đổi độ trễ

Hoạt động của RTP được hỗ trợ bởi giao thức RTCP để nhận các phản hồi vềchất lượng truyền dẫn, và thông tin về thành phần tham dự các phiên hiện thời

Hoạt động của giao thức:

Các gói tin gửi trên mạng IP có trễ và jitter không dự đoán được Nhưng cácứng dụng multimedia yêu cầu một thời gian thích hợp khi truyền dữ liệu vàphát lại RTP cung cấp cơ chế bảo đảm thời gian, số thứ tự và các cơ chế khácliên quan đến thời gian Bằng các cơ chế này RTP cung cấp sự truyền tải dữliệu thời gian thực giữa các thiết bị đầu cuối qua mạng

Time – stamping: là thông tin quan trọng nhất trong các ứng dụng thời gian

thực Bên gửi thiết lập các Time – stamp ngay thời điểm octet đầu tiên của góiđược lấy mẫu Time – stamp tăng dần theo thời gian đối với mỗi gói Sau khinhận gói dữ liệu, bên thu sử dụng các Time – stamp này khôi phục lại thời giangốc để chạy dữ liệu với tốc độ thích hợp Ngoài ra Time – stamp còn được sửdụng để đồng bộ các dòng dữ liệu khác nhau với đặc tính thời gian, ví dụ nhưhình và tiếng trong MPEG

Bản thân RTP không thực hiện đồng bộ, sự đồng bộ này được thực hiện ở cáclớp ứng dụng

RTP sử dụng giao thức UDP ở tầng truyền tải UDP không chuyển gói theo thứ

tự thời gian nhưng đánh số thứ tự cho phép bên thu sắp xếp gói đúng đắn

Bộ nhận dạng tải xác định kiểu định dạng của tải tin cũng như phương pháp mãhóa và nén Từ các bộ định dạng này, ứng dụng phía thu biết cách phân tích vàchạy các dòng dữ liệu tải tin Dạng tải tin ngầm định được định nghĩa trong

RFC1890 Ví dụ cụ thể là PCM, MPEG1, MPEG2 cho thoại và video, dònghình ảnh H.261…

Các dạng tải tin khác có thể được thêm vào bằng cách cung cấp các tóm lược

và chi tiết kĩ thuật của định dạng tải tin Tại bất kì thời điểm nào trong quá trìnhtruyền bên phát RTP có thể chỉ gửi một dạng tải tin cho dù dạng tải tin có thểthay đổi trong thời gian truyền, ví dụ như thay đổi để thích ứng với tắc nghẽnmạng

Một chức năng khác là xác định nguồn Nó cho phép các ứng dụng bên thu dữliệu đến từ đâu Ví dụ, trong các hội nghị thoại, từ các nhận dạng nguồn mộtngười sử dụng có thể biết ai đang nói

Các cơ chế trên được thực hiện thông qua header của RTP Hình sau chỉ racách mã hóa một gói tin trong UDP/IP:

RTP chạy phía trên UDP nên sử dụng các chức năng ghép kênh và kiểm tra củaUDP TCP và UDP là hai phương thức chủ yếu nhất được sử dụng trênInternet TCP cung cấp các kết nối có hướng và truyền dòng dữ liệu với độ tincậy cao, trong khi UDP cung cấp dịch vụ không kết nối và độ tin cậy thấp.Nhưng UDP được lựa chọn là giao thức truyền tải cho RTP vì hai lý do:

 RTP được thiết kế chủ yểu cho truyền đa đối tượng các kết nối của TCPkhông đáp ứng tốt điều này

 Đối với các dữ liệu thời gian thực, độ tin cậy không quan trọng bằngtruyền đúng theo thời gian Hơn nữa sự tin cậy trong TCP là do cơ chếtruyền lại không thích hợp cho RTP Ví dụ, khi mạng tắc nghẽn một sốgói có thể bị mất, chất lượng dịch vụ của các ứng dụng dù thấp hơnnhưng vẫn có thể chấp nhận được Nếu các giao thức đảm bảo được độtin cậy thì các gói truyền lại sẽ gây nên độ trễ lớn và tắc nghẽn mạngtăng

Các gói RTP và RTCP thông thường sử dụng các dịch vụ UDP/IP để truyền.

Dù vậy nên tạo ra các cơ chế truyền tải độc lập để chúng còn có thể chạy trêncác giao thức khác như CLNP, IPX, AAL5/ATM…

Thực tế, RTP được thực hiện chủ yếu trong các ứng dụng mà tại đó có các cơchế như phục hồi gói mất, điều khiển tắc nghẽn

Để thiết lập một phiên RTP, các ứng dụng xác định các cặp địa chỉ đích (mộtđịa chỉ mạng cộng với một cặp cổng cho RTP và RTCP) Trong các phiênmultimedia, mỗi một media có thể được thực hiện trong các phiên RTP riêng

rẽ, kèm theo các gói RTCP chứa thông tin về chất lượng của phiên đó Ví dụ,video và thoại sẽ chuyển qua các phiên làm việc riêng rẽ cho phép bên thu tùy

Gói tin RTP

Hình 2.4 khuôn dạng gói tin RTP

 V> Version: Chứa thông tin phiên bản RTP (Phiên bản mới nhất là 2)

 P> Padding: Nếu được thiết lập, gói dữ liệu sẽ chứa một hoặc nhiềuoctet đệm vào ở phần cuối và không được xem như một phần của tải tin.Octet cuối cùng của phần đệm này chứa bộ đếm số lượng octet đệm.

 E> Extention: Nếu được thiết lập thì hearder cố định sẽ có thêm mộthearder phụ

 CC> CSRC counter: Cho biết có bao nhiêu nhận dạng nguồn tham giatrong bản tin này Giá trị này có thể lớn hơn 1 nếu tải tin của gói RTPchứa dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, và giá trị tối đa cho phép là 15

 M> Mark bit: Dùng để đánh dấu các sự kiện quan trọng chẳng hạn nhưranh giới của một khung trong một chuỗi các gói

 PT>Payload type: Xác định khuôn dạng tải tin RTP để ứng dụng bên thu

có thể phân tích được

 Sequence Number: Tăng thêm 1 khi một gói dữ liệu RTP được phát đibên thu sử dụng nó để phát hiện hiện tượng mất gói dữ liệu để khôi phụcthứ tự gói Bản đầu giá trị này được thiết lập ngẫu nhiên

 Time Stamp: 32 bit Phản ánh khoảng thời gian lấy mẫu của octet đầutiên trong gói RTP Khoảng thời gian lấy mẫu này phải được lấy mẫumột đồng hồ chính xác cho phép thực hiện đồng bộ và tính toán Jitter.Nếu các gói RTP được tạo ra một cách định kỳ thì khoảng cách thời gianlấy mẫu danh nghĩa được xác định từ đồng hồ lấy mẫu mà không phảiđọc từ đồng hồ hệ thống

 SSRC: 32 bit Trường này nhận dạng nguồn đồng hồ Số nhận dạngđược lựa chọn ngẫu nhiên với qui định không có hai nguồn đồng bộtrong cùng một phiên RTP có cùng nhận dạng SSRC Nó chỉ ra dữ liệuđược tạo từ nguồn nào, hoặc chỉ ra nguồn dữ liệu trong trường hợp chỉ

có một nguồn duy nhất

 Danh sách CSRC: Nhận dạng các nguồn tham gia trong gói tải tin Sốcác nhận dạng được đưa ra bởi trường CC Nếu có nhiều hơn 15 nguồntham gia thì có thể 15 có thể được nhận dạng.

 Source ID (nhận dạng nguồn đầu tiên tham gia): Nó chịu trách nhiệmxác định các giá trị số hiệu tuần tự và nhãn thời gian trong bản tin đó

RTP không định nghĩa các mục của trường dữ liệu (hoàn toàn phụ thuộc vàotầng ứng dụng) Vì vậy RTP có thể mang rất nhiều kiểu ứng dụng khác nhau

Các đặc tính của RTP

 RTP cung cấp các dịch vụ truyền tải đầu cuối cho các dữ liệu yêu cầuthời gian thực Nhưng bản thân RTP không cung cấp cơ chế đảm bảotruyền đúng thời gian Cơ chế này phải được hỗ trợ bởi các lớp thấp hơn

ở các nút chuyển mạch và định tuyến RTP phụ thuộc vào RSVP đểđăng ký tài nguyên và cung cấp chất lượng dịch vụ cần thiết

 RTP không hỗ trợ gì cho các lớp phía dưới ngoài việc đóng khung dữliệu RTP chạy ở phía trên của UDP, sử dụng các phương pháp ghépkênh và kiểm tra của nó Hiện nay người ta đang cố gắng tương thíchRTP với các giao thức truyền tải khác như ATM ALL5 và IPv6

 Không giống như truyền dữ liệu thông thường, RTP không hỗ trợ cho cơchế điều khiển độ tin cậy, điều khiển luồng, tắc nghẽn Nhưng nó cungcấp nhãn thời gian, số thứ tự để tăng độ tin cậy Tuy nhiên cách thứcthực hiện như thế nào là phụ thuộc vào các ứng dụng

 RTP là giao thức không hoàn toàn đóng kín Nó để mở cho các khuôndạng tải tin và các phần mềm multimedia mới Bằng cách xác định thêmchi tiết kỹ thuật về định dạng của tải tin, RTP có thể hỗ trợ được cáckhuôn dạng dữ liệu và các ứng dụng mới

 RTP/RTCP cung cấp các chức năng và cơ chế điều khiển cần thiết để

không chịu trách nhiệm về các công việc ở mức cao hơn chẳng hạn nhưtổng hợp các gói dữ liệu và đồng bộ chúng Công việc này do lớp ứngdụng thực hiện.

 Thông tin điều khiển luồng và tắc nghẽn của RTP được cung cấp trongcác thông báo của bên gởi và nhận RTCP

II.Giao thức điều khiển thời gian thực RTCP

1.Giới thiệu

RTCP là giao thức được thiết kế để làm việc cùng với RTP Nó được chuẩnhóa trong RFC1889 và 1890 Trong một phiên RTP, bên tham dự lần lượt gửicác gói RTCP mạng thông tin phản hồi về chất lượng truyền dữ liệu và thôngtin về các thành viên RFC 1889 định nghĩa 5 kiểu gói tin RTCP mang thôngtin điều khiển

 RR(Receiver Report) : thông báo của bên thu về chất lượng truyền baogồm số lượng gói nhiều nhất nhận được, số các gói bị mất, nhãn thờigian để tính toán độ trễ vòng giữa bên thu và bên phát

 SR(Sender Report) : thông báo của bên phát, ngoài thông tin phản hồi vềchất lượng truyền như trong RR, nó còn chứa thông tin về bên gửi đồngthời cung cấp thông tin đồng bộ giữa các media, các bộ đếm gói và sốlượng các byte được truyền

 SDES(Source Description): Các mục mô tả về bên phát

 BYE: Thông báo kết thúc một thành viên tham dự

 APP(Application specific) : Các chức năng của ứng dụng

2 RTCP cung cấp các dịch vụ sau đây

Giám sát chất lượng và điều khiển tắc nghẽn.

Đây là chức năng cơ bản của RTP RTCP cung cấp các phản hồi về chất lượngphân phối dữ liệu, thông tin điều khiển này rất có ích cho bên phát, bên thu,giám sát Bên phát có thể điều chỉnh cách thức truyền dữ liệu dựa trên thông

báo phản hồi của bên thu Bên thu có thể xác định được tắc nghẽn là cục bộ haytoàn diện Người quản lý mạng có thể đánh giá được hiệu suất mạng.

Xác định nguồn.

Trong các gói RTP, các nguồn được xác định bởi các số ngẫu nhiên có độ dài

32 bit Các số này không thuận tiện cho người sử dụng Gói tin SDES (mô tảthông tin về nguồn) chứa các thông tin dạng văn bản được gọi là các tên quytắc để xác định bên tham dự cụ thể trong một phiên Nó bao gồm tên người sửdụng, số điện thoại, địa chỉ e-mail và các thông tin khác

Đồng bộ media

Các thông báo RTCP của bên phát chứa thông tin xác định thời gian thực vànhãn thời gian RTP tương ứng Chúng có thể được sử dụng để đồng bộ giữacác media như là đồng bộ thoại với video

Điều chỉnh thông tin điều khiển

Các gói RTCP được gửi theo chu kỳ giữa các bên tham gia Khi số người thamgia tăng lên thì cần phải cân bằng giữa thông tin điều khiển mới nhất và hạnchế lưu lượng điều khiển Để hỗ trợ một nhóm người sử dụng lớn, RTCP phảicấm lưu lượng điều khiển rất lớn xuất phát từ tài nguyên khác của mạng RTPchỉ cho phép tối đa 5% lưu lượng cho điều khiển trong tổng lưu lượng củaphiên làm việc Việc này được thực hiện bằng cách điều chỉnh tốc độ phát củaRTCP theo số lượng người tham gia

Chương III Giao thức khởi tạo phiên SIP

I Giới thiệu chung về giao thức SIP

Giao thức SIP ban đầu được phát triển bởi IETF MMUSIC (Multi-PartyMultimedia Session Control Working Group) Phiên bản đầu tiên được đưa radưới dạng bản phác thảo (Internet-Draft) vào năm 1997, sau đó vào tháng 3