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TELEFONIA VOIP

MÓDULO II – TELEFONIA IP

2014

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE – UFFDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE

TELECOMUNICAÇÕES

PARTE III – TELEFONIA IP (VOIP)

1. INTRODUÇÃO A TELEFONIA IP (VOIP)2. PROTOCOLOS RTP/RTCP3. PROTOCOLO H323 4. PROTOCOLO SIP5. SEGURANÇA EM TELEFONIA IP6. QUALIDADE DE VOZ7. UTILIZAÇÃO DE CODECS 8. CALCULO DE BANDA9. QUALIDADE DE SERVIÇO (QOS) E ASPECTOS ESTRATÉGICOS EM VOIP

Agenda

TELEFONIA IP

INTRODUÇÃO A TELEFONIA IP (VOIP)

REDES DE NOVA GERAÇÃO (NEW GENERATION NETWORK) - A EVOLUÇÃO DA TECNOLOGIA IP PERMITE HOJE A CONVERGÊNCIA DE APLICAÇÕES DE VOZ, DADOS, IMAGENS, TV, JOGOS ELETRÔNICOS, ENTRE OUTRAS, UTILIZANDO UMA ÚNICA INFRAESTRUTURA.

IP MULTIMÍDIA SUBSISTEM, PRÓXIMO DEGRAU PÓS NGN, PERMITINDO A CONVERGÊNCIA TOTAL PARA O IP, POSSIBILITANDO A COMBINAÇÃO DE RECURSOS DE VOZ, VÍDIO E DADOS, NÃO IMPORTANDO O MEIO DE ACESSO OU SE ESTÃO EM TEMPO REAL OU NÃO, PERMITINDO VÁRIAS FORMAS DE ACESSO, INDEPENDENTE DA TECNOLOGIA EMPREGADA.

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Histórico: As Comunicações no Século XXI

INTRODUÇÃO A TELEFONIA IP (VOIP)CO

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Uma possível arquitetura convergente: Voz, Dados, Imagens, Vídeos


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Arquitetura TCP/IP e a Telefonia IP


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Introdução a Telefonia IP

Exploração plena dos recursos da internet. Comunicação PC – PC , PC– FONE e FONE – PC –

FONE. Novos Codecs, proprietários e de fonte aberta

(redução de taxas de transmissão e de custos). Utilização de recursos que aproveitam o uso de

compressão de cabeçalho Crtp e do silêncio da voz (VAD – Voice Activity Detection), permitindo redução do consumo de banda

Diversos fornecedores, utilização de soluções proprietárias, impactando o uso de recursos.


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CONEXÃO PC – PC (Telefonia não gerenciada)

Computadores conectados a um ISP( Provedor de Internet), sendo considerado uma Serviço de Valor Adicionado.

Legislação e Impostos: VoIP neste caso é não regulamentado Exemplo deste tipo de serviço: Skipe. Para exploração Comercial:

o Serviço de Valor Adicionado (5%) e/ou Serviço de Telecomunicações (Acordo Confaz: mínimo de 5% )

o Serviços de Comunicações Multimídia (SCM): registro ANATEL, interconexão, Poder de Mercado Significativo (PMS), CREA, etc.


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Conexão PC – Phone (Telefonia IP gerenciada)

Computadores conectados a um ISP( Provedor de Internet), sendo considerado uma Serviço de Comunicações.

Legislação e Impostos: VoIP neste caso é regulamentado Exemplo deste tipo de serviço: Skipe e Operadoras. Para exploração Comercial:

o Serviço de Telecomunicações (Acordo Confaz: mínimo de 5% )o Serviços de Comunicações Multimídia (SCM) ou Serviço de Comunicações

(STFC): registro ANATEL, interconexão, Poder de Mercado Significativo (PMS), CREA, etc.


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Telefonia IP gerenciada Corporativa

Telefonia IP utilizando os recursos da Rede de Dados de uma empresa. Legislação e Impostos: Neste caso não se aplica. Tipo de Conexão:

o Na rede corporativa: sem restrição.o Na rede pública com a rede corporativa: apenas um ponto.


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Soluções Corporativas

PABX convencionais com interfaces E-1 ou FXS/FXO e gateway externo para conexão IP (Ethernet ou ATA – Adaptador de Terminais Analógicos= 2 Fxs).

PABX Híbrido – interfaces telefônicas nativas, aceita gateway interno para conexão IP.

PBX IP – interfaces IP nativas, conexão direta a rede IP, pode receber interfaces para a rede telefônica.

Interfaces E-1 e Ethernet 10 G com queda de até 60% nos últimos 2 anos (US$700,00 e US$1.500,00, respectivamente).


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Serviços na Internet: WWW – WORD WIDE WEB (web)

Conjunto de informações públicas com alcance mundial, gerenciadas pelo WWW Consortium que desenvolve os padrões.

Contém home pages, multimídia, etc, ligadas uma às outras usando recursos de hipertexto, escritas em linguagem HTML.

O protocolo utilizado pelo navegador é o HTTP.

O Uniform Resource Locator(URL) no navegador é um identificador de rota para um arquivo.

URI(Uniform Resource Indentifier): identifica através de apelido, um endereço. Exemplo - sip:[email protected]


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Telefonia IP na Internet

EXEMPLOS:

Skype -> protocolo proprietário.

NetMeeting -> H323 - ITU.

Xlite e Kphone -> SIP - IETF

Kiax -> IAX ( Grupo Asterix - aberto ).


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NAT – NETWORK ADDRESS TRANSLATION

Qualquer máquina que necessite se conectar a Internet precisa ter um endereço IP válido. O NAT realiza a conversão de um IP público com um endereço IP privado.


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Tipos de NAT – Full Cone

Neste caso não existem restrições, o usuário pode originar/receber chamadas, independente de o destino já ter sido ou não conectado


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Tipos de NAT – Full Cone

Restricted Cone:o Somente os hosts externos que foram contactados pelo host

internos podem enviar pacotes p/ o mesmo.

Port Restricted Cone:o Semelhante ao Restricted Cone mas neste caso o Firewall

bloqueia o tráfego a não ser que o cliente interno já tenha

contactado o host externos na mesma porta.


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Tipos de NAT – Symmetric Um host interno ao se conectar a um host externo, fixa uma porta

para conexão. Somente os hosts externos que foram contactados pelo host internos podem enviar pacotes p/ o mesmo na porta reservada, que não poderá mais ser compartilhada com outros usuários.



Agenda

SERVIÇOS DE TELECOMUNICAÇÕES

PROTOCOLOS RTP/RTCPCO

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Protocolo RTP

Padronizado pelo IETF – RFC 1889 (atual RFC-3350), o Real-time Transport Protocol (RTP), foi projetado para permitir que os receptores compensem o jitter e a perda de pacotes introduzidos pelas redes IP e utilizado em conexões com perfil de áudio ou vídeo (AVP).

Inclui as seguintes informações:o Tipo de dado transportado.o Timestamps.o Número de sequência.o A Recomendação: Secure RTP, RFC 3711, permite uso de

criptografia e autenticação das mensagens RTP e RTCP.


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Cabeçalho RTP – Versão V2


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Cabeçalho RTP – Versão V2 p - padding = 1, se o pacote contém enchimento para completar

multiplos de 32 bytes. x - 1, se houver extensão de cabeçalho. PT - payload type - tipo de aplicação (codec), definido na RFC 3551. CC - CSRC COUNT - número de fontes de mídia contribuintes. m - marker - depende do PT, igual a 1, por exemplo quando houver

supressão de silêncio. número de sequência - de 0 a 65535, é inicializado aleatóriamente e

incrementado de um, a cada pacote que é transmitido. temestamp - 32 bits - utilizado para calcular o delay e o jitter. synchronization source (SSRC) identifier - identificador da fonte e

sincronismo, para conferências multi-usuários. contributing source (CSRC) identifiers - identifica as fontes

contribuintes para mixagem, atualmente este campo não é usado.


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Compressão de Cabeçalho RTP – Crtp A compressão dos cabeçalhos RTP, UDP e IP denominada

“Crtp” economiza largura de banda. É possível a compressão IP/UDP/RTP de 40 bytes para até 2

bytes, sendo recomendada para payloads pequenos e para links com velocidades menores que 2Mbit/s, em enlaces Frame Relay e PPP e sua aplicação é local (link by Link).

Exemplo:o Cabeçalho IP(20 bytes).o Cabeçalho UDP(8 bytes).o Cabeçalho RTP(12 bytes).o Tamanho total : RTP + UDP + IP = 40 bytes, pode ser comprimido para 2 bytes.

Se o Crtp for programado para Links de alta velocidade, pode desestabilizar a rede.


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Cabeçalho RTCP (Real-time Control Protocol)

Padronizado pelo IETF – RFC 1889 e RFC 3550. Protocolo de controle projetado para trabalhar em

conjunto com o RTP. Em uma sessão RTP os participantes enviam

periodicamente pacotes RTCP para receberem informações da qualidade da entrega de dados e das informações sobre os membros, tais como delay, jitter, perda de pacotes, etc.

Utiliza uma porta superior à porta utilizada pelo RTP. No dimensionamento de banda recomenda-se uma

reserva de 5% da banda total para o tráfego RTCP.



Agenda


PROTOCOLO H323CO

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Introdução

Primeira versão ITU (1996) para redes de pacotes. Inter-funcionamento diretamente com a RTPC. Última versão:V-6, de junho de 2006. Administra:

o registro e bilhetagem.o largura de banda.o controle de chamadas.o conferência multimídia.o Endereçamento. o utiliza codecs padronizados.

A versão V.6 contempla os codecs GSM e iLBC.

PROTOCOLO H323CO

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Introdução

V.1 – Provisória, muitas deficiências, método fast start do H.245.

V.2 – Melhoramento da V.1, método fast start do H.245, Overlap.

V.3 – serviços suplementares até 450.7. V.4 – Serviços suplementares 450.8 a 450.11, GK

alternativo, tunelamento Q.SIG e ISUP, URL, capacidade de chamadas pré-pagas, DTMF via RTP.

V.5 – Tunelamento DSS-1, Série 460.x ( portabilidade, status do enlace,etc.)

V.6 – Novos codecs.

PROTOCOLO H323CO

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Familia de Protocolos H323

O H323 especifica que os pacotes de voz sejam encapsulados no protocolo RTP (Real Time Protocol) e transportados no UDP (User Datagram Protocol).

PROTOCOLO H323CO

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Topologia H323 Recomendação H323 do ITU-T - define os requisitos de

comunicação multimídia (áudio, imagem, vídeo conferência e dados), para redes de pacotes

Elementos: Terminais (SW ou HW), Gateways (GW), Gatekeepers (GK), controladores e processadores multiponto(MCU), unidades de controle (MC) e suas interoperabilidades.

●

PROTOCOLO H323CO

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Gatekeeper:

Controla um SA denomizado “Zona Administrativa”

Resolução de nomes (DNS).

Realiza controle de chamadas.

Controla uso de banda, codecs.

Controla o registro dos usuários.

Mobilidade pessoal.

Função H.225 – RAS (Registro, Admissão e Status),

última verão H.225.0 – V6.

●

PROTOCOLO H323CO

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Gateways e terminais

Gateways são Switches multimídia que

interconectam os elementos H.323 a outros

ambientes de redes/protocolos.

o Ex: H.323 < - > RTPC ou H.323 < - > SIP

Terminais comuns com ATA (adaptador de terminal

analógico), terminais H.323 e softphones.

●

PROTOCOLO H323CO

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Sinalização H.225 - RAS

RAS (Registro, Admissão e Status - UDP).o Protocolo entre End Points (EP):

terminal < - > GK ou GW < - > GK. Determinação do GK. Registro do EP. Localização do EP de destino. Controle de admissão.

Sinalização de chamada baseada no padrão Q.931 (TCP).

Para estabelecer os canais de mídia é utilizado o protocolo H.245 (TCP).

Os canais de mídia utilizam o protocolo RTP.

● .

PROTOCOLO H323CO

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Sinalização H.225 – Principais mensagens RAS

GK Discovery (Descobrindo GK)o GK Request (GRQ)o GK Confirm (GCF)o GK Reject (GRJ)

GW Registration (Registrando no GK)o Registration RRQ / RCF / RRJ

Location Request(Localizando GK)o Location LRQ / LCF / LRJ

Call Admission(Admissão de uma Chamada)o Admission ARQ / ACF / ARJ

Disengage(Solicitando Desconexão)o Disengage DRQ / DFC / DRJ

● .

PROTOCOLO H323CO

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Sinalização Q.931 – Estabelecimento da chamada

Protocolo de origem na telefonia, utilizado para

estabelecer a chamada, enviar sinais de controle e

desconectar caso o destino esteja indisponível.

Principais mensagens mandatórias (M):o Set up, Alerting, Connect, Release Complete Call proceding e Facility.

Principais mensagens opcionais (O).

o Info, Notify e Progress.

Demais mensagens não estão implementadas (F).

● .

PROTOCOLO H323CO

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Sinalização H.245 – Estabelecimento do canal Mídia

Utilizada para a negociação e estabelecimento dos canais de mídia.

Última versão: H.245 v.13. Usa TCP p/ troca de mensagens de controle entre os

terminais. Especificação de capacidades, tipos de codecs, etc. Controle de canais lógicos que transportam fluxos

de informação RTP. Controle de fluxo utiliza o RTCP.

● .

PROTOCOLO H323CO

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Mensagens H.245

Master Slave Determination – mensagem para definir quem será mestre ou acordar facilidades comuns.

Terminal Capability – Codecs, uso de VAD, uso de ruido de conforto, etc.

Logical Channel Open – abertura do canal, porta UDP, tipo de mídia.

Logical Channel Close – encerramento do canal de mídia, mantém a conexão.

End Session Command – Encerramento de uma conexão. RoundTripDelay – atraso em um sentido, fim a fim. Maintenance Loop, etc.

● .

PROTOCOLO H323CO

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Localizando GK de destino (Nuvem crescente)

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T1604220-97

Alerting (11)

ACF (10)

Alerting (11)Alerting (11)

RAS Messages

Connect (14)

Call Signalling Messages

Connect (13)

Multicast RAS Messages

Setup (5)

Setup (6)

ARQ (1)

Call Proceeding (7)

Call Proceeding (7)

Call Proceeding (7)

ACF (4)

ARQ (9)

Endpoint 1 Endpoint 2Gatekeeper 1 Gatekeeper 2

LCF (3)

LRQ (2)

Setup (8)

Connect (12)

PROTOCOLO H323CO

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Exemplo de chamada controlada pelo GK

● .

PROTOCOLO H323CO

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Vantagens e desvantagens

VANTAGENS: o Pilha de protocolo desenvolvida a mais tempo, padronizada e

adotada pelos fabricantes antes do SIP.o Plena compatibilidade com a RTFC.o Facilidade de interoperabilidade entre os diversos fornecedores.

DESVANTAGENS: o Padrão complexo e rígido.o Não possui escalabilidade.o Dificuldade de adaptar a desenvolvimentos futuros (Internet).o Utilização de implementações proprietárias.o Pequena aderência aos padrões Internet.



Agenda


PROTOCOLO SIP (SESSION INITIATION PROTOCOL)

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Introdução

Protocolo desenvolvido pelo IETF - RFC 2543 e após alguns melhoramentos pela RFC 3261.

Tem como função criar, modificar e terminar sessões multimídia, UNICAST ou MULTICAST (conferências).

100% voltado p/ a Internet. End-to-end protocol: inteligência presente nos terminais. SIP URI(Uniform Resource Indentifier):

sip:[email protected]. Faz uso do SDP (Session Description Protocol) p/ definir as

sessões. Permite localizar o destino via: URI, ramal, telefone fixo ou

móvel, correio de voz, e-mail, etc.


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Topologia SIP


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Introdução

User Agents:o São Internet Endpoints que usam SIP p/ se localizarem e

conjuntamente negociarem as características de uma sessão multimédia .

o UAC (Usuário agente cliente) e UAS (Usuário agente servidor) são entidades lógicas aonde UAC manda pedidos enquanto UAS os recebe.

Proxy Server: o Usado p/ rotear a mensagem de INVITE p/ “perto” do Callee.o Roteamento se basea na localização atual do Callee, autenticação e

“accounting”.

Existem dois tipos de servers: Stateless e Statefull.


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Elementos SIP

Stateless server:o São “message forwarders”.o Não realizam armazenamendo de dados nem accounting .o Recomendados para alto tráfego, utilizados para envio de MSN.o São mais simples e mas mais rápidos e mais baratos.

Statefull Server:o Criam um diagrama de estado p/ cada transação e acompanham seu

estado do início ao fim (início e término da chamada).o Podem se encarregar de tarefas como NAT transversal.o Capazes de desempenhar tarefas complexas na hora de contactar

usuários.


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Elementos SIP

Registar server:o Recebe registros dos usuários, extrai informação sobre sua

localização atual e a armazena num banco de dados.

o Mapeia [email protected] -> 123.12.12.03.

Redirect server:o Entidade que ao receber um pedido manda de volta uma

resposta com a localização atual de um usuário em particular.

o Normalmente as entidades lógicas Proxy, Registar e Redirect

são implementadas em um mesmo software.


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Exemplo de localização de um destino


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Mensagens SIP

Invite: Indica que o UAS está sendo convidado para uma uma

sessão

ACK: Confirma que o UAC recebeu uma resposta final para um

invite.

Cancel: Cancela qualquer busca pendente mas não uma sessão

Options: Solicita informações sobre capacidades suportadas

BYE:Quando o usuário deseja encerrar sua participação

Register: Envio de informações sobre localização de usuários

registrados


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Mensagens SIP – Respostas HTTP

1XX – Informational, informa a mensagem em processamento.

2XX – Succes, informa que a mensagem foi aceita com sucesso

(final).

3XX – Redirection, informa que foi realizado um re-

direcionamento (final).

4XX – Client Error, informa sobre erros de sintaxe do cliente

(final).

5XX – Server Error: Servidor com problema interno (final).

6XX – Global Failure: falha global, nenhum servidor disponível

(final).


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Mensagens SIP – Respostas HTTP

100 – Informational, tentando 180 – Informational, chamando 200 – Succes, OK, recebida, entendida e aceita 300 – Redirection, múltiplas escolhas, requer uma ação adicional 400 –Client Error, Pedido inválido 401 – Client Error, Não autorizado 402 – Client Error, necessário pagamento 484 – Client Error, Endereço incompleto 486 – Client Error, ocupado 500 – Server Error:Servidor com problema interno 600 – Global Failure: Ocupado em todos os lugares


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Exemplo de chamada SIP


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Mensagens SIP – Campo SIP

Via (M): Usado para gravar a rota de um pedido, para permitir os servidores SIP retransmitam as respostas.

To (M): Indica o destino do pedido. O uso de etiqueta(TAG) é no caso de um único URI(Uniform Resource Identifer) designar vários destinos finais.

From (M): Contém um nome opcional e o endereço do originador do pedido. Etiquetas adicionais podem ser colocadas

Cseq(M): Número de seqüência e nome do método, sendo incrementado a cada novo pedido.

Encryption(o): Especifica processos de criptografia Content-Type(M): Descreve o tipo de mídia do conteúdo do corpo

da mensagem, por ex. IETF SDP ou Text/html ou ISUP, etc. Content-Length(M): Número de octetos na mensagem


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Mensagens SIP – Exemplo de campo SIP


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Mensagens SIP – Exemplo de Campo SIP


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Mensagens SIP – Campo SDP RFC 2327 e 4566

* OPCIONAL


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Mensagens SIP – Exemplo do Campo SIP


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Vantagens e Desvantagens

VANTAGENSo Protocolo aderente a padrões genuinamente Internet.o Altamente escalável.o Flexível e de fácil adaptação a novos desenvolvimentos.o O protocolo de sinalização mais adotado atualmente por empresas

de todos os portes. DESVANTAGENS

o Protocolo de desenvolvimento recente, com a padronização em desenvolvimento.

o A maioria dos fornecedores utilizam o protocolo com implementações proprietárias.

o Dificuldades de interoperabilidade entre os diversos fabricantes.



Agenda


SEGURANÇA EM TELEFONIA IPCO

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Introdução“O Museu de Comunicação de Berna reune uma coleção de mais

de 300 fotos que foram adulteradas para manipular a opinião pública” JB 26/06/2008 o As ameaças à telefonia IP e VoIP são similares às encontradas na Interneto Dispositivos VoIP suportam protocolos HTTP, Telnet, TFTP, SNMP, etc.

o Ex: Sistema Operacional LINUX com senha padrão Roteador Wireless com senha padrão para configuração de serviços Metodos de autenticação vulneráveis, do tipo WEP (Wired

Equivalent Privacy).

o Cuidados: Métodos de criptografia e autenticação tornam o processamento na

rede mais lento Aumenta o consumo de banda Aumenta o custo do projeto


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Principais ataques

Ataque por negação de serviço (DoS – Denial of Service), ex. Troca de codec ou grande quantidade de msg Invite ou Bye .

Escuta , ex. interceptar mensagem RTP - Eavesdroping.

Seqüestro de registro - Interceptar e alterar mensagens para outro endereço.

Estranho se passa pelo usuário de destino –CallerID Spoofing.

Chamada é reencaminhada para destino falso via msg 3xx.

Fraude em que Chamadas debitadas em contas de terceiros.

Falsificação de mensagens RTCP, com informações falsas de degradação da qualidade.

Uso de software para acessar o banco de dados.


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Fragilidades nas mensagens de sinalização SIP

INVITE sip:[email protected] SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP

laboratorio.faculdade.com.br:5060;branch=z9hG4bKfw19b Max-Forwards: 70 To: Livia <sip:[email protected]> From: Anderson <sip:[email protected]>;tag=76341 Call-ID: [email protected] CSeq: 1 INVITE Subject: Preciso de sua ajuda... Contact: <sip:[email protected]> Content-Type: application/sdp Content-Length: 158 v=0 o=Anderson 2890844526 2890844526 IN IP4

laboratorio.faculdade.com.br s=Phone Call c=IN IP4 100.101.102.103


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Exemplo de ataque a um Proxy


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Conceitos básicos de segurança em VoIP

Mensagens de sinalização com segurança:o Criptografias e Autenticações (chave PKI pública/privada) das

mensagens de sinalização SIP/SDP.

o Pode ser usuário – usuário ou Proxy – Usuário.

o Transport Layer Security (TLS - RFC 2246) – construindo tuneis hop-by-hop sobre TCP.

o IP Sec (Modalidade Transporte ou Túnel).

Mídia de tempo real (áudio e vídeo) com segurança:o Criptografia e autenticação das mensagens RTP (Securite 3711).

Aplicações proprietáriaso Muito cuidado neste caso.


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Ameaças a segurança em VoIP

Identificado Usuários e Extensões SIP:o Consiste na obtenção da lista de usuários e extensões de um proxy server. o O método apresentado consiste na análise das mensagens de erro retornadas

pelos métodos SIP: REGISTER, OPTIONS and INVITE. Ferramentas:

o SIPSCAN (http://www.hackingvoip.com). o Sipsak (http://sip.sak.org)

Também são úteis para testes de stress e de diagnóstico de problemas com serviços SIP: o Sistemas de prevenção de intrusão para VoIP que podem detectar rápidas

sucessões de testes INVITE, OPTIONS e REGISTER contra o SIP proxy e bloquear o endereço IP de origem contra futuras varreduras.

Ex: o SecureLogix (www.securelogix.com)o Sipera (www.sipera.com)o BorderWare (www.borderware.com)



Agenda


QUALIDADE DE VOZCO

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Métricas

Teste subjetivo:

o Modo mais autêntico p/ se mensurar a qualidade da voz

o Ex: MOS definido pela Recomendação ITU P 800/830 exige

pelo menos 30 juízes

Teste Objetivo:

o As Recomendações ITU P. 861( PESQM ) e P.862 ( PESQE )

especificam um algoritmo de teste o qual é implementado

em equipamentos.

QUALIDADE DE VOZCO

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Métricas: MOS (Mean Opinion Score)

O MOS (Mean Opinion Score) é largamente utilizado como medida subjetiva de qualidade de voz (Pontuações de 1 a 5):

o Pontuações 4 a 5: alta qualidade, similar a ISDN.

o Pontuação 3,5 a 4: qualidade de faixa telefônica.

o Pontuação 3 a 3,5: comunicação ainda é boa mas a

degradação já é audível.

o Pontuação 2,5 a 3: qualidade militar.

o Abaixo de 2,5: não há mais voz apenas sinais ruidosos.

QUALIDADE DE VOZCO

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Métricas: Factor R x MOS

QUALIDADE DE VOZCO

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Impacto do Delay em VoIP

Delay (latência) é o atraso que sempre existe na comunicação entre dois pontos. Ou seja o tempo que um pacote de dados gasta p/ trafegar de A até B

Os Delays só passam a ser um problema quando ultrapassam certos limites:

o 0 à 150 ms: excelente

o 150 à 250 ms: bom, mais utilizado na telefonia

o 250 à 350 ms: regular

o 350 à 450 ms: pobre

o acima de 450 ms: inaceitável

QUALIDADE DE VOZCO

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Agenda


UTILIZAÇÃO DE CODECSCO

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A voz é uma informação do tipo analógica e para ser manipulada por redes de dados (pacotes) deve ser transformada em sinal digital. Os dispositivos que realizam essa transformação são os CODECs.

Uma das principais técnicas utilizadas pelos codecs é a modulação por técnica de pulsos (PCM), G.711, do ITU, com o sinal codificado a 8 bits e uma velocidade de 64Kbit/s.

Após a digitalização, o sinal digital é enviado para dispositivos de compressão denominados DSP (Digital Signal Processor), que são processadores de extrema capacidade, MIPS (milhões de instruções por segundo). Existem dois padrões de compressão:o Não Paramétricos, baseados na forma de onda (Ex: PCM).o Paramétricos, baseados em modelos que representam a origem da fala

humana (Ex.ACELP, etc).

UTILIZAÇÃO DE CODECSCO

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Principais CODECs ITU

Para alta definição de audio: Codec G722 ADPCM (forma de onda). O Codec G.728 é Híbrido.

QUALIDADE DE VOZCO

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Speex:o Bit rate: 2.15 a 24.6 kbps.o Delay 30 ms.

iLBC:o Bit rate: 13.3 kbps.o Delay 30 ms.

Banco de CODECs, alguns exemplos:o G.711 para iLBC – 23 mseg e no sentido inverso – 4 mseg.o G.711 para GSM – 5 mseg e no sentido inverso – 2 mseg.

Recomendar-se evitar cascateamento de CODECs.



Agenda


CALCULO DE BANDACO

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Introdução

Na rede telefônica TDM, cada chamada cursada

ocupa um circuito de 64 Kbps.

No caso de VoIP, existem outros fatores a considerar:o Técnica de Codificação (CODEC) utilizada. o Overhead RTP + UDP + IP e (eventualmente) MPLS. o Overhead da segunda camada (FR, ATM, PPP, etc).

CALCULO DE BANDACO

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Tabela comparativa (fonte:CISCO)

CALCULO DE BANDACO

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Formula de cálculo

Bit Rate: numero de BITs P/ SEGUNDO que precisam ser transmitidos p/ se

estabelecer a chamada. Bit Rate = Sample Size / Sample Interval.

Sample size: número de BYTES capturados pelo DSP a cada intervalo de

amostragem.

Sample Interval: intervalo, em MS (miliseconds), de amostragem no qual o codec

opera.

Voice Payload Size: número de BYTES existentes no payload do pacote. Este

número é sempre multiplo do Sample Size. O Payload Size também pode ser

expresso em MS, mostrando neste caso multiplo do Sample Interval.

PPS: é o número de pacotes que precisa ser transmitido a cada segundo p/ se

atender ao Bit Rate.

CALCULO DE BANDACO

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Formula de cálculo

Tamanho total do pacote = Cabeçalho da segunda camada +

Cabeçalho IP/UDP/RTP + payload de voz

PPS = Codec Bit Rate / Voice Payload Size

Bandwidth = Tamanho total do pacote * PPS

OBS:o O tamanho do cabeçalho da segunda camada depende do protocolo,

ETHRNET, PPP, ATM, ..., as vezes do MPLS e ainda o Overhead de segurança quando for o caso (Criptografia).

o Cabeçalho IP/UDP/RTP tem 40 bytes.o Cabeçalho IP/UDP/RTP comprimido pode ter até 2 bytes (link-by-link).o No caso de uso de VAD, é possível ter uma redução no payload de voz de

até 40% (End-to-end).

CALCULO DE BANDACO

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Overhead de camada 2 Cabeçalhos:

o Frame Relay – 7 byteso Ethernet – 18 byteso PPP – 6 byteso Wi-Fi – 24 byteso Ethernet – (802.1P Class of Service) ou (802.1 Q – Vlan) – 22 Byteso Wi Max – 20 bytes

Cabeçalhos MPLS:I psec Transport Mode (DES ou

3DES)30 ~ 37 bytes

Ipsec Transport Mode (AES) 38 ~ 53 bytes

Ipsec Tunnel Mode 50 ~ 57 bytes ou 58 ~ 73 bytes

MPLS 4 bytes

CALCULO DE BANDACO

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Exemplo de cálculo de banda

Banda necessária para uma chamada usando o G.729, com compressão de cabeçalho e o protocolo Multlink Point to Point na camada 2.

Tamanho total do pacote = 6 bytes (cabeçalho MP) + 2 bytes + 20 bytes = 28 bytes ou 224 bits.

PPS = 8 kpbs / 160 bits = 50 pps.

Banda necessária = 224 bits * 50 pps = 11.2 Kbps.

CALCULO DE BANDACO

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Estudo de caso

Calcule a banda necessária para 30 chamadas simultâneas usando-se o CODEC G.723.1(5.3 Kbps) numa LAN Ethernet .

CALCULO DE BANDACO

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Estudo de caso

Calcule a banda necessária para 30 chamadas simultâneas usando-se o CODEC G.729b, em acesso Frame Relay, nas seguintes condições:o Sem utilização de recursos.o Utilizando recurso de Crtp (compressão para 2 bytes).o Utilizando o recurso Crtp acima e o recurso de VAD (40% no payload de

voz).

Comparar com uma solução utilizando o Codec G711 e as mesmas condições , sem recurso, Crtp e VAD.



Agenda


QUALIDADE DE SERVIÇO (QoS)CO

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Introdução

Nas redes TDM, a largura de banda é 100% dedicada para voz A tecnologia IP compartilha a largura de banda entre todas as

aplicações. O tráfego de VoIP é sensível a falhas na transmissão dos dados, principalmente no caso de delay, jitter, perda de pacotes (taxa de erros), etc.

Devido ao tráfego de VoIP ser do tipo "real-time", qualquer uma destas alterações implica na perda da qualidade das chamadas que utilizam esta tecnologia.

Para garantir a qualidade de serviço, são necessárias políticas e funcionalidades de QoS, onde é possível fazer, a marcação dos pacotes, seleção de filas e priorização do tráfego baseado na criticidade de cada aplicação.


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Introdução

QoS (Quality of Service) são tecnologias empregadas em redes para garantir que determinadas aplicações receberão os níveis de serviço que necessitam.

O protocolo IP não diferencia o tipo de tráfego que transporta ficando esta tarefa a cargo dos gerentes de rede e provedores os quais devem tornar os componentes de sua rede sensíveis aos aplicativos e aos diferentes tipos de tráfego que carregam.

O IP foi desenvolvido no modelo “best effort” o qual deixa a complexidade p/ os terminais ficando o cerne da rede o mais simples possível.

SLA (Service Level Agreement) são contratos feitos entre as empresas e os provedores que determinam os níveis de serviço a serem garantidos pelo provedor e penalidades caso os mesmos não sejam alcançados


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Introdução

As aplicações tradicionais (FTP, Mail e HTTP) podem

exigir muito bandwidth mas não são influenciadas

por variações de latência.

Exemplo: o tempo para se efetuar o download de um

arquivo não afeta o mesmo.

Aplicações de Voz e Vídeo são extremamente

sensíveis a latência e jitter.


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Principal mecanismo para garantir QoS: Uso de filas

Filas são buffers onde os pacotes ficam armazenados aguardando serem enviados

Cada fila pode receber tratamento diferenciado Quando uma fila fica cheia, os novos pacotes são

descartados Algorítmos de descartes podem ser implementados

antes da fila ficar totalmente ocupada Pacotes de voz e vídeo devem ficar em filas

diferentes Existem diversas políticas para tratamentos de fila


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Alguns exemplos de técnicas de filas

PQ (Priority Queuing) – Tráfego de entrada é

classificado em 4 níveis:alta, média, normal e baixa

WFQ (WEIGHTED FAIR QUEUING) – Fila justa com

pesos

RED (Randon Early Detection) – Antes do início do

congestionamento é feito o descarte

WRED (Weighted RED) – Pacotes com maior

prioridade são os últimos a serem descartados


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Protocolos de QoS – Priorização de Pacotes

É uma das primeiras técnicas existentes p/ a garantia de QoS. A priorização ocorre através da análise do campo ToS (Type Of

Service), composto de dois sub campos (Campo precedence de 3 bits e o campo Type of Service de 4 bits), que provêem a funcionalidade de priorização (RFC 1349).

Precedência Definiçãoo 7 controle de redeo 6 controle entre redeso 5 crítico (Aplicações real time)o 4 sobreposição relâmpagoo 3 relâmpagoo 2 imediatoo 1 prioridade não essencialo 0 usual


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Resource Reservation Protocol (Integrated services)

O RSVP(RFC 2205), é um protocolo de sinalização que pode ser usado para um host (ou uma aplicação) solicitar um nível específico de qualidade de serviço.

O RSVP utiliza tabelas de roteamento local de cada roteador para identificar o destino final (Há uma consulta em cada nó que verifica a viabilidade de o mesmo atender aos requisitos de QoS especificados; em caso positivo o caminho da conexão passa pelo nó, e em caso contrário não).

O RSVP manipula reserva de largura de banda e delay.


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Resource Reservation Protocol (Integrated services)

Em cada entroncamento, o RSVP (RFC 2205) tenta realizar uma reserva de recursos (Requests), marcando um caminho (PATH).

O destino instala o caminho RESV (Reserva) de retorno ao longo da rota IP.

Os roteadores ao longo do caminho PATH tem os parâmetros requeridos de enfileiramento.


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Serviços Diferenciados - DiffServ

DiffServ (Differentiated Services), através de classes os roteadores podem classificar os pacotes IP em diferentes fluxos de informação, usando o princípio (gerenciador de pacotes) PHB- Per-Hop behavior (comportamento por nó).

Quando o mecanismo DiffServ é aplicado , o mecanismo do protocolo usa padrões de bits (6 bits no sub campo DSCP, usados para indexar o PHB) em um byte denominado DS-byte, o qual para a versão IPv4 é o byte “ToS”e no IPv6 é o octeto “Classe de tráfego”.


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Serviços Diferenciados - DiffServ

DSCP (DIFF SERV CODE POINT) definido na RFC 2474, classificando os pacotes nas seguintes classes (são permitidas até 64 classes):o REGULARES – Seguem o processo do maior esforço.

o EXPEDIDOS - São encaminhados com a mais alta prioridade e não

são descartados (baixo retardo e baixa perda, ideal para voz).

o GARANTIDOS – São encaminhados com alta prioridade porém

podem sofrer política de descartes e classificação por sub-classes.


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QoS e SLA (Service Level Agreement)

SLA (Service Level Agreement) são contratos feitos entre as empresas e os provedores que determinam os níveis de serviço a serem garantidos pelo provedor e penalidades caso os mesmos não sejam alcançados.

Exemplos:o Delay < 50 ms.o Packe Loss < 0.3 %.o Jitter < 2 ms.o MTBR (mean time between failures): 99,97%.o MTTR (mean time to repair): 8 horas, etc.



Agenda


ASPECTOS ESTRATÉGICOS EM TELEFONIA IP NGN CO

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Falhas – Migração TDM para rede de Pacotes (VoIP)

Na ativação de equipamentos VoIP, só os testes de conformidade como nos equipamentos PCM/TDM não bastam: aqui não vale a solução do cachorro

As perdas em VoIP ocorrem:o Na configuração dos Gateways e terminais: alimentação, QoS na LAN, VAD,

eco, Buffer de Dejitter, fragmentação, cRTP, plano de numeração,

dimensionamento, entre outros.

o Firewall e NAT (Network Address Translation): programações, portas,

segurança etc.

o Nas interfaces analógias/TDM (modelo TELEBRÁS)

o Na rede IP e nos Roteadores: QoS na WAN, delay, Route Flapping , etc.

o Nos protocolos de sinalização legados: R2, Q.SIG, DSS-I, ISUP,

o Nos protocolos de Sinalização NGN: H.323, SIP, RTP, RTCP, IAX, SIP-I ITU, SIP

T ANSI, SIGTRAN, entre outros.


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Falhas – Migração TDM para rede de Pacotes


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A ser fornecido pela Corporação:

Contratos de serviços com as operadoras. Relação dos PABX, versões, faixa DDR, interfaces com

Operadoras. Relação das linhas individuais com a sua localização. Bilhetagem de pelo menos 5 dias do tráfego corporativo

entre todos os PABX que tiverem bilhetador. Normas de serviço. Normas de manutenção pró-ativa. Existência de plano de gestão para voz, dados e outros Faturas de voz e dados. Tráfego das aplicações na rede de dados. Questionário customizado técnico-gerencial para voz e

dados.


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A ser fornecido pelas Operadores:

Relatório de rotas digitais ou tráfego PABX – Operadora.

Relatório dos serviços número único (0800, 0300,etc.).

Relatórios dos acessos por CNPJ.

Faturas em meio eletrônico.


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O que tem sido encontrado

Contratos antigos em que as tarifas não batem com as faturas.

Ausência de uma política de gestão das redes de Dados e de Voz.

Unidades sem DDR ou sem um plano de utilização da faixa DDR ( Discagem Direta à Ramal ).

Pessoal despreparado e ausência de normas operacionais.

Altas tarifas FIXO-FIXO e FIXO-MÓVEL LOCAL (VC-1).

Não utilizam cestas pré-pagas.

Altas perdas por linha ocupada (LO) ou não responde (NR).


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Exemplo de medições em links de dados


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Reduções a curto prazo

Renegociação dos contratos (Editais). Restrições de tráfego fixo-celular ou conversão Celular –

Celular. Tráfego corporativo via rede de dados ou operadora (o mais

em conta). Substituição dos PABX por PBX IP com locação e manutenção

incluída. Uso de PABX virtual da Operadora (elimina a possibilidade do

Conversor celular). Migração das linhas individuais para a faixa DDR. Política de cestas pré-pagas, plano de gestão e normas, etc. Os procedimentos acima podem chegar a reduzir os custos da

Corporação em até 50 ou 60% ou até mais.

FIM

OBRIGADO!

PARTE II – TELEFONIA IP (VOIP)

Prof. Milton Martins [email protected]

21-2621-348821-8258-9315


mailto:[email protected]

t elefonia v o ip m Ódulo ii – t elefonia ip 2014 u niversidade f ederal f luminense – uff d...

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