BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề Tài: NGHIÊN CỨU GIAO THỨC TRONG MẠNG VOIP HỒ CHÍ MINH - 2009 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề Tài: NGHIÊN CỨU GIAO THỨC TRONG MẠNG VOIP HỒ CHÍ MINH - 2009 LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin gửi tới cô Bùi Thị Kim Chi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đã trực tiếp hướng dẫn , chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình em làm Đồ án tốt nghiệp. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Trường Cao Đẳng Kĩ Thuật CAO THẮNG đã hết lòng dạy bảo, giúp đỡ em trong những năm học Cao Đẳng, giúp em có những kiến thức và kinh nghiệm quý giá 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 Đồ án tốt nghiệp này. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2009 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 Khóa luận tốt nghiệp này, em xin được giới thiệu về “Giao thức sử dụng trong mạng VoIP” với 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 là: 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 MẠNG VOIP 7 2.1. MÔ HÌNH KIẾN TRÚC TỔNG QUAN CỦA MẠNG VOIP 7 2.2. GIAO THỨC IP 8 2.2.1. Giao thức IP phiên bản 4 (IPv4) 9 2.2.2. Giao thức IP phiên bản 6 (IPv6) 12 2.3. GIAO THỨC TCP/IP 13 2.4. GIAO THỨC UDP 19 2.5. GIAO THỨC SCTP 20 2.6. GIAO THỨC RTP 24 2.7. GIAO THỨC RTCP 30 Chương 3. GIAO THỨC BÁO HIỆU VOIP 33 3.1. GIAO THỨC BÁO HIỆU H.323 33 3.1.1. Các thành phần trong mạng 33 3.1.2. Giao thức H.323 37 3.1.3. Thiết lập cuộc gọi VoIP sử dụng giao thức H.323 42 3.2. GIAO THỨC BÁO HIỆU SIP 46 3.2.1. Các thành phần trong mạng SIP 47 3.2.2. Bản tin SIP 49 3.2.3. Mô tả cuộc gọi SIP 54 3.3. SO SÁNH GIỮA GIAO THỨC H.323 VÀ SIP 56 Chương 4. KẾT NỐI GIỮA MẠNG VOIP VÀ PSTN 58 4.1. VẤN ĐỀ KẾT NỐI GIỮA VOIP VÀ PSTN 58 4.2. MẠNG BÁO HIỆU SS7 60 4.2.1. Các thành phần trong mạng báo hiệu SS7 60 4.2.2. Liên kết trong mạng SS7 62 4.2.3. Định tuyến trong mạng SS7 62 4.2.4. Giao thức trong mạng SS7 64 4.2.5. Các bước thiết lập cuộc gọi trong mạng SS7 69 4.3. GIAO THỨC SIGTRAN 70 4.3.1. M2UA/ M2PA 71 4.3.2. M3UA 72 4.3.3. SUA 73 4.3.4. Kết nối mạng VoIP với mạng PSTN 74 Chương 5. KHẢO SÁT GIAO THỨC CUỘC GỌI VOIP SIP – PSTN TRÊN THỰC TẾ 79 5.1. GIỚI THIỆU VỀ KIẾN TRÚC MẠNG VOIP ĐƯỢC NGHIÊN CỨU 79 5.2. GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH WIRESHARK 80 5.3. KHẢO SÁT CUỘC GỌI VOIP SIP – PSTN TRÊN THỰC TẾ 81 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 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 Protocol Giao thức điều khiển truyền thông tin UDP User Datagram Protocol Giao thức Datagram người dùng SCTP Stream Control Transmission Protocol Giao thức truyền điều khiển luồng RTP Real-time Transport Protocol Giao thức truyền thời gian thực RTCP Real Time Control Giao thức điều khiển thời gian thực Protocol Sigtran Signalling Transport Giao thức truyền báo hiệu SS7 trên mạng IP 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 thì phải hiểu được bản chất của các giao thức được sử dụng, đặc biệt là các giao thức báo hiệu. Tuy vậy 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 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. [...]... hiệu mạng VoIP: báo hiệu có thể là H.323 sử dụng giao thức TCP hay SIP sử dụng UDP hoặc TCP làm giao thức truyền tải của 7 mình (sẽ được trình bày rõ trong nội dung Chương 3: Giao thức báo hiệu trong mạng VoIP) o Thành phần truyền tải media: sử dụng RTP để truyền luồng media với chất lượng thời gian thực và được điều khiển theo giao thức RTCP  VoIP Server: chức năng chính của Server trong mạng VoIP. .. sử dụng trong mạng VoIP, chúng ta đi vào xem xét mô hình tổng quan của mạng VoIP Từ đó, chúng ta sẽ thấy được vị trí và vai trò của các giao thức này trong mạng Hình 1 Mô hình kiến trúc tổng quan của mạng VoIP Trong mô hình này là sự có mặt của ba thành phần chính trong mạng VoIP đó là:  IP Phone (hay còn gọi là SoftPhone): là thiết bị giao diện đầu cuối phía người dùng với mạng VoIP Cấu tạo chính... 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 MẠNG VOIP 2.1 MÔ HÌNH KIẾN TRÚC TỔNG QUAN CỦA MẠNG VOIP Trước khi đi vào nghiên cứu cụ thể các giao thức truyền tải được sử dụng trong mạng. .. Server: chức năng chính của Server trong mạng VoIP tùy thuộc vào giao thức báo hiệu được sử dụng Nhưng về mô hình chung thì VoIP Server thực hiện các chức năng sau: o Định tuyến bản tin báo hiệu trong mạng VoIP o Đăng kí, xác thực người sử dụng o Dịch địa chỉ trong mạng Nói chung, VoIP Server trong mạng như là đầu não chỉ huy mọi hoạt động của mạng Server có thể tích hợp tất cả các chức năng (SoftSwitch)... từng giao thức cụ thể lại có sự khác nhau nhất định Ở đây có một chú ý là với trường hợp sử dụng UDP, chúng ta cần sử dụng bản tin Connect ACK để xác nhận rằng hai bên đã bắt tay xong và bắt đầu tiến hành cuộc gọi do UDP là giao thức không tin cậy 2.2 GIAO THỨC IP Giao thức mạng IP được thiết kế để liên kết các mạng máy tính sử dụng phương pháp truyền thông và nhận dữ liệu dưới dạng gói Giao thức IP... cuộc gọi giữa hai đầu cuối VoIP Chúng ta có thể thấy được rõ ràng vai trò của từng thành phần trong mạng cũng như chức năng của các giao thức truyền tải được sử dụng Báo hiệu VoIP có thể sử dụng giao thức TCP hay UDP tùy thuộc vào giao thức báo hiệu được sử dụng (SIP hay H.323) và cấu hình được chọn (UDP hay TCP với trường hợp SIP) Bản tin báo hiệu được định tuyến thông qua VoIP Server Ở đây, ta không... 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... chunk 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 23 Hình 12 Hủy kết nối SCTP Tương tự như đối với TCP, các trạng thái trong kết nối SCTP được biểu diễn bằng lược đồ sau: Hình 13 Sơ đồ trạng thái thiết lập SCTP 2.6 GIAO THỨC RTP RTP là một giao thức dựa trên giao thức IP tạo ra các hỗ trợ... dụng VoIP Việc sử dụng thống nhất giao thức IP cho tất cả các ứng dụng hứa hẹn giảm bớt phức tạp và tăng cường tính mềm dẻo Các ứng dụng liên quan như dịch vụ danh bạ và dịch vụ an ninh mạng có thể được chia sẻ dễ dàng hơn  Vấn đề quản lý băng thông: Trong PSTN, băng thông cung cấp cho một cuộc gọi là cố định Trong VoIP, băng thông được cung cấp một cách linh hoạt và mềm dẻo hơn nhiều Chất lượng của VOIP. .. 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 . 2.2.2. Giao thức IP phiên bản 6 (IPv6) 12 2.3. GIAO THỨC TCP/IP 13 2.4. GIAO THỨC UDP 19 2.5. GIAO THỨC SCTP 20 2.6. GIAO THỨC RTP 24 2.7. GIAO THỨC. Chương 2. CÁC GIAO THỨC TRUYỀN TẢI TRONG MẠNG VOIP 7 2.1. MÔ HÌNH KIẾN TRÚC TỔNG QUAN CỦA MẠNG VOIP 7 2.2. GIAO THỨC IP 8 2.2.1. Giao thức IP phiên