Tài liệu CÔNG NGHỆ VoIP

Đề tài: CÔNG NGHỆ VoIP

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU
CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ MẠNG INTERNET
1.1 Khái niệm mạng máy tính toàn cầu Internet
1.1.1 Mạng máy tính là ǵ?
1.1.2 Khái niệm mạng Internet
1.2. Mô h́nh OSI
1.3. Các dịch vụ trên mạng
1.3.1 Dịch vụ WEB
1.3.2 Dịch vụ truyền File
1.3.3. Dịch vụ truy nhập từ xa
1.3.4. Dịch vụ t́m kiếm thông tin diện rộng
1.3.5. Dịch vụ thư điện tử
CHƯƠNG II: KIẾN TRÚC TCP/IP
2.1 Giao thức mạng
2.2 Tổng quan giao thức TCP/IP
2.2.1 Gói tin IP
2.2.2 Giao thức TCP/IP
Các trường
URG: Trường Urgent Pointer được thiết lập
PSH: Đẩy tất cả dữ liệu qua tầng TCP
FIN: Không c̣n dữ liệu từ phía gửi. Kết nối sẽ nên bị huỷ bỏ
2.2.3 IPv4 (internet protocol version 4)
2.3 ARP
2.4 IPv6
2.5 Sự khác nhau giữa Ipv4 và Ipv6
2.6 Giao thức UDP
CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ VoIP
3.1. Sự ra đời của VoIP như thế nào?
3.2 .Voice over IP là ǵ?
3.2.1 Sự hoạt động của VoIP
3.2.2 Ưu điểm của VoIP.
3.2.3 Các nhược điểm của VoIP
3.2.4 Các thử thách đối với việc triển khai VoIP
3.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng VoIP.
3.2.6 Các h́nh thức truyền thoại trên mạng IP
3.2.7.Kỹ thuật chuyển mạch
3.2.8 Cấu h́nh chuẩn của mạng VoIP
3.2.9 Các giao diện (điểm chuẩn) của mạng VoIP
3.3 Các ứng dụng trong VoIP
3.3.1 Định nghĩa
3.3.2 Gateway IP – PSTN
3.3.3 Các ứng dụng mở rộng
CHƯƠNG IV: GIAO THỨC H.323
4.1 Tổng quan về H.323
4.2 Các thành phần chính trong cấu trúc H.323
H́nh 4.4 H.323 Gateway kết nối mạng IP/PSTN
4.3 Báo hiệu và xử lư cuộc gọi
4.3.1 Các thành phần báo hiệu
4.4 Giao thức điều khiển Gateway
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
DANH MỤC H̀NH VẼ







MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của công nghệ và nhu cầu trao đổi thông tin các loại h́nh khác nhau th́ phương thức trao đổi thông tin dưới dạng số hoá qua các mạng gói như IP, ATM, Frame Relay ngày càng chiếm tỷ lệ cao và lưu lượng của nó phát triển với tốc độ nhanh hơn so với lưu lượng thoại.Vỡ vậy người ta đă quan tâm đến việc truyền thoại qua các mạng số liệu và một trong những phương thức truyền cuộc gọi thoại qua mạng số liệu hấp dẫn nhất là sử dụng qua giao thức Internet gọi tắt là voice over IP(VoIP) với chi phí thấp như đang sử dụng Internet công cộng.
VoIP có khả năng truyền tải các cuộc gọi thoại (tức là mọi tín hiệu có thể thực hiện được với PSTN- mạng điện thoại chuyển mạch công cộng), gửi fax qua các mạng số liệu trên cơ sở giao thức Internet với chất lượng dịch vụ (QoS- Quality of Service) phù hợp và có tỷ lệ chi/lợi ích tối ưu. V́ lợi ích như vậy nờn cỏc nhà sản xuất thiết bị xem VoIP như là một cơ hội để nghiên cứu và hoàn thiện, với các nhà cung cấp dịch vụ Internet th́ có thể tăng lưu lượng mạng, c̣n đối với người sử dụng lại t́m thấy ở VoIP một loại h́nh mới kết hợp gữa thoại và số liệu đặc biệt là lợi ích về chi phí sử dụng dịch vụ. Do vậy, việc triển khai nghiên cứu t́m hiểu về VoIP là rất cần thiết.
Luận văn được tŕnh bày gồm 4 chương
Chương 1:Tổng quan về mạng Internet
Trong chương này chúng ta được biết thế nào là mạng Internet, mô h́nh tham chiếu OSI và các ứng dụng trên mạng Internet.
Chương 2: Kiến trúc TCP/IP
Trong chương này chúng ta sẽ t́m hiểu về kiến trúc TCP/IP, t́m hiểu về cấu trúc IPv4 và sơ lược về IPv6.
Chương 3: Công nghệ VoIP
Trong chương này bao gồm khái niệm của VoIP, các h́nh thức truyền, các ưu điểm và nhược điểm của VoIP, các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ.Và các ứng dụng của VoIP trong đời sống.
Chương 4: Giao thức H.323
Đề cập đến chuẩn H.323 của ITU-T. Chuẩn H.323 cung cấp nền tảng cơ sở cho việc truyền dữ liệu, tín hiệu audio và video qua mạng IP. H.323 sẽ là giải pháp quan trọng để tích hợp các loại dịch vụ, phục vụ cho truyền thông Multimedia. Các thành phần chính trong cấu trúc của H.323 bao gồm thiết bị đầu cuối( Teminal), gateway, gatekeeper, MCU( multipoint Control Unit). Trong phần này cũng đề cập đến cách thức báo hiệu xử lư cuộc gọi theo chuẩn H.225 và chuẩn H.245.
V́ thời gian có hạn và đây cũng là một công nghệ mới mẻ,do sự hiểu biết c̣n hạn chế nên bản đồ án tốt nghiệp khó tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong các thầy cô giáo thông cảm và góp ư.
Em xin chân thành cảm ơn tới cô giáo: Phạm Thị Hồng đă nhiệt t́nh hướng dẫn em trong suốt thời gian làm đồ án và các thầy cô trong viện IITM cựng cỏc bạn đă giúp đỡ em để em hoàn thành đồ án này.
Hà Nội tháng 10/2005
Sinh viên
Nguyễn Thị Khánh











CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ MẠNG INTERNET1.1 Khái niệm mạng máy tính toàn cầu Internet1.1.1 Mạng máy tính là ǵ?Mạng máy tính là mạng các máy tính được kết nối với nhau theo tiêu chuẩn nhất định sao cho hai máy có thể trao đổi thông tin với nhau. Các máy tính được nối qua đường dây cáp, đường dây điện thoại, đường dây dữ liệu tốc độ cao hoặc qua vệ tinh để chúng có thể chia sẻ tài nguyên và thông tin.
1.1.2 Khái niệm mạng InternetInternet là một hệ thống gồm các mạng máy tính được liên kết theo chuẩn giao thức TCP/IP trên phạm vi toàn thế giới, tạo điều kiện thuận lợi cho các dịch vụ truyền dữ liệu, đăng nhập từ xa, thư tín điện tử, Internet là một phương pháp ghép nối các mạng máy tính hiện hành, phát triển một cách rộng răi tầm hoạt động của các mạng kết nối vào.

H́nh 1.1: Mô h́nh mạng InternetMạng LAN (Local Area Network) là mạng các máy tính kết nối trong phạm vi nhỏ như trong một toà nhà với đường kính tối đa khoảng 10km.
Server là chương tŕnh khi một dịch vụ trên toàn mạng chấp nhận các yêu cầu đến từ mọi nơi trên mạng, thi hành các yêu cầu và trả về kết quả cho nơi yêu cầu. Máy chứa chương tŕnh Server cũng được gọi là Server hoặc máy chủ.
Client là chương tŕnh gửi yêu cầu đên Server, nhận kết quả trả về. máy chứa chương tŕnh Client cũng được gọi là Client hoặc mỏy khỏch.
1.2. Mô h́nh OSISở dĩ các dữ liệu có thể truyền được trên mạng các hệ điều hành khác nhau có thể “giao tiếp” được với nhau đó là do chúng đều phải tuân theo một mô h́nh chuẩn quốc tế đú chớnh là mô h́nh OSI.
Virtual Communication

H́nh 1.2 : Mô h́nh tham chiếu OSITầng ứng dụng (application layer)
Cung cấp các dịch vụ cho người sử dụng có thể truy nhập vào môi trường OSI. Thiết lập giao diện với người sử dụng, ở đây chỉ tồn tại những tiến tŕnh ứng dụng giúp cho người sử dụng thâm nhập vào môi trường OSI.
Tầng tŕnh diễn (Presentation layer)
Chuyển đổi dữ liệu cú pháp thành dữ liệu của đường truyền, phải cung cấp một biểu diễn chung cho các loại dữ liệu khác nhau.
Tầng phiên (Session layer)
Cung cấp cơ chế quản trị phiên ứng dụng của hệ như điều phối việc trao đổi dữ liệu (thiết lập, duy tŕ, giải phóng liên kết phiên), cơ chế đồng bộ, cơ chế lần lượt.
Tầng giao vận (transport layer)
Liên quan đến việc truyền dữ liệu ở hai đầu nút, có cơ chế kiểm soát lỗi, kiểm tra luồng dữ liệu và cắt hợp dữ liệu


Tầng mạng (Network layer)
Cung cấp các phương tiện để đưa dữ liệu qua hai tầng dưới đến đường truyền. Vai tṛ chủ yếu là chọn đuờng và chuyển tiếp gói tin. Ngoài ra, nú cũn thiết lập, duy tŕ, giải phóng liên kết mạng, có cơ chế kiểm soát lỗi, kiểm tra luồng dữ liệu và cắt hợp dữ liệu
Tầng liên kết dữ liệu (DataLink layer)
Cung cấp các phương tiện để truyền dữ liệu qua tầng vật lư, kèm theo cơ chế kiểm soát lỗi, kiểm tra luồng dữ liệu và cung cấp điểm đồng bộ hoá.
Tầng vật lư (Physical layer)
Là tầng thấp nhất cung cấp các phương tiện (cơ, điện, thủ tục) để truyền dữ liệu, để kích hoạt, duy tŕ và giải phóng liên kết vật lư.
1.3. Các dịch vụ trên mạng1.3.1 Dịch vụ WEBDịch vụ WEB (c̣n gọi là WWW) là dịch vụ sử dụng ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản HTML để tạo ra các trang thông tin đa phương tiện chứa văn bản, h́nh ảnh, âm thanh, dữ liệu Hoạt động theo mô h́nh Client/Server
1.3.2 Dịch vụ truyền FileDịch vụ truyền file (FTP) là một trong những dịch vụ phổ biến trên mạng dùng để chuyển tải các file giữa các máy chủ trên mạng, giữa máy chủ và mỏy khỏch. Cỏc file có thể ở dạng văn bản, ảnh tĩnh, ảnh video, các thư viện, đặc biệt là các phần mềm ứng dụng được cung cấp miễn phí hoặc thử nghiệm. Việc truyền file được thông qua giao thức FTP không phụ thuộc vào vị trí địa lư hay môi trường hệ điều hành giữa cỏc mỏy.
1.3.3. Dịch vụ truy nhập từ xaDịch vụ truy nhập từ xa (Telnet) cho phép người sử dụng có thể truy nhập vào một máy tính ở xa và khai thác các tài nguyên của máy tính đó hoàn toàn như đang ngồi trên máy tính của ḿnh.
1.3.4. Dịch vụ t́m kiếm thông tin diện rộngDịch vụ này gọi là WAIS (Wide Area Information Service), là công cụ t́m kiếm thông tin trên mạng thông qua chuỗi các đề mục lựa chọn, dịch vụ WAIS cho phép người dùng t́m kiếm các tệp dữ liệu có chứa một xâu kư tự xác định trước
1.3.5. Dịch vụ thư điện tửDịch vụ thư điện tử (Email) là dịch vụ quan trọng và phổ biến nhất trên Internet vỡ tớnh tiện dụng và hiệu quả của nó. Thư điện tử không phải là một dịch vụ “đầu - cuối”(end to end). Nghĩa là máy gửi thư và máy nhận thư không cần phải liên kết trực tiếp với nhau để thực hiện chuyển thư. Nó là dịch vụ kiểu “lưu và chuyển tiếp” (store and forward). Thư điện tử được chuyển từ máy này sang mỏy khỏc cho tới mỏy đớch.













CHƯƠNG II: KIẾN TRÚC TCP/IP2.1 Giao thức mạngGiao thức là tập hợp những quy tắc, quy định đă được thống nhất nhằm cung cấp một cách thức trên mạng. Dữ liệu truyền trên mạng được đóng trong gói tin.
2.2 Tổng quan giao thức TCP/IPKhái niệm giao thức(Protocol) là một khái niệm cơ bản của mạng truyền thông. Có thể hiểu một cách khái quát đó là tập hợp tất cả các quy tắc cần thiết (Thủ tục, khuôn dạng dữ liệu, các cơ chế phụ trợ ) cho phép các giao thức trao đổi thông tin trên mạng được thực hiện một cách chính xác và an toàn. Có rất nhiều họ giao thức đang được sử dụng trên mạng truyền thông hiện nay như IEEE802.X dùng trong mạng cục bộ. Trên Internet họ giao thức được sử dụng là bộ giao thức TCP/IP, hai giao thức này chủ yếu là TCP (Transmision Control Protocol) và IP (Internet Protocol).
TCP là một giao thức kiểu kết nối (Connection- Oriented) tức là cần phải có một giai đoạn thiết lập liên kết giữa một cặp thực thể TCP trước khi chúng thực hiện trao đổi dữ liệu. C̣n IP là một giao thức kiểu không kết nối (Connectiomless), nghĩa là không cần phải có giai đoạn thiết lập liên kết giữa một cặp thực thể nào đó trước khi trao đổi dữ liệu. Do đó khái niệm TCP/IP không bị giới hạn ở hai giao thức này.Thường th́ TCP/IP được dù chỉ một nhúm cỏc giao thức có liên quan đến TCP và IP như UDP( User Datagram Protocol), FTP (File Transfer Protocol), Telnet .
Để giảm độ phức tạp của việc thiết kế và cài đặt mạng hầu hết các mạng máy tính đều được phân tích và thiết kế theo quan điểm phân tầng. Mỗi hệ thống thành phần của mạng được xem như là cấu trúc đa tầng, trong đó mỗi tầng được xây dựng trên cơ sở hạ tầng trước đó. Để nghiên cứu giao thức TCP/IP ta cần xem xét mô h́nh 7 lớp OSI. Trong mô h́nh OSI mục đích của mỗi tầng là cung cấp các dịch vụ cho tầng cao hơn tiếp theo, mô tả chi tiết cách thức cài đặt các dịch vụ này. Các tầng trừu tượng hoá theo cách là mỗi tầng chỉ biết rằng chỉ liên lạc với các tầng kế trên mỗi hệ thống mà thôi
2.2.1 Gói tin IPCác trường
· Time To Live: Trường này xác định số router lớn nhất mà gói tin có thể qua được trên mạng
· Protocol: Xác định giao thức được đóng trong gói IP. Trường này thường được thiết lập một trong các giá trị ứng với giao thức TCP, UDP.
Cấu trúc của gói tin IP
[TABLE=width: 500, align: center]
[TR]
[TD]Version
[/TD]
[TD=colspan: 2]IHL
[/TD]
[TD=colspan: 2]Service Type
[/TD]
[TD=colspan: 2]Total Length
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD=colspan: 5]Identification
[/TD]
[TD]Flags
[/TD]
[TD]Fragment Offset
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD=colspan: 2]Time To Live
[/TD]
[TD=colspan: 3]Protocol
[/TD]
[TD=colspan: 2]Header checksum
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD=colspan: 7]Source IP Address
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD=colspan: 7]Destination IP Address
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD=colspan: 4]Option (nếu có)
[/TD]
[TD=colspan: 3]Padding
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD=colspan: 7]Data
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD=colspan: 7]
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[/TABLE]


2.2.2 Giao thức TCP/IPGiao thức TCP/IP là họ giao thức dùng cho quá tŕnh chuyển phát và sửa lỗi đối với cỏc gúi dữ liệu, cho phép truyền dữ liệu từ máy tính khỏc trờn Internet.
Thuật ngữ TCP/IP đề cập đến một bộ giao thức định nghĩa về việc cỏc gúi tin được truyền như thế nào trong một mạng máy tính .TCP/IP được phát triển từ một dự án nghiên cứu bắt đầu vào năm 1969 của ARPA (Advanced Research Project Agency)thuộc bộ quốc pḥng Mỹ nhằm kết nối các máy tính của các trung tâm nghiên cứu lớn trong toàn liên bang, đánh dấu sự phát triển của mạng ARPANET, tiền thân của mạng thông tin toàn cầu Internet ngày nay.TCP/IP sau đó được Vint Cerf(ĐH Stanford) và Robert Kanhn phát triển vào giữa những năm 70 dựa trên công nghệ chuyển mạch gói .
Ư tưởng ban đầu của TCP/IP chỉ để cung cấp một phương tiện cho phép kết nối các máy tính đơn lẻ với nhau.Ngày nay, trải qua nhiều cải tiến, nó trở thành phương tiện cho phép kết nối không chỉ cỏc mỏy đơn lẻ mà c̣n cho phép kết nối các mạng thậm chí rất khác nhau về công nghệ mạng, và cho phép các máy tính từ các mạng đó có thể liên lạc được với nhau như thể chúng được kết nối trực tiếp với nhau.Thực tế luồng dữ liệu được truyền giữa hai máy có thể phải đi qua rất nhiều các bộ định tuyến (Router)với các đường rất khác nhau.
Cấu trúc gói tin TCP
[TABLE=align: center]
[TR]
[TD=colspan: 3]TCP Source Port
[/TD]
[TD]TCP Destination Port
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD=colspan: 4]Sequence Number
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD=colspan: 4]Acknowledgment Number
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Data Offset
[/TD]
[TD]Reserved
[/TD]
[TD]Control Bit
[/TD]
[TD]Window
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD=colspan: 3]Checksum
[/TD]
[TD]Urgent Pointer
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD=colspan: 3]Option (nếu có)
[/TD]
[TD]Padding
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD=colspan: 4]Data
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD=colspan: 4] .
[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[/TABLE]

Các trường
· TCP Source Port và TCP Destination Port
· Là số hiệu cổng của máy gửi (c̣n gọi là cổng nguồn) và số hiệu cổng mỏy đớch (cũn gọi là cổng đích)
· Sequence Number và Acknownledgment Number
· Giá trị hai trường này (c̣n được gọi là các trường SEQ, ACK) dùng cho xác thực cỏc gúi tin trao đổi truyền giữa hai máy trong một phiên làm việc
· Control Bit
Là trường gồm các cờ điều khiển quá tŕnh truyền cỏc gúi tin

[TABLE=align: center]
[TR]
[TD]U
R
G
[/TD]
[TD]A
C
K
[/TD]
[TD]P
S
H
[/TD]
[TD]R
S
T
[/TD]
[TD]S
Y
N
[/TD]
[TD]F
I
N
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]

URG: Trường Urgent Pointer được thiết lập
ACK: Khi trường Acknowledgment được thiết lập và đây là gói tin trả lời gói tin đă gửi tới trước đó.
PSH: Đẩy tất cả dữ liệu qua tầng TCP
RST: Kết nối nên được thiết lập lại, có thể do lỗi hoặc do một ngắt nào đó
SYN: Hệ thống được đồng bộ thông qua Sequence Number, cờ này được đặt trong suốt thời gian tiến tŕnh thực hiện
FIN: Không c̣n dữ liệu từ phía gửi. Kết nối sẽ nên bị huỷ bỏ
2.2.3 IPv4 (internet protocol version 4)Giao thức mạng IP là giao thức nằm ở lớp mạng (lớp 3) gồm có các thông tin về địa chỉ và một số các thông tin điều khiển cho phép định tuyến cỏc gúi tin. Là giao thức lớp mạng ở bên phía giao thức mạng. Cùng với TCP, IP chính là trái tim của giao thức Internet. IP có hai nhiệm vụ: cung cấp connectionless, phân phát các datagram hiệu quả nhất qua mạng; và fragmentation và reassembly các datagram để hỗ trợ cho liên kết dữ liệu với các kích thước gói cực đại truyền đi khác nhau (MTU: Maximum-transmission unit).
2.2.3.1 Định dạng gói IPMột gói IP gồm có một số kiểu thông tin, như được minh hoạ trờn hỡnh 2.

H́nh 2.1- Version (4 bit): phiên bản IP hiện tại