Semnalizarea SIP în VoIP

Introducere

Premisa principală a tehnologiei VoIP este de a tranforma semnalul audio în pachete și de a le transporta prin rețelele de tip Internet Protocol. Adevărata provocare în a realiza acest lucru este aceia pe care o întâlnim și în comunicare umană, și anume, nu numai că semnalul trebuie să ajungă la receptor în aceiași formă în care a fost transmis, dar trebuie să ajungă în mai puțin de 150 de milisecunde pentru a avea o comunicare coerentă. Aplicat acest lucru într-un mediu de comutare de pachete, dacă informația audio încapsulată în pachete se pierde sau întarzie la recepție, va apărea o degradare a calității conversației.

Actulul protocol de transport, TCP/IP, nu a fost conceput special pentru transmisii în timp real. Terminalele unei comunicații se folosesc pentru a rezolva problema pierderii pachetelor de metode cum ar fi așteptarea suplimentară pentru ca pachetele să ajungă sau cererea de retransmisie. Într-o conversație de voce, aceste mecanisme nu fac altceva decât să creeze mai multe probleme.

Mecanismul de comunicare VoIP, implică în general o serie de semnalizări între terminale, sau între terminal și server, având ca scop crearea a două stream-uri media, câte unul pentru fiecare direcție, care vor purta conversația propriu-zisă. Există diferite protocale ce au fost concepute pentru face posibilă comunicare VoIP și pentru a elimina problemele de implementare a acestei tehnologii.

Lucrarea de față își propune să analizeze un astfel de protocoal de semnalizare, Session Initiation Protocol (SIP), precum și de a evidenția principalele avantaje și dezavantaje prezente în implementarea lui.

Pentru a putea analiza acest protocoal de semnalizare, am implementat un laborator cu două servere PBX Asterisk, terminale softphone Zoiper și aplicația Wireshark pentru a evidenția diferitele semnalizări care au loc. O prezentare detaliată a laboratorului se regăsește în capitolul 3.

În cadrul lucrării am scos în evidență modul de funcționare a acestui protocoal, modalitățiile de implementar, precum și avantajele și dezavantajele care vin odată cu implementarea lui.

1. Prezentarea generală a protocoalului.

SIP este un protocol de control de nivel aplicație dezvoltat de IETF MMUSIC Working Group, ce poate stabili, modifica sau termina sesiuni multimedia interactive, cum ar fi video, audio, mesagerie instant, jocuri online, etc. Totodată, SIP poate invita alți participanți la o sesiune deja existentă, cum ar fi conferințele multicast.

SIP nu este un protocol ce integrează un sistem complet de comunicație, ci mai degrabă o componentă ce poate fi folosită împreună cu alte protocoale IETF pentru a construi o arhitectură multimedia. De obicei, aceste arhitecturi vor conține protocoale ca RTP (Real-time Transport Protocol) pentru a transporta informația în timp real și de a furniza un feed-back a QoS, RTSP (Real-Time Streaming Protocol), pentru a contola livrarea de sesiuni multimedia, MEGACO (Media Gateway Control Protocol), pentru a controla gateway-urile către rețelele PSTN, SDP (Session Description Protocol) pentru descrierea și negocierea sesiuniilor multimedia. Așadar SIP trebuie folosit împreună cu alte protocoale pentru a garanta servicii complete utilizatorilor, dar funționarea SIP nu depinde de aceste protocoale.

1.1 Entitățiile mediului SIP.

Un mediu în care este implementat SIP, poate avea mai multe entități logice, clasificate după funcția pe care o îndeplinește fiecare. Din punct de vedere fizic, mai multe entități logice se pot regăsi într-un singur server SIP. În rețeaua SIP, folosindu-se de aplicații tip client-server, regăsim două componente principale: User Agent (în partea de client) și Server-ul SIP ce îndeplinește mai multe roluri.

User Agent. Fiecare telefon SIP, fie hardware sau softphone, este văzut ca un User Agent (UA) de către mediul SIP. Acesta poate îndeplini două roluri: UAC (User Agent Client) când trimite cereri (requests), sau UAS (User Agent Server) când primește cereri și returnează răspunsuri (responses).

Registrar Server. Rolul acestui server este de a primi cereri de înregistrare de la clienții SIP. Cererea tip REGISTER conține informații privind locația logică a clientului (adresa IP) care dorește să se afilieze la un server SIP. Server-ul de înregistrare păstrează aceste înformații de localizare într-o bază de date, cunoscând astfel toate adresele IP a clienților înregistrați.

Proxy Server. Rolul unui server proxy este de a primi cererile sau răspunsurile SIP și de a le înainta către terminalul destinatar sau către alt server proxy. Sunt mai multe motive pentru care se preferă folosirea server-ului proxy decât să se trimită cererea direct la destinatar, și anume faptul că server-ul proxy are acces la baza de date organizată de entitatea de înregistrare. Un alt motiv este aceala de a întări regulile de securitate, prin faptul că un utilizator va trebui să facă un apel prin intermediul server-ului proxy, astfel putându-se verifica dacă acel client are sau nu permisiunea de a face acel apel. De cele mai multe ori întâlnim server-ul proxy și server-ul de înregistrare împlementate pe aceiași unitate.

Redirect server. Acesta este un server special care aceptă mesajele INVITE de la clienții SIP, dar care le răspunde la toate cu mesaje tip redirecționare (codul 3xx), direcționând astfel apelul clientului către locația următorului nod în stare să facă legătura cu destinatarul. Pentru a putea îndepli acest rol, server-ul de redirecționare trebuie să aibă acces la baza de date a server-ului de înregistrare. Acest tip de entitate se poate folosi într-o rețea în care traficul este atât de mare, încât server-ul proxy nu mai poate face față.

Gateway. Este un server care primește apelurile SIP și le translatează într-un mediu diferit de semnalizare (PSTN, o rețea H.323, o rețea IAX2, etc.). Acesta este capabil să înțeleagă atât semnalizările SIP precum și alt protocol de semnalizare și să facă traducerea lor în timp real de la un mediu la altul.