Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

VoIP



План:


Введення

VoIP ( англ. Voice over IP ; IP -телефонія, вимовляється "під айпі") - загальна назва комунікаційних протоколів, технологій і методів, що забезпечують передачу мовного сигналу по мережі Інтернет або по будь-яким іншим IP-мереж. Сигнал по каналу зв'язку передається в цифровому вигляді і, як правило, перед передачею перетворюється ( стискається) для того, щоб видалити надмірність.

Голосова та відеозв'язок за допомогою комп'ютерних мереж стала популярною у всьому світі з початку XXI століття і в даний час широко використовується як приватними користувачами, так і в корпоративному секторі. Застосування систем IP-телефонії дозволяє компаніям-операторам зв'язку значно знизити вартість дзвінків (особливо міжнародних) і інтегрувати телефонію з сервісами Інтернету, надавати інтелектуальні послуги.


1. Функціональність

Технологія VoIP реалізує завдання та рішення, які за допомогою технології PSTN реалізувати буде важче, або дорожче.

Приклади:

  • Можливість передавати більше одного телефонного дзвінка в рамках високошвидкісного телефонного підключення. Тому технологія VoIP використовується в якості простого способу для долучення додаткової телефонної лінії вдома або в офісі.
  • Властивості, такі як
  • конференція,
  • переадресація дзвінка,
  • автоматичний перенабор,
  • визначення номера що дзвонить,

надаються безкоштовно або майже безкоштовно, тоді як в традиційних телекомунікаційних компаніях зазвичай виставляються в рахунок.

  • Безпечні дзвінки, зі стандартизованим протоколом (такі як SRTP). Більшість труднощів для включення безпечних телефонних з'єднань за традиційними телефонними лініями, такі як оцифровка сигналу, передача цифрового сигналу, вже вирішені в рамках технології VoIP. Необхідно лише провести шифрування сигналу і його ідентифікацію для існуючого потоку даних.
  • Незалежність від місця розташування. Потрібно тільки інтернет-з'єднання для підключення до провайдера VoIP. Наприклад, оператори центру дзвінків за допомогою VoIP-телефонів можуть працювати з будь-якого офісу, де є в наявності ефективне швидке і стабільне інтернет-підключення.
  • Доступна інтеграція з іншими сервісами через інтернет, включаючи відеодзвінок, обмін повідомленнями і даними під час розмови, аудіоконференції, управління адресною книгою та отримання інформації про те, чи доступні для дзвінка інші абоненти.
  • Додаткові телефонні властивості - такі як маршрутизація дзвінка, спливаючі вікна, альтернативний GSM - роумінг та впровадження IVR - легше і дешевше впровадити і інтегрувати. Той факт, що телефонний дзвінок знаходиться в тій же самій мережі передачі даних, що і персональний комп'ютер користувача, відкриває шлях до багатьох нових можливостей.

Додатково: можливість підключення прямих номерів у будь-якій країні світу ( DID).


2. Мобільні номери

Переносимість телефонних номерів ( англ. Mobile number portability , MNP або англ. Local Number Portability , LNP) - це сервіс, який дозволяє його користувачам зберегти існуючий телефонний номер при переході від одного мобільного оператора до іншого. Можливість перенесення телефонних номерів залежить від законодавства конкретної країни. Сервіс MNP / LNP робить свій вплив на комерційне застосування IP-телефонії у транзитних операторів. [1] [2] [3] Голосовий дзвінок, який прийшов по каналу VoIP, маршрутізіруєтся на мобільний телефон традиційного мобільного оператора.


3. Мінімальна вартість дзвінка

Виклики в IP-телефонії вважають системою з мінімальною вартістю маршрутизації дзвінка (LCR, Least Cost Routing System), яка заснована на тому, що здійснюється перевірка пункту призначення кожного телефонного дзвінка, як тільки він зроблений всередині мережі, що дає споживачеві найнижчу ціну.

За умови сумісності з GSM -номерами, яка зараз широко поширена, провайдери систем з мінімальною вартістю маршрутизації дзвінка LCR, більше не можуть покладатися на використання префікса номера, для того щоб визначити, як перенаправити (маршрутизувати) дзвінок. Замість цього їм потрібно знати фактичну назву мережі мобільного оператора для кожного дзвінка, щоб здійснити його маршрутизацію.

Отже, VoIP-рішення також необхідні для того, щоб керувати сумісністю мобільних номерів MNP при маршрутизації голосового дзвінка. У країнах без центральної бази даних, таких як Великобританія, іноді буває потрібно направляти запит в GSM-мережа про те, до якої мережі (якому оператору) належить даний мобільний телефон. Оскільки VoIP починає набирати обороти на ринку компаній завдяки застосуванню функцій системи мінімальної вартості маршрутизації дзвінка, необхідно надати певний рівень надійності при управлінні дзвінками.

Перевірки сумісності мобільних номерів MNP потрібні для того, щоб гарантувати, що якість послуги буде відповідати необхідному; при проведенні перевірки сумісності мобільних номерів перед тим, як здійсниться маршрутизація дзвінка, і тим самим гарантувати, що голосовий дзвінок справді потрапить за призначенням, VoIP-компанії дають своїм компаніям-клієнтам (споживачам) гарантію, що вони знайдуть провайдера послуг IP-телефонії. Компанія-оператор, що надає послугу інтернет-пейджера, Tyntec, зареєстрована у Великобританії, надає послугу Voice Network Query, (система передачі голосових повідомлень), ця послуга дає можливість як традиційним операторам голосового зв'язку, так і VoIP-операторам відправляти запит в GSM-мережу , запит, спрямований на те, щоб знайти домашню мережу для перенесеного номера.


4. Номери екстрених викликів

Через властивостей, притаманних самій технології IP, важко визначити місцезнаходження користувача. Дзвінки за номерами екстрених викликів не можна легко маршрутизувати (перенаправити) на довколишній центр прийому дзвінків (що важливо для оперативних служб). Іноді VoIP-системи можуть маршрутизувати екстрені внутрішньомережеві дзвінки на неекстренние телефонні лінії в потрібному підрозділі.

5. Протоколи

Протоколи забезпечують реєстрацію IP-пристрою ( шлюз, термінал або IP-телефон) на сервері чи гейткипера провайдера, виклик і / або переадресацію виклику, встановлення голосового або відеосоедіненія, передачу імені і / або номери абонента. В даний час широке поширення одержали наступні VoIP-протоколи:

  • SIP - протокол сеансового встановлення зв'язку, що забезпечує передачу голосу, відео, повідомлень систем миттєвого обміну повідомлень і довільної навантаження, для сигналізації зазвичай використовує порт 5060 UDP. Підтримує контроль присутності.
  • H.323 - протокол, більш прив'язаний до систем традиційної телефонії, чим SIP, сигналізація по порту 1720 TCP, і 1719 TCP для реєстрації терміналів на гейткипера.
  • IAX 2 - через 4569 UDP-порт і сигналізація, і медіатрафік.
  • MGCP (Media Gateway Control Protocol) - протокол управління медіашлюзи.
  • Megaco/H.248 - протокол управління медіашлюзи, розвиток MGCP.
  • SIGTRAN - протокол тунеллірованія PSTN -сигналізації ОКС-7 через IP на програмний комутатор (SoftSwitch).
  • SCTP (Stream Control Transmission Protocol) - протокол для організації гарантованої доставки пакетів в IP-мережах.
  • SGCP
  • SCCP (Skinny Call Control Protocol) - закритий протокол управління терміналами (IP-телефонами і медіашлюзи) в продуктах компанії Cisco.
  • Unistim - закритий протокол передачі сигнального трафіку в продуктах компанії Nortel.

6. Кодування мовлення

Для передачі голосу по IP-мережі, людський голос оцифровується за допомогою імпульсно-кодової модуляції, стискається (кодується) і розбивається на пакети. На приймаючій стороні, відбувається зворотна процедура - дані витягуються з пакетів, декодуються і перетворюються назад в аналоговий сигнал.

Кодування вносить додаткову затримку порядка 15-45 мс, що виникає з наступних причин:

  • використання буфера для накопичення сигналу і обліку статистики подальших відліків (алгоритмічна затримка);
  • математичні перетворення, що виконуються над мовним сигналом, вимагають процесорного часу (обчислювальна затримка).

Подібна затримка з'являється і при декодуванні мови на іншій стороні.

Затримку кодека необхідно враховувати при розрахунку крізних затримок (див. вище). Крім того, складні алгоритми кодування / декодування вимагають більш серйозних витрат обчислювальних ресурсів системи.

Проведений в різних дослідницьких групах аналіз якості передачі мовних даних через Інтернет показує, що основним джерелом виникнення спотворень, зниження якості і розбірливості синтезованої мови є переривання потоку мовних даних, викликане:

  • втратами пакетів при передачі по мережі зв'язку;
  • перевищенням допустимого часу доставки пакету з мовними даними.

Це вимагає рішення задачі оптимізації затримок в мережі і створення алгоритмів компресії мови, стійких до втрат пакетів (відновлення втрачених пакетів).


6.1. Кодеки

Застосовувані алгоритми стиснення голосу при передачі по IP-мережі досить різноманітні. Деякі практично не стискають голос, залишаючи його на рівні імпульсно-кодової модуляції (тобто 64 кілобіт / с), інші кодеки дозволяють стискати цифровий голосовий потік в 8 і більше разів за рахунок ефективних алгоритмів кодування. Існує чимало хороших вільних кодеків, використання яких не потребує ліцензування. Для інших же потрібно досягнення відповідної ліцензійної сертифікації між виробником обладнання (програмного забезпечення) і авторами методу стиснення.

Відкриті:

Пропрієтарні:

Порівняльні характеристики VoIP-кодеків: [4]

Кодек Корисне навантаження
пакета, байт
Швидкість передачі,
кбіт / с
Алгоритмічна
затримка, мілісекунд
Займаний потік, кбіт / с
IP-пакети Ethernet-фрейми
G.711 160 64 20 64,8 80
G.723.1 (6.3) 24 6,3 37,5 6,9 17,1
G.723.1 (5.3) 20 5,3 37,5 5,9 16
G.726-32 160 32 20 32,8 42,7
G.726-24 160 24 20 24,8 34,7
G.726-16 160 16 20 16,8 26,7
G.729 (8) 20 8 25 8,8 18,7
G.729 (6.4) 16 6,4 25 7,2 17,1

7. Оптимізація затримок в мережі

Основними перевагами IP-телефонії є зниження вимог до смуги пропускання, що забезпечується урахуванням статистичних характеристик мовного трафіку:

  • блокуванням передачі пауз (діалогових, складових, смислових і ін), які можуть становити до 40-50% часу заняття каналу передачі (VAD);
  • високою надмірністю мовного сигналу і його стисненням (без втрати якості при відновленні) до рівня 20-40% початкового сигналу (див.: аудіокодек).

У той же час для VoIP критичні затримки пакетів в мережі, хоча технологія володіє якоюсь толерантністю (стійкістю) до втрат окремих пакетів. Так, втрата до 5% пакетів не призводить до погіршення розбірливості мови.

При передачі телефонного трафіку за технологією VoIP повинні враховуватися жорсткі вимоги стандарту ISO 9000 до якості послуг, що характеризують:

  1. якість встановлення з'єднання, яке визначається в основному швидкістю встановлення з'єднання,
  2. якість з'єднання, показником якого є наскрізні (сприймані користувачем) затримки і якість сприйманої мови.

Загальна прийнятна затримка по стандарту - не більше 250 мс. [5] Причини затримок у передачі голосових даних по мережі IP в великій мірі пов'язані з особливостями транспорту пакетів. Протокол TCP забезпечує контроль доставки пакетів, однак досить повільний і тому не використовується для передачі голосу. UDP швидко відправляє пакети, проте відновлення втрачених даних не гарантується, що призводить до втрачених частин розмови при відновленні (зворотному перетворенні) звуку. Чималі проблеми приносить джиттер (відхилення в періоді надходження-приймання пакетів), що з'являється при передачі через велику кількість вузлів в навантаженої IP-мережі. Недостатньо висока пропускна здатність мережі (наприклад при одночасній навантаженні декількома користувачами), серйозно впливає не тільки на затримки (тобто зростання джиттера), а й призводить до великих втрат пакетів

Для вирішення подібних проблем пропонується комплекс заходів [5] :

  • використання алгоритмічного відновлення втрачених частин голосу (усереднення по сусідніх даними)
  • пріоритезація трафіку під час транспорту в одній мережі за допомогою позначки IP-пакетів в поле Type of Service
  • використання змінного джиттер-буфера необхідної довжини, який дозволяє накопичувати пакети і видавати їх знову з нормальною періодичністю
  • відключення проксінг медіа-даних на вузькому місці мережі, тобто досягнення прямого обміну промовою між вузлом дзвонить і абонента за посередництва проміжних серверів тільки на етапі встановлення та завершення виклику
  • застосування кодеків з меншою алгоритмічної затримкою (для зменшення навантаження на процесор, який здійснює АЦП і ЦАП)

7.1. Безпека з'єднання

Більшість споживачів VoIP-рішень ще не підтримують криптографічне шифрування, незважаючи на те, що наявність безпечного телефонного з'єднання набагато простіше впровадити в рамках VoIP-технології, ніж у традиційних телефонних лініях. В результаті, за допомогою аналізатора трафіку відносно нескладно встановити прослуховування VoIP-дзвінків, а при деяких хитрощах навіть змінити їх зміст. [6] [7] [8] [9]

Той, хто вторгається з використанням аналізатора мережевих пакетів, має можливість перехопити VoIP-дзвінки, якщо користувач не знаходиться в рамках захищеної віртуальної мережі VPN. [10] Ця вразливість в безпеці може привести до атак зі збоями (відмовами в обслуговуванні) у користувача або у когось, чий номер належить тій же мережі. Ці відмови в обслуговуванні можуть повністю знищити телефонну мережу, навантаживши її сміттєвим трафіком і створивши постійний сигнал "зайнято" і збільшивши кількість роз'єднань абонентів. [11]

Однак дана проблема стосується і традиційної телефонії, так як абсолютно захищених способів зв'язку не існує. [12] [6] [11]

Споживачі можуть убезпечити свою мережу, обмеживши доступ у віртуальну локальну мережу даних, сховавши свою мережу з голосовими даними від користувачів. Якщо споживач підтримує безпечний і правильно конфігурується міжмережевий інтерфейс-шлюз з контрольованим доступом, це дозволить убезпечити себе від більшості хакерських атак. Є кілька ресурсів з відкритим кодом (open source solutions), що виконують аналіз трафіку VoIP-розмов. Невисокий рівень безпеки надається в рамках патентованих аудіокодеків, які не можна знайти в списках джерел з відкритим кодом, проте, така "безпека через незрозумілість" не зарекомендувала себе, як ефективний засіб в інших областях. Деякі вендори використовують також стиснення, щоб перехоплення інформації було важче виконати. Є думка, що справжня безпека мережі вимагає проведення повного криптографічного шифрування і криптографічного аутентифікації, які не доступні широкому споживачеві. Однак, за деякими параметрами IP-телефонія виграє у традиційній в плані безпеки. [11]

Існуючий зараз стандарт безпеки SRTP і новий ZRTP протокол доступний на деяких моделях IP-телефонів ( Cisco, SNOM), аналогових телефонних адаптерах (Analog Telephone Adapters, ATAs), шлюзах, а також на різних софтфона. Можна використовувати IPsec, чтобы обеспечить безопасность P2P VoIP с помощью применения альтернативного шифрования (opportunistic encryption). Програма Skype не использует SRTP, но там используется система шифрования, которая прозрачна для Skype-провайдера. [6]

Решение Voice VPN (которое представляет собой сочетание технологии VoIP и VPN) предоставляет возможность создания безопасного голосового соединения для VoIP-сетей внутри компании, путем применения IPSec-шифрования к оцифрованному потоку голосовых данных.

Так же возможно произвести многоуровневое шифрование и анонимизацию всего VoIP-трафика (голоса, видео, служебной информации и т. д.) с помощью сети I2P.


7.2. Идентификация звонящего

Поддержка услуги определения номера вызывающего (Caller ID) у разных провайдеров может отличаться, хотя большинство VoIP-провайдеров сейчас предлагают услугу "определение идентификатора звонящего (caller ID)" с именем на исходящие звонки. Когда звонок идёт на номер местной сети от какого-то VoIP-провайдера, услуга определения caller ID не поддерживается [ источник не указан 985 дней ] .

В некоторых случаях, VoIP-провайдеры могут позволить звонящему имитировать какой-то не принадлежащий ему caller ID, потенциально давая возможность демонстрировать такой ID, который фактически не является номером звонящего. Коммерческое VoIP-оборудование и программное обеспечение обычно легко даёт возможность изменять информацию caller ID. Несмотря на то, что эта услуга может обеспечить огромную свободу действий, она также даёт возможность для злоупотреблений.


8. Статистика трафика

Любое VoIP соединение имеет целый ряд параметров, общепринятых как точные показатели оценки качества соединения. Кроме того большинство существующих операторов IP-телефонии при оказании услуг позволяют даже выбирать узел через который пройдет звонок не только руководствуясь ценой, но и дополнительными статистическими параметрами, характеризующими качество связи:

  • ASR/ABR - отношение количества обслуженных звонков к числу попыток позвонить в процентах. Характеризует наилучший дозвон.
  • ACD - средняя продолжительность звонков через узел на данное направление; процент состоявшихся звонков с длительностью меньше 30 секунд. Характеризует наиболее устойчивую связь во время разговора.

Іноді операторами связи для оценки направления применяются и другие статистические параметры: нагрузка в эрлангах, посленаборная задержка (PDD), процент потери пакетов (QoS), максимальное нарастание вызовов в секунду (Calls per seconds, CPS).

Подробную информацию о каждом конкретном вызове станция/сервер IP-телефонии записывает в виде CDR -записей (подробных записей о вызове). Каждая запись содержит номер звонящего (А-номер) и вызываемого (Б-номер), абонентов, IP-адреса (или доменные имена), время и продолжительность вызова, а также инициатора и причину завершения. Подробные записи о вызовах (Call Detail Record), зачастую выгружаются на биллинговую систему для анализа и последующей блокировки учётной записи звонящего, при необходимости авторизации вызовов (RADIUS). Такой метод проверки обычно характерен для postpaid -систем оплаты.

Также применяется онлайн-учёт в биллинге посредством процедуры Accounting в протоколе RADIUS, что удобно в системах prepaid -оплаты.


Примітки

  1. Підтримка LNP / MNP заявлена ​​в транзитному комерційному VoIP-софтвічами MVTS II - www.aloe-systems.com/products/mvts2 (Англ.)
  2. Підтримка LNP / MNP в SPIDER - www.thefreelibrary.com / SPIDER, the Neutral, Industry-Managed VoIP Interconnect Addressing ...-a0145811050 (Англ.)
  3. Digital Home: Voip Softswitch | Voice Over Internet Protocol - iphoneitouch.net / Digital_Home / voip-softswitch-voice-over-internet-protocol (Англ.)
  4. Див: Глава 2. Голосові програми мультисервісних мереж / / Олександр Філімонов. Побудова мультисервісних мереж Ethernet. БХВ-Петербург, 2007. ISBN 978-5-9775-0007-4
  5. 1 2 "Хронічні хвороби" VoIP - www.teleinfo.ru/seminar/78.htm (онлайн Flash-презентація, 16 хв)
  6. 1 2 3 Безпека VoIP: нові проблеми - www.tlsgroup.ru/Doc/2005/ats/VoIPsec/VoIpSec.html
  7. Рішення для забезпечення контролю VoIP-трафіку - www.mfisoft.ru / products / sorm / sormovich-voip
  8. Моніторинг та налагодження VoIP-мереж за допомогою мережевого аналізатора - bugtraq.ru / library / phones / voip.html
  9. Атака на VoIP: Підслуховування - www.xakep.ru/post/30939/default.asp
  10. Атака на VoIP: Перехват - www.xakep.ru/post/30907/default.asp
  11. 1 2 3 VoIP безпечніше звичайної телефонії - nag.ru/news/newsline/5919/voip-bezopasnee-obychnoy-telefonii.html
  12. Гарда - система контролю корпоративного трафіку - www.mfisoft.ru / products / security / garda

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru