ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Đào Ngọc Anh NGHIÊN CỨU GIAO THỨC TRONG MẠNG VOIP KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Điện tử - Viễn thông HÀ NỘI - 2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Đào Ngọc Anh NGHIÊN CỨU GIAO THỨC TRONG MẠNG VOIP KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Điện tử - Viễn thông Cán bộ hướng dẫn: Th.S Nguyễn Quốc Tuấn HÀ NỘI - 2008 LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin gửi tới thầy giáo Nguyễn Quốc Tuấn – nguyên Chủ nhiệm Bộ môn Hệ thống Viễn thông , lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đã trực tiếp hướng dẫn , chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình em làm luận văn. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Trường Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã hết lòng dạy bảo, giúp đỡ em trong những năm học Đại Học, giúp em có những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong chuyên môn và cuộc sống. Những hành trang đó là một tài sản vô giá nâng bước cho em tới được với những thành công trong tương lai. Cuối cùng, em xin cảm ơn những người thân trong gia đình và bạn bè đã giúp đỡ, động viên em hoàn thành luận văn này. Hà nội, tháng 05 năm 2008 Sinh viên TÓM TẮT NỘI DUNG Với sự phát triển nhảy vọt của mạng chuyển mạch gói IP hiện nay không chỉ đem lại cho chúng ta những dịch vụ mới đa dạng mà còn là cơ hội cải thiện các dịch vụ viễn thông trước kia với chất lượng tốt hơn và giá thành rẻ hơn. Đã từ lâu, mạng chuyển mạch kênh ghép phân kênh theo thời gian PSTN đã có một vai trò vô cùng quan trọng với sự phát triển của xã hội. Bên cạnh những ưu điểm về chất lượng dịch vụ tốt, vùng dịch vụ rộng lớn trên khắp mọi lãnh thổ,… thì mạng PSTN cũng bộc lộ nhiều hạn chế như số lượng các dịch vụ hạn chế, sử dụng tài nguyên đường truyền không tối ưu, giá thành cao. Trên cơ sở đó, mạng VoIP ra đời và ngày càng đáp ứng tốt hơn các yêu cầu đặt ra như chất lượng dịch vụ, giá thành, số lượng tích hợp các dịch vụ thoại lẫn phi thoại. Cũng như các công nghệ ra đời trong thời gian gần đây, thì vấn đề Giao thức là đặc biệt quan trọng. Việc nắm chắc Giao thức là chìa khóa thành công của việc triển khai mỗi một công nghệ mới vào thực tế. Chính vì vậy, trong nội dung của bài Luận văn tốt nghiệp này, em xin được giới thiệu về “Giao thức sử dụng trong mạng VoIP”. Bài luận văn sẽ gồm các nội dung chính như sau: Chương 1: Tổng quan về mạng VoIP. Chương 2: Các giao thức truyền tải trong VoIP. Chương 3: Giao thức báo hiệu VoIP. Một vấn đề đặc biệt quan trong khi mỗi công nghệ, một giao thức mới được sinh ra là vần đề tương thích với các công nghệ và giao thức trước đó. Đó cũng là một trong nguyên nhân quyết định sự sống còn của mạng VoIP được đề cập tới tại: Chương 4: Kết nối mạng VoIP và PSTN. Và phần cuối cùng trong bài Luận văn tốt nghiệp: Chương 5: Khảo sát giao thức cuộc gọi VoIP SIP – PSTN trên thực tế. Đây là một minh chứng rõ nét về việc triển khai các giao thức VoIP đã nghiên cứu trong toàn bộ nội dung bài Luân văn tốt nghiệp vào bài toán viễn thống thực tế. MỤC LỤC Chương 1. Tổng quan về mạng VoIP 2 1.1. Tổng quan về mạng VoIP 2 1.2. Đặc tính của mạng VoIP 4 1.2.1. Ưu điểm 4 1.2.2. Nhược điểm 5 1.3. Yêu cầu chất lượng đối với VoIP 6 Chương 2. Các giao thức truyền tải trong VoIP 7 2.1. Giao thức IP 7 2.1.1. Giao thức IP phiên bản 4 (IPv4) 7 2.1.2. Giao thức IP phiên bản 6 (IPv6) 11 2.2. Giao thức TCP/IP 12 2.3. Giao thức UDP 17 2.4. Giao thức SCTP 17 2.5. Giao thức RTP 22 2.6. Giao thức RTCP 28 Chương 3. Giao thức báo hiệu VoIP 31 3.1. Giao thức báo hiệu H.323 31 3.1.1. Các thành phần trong mạng 31 3.1.2. Giao thức H.323 35 3.1.3. Thiết lập cuộc gọi VoIP sử dụng giao thức H.323 40 3.2. Giao thức SIP 44 3.2.1. Các thành phần trong mạng SIP 45 3.2.2. Bản tin SIP 47 3.2.3. Mô tả cuộc gọi SIP 52 3.3. So sánh giữa giao thức H.323 và SIP 54 Chương 4. Kết nối giữa mạng VoIP và PSTN 56 4.1. Mạng báo hiệu SS7 56 4.1.1. Các thành phần trong mạng báo hiệu SS7 56 4.1.2. Liên kết trong mạng SS7 57 4.1.3. Định tuyến trong mạng SS7 58 4.1.4. Giao thức trong mạng SS7 59 4.1.5. Các bước thiết lập cuộc gọi trong mạng SS7 64 4.2. Giao thức Sigtran 65 4.2.1. M2UA/ M2PA 66 4.2.2. M3UA 67 4.2.3. SUA 68 4.2.4. Kết nối mạng VoIP với mạng PSTN 69 Chương 5. Khảo sát giao thức cuộc gọi VoIP SIP – PSTN trên thực tế 74 5.1. Giới thiệu kiến trúc mạng VoIP được nghiên cứu 74 5.2. Giới thiệu chương trình Wireshark 75 5.3. Khảo sát giao thức cuộc gọi VoIP SIP – PSTN trên thực tế 76 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Kí hiệu viết tắt Viết đầy đủ Ý nghĩa VoIP Voice over IP Công nghệ truyền thoại trên mạng IP PSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại công cộng PCM Pulse-Code Modulation Bộ mã hóa mã xung SNMP Simple Network Management Protocol Giao thức quản trị mạng đơn giản SIP Session Initiation Protocol Giao thức thiết lập phiên RTP Real Time Protocol Giap thức thời gian thực RTCP Real Time Control Protocol Giap thức điều khiển thời gian thực ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền không đồng bộ QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ ToS Type of Service Kiểu dịch vụ IP Internet Protocol Giao thức Internet IPv4 IP version 4 Giao thức Internet phiên bản 4 IPv6 IP version 6 Giao thức Internet phiên bản 6 TCP Transmission Control Giao thức điều khiển truyền thông tin Protocol UDP User Datagram Protocol Giao thức Datagram người dùng SCTP Stream Control Transmission Protocol Giao thức truyền điều khiển luồng ITU-T International Telecommunication Union- Telecommunication Standardization Sector Hiệp hội viễn thông quốc tế - Bộ phận chuẩn viễn thông RAS Register Admission Status Báo hiệu đăng kí, cấp phép, thông tin trạng thái SAP Session Announcement Protocol Giao thức thông báo phiên SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên SS7 Signaling System No.7 Hệ thống báo hiệu số 7 SSP Switch Service Point Điểm dịch vụ chuyển mạch SCP Signal Control Point Điểm điều khiển báo hiệu STP Signal Tranfer Point Điểm truyền báo hiệu MTP Message Tranfer Part Phần truyền bản tin TCAP Transaction Capabilities Application Part Phần ứng dụng cung cấp giao dịch TUP Telephone User Part Phần người dùng điện thoại ISUP ISDN User Part Phần người dùng ISDN ISDN Integrated Services Digital Network Mạng tích hợp dịch vụ số SCCP Signaling Connection Control Part Phần điều khiển kết nối báo hiệu M2UA MTP2 User Adapter Bộ chuyển đổi người dùng MTP2 M2PA MTP L2 Peer-to-Peer Adapter Bộ chuyển đổi bản tin lớp 2 ngang hàng M3UA MTP3 User Adapter Bộ chuyển đổi người dùng MTP3 IUA ISDN User Adapter Bộ chuyển đổi người dùng ISDN SUA SCCP User Adapter Bộ chuyển đổi người dùng SCCP 1 MỞ ĐẦU Mạng VoIP ra đời như là một cuộc các mạng của hệ thống viễn thông và xã hội. Với những ưu điểm vượt trội, mạng VoIP đã chứng tỏ được sức sống và tính thực tiễn cao của nó. Sự phát triển quá nhanh của mạng VoIP cũng đặt ra một vấn đề nan giải đó là việc chuẩn hóa giữa các giao thức VoIP của nhiều nhà phát triển khác nhau. Mà trong đó có hai giao thức được nhắc tới nhiều nhất đó là H.323 của ITU-T và SIP của IETF. Như một tất yếu khách quan, mạng VoIP sẽ được chia thành nhiều miền giao thức khác nhau. Nên vấn đề quan trọng để có thể triển khai được mạng VoIP vào thực tế đó là phải hiểu được bản chất của các giao thức VoIP và quan trọng nhất đó là các giao thức báo hiệu sử dụng trong VoIP. Tuy vâyh mới là điều kiện cần cho sự ra đời còn vấn đề then chốt cho sự tồn tại và phát triển của mạng VoIP lại là vấn đề kết nối với hệ thống viễn thông vốn có. Và cụ thể là vấn đề kết nối giữa mạng VoIP và mạng PSTN. Và đây cũng là hai nội dung chính của bài Luân văn tốt nghiệp này. Trên cơ sở nhận thức rõ sự quan trọng cũng như cách thức hoạt động của giao thức trong mạng VoIP, thì phương pháp nghiên cứu của em trong nội dung Luận văn chủ yếu đi sâu nghiên cứu thông qua tài liệu quy chuẩn về Giao thức VoIP (RFC của IETF, các tài liệu chuẩn của ITU-T); đồng thời tham chiếu đến các tài liệu chuyên môn sâu về VoIP để làm rõ các vấn đề cần giải quyết. Từ những hiểu biết nghiên cứu lý thuyết khá sâu về chuyên môn, em sẽ tham chiếu với mô hình thực tế. Từ đó làm rõ các vấn đề vướng mắc mà khi nghiên cứu lý thuyết chưa thể giải quyết và lảm rõ được. [...]... người sử dụng chung tài nguyên của mạng cùng một lúc  Việc báo hiệu có thể tương tác được với báo hiệu của mạng PSTN  Quản lý hệ thống an toàn, địa chỉ hoá và thanh toán phải được cung cấp, tốt nhất là được hợp nhất với các hệ thống hỗ trợ hoạt động PSTN 6 Chương 2 Các giao thức truyền tải trong VoIP 2.1 Giao thức IP Giao thức mạng IP được thiết kế để liên kết các mạng máy tính sử dụng phương pháp... đời và thực hiện chuẩn hoá dịch vụ thoại qua mạng Internet Việc truyền thoại qua internet đã gây được chú ý lớn trong những năm qua và đã dần được ứng dụng rộng rãi trong thực tế Có thể định nghĩa: Voice over Internet Protocol (VoIP) là một công nghệ cho phép truyền thoại sử dụng giao thức mạng IP, trên cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng Internet VoIP là một trong những công nghệ viễn thông đang được quan... host nguồn đến host đích duy nhất o Truyền quảng bá: gói tin được truyền đến tất cả các host trong mạng o Truyền đa điểm: gói tin được gửi đến một số các host nhất định trong mạng Ngoài ra, giao thức IP còn cung cấp khả năng phân mảnh dữ liệu lớn thành các gói có kích thước nhỏ hơn để truyền qua mạng 2.1.1 Giao thức IP phiên bản 4 (IPv4) Cấu trúc của header IPv4 như sau: 7 Hình 1 Cấu trúc gói IP phiên... cả các chunk 21 được tag hóa với tag gửi trong chunk INIT, một chunk từ một kết nối cũ sẽ được nhận với tag sai Như vậy, SCTP sử dụng việc xác nhận giá trị tag trong TIME_WAIT Hình 11 Hủy kết nối SCTP Các trạng thái trong kết nối SCTP được biểu diễn bằng lược đồ sau: Hình 12 Sơ đồ trạng thái thiết lập SCTP 2.5 Giao thức RTP RTP là một giao thức dựa trên giao thức IP tạo ra các hỗ trợ để truyền tải các... dụng dịch vụ VoIP có thể vừa thực hiện cuộc gọi thoại như trên mạng điện thoại kênh truyền thống (PSTN) đồng thời truyền dữ liệu trên cơ sở mạng truyền dữ liệu Như vậy, nó đã tận dụng được sức mạnh và sự phát triển vượt bậc của mạng IP vốn chỉ được sử dụng để truyền dữ liệu thông thường Để có thể hiểu được những ưu điểm của VoIP mang lại, trước hết chúng ta đi vào nghiên cứu sự khác biệt giữa mạng kênh... phương pháp truyền thông và nhận dữ liệu dưới dạng gói Giao thức IP cho phép truyền các gói dữ liệu từ điểm nguồn tới điểm đích có địa chỉ cố định Đơn vị dữ liệu được trao đổi là các gói dữ liệu Các chức năng được thực hiện ở IP là:  Đánh địa chỉ: tất cả các host trong mạng và trong liên mạng đều được cung cấp một địa chỉ IP duy nhất Theo giao thức IP version 4, mỗi địa chỉ IP gồm 32bit và được chia... cách cố ý khi chúng truyền trên mạng Các giao thức SIP (Session Ineitiation Protocol – giao thức khởi đầu phiên) có thể thành mật mã và xác nhận các thông điệp báo hiệu đầu cuối RTP (Real Time Protocol) hỗ trợ mã thành mật mã của phương thức truyền thông trên toàn tuyến được mã hoá thành mật mã đảm bảo truyền thông an toàn 1.2.2 Nhược điểm  Chất lượng dịch vụ chưa cao: Các mạng số liệu vốn dĩ không phải... to Live của IPv4  Source Address và Destination Address giống như IPv4 nhưng có độ dài 128bit  Data: có độ dài tối đa là 65535 byte 2.2 Giao thức TCP/IP Giao thức TCP là giao thức điều khiển truyền thông hướng kết nối và có độ tin cậy cao TCP cung cấp là giao thức được xây dựng phức tạp hơn UDP rất nhiều, ngoài các dịch vụ như UDP, TCP còn cung cấp các dịch vụ khác cho ứng dụng Dịch vụ quan trọng... để định tuyến trong khi mạng bị tắc nghẽn để truyền tin với trạm ngang hàng với nó Với báo hiệu cuộc gọi, trễ này là không thể chấp nhận được khi có nhiều đường đã có Do TCP chỉ gắn một đường kết nối giữa hai đầu cuối nên sẽ không thể giải quyết được vấn đề này Cân nhắc những vấn đề này, Sigtran được thiết kế như là một giao thức tầng giao vận mới cho phép mang báo hiệu cuộc gọi trên mạng IP Đồng thời,... tiếng vọng: Nếu như trong mạng thoại, độ trễ thấp nên tiếng vọng không ảnh hưởng nhiều thì trong mạng IP, do trễ lớn nên tiếng vọng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng thoại  Kỹ thuật phức tạp: Truyền tín hiệu theo thời gian thực trên mạng chuyển mạch gói là rất khó thực hiện do mất gói trong mạng là không thể tránh được và độ trễ không cố định của các gói thông tin khi truyền trên mạng Để có được một . 2.1.2. Giao thức IP phiên bản 6 (IPv6) 11 2.2. Giao thức TCP/IP 12 2.3. Giao thức UDP 17 2.4. Giao thức SCTP 17 2.5. Giao thức RTP 22 2.6. Giao thức RTCP 28 Chương 3. Giao thức báo hiệu VoIP. về Giao thức sử dụng trong mạng VoIP . Bài luận văn sẽ gồm các nội dung chính như sau: Chương 1: Tổng quan về mạng VoIP. Chương 2: Các giao thức truyền tải trong VoIP. Chương 3: Giao thức. thành phần trong mạng báo hiệu SS7 56 4.1.2. Liên kết trong mạng SS7 57 4.1.3. Định tuyến trong mạng SS7 58 4.1.4. Giao thức trong mạng SS7 59 4.1.5. Các bước thiết lập cuộc gọi trong mạng SS7