dịch vụ voip trên hệ thống asterisk

VoIP có thể sử dụng phần cứng hỗ trợ để thực hiện các cuộc gọi như số nội bộ, đường dài, di động hay quốc tế và có thể được sử dụng trong một môi trường PC hay loại điện thoại qua IP đặc

dịch vụ voip trên hệ thống asterisk

Đây là phiên bản tài liệu đơn giản

Xem phiên bản đầy đủ của tài liệu dịch vụ voip trên hệ thống asterisk

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ VIỄN THÔNG CƠ SỞ

TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA VIỄN THÔNG II

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ CHUYỂN MẠCH

phải kể đến 3 hệ thống nổi bật là Asterisk, OpenSIP, FreeSwitch

Trong đó Asterisk không chỉ mang đến một tổng đài PBX (Private Branch Exchange) nhỏ

gọn, mà là một phần mềm mang tính cách mạng, tin cậy, mã nguồn mở và miễn phí Asterisk

biến một PC rẻ tiền thông thường chạy Linux thành một hệ thống điện thoại doanh nghiệp

mạnh mẽ Asterisk là một bộ công cụ mã nguồn mở cho các ứng dụng thoại

hiểu về VoIP trên hệ thống Asterisk Bố cục gồm 5 chương:

Chương 1: Giới thiệu về VoIP: Khái quát về công nghệ Voice over IP

(VoIP), để chúng ta

có thể hình dung một cách tổng quát về VoIP: VoIP là gì? Cách thức hoạt động ra sao? Ưu

nhược điểm của công nghệ này

Chương 2: Tìm hiểu về giao thức SIP: Giới thiệu một cách tổng quát về một

VoIP Cách thức bắt và phân trích gói tin bằng phần mềm Wireshark

Chương 5: Tổng kết: Nhận xét về hệ thống Asterisk và những thành quả mà

những sai sót Chúng em rất mong nhận được sự góp ý, hướng dẫn giúp đỡ của thầy và các

bạn Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ VOICE OVER IP

1.1 Giới thiệu về VoIP

VoIP là từ viết tắt của Voice over Internet Protocol Đây là một thuật ngữ dùng để chỉ

cách thức âm thanh được truyền đi như các gói tin IP thông qua internet VoIP có thể sử dụng

phần cứng hỗ trợ để thực hiện các cuộc gọi như số nội bộ, đường dài, di động hay quốc tế và

có thể được sử dụng trong một môi trường PC hay loại điện thoại qua IP đặc biệt(IP phone)

VoIP cho phép thực hiện cuộc gọi dùng máy tính qua mạng dữ liệu internet VoIP chuyển đổi tín hiệu thoại từ điện thoại tương tự (analog) thành tín hiệu

số (digital)

trước khi truyền, sau đó chuyển đổi ngược lại ở đầu nhận Khi tạo một cuộc

thoại tương ứng hoặc dùng microphone

VoIP cho phép tạo cuộc gọi đường dài qua mạng IP có sẵn thay vì phải được truyền qua

mạng PSTN (Public Switched Telephone Network) Ngày nay nhiều công ty

đã thực hiện giải

pháp VoIP của họ để giảm chi phí cho những cuộc gọi đường dài giữa nhiều chi nhánh khác

nhau

1.2 Nguyên tắc hoạt động của VoIP

Cách đây nhiều năm chúng ta đã khám phá ra cách gửi tín hiệu đến một máy đích ở xa

bằng tín hiệu số bằng cách: trước khi gửi,chúng ta sẽ số hóa tín hiệu bằng ADC (Analog to

Digital Converter-Thiết bị chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số), sau

đó truyền đi và

tại đầu nhận sẽ chuyển đổi ngược lại với DAC (Digital to Analog Converter - Thiết bị chuyển

đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự) để sử dụng

VoIP cũng làm việc giống như vậy, số hóa âm thanh thành các gói dữ

liệu,gửi dữ liệu đi

và chuyển đổi chúng lại thành dạng âm thanh tại đầu nhận Khi nói vào ống nghe hay

microphone, giọng nói sẽ tạo ra tín hiệu điện từ,đó là tín hiệu tương tự Tín hiệu tương tự sẽ

được chuyển đổi sang tín hiệu số nhờ vào một số thuật toán đặc biệt để

số hóa sẽ được đóng thành gói tin và được gửi qua mạng IP

Định dạng số có thể được điều khiển tốt hơn:chúng ta có thể nén, định tuyến, chuyển đổi

nó sang định dạng mới và hơn nữa tín hiệu số thì ít nhiễu hơn tín hiệu analog Mặc dù khái niệm về VoIP là đơn giản nhưng thực hiện và ứng dụng VoIP là phức tạp Để

gửi voice,thông tin phải được tách biệt thành những gói(packet)giống như dữ liệu Gói là

những phần thông tin được chia nhỏ để dễ dàng cho việc gửi gói cũng như có thể dùng kỹ

thuật nén gói để tiết kiệm băng thông thông qua những tiến trình CODEC (COmpressor/DECompressor)

1.3 Lợi ích của VoIP

Công nghệ VoIP đem lại những lợi ích chủ yếu sau:

• Giảm chi phí: Một giá cước chung sẽ được thực hiện với mạng internet và

do đó tiết

kiệm đáng kể các dịch vụ thoại và fax Sự chia sẽ chi phí thiết bị,kỹ năng của những người sử

dụng và dữ liệu làm tăng cường hiệu quả sử dụng mạng

• Đơn giản hóa: Một cơ sở hạ tầng tích hợp hỗ trợ tất cả các hình thức thông tin cho

phép chuẩn hóa tốt hơn và giảm thiểu các thiết bị,có thể hỗ trợ tối ưu hóa băng tầng động

• Tính thống nhất: Việc sử dụng thống nhất giao thức IP cho tất cả các ứng dụng hứa

hẹn giảm bớt tính phức tạp và tăng cường tính mềm dẻo Các ứng dụng liên quan có thể được

chia sẻ dễ dàng hơn(như dịch vụ danh bạ, an ninh mạng…)

• Nâng cao ứng dụng: Thoại và fax là các lợi ích ban đầu của VoIP, các lợi ích được

mong đợi đó là các ứng dụng đa phương tiện và đa dịch vụ

1.4 Lợi ích của VoIP so với PSTN

Khi bạn dùng đường truyền PSTN, bạn phải trả phí 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 nhiều người khác nhau tại cùng thời điểm

Với kỹ thuật VoIP, bạn có thể nói chuyện toàn thời gian với người mà bạn muốn (điều cần

thiết là những người khác cũng phải kết nối internet tại cùng thời điểm), cho đến khi nào bạn

tại cùng một thời điểm

Trước đây khi dựa vào giao tiếp thoại trên PSTN, trong suốt kết nối giữa hai điểm, đường

kết nối chỉ dành riêng cho bên thực hiện cuộc gọi, không có thông tin khác có

thể truyền qua

đường truyền này mặc dù vẫn thừa lượng băng thông sẵn dùng

Nhưng ngày nay, điều đó đã không còn là vấn đề nữa, với sự phát triển nhanh chóng và

được sử dụng rộng rãi của IP, chúng ta đã tiến rất xa trong khả năng giảm chi phí trong việc

hỗ trợ truyền thoại và dữ liệu Giải pháp tích hợp thoại vào mạng dữ liệu, và cùng hoạt động

bên cạnh với hệ thống PBX hiện tại hay những thiết bị điện thoại khác đã đơn giản cho việc

mở rộng khả năng thoại cho những vị trí ở xa.Lưu lượng thoại thực chất sẽ dược mang tự do

(free) bên trên cơ sở hạ tầng và thiết bị phần cứng có sẵn

1.5 Nhược điểm của VoIP

Nhược điểm thứ nhất chính là chất lượng của dịch vụ Khi truyền thoại qua mạng số liệu

thì có thể cho chất lượng thấp và không thể xác định trước được.Khả năng mất thông tin trên

mạng là hoàn toàn có thể xảy ra.Và vì trước khi truyền gói tin bị nén lại để tiết kiệm đường

truyền cũng làm cho chất lượng không cao,và thời gian xử lý lâu dài, gây trễ Một nhược điểm nữa đó là tiếng vọng Vì thời gian xử lý lâu nên tiếng vọng

đồng bộ cho thoại, video, và truyền dữ liệu H323 định nghĩa tín hiệu cuộc gọi end-to-end

là chuẩn của IETF

- Chuẩn MGCP ( Media Gateway Control Protocol – Giao thức điều khiển cổng truyền

thông ) nó là một giao thức trong VOIP đƣợc đƣa ra theo đề xuất của Cisco

thế nữa Asterisk ra đời vào năm 1999 bởi một chàng trai sinh năm 1977 tên

OpenSIPS đƣợc phát triển lên từ OpenSER

- FreeSwitch là phần mềm có thể tạo một softswitch hỗ trợ trên 200 cuộc gọi đồng thời

- Ngoài ra còn có Kamailio (phát triển từ OpenSER)…

trong mô hình

OSI, được thiết kế một cách đơn giản kiểu module, rất dễ dàng mở rộng thiết lập cũng như

duy trì với các ứng dụng thoại, truyền thông đa phương tiện

SIP sử dụng các bản tin gọi là INVITE để thiết lập các phiên mang thông tin

thức IETF khác như là SAP, SDP và MGCP (MEGACO)

Cấu trúc của SIP tương tự với cấu trúc của HTTP (giao thức client-server): yêu cầu được

gởi đến từ người sử dụng SIP từ client đến SIP server Server xử lý các yêu cầu và đáp ứng

trở lại client, tạo nên sự thực thi SIP Nói chung, SIP hỗ trợ các hoạt động chính sau:

- Định vị trí của người dùng

- Định media cho phiên làm việc

- Định sự sẵn sàng của người dùng để tham gia vào một phiên làm việc

- Thiết lập cuộc gọi, chuyển cuộc gọi và kết thúc

Hình 1: Vị trí của SIP trong mô hình OSI

Nhƣ vậy SIP là một giao thức theo thiết kế mở vì vậy nó có thể đƣợc mở rộng phát triển

thêm các chức năng mới về sau này Nhờ sự linh hoạt này SIP cho phép đáp ứng các dịch vụ

thoại tiên tiến hiện nay bao gồm cả các dịch vụ di động và quan trong hơn là dịch vụ VoIP

từ phía client Một proxy có thể dịch và nếu cần thiết có thể tạo lại các bản tin yêu cầu SIP

trước khi chuyển chúng đến server khác hoặc một UA bằng cách chỉ ra các yêu cầu đến các

server trung gian tham gia vào tiến trình xử lí

Location Server: nhiệm vụ định vị thuê bao, cung cấp thông tin về những vị trí có thể của

thuê bao bị gọi cho các proxy server và redirect Server

Redirect Server: nhiệm vụ nhận yêu cầu SIP và chuyển đổi địa chỉ SIP sang một số địa

chỉ khác và gửi lại cho đầu cuối không như proxy server, redirect server không gửi ra bất cứ

1 yêu cầu nào, hay cũng không nhận hoặc huỷ cuộc gọi

Register Server: nhiệm vụ nhận các yêu cầu đăng ký đảm nhận chức năng an ninh trong

1 số trường hợp như xác nhận người sử dụng Mỗi lần đầu cuối được bật lên (ví dụ máy điện

thoại hoặc phần mềm SIP) thì đầu cuối lại đăng ký với server này Nếu đầu cuối cần thông

báo cho máy chủ về địa điểm của mình thì bản tin REGISTER cũng được gửi

đi Nói chung

các đầu cuối đều thực hiện việc đăng ký lại một cách định kỳ

Page 10

Báo cáo chuyên đề Dịch vụ VoIP trên hệ thống

Asterisk

Cách thức hoạt động của các văn bản SIP

SIP là một giao thức dựa trên ký tự văn bản với cú pháp bản in và các trường mào đầu

đồng nhất với giao thức truyền siêu văn bản HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) Các bản

tin của SIP truyền trên cùng một kết nối TCP hoặc bó dữ liệu UDP

2.2.2 Cách thức định vị server SIP và user:

Định vị server: Khi client muốn gửi một yêu cầu, có hai cách:

- Client gửi yêu cầu trực tiếp đó đến một proxy server SIP đã được cấu hình:

dễ dàng

vì ứng dụng đầu cuối đã biết proxy server

- Client gửi đến địa chỉ IP và số cổngtương ứng với URL SIP: phức tạp

vấn DNS (Domain Name System) Tiến trình như sau:

• Nếu phần host của URL SIP là địa chỉ IP, client tiếp xúc với server ở địa chỉ cho

bị gọi từ chối cuộc gọi

2.2.3 Thay đổi một phiên đang tồn tại

Ví dụ: Hai đối tác đang trò chuyện và muốn thêm vào một người thứ ba 1 bản tin invite

mới sẽ được phát sử dụng cùng Call-ID nhưng nội dung và các tiêu đề mang thông tin mới

Nghĩa là gửi đến 1 phiên multicast hoàn tàon mới, chỉ giữ lại số nhận dạng

cũ

2.2.4 Bản tin trong SIP

Có hai loại bản tin SIP:

- Bản tin yêu cầu từ client (hướng lên)

- Bản tin đáp ứng từ server (hướng xuống)

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

được mang trên một kết nối TCP đơn lẻ hoặc gói dữ liệu UDP Gói dữ liệu UDP (bao gồm cả

các tiêu đề) thì không vượt quá đơn vị truyền dẫn lớn nhất MTU (Maximum Transmission

Unit) nếu MTU được định nghĩa, hoặc không quá 1500 byte nếu MTU không được định

của cuộc gọi Có 4 nhóm tiêu đề bản tin nhƣ sau:

• Tiêu đề chung: áp dụng cho các yêu cầu và các đáp ứng

Page 12

Báo cáo chuyên đề Dịch vụ VoIP trên hệ thống

Asterisk

• Tiêu đề thực thể: định nghĩa thông tin về loại bản tin và chiều dài

• Tiêu đề yêu cầu: cho phép client thêm vào các thông tin yêu cầu

• Tiêu đề đáp ứng: cho phép server thêm vào các thông tin đáp ứng

Tiêu đề chung Tiêu đề thực thể Tiêu đề yêu cầu Tiêu đề đáp ứng

Accept Content-Encoding Authorization Allow

Accept-Encoding Content-Length Contact Proxy-Authenticate

Accept-Language Content-Type Hide Retry-After

Call-ID Max-Forwards Server

Contact Organization Unsupported

CSeq Priority Warning

Date Proxy-Authorization www-Authenticate

mời hoặc sự đăng kí của client

Cseq Trong một cuộc gọi, Cseq tăng lên khi một yêu cầu mới được gửi đi và bắt đầu ở một giá trị ngẫu nhiên Tuy nhiên, đối với yêu cầu ACK và

Cancel thì Cseq không tăng

To Có mặt trong tất cả các yêu cầu và đáp ứng để chỉ ra nơi nhận yêu cầu From Có mặt trong tất cả yêu cầu và đáp ứng chứa tên và địa chỉ của nơi khởi

tạo yêu cầu

Via Ghi lại đường đi của yêu cầu để cho phép các server SIP trung

gian chuyển các câu trả lời trở lại cùng đường đi

Encryption Chỉ định nội dung và một số tiêu đề bản tin đã được mã hóa như thế nào

Content-Length Chỉ ra kích thước của nội dung bản tin (tính bằng octet) Content-type

Chỉ ra loại media của nội dung bản tin (văn bản/html,…)

Expires Nhận dạng ngày và thời gian khi bản tin hết hạn

Accept Chỉ ra loại media nào được chấp nhận trong bản tin đáp ứng

Subject Cho thông tin về bản chất của cuộc gọi

Page 13

Báo cáo chuyên đề Dịch vụ VoIP trên hệ thống

Asterisk

2.2.6 Bản tin yêu cầu:

Các yêu cầu cũng có thể xem như là các phương pháp để User và server định

vị, mời và

quản lí cuộc gọi

Yêu cầu = Dòng yêu cầu (Request-line)

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

CRLF

[Nội dung bản tin]

Dòng yêu cầu bắt đầu với mã phương pháp, bộ nhận dạng tài nguyên đồng nhất yêu cầu,

phiên bản giao thức SIP và kết thúc với CRLF Các thành phần đƣợc phân cách bởi kí tự SP

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

Có 6 loại bản tin yêu cầu SIP: INVITE, ACK, OPTIONS, BYE, CANCEL và REGISTER

Bản tin Ý nghĩa

INVITE Khởi tạo một phiên

ACK Khẳng định rằng client đã nhận đƣợc bản tin đáp ứng cho bản tin

INVITE

BYE Yêu cầu kết thúc phiên

CANCEL Huỷ yêu cầu đang nằm trong hàng đợi

REGISTER Đầu cuối SIP đăng ký với registrar server

OPTIONS Sử dụng để xác định năng lực của server

INFO Sử dụng để tải các thông tin

2.2.7 Bản tin đáp ứng:

Đáp ứng = Dòng trạng thái

Tiêu đề chung/tiêu đề đáp ứng/tiêu đề

CRLF

[nội dung bản tin]

Dòng trạng thái = SIP-version SP Status-Code SP Reason-Phrase CRLF Page 14

Báo cáo chuyên đề Dịch vụ VoIP trên hệ thống

403 Cấm

404 Không tìm thấy

405 Bản tin không cho phép

406 Không chấp nhận

407 Yêu cầu nhận thực proxy

408 Yêu cầu timeout

411 Yêu cầu chiều dài

413 Thực thể yêu cầu quá lớn

414 URL yêu cầu quá lớn

415 Không hỗ trợ loại media

420 Mở rộng sai

480 Không sẵn có

481 Cuộc gọi hoặc sự trao đổi

482 Vòng lặp đƣợc phát hiện

483 Quá nhiều hop

484 Địa chỉ không hoàn thành

505 Phiên bản SIP không hỗ trợ

Lỗi toàn cầu 600 Bận ở mọi nơi

603 Từ chối

604 Không tồn tại ở mọi nơi

606 Không chấp nhận

2.2.8 Thiết lập và hủy cuộc gọi SIP

Hoạt động của Proxy Server:

Page 16

Báo cáo chuyên đề Dịch vụ VoIP trên hệ thống

Asterisk

Hình 3: Mô tả hoạt động của Proxy Server

Client SIP userA@yahoo.com gửi bản tin INVITE cho userB@hotmail.com

để mời tham

gia cuộc gọi

Các bước như sau:

Bước1: UserA@yahoo.comgửi bản tin INVITE cho userB ở miền

hotmail.combản tin này

đến proxy server SIP của miền hotmail.com (bản tin INVITE này cũng có thể

tại hiện tại của UserB

Bước 3: Location server sẽ trả lại vị trí hiện tại của UserB (giả sử là

userB@hotmail.com)

Bước 4:Sau khi xác định vị trí, proxy server gửi bản tin INVITE tới

userB@hotmail.com

Proxyserver thêm địa chỉ của nó trong một trường của bản tin INVITE

Bước 5:UAS(1 dạng hệ thống đầu cuối sử dụng bản tin SIP) của UserB đáp

ứng cho proxy

server với bản tin 200OK

Bước 6: Proxy server cảu bên B Hotmail.com gửi đáp ứng 200OK(báo hiệu cho phép kết

nối, kết ni61 thành công) trở về userA@yahoo.com

Bước 7: UserA@yahoo.com gửi bản tin ACK (khẳng định bên phía A đã nhận được hồi

đáp từ bên B) cho UserB thông qua proxy server.(mũi tên trong hình sai???) Bước 8: Proxy server chuyển bản tin ACK cho userB@hostmail.com

Bước 9: Sau khi cả hai bên đồng ý tham dự cuộc gọi, một kênh RTP/RTCP được mở giữa hai

điểm cuối để truyền tín hiệu thoại

Bước 10: Sau khi quá trình truyền dẫn hoàn tất, phiên làm việc bị xóa bằng cách sử dụng bản

tin BYE và ACK giữa hai điểm cuối

Hoạt động của Redirect server: