VoIp Un Enfoque Practico

VoIP: Un enfoque práctico

Alberto Sagredo [email protected]

sip:[email protected]

9 Noviembre 2007

mailto:[email protected]




Evolución Telefonía

• “Inventado por Graham Bell” en 1876 , aunque atribuído a Antonio Meucci en 2002.

• De conmutación manual (punto a punto) a SS7.

• De analógico a Digital.

• Tiempo de provisión altos, a horas, o minutos.

• PSTN: Comunicación analógica hasta central.

• ISDN : Digital en origen.

• Recurso ocupado durante toda la llamada.


Alberto Sagredo Castro

Evolución Telefonía (I)• Cobro por pasos (tiempo).

• Sensible en distancia a central.

• Cada vez más necesidad de transmisión de datos.

• Datos sobre líneas telefónicas (ADSL).

• Telefonía: Conmutación de circuitos / Internet: Conmutación de paquetes.



¿Qué es VoIP?

• Diferentes acrónimos: VoIP, VozIP, Voz sobre IP, ToIP.

• Conjunto de protocolos que permiten transmisión de voz sobre paquetes de datos (RTP).

• Codificación de Voz por medio de códecs (codificadores-decodificadores).

• Existen varios protocolos. SIP, H.323, IAX2, MGCP, SKYPE.

• Audio sobre Real Time Protocolo (RTP).

• Tecnología en adolescencia.



Requerimientos VoIP

• Ancho de Banda.

• Latencia. (No más de 150/300 ms, 500 ms en la práctica). Debido a codificación,paquetización,retardo de la red, buffer de Rx, decodificación.

• Jitter

• Pérdida de paquetes.

Códec ΔBanda

G.711 a/u 95.2 Kbps

G.726-40 71.2 Kbps

G.726-32 63.2 Kbps

G.729 39.2 Kbps

G.723 5.3K 26.1 Kbps

iLBC 46.46 Kbps

Datos en encapsulado 802.3 .Datos sin supresión de silencio. 20 ms por trama. Ancho de banda por sentido. Considerado simetría de códecs.



JitterVoIP: Un enfoque práctico


QoSVoIP: Un enfoque práctico


CodecVoIP: Un enfoque práctico


Codec (II)VoIP: Un enfoque práctico


FAX sobre VoIP• VoIP diseñado para Voz. FAX muestreado y codificado -

> Problemas si no hay corrección de errores.

• No usar LBR codecs (G.72x) . Sólo G.711a/u , sin cancelador de eco, sin supresión de silencios. Jitter buffer > 100 ms.

• Usar T.38. Solución apropiada para transmisión de FAX sobre VoIP. (FoIP)

• ¿Proveedores que soporten T.38? Voztele.Soporte Asterisk 1.4

• ¿Datáfonos?



Visión protocolos VoIP

• Cómo hemos comentado existen varios:

• H.323

• IAX

• MGCP

• SKYPE

• SIP



H.323

• Desarrollado por el ITU-T.

• Evolución del H.320. Conferencing over ISDN -> a redes de datos.

• Codificado en ASN.1.

• Implementación más compleja y costosa (necesito codificador/decodificador ASN.1).

• Longevo y suficientemente probado.

• Control de la llamada más exhustivo.



H.323 (II)• Conjunto de estándares: H.225 RAS, H.225 Call

Signaling, H.225 Annex G, H.245 Multimedia Control Protocol. H.235 (seguridad para H.245) y H.450 (servicios suplementarios).

• Hasta cuatro versiones: 1996 -> v.1 , 1998 -> v.2 , 1999 -> v.3 (escalabilidad), 2000 -> v.4 (soporte urls)

• Gatekeeper , Gateways.

• Más cerrado y rígido a modificaciones.

• Soporte de video .



H.323 (Pila de protocolos)VoIP: Un enfoque práctico


H.225 (Call Signalling)VoIP: Un enfoque práctico


• Derivado de Q.931 (RDSI)

• Setup, Call Proceeding, Alerting...

H.323 Call Flow VoIP: Un enfoque práctico


Terminal A Gatekeeper Terminal B

RAS messagesCall Signaling Messages

1. ARQ2. ACF

5. ARQ6. ACF

3. SETUP4. Call Proceeding

7.Alerting8.Connect

H.245 MessagesRTP Media Path

IAX• Inter Asterisk Exchange.

• Desarrollado por Digium.

• Ya por la versión 2.

• Más “Óptimo” en cuanto a recursos (Ancho de Banda).

• Un sólo puerto. Señalización y Audio. (4569 UDP)

• Sin problemas con NAT.

• Abierto y dinámico

• IAX2 soporta trunking(varias conversaciones sobre el mismo flujo y autenticación “PKI-style”



MGCP

• Diseñado por Cisco principalmente.

• Control de PSTN por terminales IP.

• Publicado por el IETF como RFC 2705.

• Esquema Maestro/Esclavo. (Endpoints tontos)

• Puede interoperar con SIP Y H.323 (sólo control de media).

• Media Gateway (Control llamada) y Gateway (Call Agent y Media Gateway)

• Primo hermano -> MEGACO/H.248 (ITU-T e IETF)



SKYPE

• Desarrollado por Niklas Zennström y Janus Friss

• Protocolo cerrado y propietario.

• API y acuerdos con fabricantes para implementación.

• ¿Seguridad? ¿Estabilidad?

• Comunicaciones encriptadas con RC4.

• Nodos, login server y supernodos. Red P2P



SKYPE (II)

• ¿Hackeado por ingeniería inversa?

• Traspasa NAT y firewalls.

• ¿Cómo ruta Fring llamadas a Skype?



SIP• Protocolo de iniciación de sesiones.

• RFC 2543 (v.1) 1999, RFC 3261 (v.2) 2002

• Desarrollado por el IETF para obtener mayor integración con aplicaciones y servicios internet.

• SIP es un protocolo de aplicación para creación,modificación y finalización de sesiones con uno o más participantes.

• Semántica más sencilla. Codificación texto como HTTP.

• Mayor flexibilidad e implementaciones más simples.



SIP (I)• SIP apoyado en : RTP (RFC3550) RTCP

(RFC3605),DNS, SDP (RFC4566)

• Existencia de URIs SIP (direcciones “email” para SIP)

• Numeración ENUM (E.164). Conversión nº a URIs.

• Modelo Solicitud/Respuesta como HTTP. Cabecera/Cuerpo. y MIME para definir contenido.

• Codificación texto. Facilidad de debugging e implementación.

• SDP: Definir Media.



SIP (II)

• SIP puede ir por encima de distintos protocolos de transporte, no tiene porque ser UDP. SIP over TCP.

• Escalabilidad.

• Mobilidad (Presencia y Call Forking).

• Servicios: Call Waiting, Call Forwarding,...



SIP (III)• Componentes:

• UA: Agentes de usuario: Terminal VoIP.

• UAC: User Agent Client. El que inicia la llamada.

• UAS : User Agent Server: El que recibe la llamada

• Ambos pueden finalizar la llamada.

• Servidores:

• Proxy Server: Actúa en el medio. Hace de intermediario entre ambos UA. Interpreta y reescribe.o traduce.

• Registrar Server: Admite REGISTER y tiene control de dónde está el otro.



SIP (IV)• Servidores:

• Redirect Server: Traduce direcciones.No inicia o acepta llamadas.

• Location Server: Dice en que proxy está el destino.

• Métodos: REGISTER,INVITE, BYE,OPTIONS,ACK,CANCEL, MESSAGE,NOTIFY...

• Respuestas (similares a HTTP): 1xx: Informativas (180 ringing), 2xx: Fué exitoso (200 OK), 3xx: Redirección (permanente/temporal), 4xx: Error en cliente, 500: Error en el servidor, 6xx: Errores generales.



SIP (V)VoIP: Un enfoque práctico




Call Flow: Vía Proxy

Comparativa SIP/H.323VoIP: Un enfoque práctico


H.323 SIP

Desarrollo ITU-T IETF

Arquitectura Monolítica Modular

Implementación Costosa Más sencilla

Negociación Param. Si. Amplia.H.245 SI. SDP

Señalización Q.931 sobre TCP SIP sobre UDP/TCP

Codificación Binaria (ASN.1) TEXTO (UTF-8)

Media RTP/RTCP RTP/RTCP

Vigencia En declive En auge

Comparativa SIP/H.323VoIP: Un enfoque práctico


H.323 SIP

Numeración Número teléfono URIs

IM NO SI

Seguridad SI SI

Cantidad de estándars Grande Reducida

QoS Gatekeeper. Externo(RSVP)

Servicios H.450 SIP CGI /CPL

Stacks OpenH323 Varios Stacks (Opal,Vovida)

Soluciones Hardware• Múltiples fabricantes. Linksys, Cisco, Dlink, Snom,

Grandstream,Polycom.

• Existencia de hardware multiprotocolo : SIP y H.323), SIP e IAX2.

• Hardware H.323. Marcas taiwanesas.

• Múltiples soluciones: Adaptadores Telefónicos (ATA), Teléfonos IP, Terminales VoIP GSM/Wifi, Routers con VoIP Integradas.

• Cisco ofrece firmwares para SIP en sus terminales



Soluciones Hardware (II)

• ATA (FXS,FXO)

• Teléfono IP

• Router con facilidad VoIP

• Terminal WiFi



• PBX

• Appliance

Soluciones Hardware (III)VoIP: Un enfoque práctico


Soluciones Software

• SoftPhones (X-ten, Zoiper, GizmoProject...)

• Aplicaciones Symbian (Fring, Truphone, Yeigo).

• Aplicaciones Windows Mobile (OIGAA, Telefónica VoIP, Fring..)

• Centralitas PBX ( Asterisk, 3CX, y derivadas de Asterisk (Trixbox, AsteriskNow, SwitchBox)

• Centralitas Hosteadas: micentralita.net, OIGAA



Soluciones Software (I)VoIP: Un enfoque práctico


X-ten (X-lite)

Zoiper

Asterisk

OIGAA

Soluciones Software (II)VoIP: Un enfoque práctico


Ventajas uso VoIP • Para Residencial:

• Tarifas planas. Tarifas más económicas.

• Servicios suplementarios.

• Posibilidad de portabilidad de númeración (Viajantes).

• Líneas adicionales fácilmente incorporables.

• Posibilidad de desconexión, DND.

• Postpago o Prepago.

• Integración con Internet. Voicemail a Email.



Ventajas uso VoIP (I)• Para Empresas:

• Una sola red. Voz sobre red de datos (QoS).

• Múltitud de DIDs (numeración entrante).

• Llamadas simultáneas limitada por la conexión a internet, no a nivel físico.

• Centralitas más potentes. Facilidad de gestión.

• Extensiones remotas.

• Integración con CRM.

• Interconexión de subsedes.



Ventajas uso VoIP (II)• Para Empresas:

• Escalabilidad.

• Mensajería Unificada.

• Desarrollo de nuevos servicios rápidamente.

• Llamadas gratis entre sedes, y extensiones remotas.

• Ahorro en llamadas internacionales.

• .....



Numeración VoIP • URIs SIP: [email protected]

• ENUM: E.164. RedIris.

• Numeración Geográfica, Nómada, 51x. Numeración Inteligente 90x.

• Operadores VoIP con numeración.

• Caller ID saliente.

• Numeración Interna.

• Hasta hace relativamente poco la numeración VoIP estaba sin regular. CMT.

• ¿Llamadas al 112?





NAT • Por la escasez de direcciones IP v.4 se “crea” NAT.

• A nivel interno ips privadas, y a externo una pública compartida.

• Problema de puertos. NAT no muy bien implementado para SIP por algunos fabricantes. (SIP ALG)

• Tipos:

• Full Cone: Todas las peticiones desde ip/puerto local mapeadas al mismo ip/puerto externo.

• Restricted Cone: = antes pero si envia paquete a un puerto hacia fuera, se abre canal hacia dentro.



NAT(II)• Tipos:

• Restricted Port Cone: Sólo puedes ser contactado en ese puerto si ha enviado paquete a ese puerto externo e IP externa.

• Simetric NAT: Todas las peticiones desde mismo puerto e ip interno a un destino ip/puerto, son mapeadas con el mismo puerto.

• Realidad: Cada fabricante implementa de una forma.

• ¿Cuál tengo? . Usar un cliente STUN

• Proveedores: Nat_helpers.RTP Proxy



NAT(III)• STUN: Simple Transversal of UDP throught NATs.

• Protocolo Cliente-Servidor.

• ICE: Añadir múltiples direcciones IP, puerto en SDP. Está en draft.



Problemas usuales

• Audio en un sólo sentido -> Problema de NAT. Puertos

• No recepción de llamadas -> Problema NAT. Invites a direcciones locales.

• No registro. Authentication Challenge.

• Audio entrecortado -> No QoS. Insuficiente ΔB. Eco

• Fallan llamadas. No compatible media (codecs).

• Fallos marcianos: Routers inteligentísimos, firewalls... etc...



Proveedores• Varios en España: Azulcom, Carpo, Voztelecom,

Voop,Telefónica VoIP.

• Ofrecen numeración Interna o Externa. (Voxbone)

• Protocolo generalmente soportado SIP. Algunos IAX2.

• Códecs habituales : G711a/u. G729. GSM

• Modo prepago o postpago. SLA proporcionado.

• Hardware bloqueado o abierto.

• Autoprovisionamiento o no.

• Facilidad de cambio y/o migración.



Seguridad• RTP no cifrado en el 99.9 % de los proveedores.

• Soluciones:

• SRTP (Audio). Snom, Linksys.

• ZRTP (Zimmerman (PGP))

• VPN (Señalización+Audio)

• SIP sobre TLS. (Señalización)

• Autenticación SIP con MD5. Relativamente vulnerable si contraseñas son cortas. (Fuerza Bruta)

• Software para “oir” RTP: Cain & Abel, Ethereal,



Futuro• Expansión de VideoConferencia sobre SIP, H.264/H.

263. Equipos Linksys en 2008.

• Mejora en aspectos de seguridad. Implementación de SIPoTLS en proveedores. Encriptación de RTP.

• Telefonía Wifi Móvil.



Bibliografía

• http://www.itu.int/ITU-T/asn1/database/itu-t/h/h225-0/2000/H323-MESSAGES.html

• http://en.wikipedia.org/wiki/Skype_Protocol

• http://www.ietf.org/rfc/rfc3261.txt

• http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-guy-iax-03.txt

• http://www.huisetalage.nl/sip/stacks.pdf

• http://www.packetizer.com/voip/sip/standards.html

• http://www.cs.columbia.edu/sip/



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http://www.ietf.org/rfc/rfc3261.txt

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http://www.huisetalage.nl/sip/stacks.pdf

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http://www.packetizer.com/voip/sip/standards.html

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http://www.cs.columbia.edu/sip/

http://www.cs.columbia.edu/sip/

Bibliografía• Sip Demystified. Gonzalo Camarillo. McGraw-Hill.

• http://www.cs.columbia.edu/sip/othersip.html

• http://www.asteriskguru.com/tutorials/sip_nat_oneway_or_no_audio_asterisk.html

• http://www.crfreenet.org/~martin/referaty/stun/naty.pdf



http://www.cs.columbia.edu/sip/othersip.html

http://www.cs.columbia.edu/sip/othersip.html

http://www.asteriskguru.com/tutorials/sip_nat_oneway_or_no_audio_asterisk.html




http://www.crfreenet.org/~martin/referaty/stun/naty.pdf




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Voces Asterisk 1.4



• Descargable ya en www.voipnovatos.es

• Usuario: voces1.4

• Password: demoa72007

• Compatibilidad 1.4 en core, próxima versión en extra.

• Mañana liberadas para toda la comunidad

• Solamente liberados paquetes alaw,ulaw y gsm.

• En breve slin, g729 y g726.



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Gracias por la atención



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