Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

1. Введение

2. Анализ тенденции развития IP-телефонии

3. Анализ технологии IP-телефонии

3.1 Основные цели создания КТС

3.2 Сравнение подходов к созданию КТС

3.3 Качество связи IP-телефонии

3.4 Безопасность IP-телефонии

4. Исследование протокола SIP

4.1 Основные характеристики SIP-протокола

4.3 Формат сообщения SIP-протокола

4.4 Алгоритмы установления соединения

4.5 Интеграция протокола SIP с IP-сетями

4.6 Реализация дополнительных услуг на базе протокола SIP

5. Архитектура сети SIP

5.1 Пример SIP-сети

6. Исследование протокола H.323

6.1 Архитектура H.323

6.2 Алгоритм функционирования протокола H.323

7. Разработка требований к создаваемой корпоративной сети IP-телефонии

8. Разработка корпоративной сети IP-телефонии

8.1 Выбор средств моделирования

8.2 Выбор протокола IP-телефонии

8.3 Выбор программного обеспечения IP-телефонии

8.4 Настройка компонентов корпоративной сети IP-телефонии

8.4.1 Базовая настройка Asterisk

8.4.2 Создание и настройка внутренних номеров

8.4.3 Подключение сотовых телефонов к сети Wi-Fi и выбор софтфона

8.5 Тестирование разработанной модели корпоративной сети IP-телефонии

Заключение

Список литературы



Введение

Активное совершенствование телефонии привело к тому, что ранее казавшиеся фантастическими возможности связи, стали сейчас доступны каждому. Таким нововведением является IP-телефония.

Услуги, предоставляемые IP-телефонией позволяют абонентам получить телефонное соединение достаточно высокого качества и при этом находиться абсолютно в различных точках планеты. Данное соединение будет не только высокого качества, но и дешевым, по сравнению с классическим телефонным соединением. Большая экономия денежных средств, происходит благодаря использованию глобальной сети Интернет. Ресурсы сети Интернет позволяют обмениваться информацией любого формата, что чрезвычайно удобно и действительно экономично.

1. 

1. Анализ тенденции развития IP-телефонии

Свою историю IP-телефония начинает с 1993 года. В этот год Чарли К. создал Maven. Это была первая программа, которая была предназначена для трансляции голоса посредством интернета. Программа для того времени представляла собой инновационный софт. Примерно в тоже время специалисты создали софт для видео конференций. Через год данный софт был испытан при запуске челнока Endeavor. Для того чтобы обеспечить доступность звука, был использован Maven. Таким образом, две программы независимые друг от друга совместили в одну. CU-SeeMe первый вариант софта подобного типа.

Израильские программисты из компании VocalTec сделали прорыв. Они предложили вариант программы, специально разработанной под ОС Windows. Таким образом появилась Internet Phone. Позже VocalTec отладили связи с Eris-Free network и спустя некоторое время пользователи исчислялись тысячами.

После создания первой программы, предназначенной для организации переговоров при помощи сети интернет, последовал поток нового софта. Таким образом, IP-телефония зарекомендовала себя как область с безграничными перспективами. Американцы в 1995 году вниманию пользователей был представлен DigiPhone. DigiPhone предлагал связь, где одновременно используется звук и видео. Этот момент отмечен как старт эры видеопереговоров.

Уже в 1996 году всем известная VocalTec совместно с Dialogic решила создать полноценный тандем компьютерной сети и обычного телефона. Цели проекта была в обеспечении полноценных разговоров при помощи обычного телефона, но с использованием IP-сети для передачи сигнала. Уже через год по специальным тарифам два пользователя с использованием стационарных телефонов стал реальностью.

IP-телефония в России

Во всем мире ждали появления IP-телефонии, и Россия не была исключением. В России интерес к технологии имел практический смысл. Так сложилось, что услуги международной телефонной связи, в нашей стране значительно дороже, чем на Западе. Внедрение IP-технологий позволяет вести телефонные переговоры по единому тарифу, не зависимо от дальности, что позволяет абонентам на большом расстоянии значительно сэкономить средства.

Реально строить сети IP-телефонии в России стали начиная с 1997 г. Спрос на технологию был большим, но услуга предоставлялась с пометкой «в тестовом режиме» потому, что вопрос с лицензированием был не решенным. Не смотрю на это, технология рекламировалась широко и демонстрировалась на выставках. Выстраивали очереди из желающих сделать вызов. Единственной компанией в то время, предоставляющее оборудование для IP-сетей являлась компания VocalTec. Представители компании, участвуя в множестве семинаров и конференциях, зачастую заявляли, что Россия опередила многие страны в области предоставления коммерческих услуг по междугородной и международной IP-связи.

Технический аспект, на то время, состоял в недоработке предлагаемого оборудования. Шлюзы могли поддерживать всего до 30 одновременных звонков, а связь была низкокачественной. Низкое качество связи приводило к сильному искажению голосовых сообщений.

Данные проблемы решились со временем. В 1998 г. произошел скачек в развитии технологии. Для формирования IP-пакетов и сжатия речи и стали использовать DSP-процессоры. Это позволило значительно повысить уровень качества передачи голоса. Уровень качества при передачи голоса практически достигало качества обычного телефонного разговора. Ограничение по пропускной способности шлюза исчезло. Компания Cisco разработала оборудование, которое решало множество проблем. Использование оборудования от Cisco, позволило поддерживать до 2520 одновременных разговоров.

Новые решения также были предложены многими производителями плат компьютерной телефонии. Для примера, фирма Dialogic выпустила серию DSP-плат DM3 IPLink, аппаратно реализующих функции IP-телефонии. К ним были приложены расширенные Си-библиотеки. Это позволило пользователю в соответствии с личными запросами запрограммировать систему IP-телефонии.

Экономические аспекты

В исторических исследованиях говорится, что компьютерная телефония была первые упомянута в 1996 г. Исследовательская компания Prost & Sullivan объем соответствующего рынка оценивала в 1,8 миллионов долларов. По прогнозам IDC (International Data Corporation) в 1999 г., он достигнет 560 млн. долл. и охватит 16 миллионов пользователей. Frost & Sullivan предсказывает, что к 2001 году объем рынка компьютерной телефонии достигнет 1990 миллиардов долларов т.е. ежегодный прирост составит 149%.

International Data Corporation сумела рассчитать длительность международных звонков в США. Длительность составляет 4 миллиарда минут. Длительность звонков внутри США составляет 1% от всего объема внутренних и международных звонков. Оборот средств в 2010 году на рынке IP-телефонии, по данным International Data Corporation, вырастет до 29,5 миллиардов долларов и 11% всех телефонных звонков будет совершаться посредством IP-соединения.

Killen&Associates более сдержана в своих досрочных прогнозах. Компания полагает, что к 2010 году объем рассматриваемого рынка 8 миллиардов долларов.

2. Анализ технологии IP-телефонии

ATM и IP-технология, технологии претендующие на место технологии для передачи голоса и передачи данных. ATM хорошо приспособлен для передачи данных и для передачи речи, а также может применяться в глобальных и локальных сетях. Однако, в локальных сетях его возможности чрезмерны, а с экономической точки зрения, технология дорогая и к тому же еще и сложная.

Если говорить об IP-технологии, то можно сказать, что она не имеет подобного качества для различных трафиков, но может использовать нижележащий протокол в качестве транспорта, в том числе и ATM. IP-технология широко применяется в глобальных и локальных сетях. По прогнозам установление стабильно высокого качества - это дело времени.

IP -- это протокол без установления соединения. Каждый пакет данных или фрагмент сжатой речи адресуется независимо от других. Передача происходит в соответствии с таблицами маршрутизации. Содержание таблиц изменяется каждым из узлов при изменении топологии сети. Сети, такие как IP, очень гибкие т.к. обеспечивают обслуживание по мере возможности, однако они плохо предсказуемы и не имеют стабильности.

2.1 Основные цели создания КТС

Внутри предприятия, завершающим шагом в создании гибкой инфраструктуры, является создание корпоративной телефонной сети. КТС позволит быстро организовать и динамично поддерживать рабочие проектные группы, организовывать внешние взаимодействия и соответственно внутреннюю связь. Прежде чем сделать выбор в пользу того или иного решения, следует обратить внимание не только на стоимость, но и необходимо определить функциональные потребности организации.

Корпоративные телефонные сети могут предоставить следующие сервисы:

· связь внутри предприятия;

· междугородняя телефонная связи;

· оптимизированный, высокоэффективный выход в ТФОП с расширенными сервисами;

· доступ к множеству операторов междугородней и международной связи;

· обеспечение доступа к студиям по проведению корпоративных конференций.

Главным образом, актуальность создания корпоративной телефонной сети, обусловлена двумя факторами. С одной стороны, внутренний парк АТС уже исчерпал свои возможности и соответственно необходима замена, а с другой - использование телекоммуникационной внутренней инфраструктуры позволяет применять современные решения, при этом использовать только свои ресурсы т.е. не покупать сервисы у операторов. Так появилась возможность расширить сферу применения СПД, используя ее для организации аудио/видео трафика, а не только для передачи данных.

Реализация корпоративной телефонной сети может позволить максимально интегрировать организаций на базе внутренней канальной инфраструктуры, с одной стороны, и, с другой, снизить стоимость услуг на внешнем рынке к минимуму. Есть несколько способов реализации КТС. Одним из способов реализации является организация собственной традиционной ТС, другим способом может быть Centrex.

Понятие Centrex появилось в 60-х годах в США. В него вкладывалось общее название способа предоставления услуг связи абонентам нескольких компаний на основе совместно используемого оборудования одной учрежденческой станции PBX (Private Branch Exchange).

Основным преимуществом Centrex является то, что организации при создании выделенных КС экономят средства, необходимые на приобретение, установку и эксплуатацию собственных станций. Абоненты Centrex образуют замкнутые группы пользователей Closed Users Group с ограниченным доступом извне, для которых в станциях сети реализуются виртуальные PBX.

Кроме сокращенного набора номера, базовыми функциями Centrex являются:

· Call Transfer

· Call Forwarding

· Call Pick-up

· Call Waiting

· Call Hold

· Hot Line

Описание функций Centrex

Call Transfer - перевод соединения на телефонный номер третьего абонента.

Call Forwarding - переадресация вызова на номер заранее определенный, в пределах CUG.

Call Pick-up - перехват вызовов.

Call Waiting - информация о поступившем вызове в сост. разговора.

Call Hold - перевод разговора с одного соединения на другое соединение в состояние разговора.

Call Back - установка соединения с абонентом который ранее был занят.

Hot Line - прямой вызов.

Данные услуги привлекательны не только для абонентов, но являются выгодными для операторов сети т.к эти услуги для них источник дополнительного дохода, а так же эффективное средство уменьшения неудачных попыток установления соединения. Стоит отметить, что любая система имеет недостатки и эта система не исключение.

Первым недостатком является то, что оборудование для данной системы можно только арендовать, его нельзя купить; во-вторых, для множества новых приложений необходимо, чтобы сервер приложений был соединен с PBX кабелем последовательного обмена, но это возможно только в том случае, если оба они находятся в помещении компании; в-третьих, новыми функциональными возможностями PBX компания может воспользоваться только после того как телефонная станция произведет необходимую модификацию оборудования, однако, эти возможности уже утратят свою новизну [1].

Построение собственной КТС является альтернативным решением. До недавнего времени единственный путь развития - приобретение УАТС, постепенно уступает свое место решениям построения сети на основе технологии VoIP.

2.2 Сравнение подходов к созданию КТС

телефония протокол корпоративный сеть

На сегодняшний день существует два основных пути создания собственной корпоративной телефонной сети.

Приобретение собственного телефонного оборудования является первым способом, например, УАТС и подключение ее к ТФОП. Данный вид подключения может быть произведен с помощью аналоговых абонентских линий или с помощью подключения по потоку E1. В случае аналогового подключения кол-во номеров, выделенных оператором ТФОП равно количеству линий. Однако такой вариант приемлем лишь для офисных мини-АТС т.к. не может в полной мере удовлетворить потребности корпоративного клиента ведь количество абонентов исчисляется сотнями и не редко тысячами и к тому же с экономической точки зрения становится не эффективным. Для организация не больших масштабов, аренда цифрового потока нерентабельна поскольку использовать его емкость рационально является невозможным.

Функции УАТС можно распределить на следующие группы. В первую группу входят основные телефонные функции, включающие установку соединения внутри станции и с внешними абонентами. В группу интеллектуальных функций можно включить переадресацию, удержание и перехват вызовов, сокращенный набор, автонабор и т.п.

Важную роль играют вопросы ИБ (информационной безопасности) предприятия, ведь обеспечить конфиденциальность на много легче, если ТС находится под контролем самой организации.

С экономической точки зрения, наиболее выгодным решением развитием КТС, является построение сети на базе VoIP[2]. Стоит отметить, что важным элементом данной сети является наличие существующей ЛВС и/или СПД.

Следует сразу отметить то, что переход на IP-технологию при построении КТС предоставляет множество преимуществ. В первую очередь пакетная телефония позволит значительно сэкономить необходимую полосу пропускания каналов, а это ведет к снижению тарифов, особенно на международные переговоры. Это несомненно привлекательно как для операторов, так и для корпоративных клиентов.

Во-вторых, использовать единую кабельную инфраструктуру для сетей передачи данных и телефонии. Так как IP-телефоны сотрудников и их ПК подключены к одной розетке, снижается количество кабелей. Данный вариант обеспечивается коммутатором, который встроен в сам телефонный аппарат.

В КС IP-телефонии всем аппаратам присваивается уникальный IP-адрес в рамках принятой адресации. Адрес назначается администратором сети или же автоматически с помощью DHCP технологии. Вместе с IP-адресом большинство аппаратов получают от DHCP-сервера информацию об источнике индивидуальных файлов конфигурации, при необходимости, новые версии ПО. По сравнению с традиционными телефонными сетями, такой подход упрощает обслуживание абонентов.

С точки зрения удобства эксплуатации, первые корпоративные сети IP-телефонии имели существенный недостаток - они требовали местного электропитания. В настоящее время решение этой проблемы найдено. Производители стали предлагать модели коммутаторов, обеспечивающие удаленное питание IP-телефонов по Ethernet-проводке (PoE) и большинство моделей IP-телефонов также поддерживают питание по стандарту IEEE 802.3af. Некоторые производители, помимо этого варианта, предлагают многопортовые инжекторы питания PoE по разумным ценам.

Реализация новых видов сервиса на базе традиционных УАТС затруднительна, а современные системы корпоративной IP-телефонии поддерживают все эти сервисы без проблем. Это делает IP-телефонию наиболее популярной в глазах абонентов. Примером может служить универсальный операторский центр, сопряженный с web-сайтом электронной коммерции компании. Благодаря протоколу IP интеграция телефонных и компьютерных приложений становится прозрачной [2].

В качестве еще одного примера можно привести систему обработки унифицированных сообщений (unified messaging). Абонент КТС, благодаря этой системе, может производить обмен голосовыми сообщениями, послание электронной почты и факсами с помощью одного терминального устройства. Таким устройством может служить даже сотовый телефон абонента. После прохождения авторизации в системе, абонент имеет возможность узнать содержимое своего почтового ящика с помощью речевого синтезатора или послать факс, используя функции автоматического распознавания речи.

Сейчас, на рынке борются два подхода к построению КТС. За IP-телефонию в рафинированном виде выступают производители, пришедшие из мира сетей передачи данных. Производители, десятилетиями изготавливающие традиционные УАТС, настаивают на решениях, дополняющих обычные станции новыми возможностями. Вероятно, оба этих подхода будут существовать совместно довольно долго, однако уже сейчас видна тенденция к их сближению.

Недостатки IP-телефонии

Некоторые недостатки IP-телефонии:

· электропитание и доступ в интернет. В стандартной ТС преимуществом является то, что у абонента есть возможность звонить при отсутствии электропитания. Если говорить о VoIP-телефонах, то там другая ситуация. Для таких телефонов нужно не только электропитание, но и доступ в интернет.

· качество передачи голоса зависит от многих факторов. Причем, часть факторов можно контролировать (в собственной ЛС), а другие факторы нельзя контролировать (например, качество услуг VoIP-провайдера).

Преимущества IP-телефонии

Для корпоративных пользователей главными преимуществами IP-телефонии являются:

· гибкая маршрутизация вызовов;

· распределенная коммутация;

· компьютерная обработка телефонных сообщений;

· рациональное использование денежных средств;

· поддержка удаленных пользователей;

· возможность постепенно финансировать создание корпоративной телефонной сети;

· отсутствие дорогостоящих компонентов;

· нет привязки компонентов КТС к определенному производителю.

2.3 Качество связи IP-телефонии

Телефонная сеть создана так, что качество связи было остается высоким даже при высоких нагрузках, а IP-телефония не гарантирует высокого качества. Качество связи IP-телефонии при повышении нагрузки значительно падает.

Как правило, качество оценивают по следующим основным характеристикам:

· время задержки (период, прошедший с момента, когда первый абонент произнес фразу и когда она второй абонент ее услышит);

· частота «пропадания» голосовых пакетов;

· уровень искажения голоса.

Задержки уменьшаются благодаря следующим факторам:

· телефонные серверы совершенствуются. Разработчики улучшают алгоритмы и тем самым борются с задержками;

· развиваются частные сети. Владельцы могут контролировать ширину полосы пропускания и, соответственно, величины задержки;

· развивается Интернет. Раньше Интернет не был рассчитан на коммуникации в режиме реального времени.

По вторым двум характеристикам в сравнении с первыми решениями IP-телефонии качество связи улучшилось. Восстановление потерянных пакетов и улучшение качества связи позволило достичь уровня, когда абоненты достаточно легко понимают речь. Конечно, понятно, что на темп беседы значительно влияют задержки. Для человека до 250 мл секунд не заметны. Решения IP-телефонии, существующие в настоящее время превышаю данный предел и можно сказать, что разговор становится похожим на связь по телефонной связи через спутник. Такую связь оценивают удовлетворительно, которая требует лишь привыкания и задержки становятся совсем не заметными.

Оценка качества, при использовании различных протоколах сжатия, проводится различными способами. Один из подходов - использование субъективных методов. В субъективных методах, достаточно большая группа людей, оценивает качество связи. Самый известный метод - это метод общего мнения. Группа людей дает оценку качества связи, а после, их мнение усредняется.

Таблица 1 показывает оценки качества связи, которые могли колебаться от 1 до 5.



Таблица 1

Качество Оценка MOS

Высокое	4.0 - 5.0
Стандартное телефонное	3.5 - 4.0
Приемлемое	3.0 - 3.5
Синтезированный звук	2.5 - 3.0

В Интернет-телефонии основной проблемой являются задержки. Причины возникновения задержек различны. Некоторые из них связаны с принципом построения сетей TCP/IP, а другие зависят от скорости модема, общей нагрузки сети и качества линий связи. Если задержка превысит 250 мс., она станет заметной для абонентов. Паузы чаще вклиниваются в беседу случайным образом. Чаще всего паузы вклиниваются на полуслове. К такому диалогу можно привыкнуть. Для повышения качества можно приобрести более быстрый модем, а провайдера выбрать с мощными каналами связи.

Рассчитывать дальнейшее повышение качества IP-телефонии только совершенствованием алгоритмов кодирования речи не приходится. Необходимо бороться с фундаментальным недостатком сети Интернет - непредсказуемые задержки в длинных цепочках маршрутизации. Существует несколько решений.

Одно из таких решений - внедрение протоколов резервирования ресурсов (типа RSVP). Но есть сомнения в масштабируемости. Данное решение в любом случае влет дополнительные затраты.

Замена традиционно программных маршрутизаторов на аппаратные маршрутизирующие коммутаторы это второе возможное решение. В настоящее время данная технология имеет бурное развитие, однако она недостаточно опробована и данное решение требует больших инвестиций.

Следующее решение заключается в дифференциации пакетов сети Интернет по необходимой срочности их доставки. IPv6 устраняет «равноправие» пакетов и позволит мультимедиа-данным добираться по назначению значительно быстрее. Высший приоритет получат высший приоритет. Предполагается, что протокол IPv6 снимет множество проблем Интернет-телефонии [3].

Четвертое решение самое радикальное. Решение заключается в отказе от плохо контролируемой сети Интернет как от среды передачи телефонных потоков. Шлюзы IP-телефонии могут быть связаны через выделенную высокоскоростную сеть с коммутацией ячеек, обеспечивающую необходимое качество обслуживания. Использование сети с низкими и предсказуемыми задержками обеспечит более качественную передачу речи, но данное решение требует высоких затрат. На создание глобальной высокоскоростной сети, параллельной Интернету, потребуются миллиарды и десятки лет работы.

В настоящее время прослеживаются три области приложения Интернет-телефонии:

· для организаций;

· для конечных пользователей;

· для интернет провайдеров.

Компаниям, которые имеют удаленные филиалы, IP-технологии дают возможность организации голосовой связи при помощи уже существующих корпоративных IP-сетей.

Для конечных пользователей, наверняка, Интернет-телефония будет выгодна. В данной ситуации достаточно все понятно. Они получат телефонную связь с поминутной, довольно низкой, оплатой. Однако частные лица смогут воспользоваться услугами IP-телефонии только если в их регионе имеется компьютерно-телефонный шлюз.

Есть область, в которой особое стратегическое преимущество предоставляет IP-телефония - это возможность предоставления дополнительных услуг за счет тесной интеграции с мультимедийным компьютером и другими Интернет-приложениями. Например, с помощью данной технологии можно будет, обратившись в техническую поддержку задать все интересующие вопросы или на пример обратившись в интернет магазин, задать дополнительные вопросы или уточнить свой выбор.

2.4 Безопасность IP-телефонии

Типы угроз в сетях IP-телефонии

Большую опасность в IP-телефонии представляют следующие угрозы:

1. Подмена данных о пользователе.

2. Подслушивание.

3. Манипулирование данными.

4. Отказ от обслуживания (Denial of Service, DoS).

Подмена данных о пользователе говорит о том, что пользователь сети не является достоверным. Иначе говоря, пользователь выдает себя за другого. Это грозит тем, что злоумышленник может получить доступ к важным механизмам системы. Механизмы аутентификации и авторизации в сети повысят уверенность в том, что пользователь, с которым устанавливается соединение, является истинным и что ему можно предоставить санкционированный доступ.

Передача данных о пользователях или частных конфиденциальных данных по каналам незащищенным от злоумышленников может привести к плачевным последствиям. Злоумышленники могут подслушать данные и после воспользоваться ими. Чтобы снизить вероятность подслушивания необходимо пользоваться шифрованием данных.

В принципе можно изменить данные, которые передаются по каналам связи. Технология защиты целостности данных используется по многих методах шифрования. Эта технология предотвращает несанкционированное изменение данных.

DoS это разновидность хакерской атаки, в результате атаки важные системы будут недоступны. Эта недоступность достигается переполнением системы ненужным трафиком. На обработку этого трафика уходят все ресурсы процессора и памяти. Система связи должна иметь возможность распознавания подобных атак и должна уметь ограничивать возможность воздействия атак на сеть.

Базовыми элементами в области безопасности являются аутентификация, целостность и активная проверка.



3. Исследование протокола SIP

3.1 Основные характеристики SIP-протокола

SIP (Session Initiation Protocol) протокол относящийся к прикладному уровню. Данный протокол предназначен для модификации, организации и завершения сеансов связи: телефонных соединений и распределения мультимедийной информации, мультимедийных конференций. Пользователям предоставляется возможность принимать участие в уже существующих сеансах связи, а также приглашать других пользователей к новом у сеансу и соответственно сами могут быть приглашенными. Такие приглашения могут быть адресованы как одному пользователю, так и группе, также приглашения можно отправить всем пользователям сразу [3].

Протокол Session Initiation Protocol разработан группой Multiparty Multimedia Session Control комитета Internet Engineering Task Force, а в документе RFC 2543 представлены спецификации протокола. Рабочей группой MMUSIC в основу протокола были заложены следующие принципы:

· персональная мобильность пользователей;

· масштабируемость сети;

· расширяемость протокола;

· интеграция в стек существующих протоколов Интернет, разработанных IETF;

· взаимодействие с другими протоколами сигнализации.

Персональная мобильность пользователей

В пределах сети пользователи могут перемещаться без ограничений, следовательно, услуги связи могут предоставлять пользователям в любом месте этой сети. Каждому пользователя назначается уникальный идентификатор, а сеть соответственно предоставляет ему услуги связи вне зависимости от его местоположения. Чтобы получить такую возможность, пользователю необходимо проинформировать сервер определения местоположения с помощью специального сообщения -Register-.

Масштабируемость сети

Данный параметр, в первую очередь, характеризуется возможностью добавления элементов сети при ее расширении. Структура сети на базе SIP полностью соответствует данному требованию.

Расширяемость протокола

Расширяемость характеризуется возможностью дополнения функциями при введение новых услуг, а также его приспособленность работать с приложениями.

За счет введения новых заголовков сообщений производится расширение функций SIP-протокола. Как уже говорилось ранее, они должны быть зарегистрированы в организации IANA. Если SIP-сервер принимает сообщения с полями, которые ему не известны, то он их просто игнорирует и обработает только те поля, которые ему известны.

Интеграция в стек существующих протоколов Интернет

SIP протокол это часть глобальной архитектуры мультимедиа, разработанной IETF. Данная архитектура включается в себя:

· протокол резервирования ресурсов;

· транспортный протокол реального времени;

· протокол передачи потоковой информации в реальном времени;

· протокол описания параметров связи.

Функции SIP протокола, являются не зависимыми ни от одного из выше перечисленных протоколов.

Взаимодействие с другими протоколами сигнализации

SIP может быть совместно использован с H.323. Протокол SIP имеет возможность взаимодействия с системами сигнализации ТфОП - DSS1 и ОКС7. Для того чтобы упростить такое взаимодействие, было предусмотрено, что с0игнальные сообщения протокола SIP имеют возможность переносить не только SIP-адрес, но и телефонный номер формата E.164 или любого др. формата. Протокол SIP, наравне с H.323 и ISUP/IP, может быть применен для синхронизации работы устройств управления шлюзами. Еще одной важной особенностью протокола является то, что протокол приспособлен к обеспечению доступа пользователей сетей IP-телефонии к услугам интеллектуальных сетей.

Адресация

Чтобы организовать взаимодействие с уже существующим приложением IP-сетей, и чтобы обеспечить мобильность пользователей SIP протокол использует адрес, который можно сравнить с адресом электронной почты. В роли адреса рабочих станций выступает SIP URL.

SIP-адреса бывают следующих видов:

· name@домен;

· name@хост;

· name@IP-адрес;

· №телефона@шлюз.

Т.о., в адресе содержится две части. В первой части содержится имя пользователя, который зарегистрирован в домене или на рабочей станции. В случае, когда вторая часть адреса идентифицирует какой-либо шлюз, тогда в первой части нужно указать абонентский номер телефона.

Во второй части адреса может быть указано имя домена, рабочей станции или шлюза. Чтобы определить IP-адрес устройства нужно обратиться к службе доменных имен -DNS. В случае, когда во второй размещается IP-адрес, то с рабочей станцией можно связаться напрямую.

В начале SIP-адреса ставится слово «sip:», указывающее, что это именно SIP-адрес, т.к. бывают и другие (например, «mailto:»). Ниже приводятся примеры SIP-адресов:

sip: ccc@xxx.xxxxxx.ru

sip: user11@192.168.x.x

sip: 232-63-63@gateway.ru

3.1. 

3.2 Формат сообщения SIP-протокола

Структура сообщений

Рассматривая архитектуру «клиент-сервер» совершенно очевидно, что сообщения делятся на запросы клиента и на ответы сервера.

К примеру, чтобы установить соединение, пользователю, который совершает вызов, должен сообщить серверу множество параметров, таких как адрес вызываемого пользователя, параметры информационных каналов и другое. SIP-серверу это сообщение будет передано в специальном виде и специальном SIP-запросе. Пользователь, который принимает вызов, также должен передать ответ на запрос, где будет указано множество параметров для вызывающего пользователя.

Все ответы и запросы (сообщения) SIP-протока, представляют собой последовательность строк. Эти строки закодированы согласно документу RFC 2279. Как уже говорилось ранее, синтаксис SIP-сообщений, идентичен синтаксису HTTP. На рис. 1 представлена общая структура SIP-сообщений.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 - Структура сообщений протокола SIP

Любое SIP-сообщение начинается со стартовой строки. В случае, когда сообщение представляет собой запрос, в строке указывается тип запроса, адресат и номер версии протокола. Если же сообщение представляет собой ответ на запрос, то в таком случае будет указан тип сообщения, номер версии протокола и расшифровка, предназначенная только для пользователя.

Заголовки сообщений содержать в себе следующую информацию: сведения об отправителе, адресате, пути следования и др. Если говорить в целом, то заголовки содержать в себе информацию, которая необходима для обслуживания данного сообщения.

Подробнее о заголовках информация будет представлена ниже.

Сообщение SIP-протокола может содержать так называемое тело сообщения. Тело сообщения в запросах ACK, INVITE и OPTIONS содержит описание сеансов связи. Запрос BYE не содержит тела сообщения. Более подробно необходимо рассмотреть ситуацию с запросом REGISTER. С ответами на запросы все иначе: ответы могут содержать тело сообщения, но содержимое этого тела может быть разным.

Заголовки сообщений

SIP-протокол определяет четыре вида заголовков (Таблица 2).

Таблица 2

Виды заголовков сообщений SIP

Общие заголовки	Заголовки содержания	Заголовки запросов	Заголовки ответов
Call-ID	Content-Encoding	Accept	Allow
Contact	Content-Length	Accept-Encoding	Proxy-Authenticate
CSeq	Content-Type	Accept-Language	Retry-After
Date		Authorization	Server
Encryption			Unsupported
Expires		Hide	Warning
From		Max,Forwards	WWW,Authenticate
Record,Route		Organization
Timestamp		Priority
To		Proxy, Authorization
Via		Proxy,Require
		Route
		Require
		Response,Key
		Subject
		User,Agent

Как видно из таблицы 2 есть следующие виды заголовков:

· общие заголовки;

· заголовки содержания;

· заголовки запросов;

· заголовки ответов.

Общие заголовки - это те заголовки, которые присутствуют в запросах и ответах. Заголовки содержания, соответственно, содержат в себе информацию об источнике запроса и знают размер тела сообщения. Вся дополнительная информация о запросе содержится в заголовке запросов, а дополнительная информация об ответе содержится в заголовке ответов.

У каждого заголовка есть название, за этим названием ставится двоеточие и за двоеточием следует значение заголовка. Соответственно в значении указываются передаваемые данные. Особо стоить отметить, что в случае, когда сервер принимает сообщение, а заголовок сообщения ему не известен, то такой заголовок будет проигнорирован.

Call-ID-уникальный идентификатор пользователя, который подобен call reference в сигнализации DSS-1. Сторона, инициирующая вызов, присваивает значение идентификатору. Заголовок состоит из букв и цифр, а также имени рабочей станции, той самой, которая присваивала значение идентификатору. Символ «@» разделяет эти значения. В ситуации, когда к одной мультимедийной конференции относится несколько соединений, тогда им буду назначены разные идентификаторы Call-ID [3].

Для определения адресата используется заголовок To. В случае, когда все терминалы пользователя зарегистрированы под одним адресом SIP URL, используется параметр «tag». Параметр служит для идентификации определенного терминала. Посланный запрос может достичь разные терминалы пользователя. Чтобы определить и выбрать нужный терминал нужно иметь метку tag. Эту метку в заголовок вставляет терминал вызванного пользователя и после чего отправляет ответ.

Если, например, необходимо чтобы на дисплее графически отображалось имя пользователя, то необходимо поместить имя также в поле To.

Чтобы идентифицировать пользователя, который отправил запрос, используется заголовок From. Структура заголовка From идентична полю To.

CSeq заголовок представляет собой уникальный идентификатор запроса. Относится к одному соединению. Служит для соотношения с запроса и ответа на запрос. Заголовок состоит из двух частей: натурального числа, которое лежит в диапазоне от 1 до 232 и типа запроса. В каждом принимаемом запросе сервер обязан провести проверку значения CSeq и если значение CSeq больше предыдущего, то запрос нужно считать новым.

Заголовок Via используется для того, чтобы не попасть в ситуации, когда запрос попадает в замкнутый круг или наоборот, когда нам необходимо, чтобы запросы и ответы проходили по одному и тому же пути. Отправленный запрос, может проходить через несколько прокси-серверов. Каждый прокси-сервер, на который поступил запрос, обработает его и отправит его к следующему прокси-серверу. Продолжаться это будет до тех пор, пока запрос не достигнет адресата. Т.о. в заголовке Via будет отображаться весь пройденный путь запроса т.к. каждый прокси-сервер при получении запроса, дописывает поле со своим адресом. Из запроса содержимое полей Via копируется из запросов в ответы на них. Далее, каждый сервер, через который проходит ответ, удаляет поле Via со своим именем.

Если прокси-сервер хочет, чтобы последующие запросы прошли через него, то он вписывает свой адрес - SIP URL - в заголовок Record-route.

Для определения формата описания сеанса связи используется заголовок Content-Type. Само описание сеанса, например, в формате протокола SDP, включается в тело сообщения.

Для указания размера тела используется заголовок Content-Length.

После рассмотрения, наиболее часто встречающиеся заголовки сообщений SIP-протокола, нужно обратить внимание на то, что запросы и ответы на них могут включать в себя лишь определенный набор заголовков (Приложение 1).

Запросы

В действующей версии протокола SIP имеется шесть типов запросов. Каждый из запросов предназначается для выполнения множества задач, а это не малое преимущество протокола SIP. Благодаря этому, количество сообщение, которыми обмениваются терминалы и серверы, сводится к минимуму. При помощи запросов клиент может сообщить свое местоположение в текущий момент, пригласить пользователей принять участие в конференции, завершать сеансы связи и т.д. По названию из стартовой строки сервер определяет тип принятого запроса. В этой же стартовой строке указывается SIP-адрес оборудования (в поле Request-URL) т.е. того оборудования кому запрос был адресован. Содержимое полей To и Request-URL может различаться.

Запрос INVITE используется для приглашения пользователей принять участие в сеансе связи. Запрос может содержать в себе информацию о сеансе связи, например, вид информации, которая будет передана и параметры, которые необходимы для того чтобы можно было принимать эту информацию или же может быть указан вид информации, которую вызываемый пользователь может передавать. Ответы на запросы типа INVITE могут содержать информацию о типе информации, которую вызываемый пользователь будет принимать и может быть указан вид информации, которую вызываемый пользователь будет передавать.

В состав содержания сообщения могут включаться данные, которые необходимы для аутентификации абонента, и, следовательно, доступа клиентов в SIP-серверу. Если возникает необходимость изменить параметры текущего сеанса связи, то можно передать запрос INVITE, где будут указано новое описание сеанса. Запрос INVITE также может быть использован для приглашения пользователей принять участие в уже существующем сеансе связи.

ACK-запрос подтверждения приема ответа на запрос INVITE. Необходимо отметить, что ACK может быть использован только совместно с запросом INVITE, то есть этим сообщением оборудование пользователя, с которого был отправлен запрос INVITE, получило окончательный ответ на свой запрос. В сообщении ACK может быть окончательное описание сеанса связи, передаваемое вызывающим пользователем.

Запрос CANCEL отменяет обработку запросов, которые были переданы ранее. Стоит отметить, что запрос CANCEL не может повлиять на запросы, которые уже обработаны. Рассмотрим применение запроса CANCEL на примере. В момент, когда прокси-сервер для поиска пользователя размножает запросы по нескольким направлениям и в одном из направлений находится нужный пользователь, то тут как раз и срабатывает CANCEL. Отмена обработки запроса по остальным направлениям останавливается благодаря запросу CANCEL.

Чтобы завершить соединение, оборудование вызываемого или вызывающего пользователя пользует запрос BYE. Оборудование, которое получило запрос на завершение сеанса связи, т.е. прекращение передачи мультимедийной информации должно подтвердить его выполнение ответом 200 OK.

Как уже указывалось ранее, используя запрос типа REGISTER, пользователь может сообщить свое текущее местоположение. В этом запросе содержатся следующие поля:

· поле To, в котором содержится информация, которую нужно сохранить или модифицировать на сервере;

· поле From содержит в себе информацию об адресе пользователя, который инициирует регистрацию. Зарегистрироваться может он сам или же его могут зарегистрировать, например, секретарь.

· поле Contact содержит информацию о новом адресе пользователя. По этому адресу в дальнейшем будут передаваться все запросы INVITE. В случае, когда поле Contact отсутствует в запросе REGISTER, регистрация остается прежней. Если регистрация отменяется, то помещается символ «*».

· поле Expires информирует о времени, в течение которого регистрация будет действительна. Время указывается в секундах. В случае отсутствия данного поля, будет назначено время по умолчанию - 1 час. По истечению времени, регистрация отменяется. Отменить регистрацию можно передачей сообщения REGISTER с полем Expires, этому поле необходимо указать значение «0».

Используя запрос OPTIONS, пользователь узнает информацию о функциональных возможностях терминала вызываемого пользователя. В ответе соответственно указываются требуемые сведения. Применение данного запроса ограничивается теми случаями, когда необходимо узнать функциональные возможности для установления соединения. Для установления соединения запрос этого типа не используется.

При проведении испытаний протокола SIP в реальных сетях выяснилось, что для решения многих задач, вышеуказанных запросов не достаточно. Соответственно, следует ожидать, что будут введены новые сообщения. Столкнувшись с проблемами, был введен новый тип запроса - INFO. Используется запрос в следующих случаях:

· для переноса сигнальных сообщений ТфОП/ISDN/сотовых сетей между шлюзами в течение разговорной сессии;

· для переноса сигналов DTMF в течение разговорной сессии;

· для переноса биллинговой информации.

Для более ясного понимания, в таблице 3 приведено краткое описание запросов.

Таблица 3

Запросы SIP

Тип запроса	Описание запроса
INVITE	Приглашение пользователей к сеансу связи
ACK	Подтверждение окончательного ответа на INVITE
BYE	Завершение сеанса. Воспользоваться может любой участник сеанса связи.
CANCEL	Отменяет обработку запросов с теми же заголовками Call_ID, To, From и CSeq, что и в самом запросе CANCEL
REGISTER	Служит для регистрации пользователя по текущему местоположению
OPTION	Запрос информации о функциональных возможностях терминала

Ответы на запросы

Прокси-сервер после приема и интерпретации запроса передает ответ на запрос. Содержимое ответа может быть различным:

· подтверждение на установление соединения;

· передача запрошенной информации;

· информация о неисправностях и т.д.

Структуру ответов и виды ответов SIP-протокол перенял у протокола HTTP.

Существует несколько типов ответов, которые несут разную функциональную нагрузку. Тип ответа кодируется трехзначным числом. В этом числе особо важную значимость имеет первая цифра. Именно первая цифра определяет класс ответа, а две остальные цифры только несут дополнительную информацию об ответе. Бывают случаи, когда оборудование может не знать все коды ошибок, но оно в любом случае должно распознавать первую цифру ответа.

Ответы разделяются на две группы: информационные и финальные. О том, что запрос обрабатывается, показывают информационные ответы. Такие ответы кодируются трехзначным числом и начинаются на 1. Некоторые ответы, такие как, 100 Trying, служат для установки таймеров в нуль на оборудовании, которое отправило запрос. В случае, если ответ на запрос к моменту срабатывания таймера не получен, то будет решено, что запрос потерян, и он будет отправлен повторно. Один из часто встречающихся ответов - 180 Ringing. Он означает, что вызываемый абонент получает сигнал о входящем вызове.

Финальные ответы также кодируются трехзначными числами, числа начинаются на 2, 3, 4, 5, 6. Эти числа говорят о том, что запрос обработан и когда нужно, содержат результат обработки. Рассмотрим назначение каждого из типа запроса.

Ответы типа 2XX означают, что запрос обработан успешно. Сейчас из всех ответов типа 2XX есть только один - 200 OK. Значение ответа зависит только от того, на какой запрос нужно отвечать:

· INVITE (ответ на данный запрос сообщает о том, что оборудование на которой был отправлен запрос, готово принять участие в сеансе связи; в теле данного ответа указывается информация о функциональных возможностях, принимающего запрос, оборудования);

· BYE (ответ сообщает информацию о завершении сеанса связи, в теле ответа никакой информации не содержится);

· CANCEL (ответ сообщает об отмене поиска);

· REGISTER (ответ сообщает об успешной регистрации);

· OPTION (передача информации, где указываются функциональные возможности оборудования, эти сведения указываются в теле ответа).

Ответы типа 3XX содержат информации о новом местоположении вызываемого пользователя или передают информацию, которая может понадобиться для нового вызова:

· 300 Multiple Choices - ответ в котором указываются несколько SIP-адресов. По этим адрес можно найти пользователя который нужен. Вызывающему пользователю предлагается выбрать один;

· 301 Moved Permanently - ответ к котором сообщается, что пользователь которого вызывают, больше не находится по адресу, указанному в запросе, а также сообщается, что запросы нужно направлять по адресу, который указан в поле Contact;

· 302 Moved Temporary - ответ в котором сообщается, что пользователь временно находится по другому адресу. Промежуток времени, соответственно можно указать в поле Expires.

· Ответы типа 4XX предоставляют информацию об ошибке, которая возникла в запросе. После получения подобного ответа, пользователь не должен передавать запрос повторно, если он предварительно его не модифицировал:

· 400 Bad Request - ответ означает, что в запросе допущена синтаксическая ошибка и запрос не понятен;

· 401 Unauthorized - ответ означает, что запрос требует процедуру аутентификации пользователя. Существует несколько вариантов проведения данной процедуры, но в ответе указывает вариант, который необходимо провести;

· 403 Forbidden - ответ означает, что запрос был понятен, но выполнение не возможно. Такая ситуация, может возникнут из-за множества причин. Например, запросы с этого адреса могут просто не обслуживаться;

· 485 Ambiguous - ответ означает, что адрес в запросе не определяет однозначно вызываемого пользователя;

· 486 Busy Here - ответ означает, что в настоящее время, вызываемый пользователь не может принять вызов по данному адресу. Ответ не исключает возможности связаться с клиентом другим способом. Например, по другому адресу или просто оставить сообщение в речевом почтовом ящике.

Ответы типа 5XX несут в себе информацию, о том, что запрос не будет обработан сервером из-за отказа сервера:

· 500 Server Internal Error - ответ в котором сообщается, что из-за внутренней ошибки, сервер не может обслужить запрос. Спустя некоторое время клиент может попытаться отправить запрос повторно;

· 501 Not Implemented - ответ в котором сообщается, что в сервере нет реализованных функций, необходимых для обслуживания данного запроса. Ответ передается, например, в том случае, если сервер не может распознать тип запроса.

· 502 Bad Gateway - ответ в котором сообщается, что сервер, функционирующий в качестве шлюза или прокси-сервера, принял некорректный ответ от сервера, к которому он направил запрос;

· 503 Service Unavailable - ответ информирует пользователя о том, что в данный момент сервер не может обработать вызов т.к. сервер перегружен или проводятся технические мероприятия.

· Ответы типа 6XX информирует о том, что невозможно установить соединение с вызываемым абонентом:

· 600 Busy Everywhere - в ответе сообщается, что вызываемый пользователь в настоящий момент занят и не может, принят вызов ни по одному из номеров. В ответе, может быть указано время, которое подходит для вызова;

· 603 Decline - в ответе сообщается, что пользователь не может или не хочет принимать вызов. В ответе, может быть указано время, которое подходит для вызова;

· 604 Does Not Exist Anywhere - в ответе сообщается, что вызываемого пользователя не существует.

После рассмотрения запросов и ответов на них, следует отметить, что в SIP-протоколе предусмотрены различные алгоритмы установления соединения. Стоит обратить внимание на то, что один и тот же ответ можно рассмотреть по-разному, в зависимости от ситуации.

3.3 Алгоритмы установления соединения

В протоколе SIP предусмотрены три основных варианта установления соединения:

· при участии прокси-сервера;

· при участии сервера переадресации;

· соединение между пользователями.

Основными различиями между данными вариантами заключается в том, что поиск и приглашение пользователя осуществляется разными способами. Рассмотрим каждый из вариантов. В первом случае поиск и приглашение пользователя осуществляет прокси-сервер. Пользователю, совершающий вызов должен знать постоянный SIP-адрес пользователя, которого он хочет вызвать. Во втором случае пользователь, который желает совершить вызов, самостоятельно устанавливает соединение, а на сервер переадресации возлагается задача, которая сводится к преобразованию постоянного адреса вызываемого абонента в текущий. В третьем случае пользователю, который желает установить соединение, необходимо знать текущий адрес вызываемого пользователя.

Данные варианты установления соединения являются простейшими. Прежде чем вызов достигнет вызываемого пользователя, он может пройти через множество прокси-серверов, или же сначала может быть отправлен на сервер переадресации, а далее на прокси-сервер. Как уже говорилось ранее, прокси-сервер может размножать запросы и передавать их по различным направлениям и т.д. Однако все же перечисленные варианты являются основными. Особое внимание необходимо уделить на первые два варианта установления соединения.

Установление соединения с участием сервера переадресации

В данном алгоритме, пользователям сообщается адрес сервера переадресации. Адрес сообщает, соответственно администратор сети.

Пользователь совершающий вызов, передают запрос INVITE на сервер переадресации, который ему известен и порт 5060, установленный по умолчанию Рис. 2. В запросе, пользователь указывает адрес вызываемого пользователя. Сервер переадресации обращается к серверу определения местоположения с запросом текущего адреса вызываемого пользователя. В свою очередь сервер определения местоположения сообщает ему этот адрес. Ответом 302 Moved temporarlily сообщает вызывающему пользователю текущий адрес вызываемого пользователя. Также может быть предложен список адресов, зарегистрированных вызываемым пользователям и будет предложено выбрать один адрес из списка. Сообщением ACK вызывающий пользователь подтверждает получение ответа 302.

Рисунок 2 - Установления соединения через сервер переадресации

Теперь вызывающий и вызываемый пользователь могут связаться. Для этого вызывающий пользователь снова отправляет запрос INVITE с тем же Call-ID, но с другим номером CSeq. Вызывающая сторона в теле запроса указывает свои функциональные возможности вызываемой стороне в формате протокола SDP. Вызываемый пользователь принимает этот запрос и ответом 100 Trying сообщает, что обрабатывает запрос. После того как запрос будет обработан, оборудование сообщает своему пользователю о поступившем вызове, а встречной стороне передается ответ 180 Ringing. После того как вызов будет принят, вызывающему пользователю передается сообщение 200 OK/ В данном сообщении содержится информация о функциональных возможностях вызываемой стороны в формате протокола SDP. Вызывающий пользователь подтверждает прием ответа запросом ACK. Соединение установлено и начинается разговор.

...