ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝΣΗΜΑΤΟΔΟΣΙΑ & ΕΥΦΥΗ ΔΙΚΤΥΑ

VoIP (Voice over IP), Σηματοδοσία SIP

Β. Μάγκλαρηςmaglaris@netmode.ntua.gr

www.netmode.ntua.gr

13/02/2012

ΟΡΙΣΜΟΙΕΠΑΝΑΛΗΨΗ

• Ευφυές Δίκτυο – Intelligent Network:Διαχωρισμός ευφυίας δικτύου κορμού από μεταγωγή (βάσεις δεδομένων, υπηρεσίες προστιθέμενης αξίας)– Προσαρμογή σε ανάγκες συνδρομητών– Δυνατότητα αυτοδιαχείρισης συνδρομητών– Εκμετάλλευση πολλαπλών παρόχων από συνδρομητές, βελτιστοποίηση διασύνδεσης δικτύων – Βελτιστοποίηση παροχής υπηρεσιών (π.χ. Δρομολόγηση, περιαγωγή – roaming)

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΕΥΦΥΟΥΣ ΔΙΚΤΥΟΥ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ

• Τηλεφώνημα χωρίς χρέωση (800 ΧΧΧ...)• Υπηρεσίες πληροφόρησης (900 ΧΧΧ ...)• Χρέωση με πιστωτική κάρτα• Universal Personal Telecommunications• Τηλε-ψηφοφορία• Εταιρικά Εικονικά Δίκτυα (VPN)• Φραγές, προωθήσεις, διασκέψεις, χρεώσεις καλουμένου,

Caller ID κλπ.• Δυναμική δρομολόγηση κλήσεων ελαχίστου κόστους• Φορητότα αριθμού (Number Portability)

ΙΣΤΟΡΙΚΟ

Εξέλιξη τηλεφωνίας ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ

– POTS (Plain Old Telephone Service), PSTN (Public Switched Telephone Network), ISDN (Integrated Services Digital Network), GSM/GPRS (κινητή τηλεφωνία 2ας γενιάς)

– SPC Stored Program Control – 1960/70– CCS Common Channel Signaling Network

• SS7 – 1970/80– IN/1 (Intelligent Network) – 1980/1990

• Service Control Point (SCP) – εξωτερικές βάσεις δεδομένων (π.χ. για 800-XXX…, 900-xxxx κλπ.)

• ITU: IN CS-1 (Capability Set 1)• Bellcore (USA): AIN (Advanced Intelligent Network)

– 3G, UMTS κινητή τηλεφωνία 3ης γενίας– VoIP (Voice over IP), H.323 (ITU - T) or SIP (Internet – IETF)

signaling

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ IN (Intelligent Network) ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ

ΦΟΡΗΤΟΤΑ ΑΡΙΘΜΟΥ

ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ DN: Directory Number

STP: Signaling Transfer Point SSP: Service Switching Point (Client) SCP: Service Control Point (Data Base)

LNP: Local Number Portability (Φορητότητα)

ΣΗΜΕΡΙΝH ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ

• SS7 & IN σε περιβάλλον εναλλακτικών παρόχων σταθερής και κινητής τηλεφωνίας

• Περιαγωγή (roaming), φορητότητα αριθμών, GSM 3G• ISDN Signaling VoIP SIP (Session Initiation Protocol, IETF)• IP Telephony (Real-time Transport Protocol - RTP over UPD, RTP

Control Protocol – RTCP over TCP)– Σαν υπηρεσία των ISPs ή– Σαν «ελεύθερη» υπηρεσία στο Internet, π.χ. Skype: Αρχιτεκτονική

peer-to-peer (p2p) overlay (εξέλιξη Kazaa), proprietary voice/video coding

– Σηματοδοσία: ITU Η.323 IETF SIP (TCP/UDP port 5060), διαλειτουργικότητα με SS7, μεταφορά υπηρεσιών IN σε περιβάλλον IP

– Υποστήριξη VoIP μέσω ευφυών κινητών τηλεφώνων (iPhone, Android): Viber (σύνδεση TCP τηλέφωνου με Viber servers για SIP-like signaling, TCP Port 5242 ή 4244)

• Video Conferencing σε IP– H.323 Multi-Conferencing Unit (MCU) SIP Gateway, Skype p2p– Real-Time Transport (RTP), fast video coding

• IPTV: Set-top Box σε τηλεοπτική συσκευή ή Multimedia PC– Broadcasting (HD)TV, Video on Demand, Streaming

ΔΙΕΥΘΥΝΣΕΙΣ H.323 - SIP

• Η.323: Αριθμοί τύπου Ε.164 (μέγιστο 15 αριθμοί), IP, email, URI (Universal Resource Identifier: URL – Universal Resource Locator ή/και URN Universal Resource Name) http://en.wikipedia.org/wiki/Uniform_resource_identifier– Αντιστοίχιση IP, H.323 Name (email,

maglaris@netmode.ntua.gr) με GDS (Global Dialing Scheme, π.χ. 0011892106544721) μέσω εξυπηρετητών αριθμοδότησης - Gatekeepers (π.χ. Public Gatekeeper pgk.vc.dfn.de)

• SIP: Μόνο URI και χρήση DNS– Παράδειγμα: sip:username:password@host:5860, ή TLS secure

sips:username:password@host:5061

8

ΣΥΓΚΛΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

• Υπηρεσίες Triple-Play (Internet, Voice, Video) πάνω σε ενοποιημένα δίκτυα IP

• Converging σε IP Multimedia System (IMS)

• Ανοικτό θέμα: Διασύνδεση Επιπέδων Ελέγχου σε περιβάλλον πολλαπλών διαχειριστικών περιοχών

ΑΠΟ ΤΙΣ ΠΟΛΛΕΣ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΗ ΕΠΙΠΕΔΩΝ ΕΛΕΓΧΟΥ ΠΟΛΛΑΠΛΩΝ ΑΥΤΟΝΟΜΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ (Multi-domain Control Protocols) ΟΙ ΜΟΝΕΣ ΠΟΥ ΕΧΟΥΝ ΠΕΤΥΧΕΙ ΜΕΧΡΙ ΣΗΜΕΡΑ ΕΙΝΑΙ ΔΥΟ:

• SS7 (διεθνής τηλεφωνία)• BGP (Internet)

9

SIP: Session Initiation Protocol [RFC 3261]

Βασικά στοιχεία:• Τηλεφωνικές/video κλήσεις πάνω από την υποδομή του Internet

• Οι χρήστες ταυτίζονται μπορούν να ταυτιστούν με διευθύνσεις email ή ονόματα εκτός από τηλεφωνικούς αριθμούς

• Δυνατότητα να επικοινωνήσεις με κάποιον καλούμενο, ανεξάρτητα με την IP που έχει και με το σημείο στο οποίο βρίσκεται

10

Το υλικό που ακολουθεί είναι από:

ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ SIP

• Για την εγκαθίδρυση μιας σύνδεσης το SIP (Session Initial Protocol) παρέχει μηχανισμούς:– Ενημέρωσης του υποδοχέα της κλήσης ότι κάποιος χρήστης θέλει να

επικοινωνήσει μαζί του– Επιλογής του επιθυμητού τύπου κωδικοποίησης του μέσου

επικοινωνίας, τόσο από τον καλών όσο και από τον καλούμενο χρήστη– Τερματισμού της κλήσης

• Για το προσδιορισμό της IP διεύθυνσης του καλούμενου:– Αντιστοιχεί ένα αναγνωριστικό στη τρέχουσα IP του καλούμενου

• Για τη σωστή διαχείριση μιας κλήσης, μπορεί να:– Προσθέσει νέα media streams κατά τη διάρκεια της κλήσης– Αλλάξει αν χρειαστεί τη κωδικοποίηση του μέσου κατά τη διάρκεια της

κλήσης– Προσκαλέσει και άλλους χρήστες στη τρέχουσα συνομιλία– Μεταβιβάσει τη κλήση ή να την κρατήσει σε αναμονή

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ SIP ΜΗΝΥΜΑΤΟΣ

• HTTP message syntax• SDP: Session Description Protocol• Το Call-ID είναι μοναδικό για κάθε

κλήση

• Στο παράδειγμα μας δε γνωρίζουμε την IP διεύθυνση του χρήστη Bob. Επομένως είναι απαραίτητη η χρήση ενδιάμεσων SIP εξυπηρετητών

• Ο χρήστης Alice αποστέλλει και λαμβάνει SIP μηνύματα χρησιμοποιώντας την default πόρτα του SIP (5060)

• Στο εν λόγω παράδειγμα ο χρήστης Alice καθορίζει μέσω της επικεφαλίδας ότι ο SIP client θα αποστέλλει και θα λαμβάνει SIP μηνύματα πάνω από UDP συνδέσεις

Δημιουργία κλήσης SIP σε γνωστή IP address

• Στo SIP invite μήνυμα της η Alice δηλώνει την IP address, το port, και το επιθυμητό encoding (PCM ulaw)

• O Bob στο “200 OK” message δηλώνει την IP address, το port και το επιθυμητό encoding (GSM)

• Η επικοινωνία στο SIP μπορεί να γίνει είτε πάνω από TCP ή UDP. Στην περίπτωση αυτή γίνεται με χρήση RTP/UTP.

• Το default port είναι το 5060

13

SIP Registrar

14

Όταν ο χρήστης Bob ενεργοποιεί τον SIP client της συσκευής του, γίνεται αποστολή μηνύματος καταχώρησης στον server που εξυπηρετεί τον συγκεκριμένο χρήστη

Απόσπασμα επικεφαλίδας μηνύματος καταχώρησης

SIP Proxy

15

• H Alice αποστέλλει “invite message” στο proxy server που την εξυπηρετεί και αφορούν τον Bob (e.g. bob@hisdomain.com)

• O proxy server είναι υπεύθυνος για την δρομολόγηση των SIP μηνυμάτων στον καλούμενο, ενδεχομένως μέσω ενδιάμεσων proxy

• Ο καλούμενος στέλνει απάντηση μέσω της ίδιας αλληλουχίας proxy servers

• O proxy server της Alice στέλνει στην Alice την IP διεύθυνση του Bob

• O proxy server της Alice είναι κάτι ανάλογο με τον τοπικό DNS server του δικτύου της

Παράδειγμα: Ο jim@umass.edu καλεί τον keith@upenn.edu

• (1) O Jim στέλνει INVITE message στον umass SIP proxy

• (2) O SIP Proxy προωθεί το μήνυμα στον upenn SIP registrar server

• (3) O upenn server επιστρέφει redirect message για επικοινωνία με keith@eurecom.fr

• (4) O umass proxy στέλνει INVITE message στον eurocom registrar.

• (5) O eurocom registrar προωθεί το INVITE message στον SIP client του Keith

• (6-8) SIP response message στον client του Jim

• (9) Κατευθείαν επικοινωνία μεταξύ των SIP clients

16