Monografia

Alunos: Marcel Barbosa de Oliveira

Marco Aurélio Goecking Santiago

Voice over IP

Agenda

Conceitos de TCP/IPConceitos de VoIPArquitetura H.323Arquitetura SIPConclusões

Conceitos de TCP/IP

Conceitos

O conjunto TCP/IP inclui os seguintes protocolos:

IP/IPv6 - Internet ProtocolTCP - Transmission Control ProtocolUDP - User Datagram Protocol

Pilha de Protocolos TCP/IPAplicação - Protocolos de suporte às aplicações.Transporte - Controle do fluxo de dadosRede -Endereçamento e roteamento.Enlace - Interface com métodos de acesso a vários meios físicos.

TCP

O TCP provê uma entrega confiável e um serviço de conexão virtual para aplicações, através do uso de confirmação de sequências e com retransmissão de pacotes quando necessário.O TCP encontra-se localizado na pilha de protocolos na Camada de Transporte, assim como o UDP.

UDPO UDP provê um simples, mas não confiável, serviço de mensagem não orientados a conexão. Cada cabeçalho UDP transporta uma identificação de porta de origem e de destino, permitindo a protocolos de camadas superiores direcionar aplicações e serviços específicos entre hosts.

IPO IP é o serviço de datagrama da camada de roteamento no conjunto TCP/IP. Todos os outros protocolos, exceto ARP e RARP, usam o IP para rotear quadros de um ponto a outro. O IP encontra-se localizado na pilha de protocolos na Camada de Rede.Por se tratar de protocolo sem conexão, a comunicação não é confiável.

Camada de Rede

Funções da Camada de Rede:Embrulhar os segmentos.

Colocar destinatário.

Colocar remetente.

Estabelecer critérios de prioridade.

Acionar as camadas de enlace e física para despachar os pacotes.

Endereçamento IP

Números com 32 bits, em 4 octetos.

A primeira parte identifica uma rede específica, e a segunda, um computador dentro desta rede.

Datagrama IP

É a unidade básica de tranferência.Seu tamanho consiste em no máximo 64Kb.É composto por duas partes: Cabeçalho e Dados.

Datagrama=CabeçalhoCabeçalho+DadosNo cabeçalho do datagrama IP estão:

Endereços IP do destinatário e remetente.Indicação de meio de transmissão (fibra, sátélite, etc…).Velocidade de transmissão.Código Corretor de Erro (CRC).Nível de fragmentação (Grandes datagramaspodem não trafegar em certas redes).Especificações de segurança (Roteamentosespecíficos, traçado de rota, tempo máximo de retardo permitido em cada nó).

CabeçalhoCabeçalho

Operação do TCP/IP

TCP prepara os segmentos

�������������������������������������

�������������������������������������

�������������������������������������

�������������������������������������

�������������������������������������

���������������������������������������������

����������������

�������������

�������������

�������������

IP empacota os

DATAGRAMAS

ROTEADORsegmentos e

endereça

Os ROTEADORES vão escolher o caminho entre o IP remetente e o IP destinatário - são os correios da rede TCP/IP

carteiros + analista de endereçamento e rota

ObservaçõesO endereço IP não tem correspondência com o endereço físico (MMedium AAccess CControl) da rede de destino.Os roteadores precisam ter uma tabela de endereços MAC correpondentes aos endereços IP. A correspondência é realizada através do AAddress RResolution PProtocol.Se o destino quizer saber seu endereço IP o servidor envia um pacote RReverseARPARP.

Conceitos VoIP

ConceitoVoIP pode ser definido como a habilidade de efetuar chamadas telefônicas e enviar fax através de redes de dados baseadas em IP, isto é, fazer tudo o que é possível atualmente através da PSTN, com uma certa qualidade de serviço (QoS) e com um custo/benefício superior.

Para a implementação de VoIP os seguintes padões/protocolos podem ser usados e serão descritos a seguir:

H.323SIPRTPRTCP

Arquitetura H.323

DefiniçãoO padrão H.323 especifica os componentes, protocolos e procedimentos que provêm serviços de multimídia (áudio, vídeo e dados) sobre redes de pacotes.

Componentes

Os componentes usados na arquitetura H.323 são os seguintes:

TerminaisGatewaysGatekeeperMCU

TerminaisTerminais - Equipamentos que se comunicam através do padrão H.323, pode ser um PC executando uma aplicação multimídia, um telefone IP etc.GatewaysGateways - Conecta duas redes dissimilares, efetuando uma conversão de protocolos.

GatekeepersGatekeepers - São nós (opcionais) que gerenciam outros nós da rede H.323. Possui as seguintes funções:

Endereçamento, autorização e autenticação de terminais e gateways.Gerenciamento de banda.Tarifação e cobrança.Roteamento de chamadas.

MCUMCU - MMultipoint CControl UUnit - Permite a conferência entre três ou mais terminais H.323

Conceitos H.323

Zona H.323Zona H.323 - Também chamada de Região, é um conjunto de gateways, terminais (pelos menos 1 de cada) e MCU (opcional) gerenciados por um único gatekeeper.

Pilha de Protocolos H.323

Codecs, RTP e RTCP

Audio Codecs (G.711, G.723, G.729 etc.) e Vídeo Codecs (H.261, H.263) são os responsáveis pela compressão e descompressão das mídias.RTP/RTCP (RReal-time TTransfer PProtocol/RReal-timeTTransfer CControl PProtocol) são responsáveis pelo transporte de mídia. O RTP transporta a mídia atual e o RTCP transporta informação de status e controle.

H.225RAS (RRegistration, AAdmission, SStatus) é usado entre os terminais e o gatekeeper. É usado para executar registro, controle de admissão, mudanças de largura de banda e status.Sinalização de Chamada Q.931 é usado para estabelecer a conexão entre dois pontos H.323 ou entre um ponto e o gatekeeper.

Modelos de Sinalização H.225Determina quais mensagens de protocolo passam pelo gatekeeper e quais passam diretamente pelos dois “endpoints”.Dois tipos de sinalização:

Diretamente (Direct Call Signaling)Via Gatekeeper (Gatekeeper routed Call Signaling).

O tipo de sinalização é decidido pelo gatekeeper durante o RAS.A mídia nunca passa pelo gatekeeper.

H.245

A Sinalização de Controle é usada para a troca de mensagens de controle ponto-a-ponto. É responsável pela troca de capacidade, abertura e fechamento de canais lógicos usados para transportar mídia, mensagens de controle de fluxo, comandos e indicações.

H.323v2Novas features da versão 2:

H.235 - Segurança e autenticaçãoH.450.x - Serviços suplementares tais como call transfer e forwarding.Fast-Connect - Bypasse de algumas mensagens de setup. É iniciada pela mensagem Faststart Q.931.Tunelamento H.245 - Encapsula mensagens H.245 no canal de chamadas de sinalização H.225.

Estabelecimento da Chamada1. Usuário chamador conecta-se ao

GW A.2. GW A faz a autenticação no

servidor RAS1. 3. Após identificá-lo, GW A obtém

do seu GK A, o IP do GK do destino (GK B).

4. GW A obtêm do GK B, o IP do GW do destino (GW B).

5. GW A inicia o estabelecimento da chamada.

6. GW B envia mensagens de status ao GK B.

7. GW B registra-se no RAS2.8. GW B chama o assinante B.9. GW B conclui o estabelecimento

da chamada.

GW A

34

5

RAS1RAS2

2 6

1 8

GK A GK B

7

SetupConnect9

GW B

Arquitetura SIP

Definição

O SIP ( SSession IInitiation PProtocol), padrão proposto pelo IETF (RFC 2543), é um protocolo baseado em texto que “pegou emprestado” elementos comuns a Internet, tais como: o formato HTTP, DNS e estilo de endereçamento de e-mail.

Conceitos

O SIP emprega SDP (SSession DDescriptionPProtocol) para especificação de parâmetros de uma sessão.O modelo de operação fundamental da arquitetura SIP é a comunicação direta entre dois usuários (UA).Operação baseada em dois tipos de mensagens: REQUEST e RESPONSE.

Componentes

UA (UUser AAgent) pode ser um telefone IP, uma aplicação em um PC.Servidores provêem um único ponto de acesso para a localização de clientes, mapeando nomes em endereços, roteando mensagens de sinalização entre UAs e requisições de redirecionamento.

Servidores

Existem dois tipos de servidores:Servidor ProxyServidor Redirecionador

A operação do SIP depende do tipo de servidor usado.

Servidor Proxy

O servidor é o único ponto de contato que os UAs têm para a troca de mensagens de sinalização.

Servidor Redirecionador

O servidor deixa o UA chamador (A) saber a localização do UA chamado (B) e então as mensagens de sinalização subsequentes são trocadas diretamente entre os UAs.

Pilha de Protocolos

SDP SIP RTP/RTCP

UDPTCP

IP

SDP

O SIP, geralmente, usa o SDP para descrever os atributos das sessões SIP.Os parâmetros SDP são encapsulados como

corpo da mensagem de um SIP request.SDP emprega regras similares àquelas que o H.245 emprega no mundo H.323. O cabeçalho SDP é codificado em texto ASCII.

Cabeçalho SDP

O cabeçalho SDP especifica:Nome da sessão e propósito.Tempo que a sessão está ativa.A mídia que compreende a sessão.Endereço de transporte e formato da mídia da sessão.Largura de banda que será usada pela sessão.Informação de contato para a pessoa responsável pela sessão.

Mensagens REQUEST

Invite - Inicia uma sessão.ACK - Confirma a resposta final a um INVITE.Bye - Termina uma sessão.Cancel - Cancela buscas e ringing.Options - Comunica features suportadas.Register - Registra um cliente com um serviço de localização.

Mensagens RESPONSE

Indica tanto uma chamada em progresso ou uma informação de final de chamada.Este tipo de mensagem contém um Código-Status e uma Frase-Razão ou Categoria. O Código-Status é um número que indica o resultado de um request.A Categoria fornece uma descrição textual.

Código-status Categoria1xx Progress2xx Successful Request3xx Redirection4xx Incorrect Request5xx Server Failure6xx Global Failure

Operação: Servidor PROXYTerminal TerminalServidor Proxy

Servidor de Localização DNS

register register addressaddress registered200 (ok)

invite retrieve addressaddress(s)

resolve addressnetwork address183 (progress)

invite200 (ok)200 (ok)

ack ackmedia stream

bye bye200 (ok)200 (ok)

Operação: Servidor Redirecionador

Terminal A Terminal BServidor de

RedicionamentoServidor de Localização DNS

register register addressaddress registered200 (ok)

invite retrieve addressaddress(s)

resolve address

network addressinvite

200 (ok)ack

media streambye

address(s)

200 (ok)

Endereçamento SIP

Os clientes SIP são identificados por uma SIP URL (UUniform RResource LLocator) que segue a forma user@host, forma de um endereço e-mail. A parte “user” pode ser um nome ou um número de telefone. A parte “host” pode ser um domínio, um host ou um endereço de rede numérico.

Conclusões

ConclusõesO uso de rede de pacotes para transmitir voz é uma proposta desafiadora:

A voz deve ser adaptada de uma forma eficiente para a rede de pacotes.Problemas de rede tais como, jitter, perda de pacotes e pacotes fora de ordem devem ser mascarados do usuário.

Com implementações VoIP propriamente desenhadas, usuários não serão capazes de detectar se estão falando através de uma rede de pacotes.