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VoIP
Voice Over IP
LUS Kenitra
Prof. Abdellatif Kobbane
kobbane@gmail.com
Plan
● Introduction et motivation
● Terminologie VoIP
● Problématique
● Codage de la voix : les codecs
● La qualité de service du réseaux
● La qualité de service de la communication
● Standards et protocoles
● Architectures VoIP
● Asterisk
● Matériels et logiciels VoIP
● Sécurité VoIP
● Migration vers le monde IP
● Application (projet VoIP)
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Introduction et motivation
• L'objectif de ce cours est de vous présenter
le fonctionnement de la téléphonie sur IP.
• Faire le tour de notions de base afin de
mieux comprendre le fonctionnement et les
contraintes propre de la VoIP.
• Présenter différentes architectures VoIP
• Notion de QoS
• Quelque aspects de sécurité VoIP
• Réalisation de quelque applications
pratique de la VoIP
Introduction et motivation
● Pourquoi migrer vers de la voix sur IP ?
● L’ensemble des technologies des
systèmes d’information repose sur IP
● Dans un monde technologique ou tout
est inter-communicant, quel serait la
place d’un système qui ne pourrait pas
entrer en communication avec un
serveur,…
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Introduction et motivation
Principe :
• La Voix sur IP consiste à :
✓Utiliser les réseaux IP pour faire passer des
communications téléphonique (de la voix ou de la
vidéo) en plus des données.
✓Pouvoir connecter un central téléphonique
d'entreprise (PABX) à un réseau informatique.
✓Disposer d'un téléphone "classique", mais au lieu
d'être relié au PABX, être reliée à un réseau IP
(un switch).
✓Disposer de passerelle entre le réseau VOIP et le
réseau RTC (Réseau Téléphonique Commuté).
Introduction et motivation
Aujourd’hui, des standards existent et des
entreprises fournissent le marché de matériels
et des passerelles faisant le lien entre le
monde IP et le monde RTC.
Problème :
• Interconnecter ces deux mondes n’est pas
une chose facile.
✓Les gens des télécommunications et ceux de
l’informatique ne s’étaient jamais mis d’accord en
matière de protocoles dans le passé.
✓Les téléphonistes recherchaient de la qualité de
service alors que les informaticiens cherchaient un
débit maximal.
Introduction et motivation
Historique :
• 1995 : Apparition des premiers logiciels sur PC.
• 1996 : Premiers standards VOIP.
• Aujourd'hui : Explosion des standards (propriétaires ou
ouverts).
• Boom de l'Internet.
• Des offres de services.
• Pas forcement de qualité de service mise en œuvre.
• Sujet en évolution.
Avantages :
• Coût.
• Equipements.
• Maintenance.
Introduction et motivation
Avantages du point de vue du coût :
• Se base sur la même architecture que
l’Internet.
• Utilise les mêmes infrastructures que les
réseaux informatique.
• Elles peuvent donc tirer profit de la voix sur
IP à "moindre coût".
• Utilisation d'un seul câblage.
• Utilisation du même matériel informatique.
• Ne nécessite pas de doubler les liaisons
spécialisées entre différents sites.
• Une seule liaison spécialisée "IP" suffit.
Introduction et motivation
Avantages du point de vue
"équipements" :
• Utilise les mêmes infrastructures, donc pas
de duplication de matériel.
• En intégrant voix et données, la téléphonie
IP simplifie l’administration du réseau car
tout est centralisé dans un unique réseau.
Avantages du point de vue
"maintenance" :
Le fait de regrouper deux fonctions au sein
d'une même architecture permet de
diminuer les coûts de maintenance.
Introduction et motivation
Différences entre la téléphonie RTC et IP :
En téléphonie "classique" :
• Tout est basé sur le matériel.
• Etablir une communication revient à établir
un circuit virtuel entre deux abonnées.
C'est de la commutation de circuit.
• L'intégration de nouveaux services se fait
souvent par le rajout d'une carte dans les
PABX
Introduction et motivation
Différences entre la téléphonie RTC et IP :
En téléphonie IP :
• Tout est basé sur du logiciel.
• Transmettre la voix entre deux abonnées revient à
échanger des paquets entre eux.
• La téléphonie IP tire avantage d’une architecture
basée sur du logiciel.
• Simplification pour les mises à jour ou pour l'ajout de
service.
• Elle englobe tous les services qui sont habituellement
fournis par le téléphone classique auxquels s’en
ajoutent d’autres propres à la téléphonie IP :
✓Liaison entre téléphonie et mail par exemple.
✓Capacité à utiliser son PC comme téléphone.
Terminologie VoIP
Définitions
● VoIP (Voice over IP) : concerne le cœur du
système de téléphonie, qui comprend tout
les éléments assurant le transport de la
voix (autocoms IP, passerelle de
communication, réseaux opérateurs,
communication inter-sites, protocole de
communication
● La VoIP répond à la question de « que se
passe-t’il après avoir composé un numéro
de téléphone? »
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Terminologie VoIP
Définitions suite
● ToIP (Telephony over IP) : concerne
uniquement la partie correspondante aux
téléphones IP (téléphones IP et les
softphones)
● Ces deux concepts sont indissociables (un
téléphone IP va toujours s’authentifier sur
un autocom). Un cœur de réseau VoIP est
inutilisable sans combinés téléphonique
13
Terminologie VoIP
Autocom
● C’est un serveur (Dell, HP, IBM,…) qui
va héberger des logiciels (OS, Asterisk,
ou autre) et des materiels (mémoires,
carte de communication VoIP, carte
réseau, DD, processeur,…)
14
Terminologie VoIP
● PABX
C’est l’acronyme de Private Automatic
Branch eXchange, qui correspond à
un commutateur téléphonique privé
utilisé dans les entreprises.
Un PABX connecte les postes internes
d’une entreprise au réseau public
téléphonique commuté (RTC/RNIS)
15
Terminologie VoIP
● Terminaux IP
◦ Téléphones IP (Thomson, Cisco, Snom,
SwissVoice, Gandstream,…)
◦ Softhones (Zoiper-Idefisk, X-Lite, Skype,
Ekiga,…)
● Routeurs et Switchs
◦ Les routeurs et les switchs sont
indisponsable pour acheminer la voix sur
les réseaux
16
Terminologie VoIP
● Cartes de communication
◦ Les cartes de communication permettent de
passer du monde IP au monde RTC.
◦ Certains sociétés spécialisées (Digium,
Junghams, Sangoma,…) fabriquent ce type
de cartes qui sont directement intégrées
dans le serveur autocom. Comme
(TDM400P carte analogique, TE120P et
TE207P cartes numérique)
17
Terminologie VoIP
● Logiciels
◦ Ce sont les produits qui stockent la configuration
des utilisateurs, le plan de numérotation, les
messageries vocales,…
● Autocoms propriétaires
◦ OmniPCX (Alcatel-Lucent)
◦ NexSpan (Astra Matra)
◦ Call Manager (Cisco)
◦ Media Gateway (Avaya)
● Autocoms Open source
◦ Asterisk
◦ SipX
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Problématique
• Qos : Qualité de service (Quality Of
Service)
• Téléphonie classique : commutation de
circuits. Lors de l'établissement d'une
communication, il est réservé un circuit
(donc une bande passante garantie de
bout en bout) pour la voix.
• Téléphonie IP : communication en mode
paquet sur un réseau qui peut être
congestionné.
Problématique :
Cas d'un Pabx :
• Commutation de circuit :
• Une fois la connexion établie de bout en
bout, il y a garantie de délivrance des
informations voix.
Avantages : Les circuits sont dédiés, le délai
de transit est maîtrisé.
Inconvénients : La bande passante est
constante donc les canaux de
transmission ne sont pas optimisés.
Problématique :
• Cas de la voix sur IP: Commutation de
paquets
• Il n'y a pas de garantie de service de
bout en bout. Il peut y avoir un retard de
certains paquets, congestion de réseau
(d'où perte), inversion de paquets, etc…
• Avantages : Le canal est partagé. Il y a
optimisation de la bande passante.
• Inconvénients : Délai de transit variable.
Problématique :
● Circulation des paquets dans un
réseau :
Problématique :
• Les paquets qui circulent sur le réseau
peuvent ne pas emprunter tout le temps le
même chemin. Il peut donc y avoir une
remise en ordre à faire à l'arrivé. Il peut y
avoir des pertes de paquets , etc.
• De plus, à cause de l'aspect "temps réel" à
respecter, les paquets doivent arriver
suffisamment rapidement à destination. En
cas de retard trop important, le paquet est
considéré comme perdu.
• Aspects importants :
• Qualité de service des réseaux.
• Normalisation.
Les Codecs
CODEC : COdeur DECodeur.
• Le codec permet de COmpresser et de
DECompresser les flux numériques en flux
analogiques et inversement. Il est souvent
associé à une notion de temps réel. La
compression /décompression peut se faire
de façon logiciel ou matériel. Leurs
utilisations permet de réduire la taille de
l'information initiale.
• Il peut se présenter sous la forme logicielle
(programme à installer sur Asterisk ou déjà
présent) ou materielle (carte spécifique à
installer dans le serveur)
Les Codecs
CODEC : COdeur DECodeur.
• Il existe deux grandes catégories de Codecs :
• La compression non destructive (ou
réversible) qui permet de ne pas perdre la
qualité de l'information.
• La compression destructive (ou non
réversible) dont l'utilisation aboutit à une
perte de qualité de l'information.
Les Codecs
Les Codecs
Les codecs - Quantification :
La quantification consiste à passer un
mot de 13 bits chaque échantillon en
un mot plus court afin de diminuer le
débit nécessaire à véhiculer la voix.
Les Codecs
Les Codecs
Evaluation de la qualité d'un codec :
● La qualité d'un codec se mesure de façon
subjective par un échantillon test de la population
en laboratoire. Ces personnes écoutent différentes
conversations compressées avec différents codecs
et évaluent la qualité de la conversation à l'aide de
l'échelle suivante :
Les Codecs
● Les résultats de ces tests sont
moyennés pour en déduire une opinion
moyenne de la qualité d'écoute (Mean
Opinion Score . MOS). Cette moyenne
servira à classer les différents codecs
selon la qualité de la voix.
Les Codecs
• Classement de la qualité des codecs :
• La qualité de la voix obtenue par les codecs G.729 et G.723.1
(à 6.3Kbps) est très proche de celle du G711 (service
téléphonique actuel), mais pour des débits entre 8 et 10 fois
inférieurs.
• Le cumul, dans une même communication, d'opérations de
compression /décompression conduit à une rapide dégradation
de la qualité. Les solutions mises en oeuvre doivent donc éviter
des configurations aboutissant à de multiples compression /
décompression.
Les Codecs
Les codecs - Conclusion :
• Le choix du codec à une certaine importance. En
fonction de ce choix, on peut aboutir à des débits
nécessaires beaucoup plus bas, mais avec un
risque si on opère différentes opérations de
compression/décompression entre deux
interlocuteurs.
• Actuellement, des recherches sont toujours menées
afin d'avoir des codeurs bas débit (inférieurs à
4Kbits/s), mais le gain pour la Voip est faible à
cause du manque de performance dans la
transmission des paquets (overhead important lors
de l'encapsulation des segments en paquets et des
paquets en trames).
La qualité de service du réseau
• Le signal de la voix humaine est analogique, pour
qu’il soit transporté de l’émetteur vers le
destinataire sur un réseau IP, il va subir toute une
série de cheminement : passage dans de
n o m b r e u x é q u i p e m e n t s h é t é r o g è n e s ,
numérisation, compression, décompression,
utilisation de lignes ADSL….
• Ce cheminement qui va être à l’origine de sa
dépréciation
• Un ensemble de mécanisme est alors nécessaire
pour éviter au maximum cette dépréciation: c’est la
QoS.
• Sans mécanisme de prioritisation, tous les flux
sont au même niveau sur une bande passante
donnée
La qualité de service du réseau
• Le service de base : "Best Effort (BE)"
• Actuellement, le service offert par les réseaux IP est le
"Best Effort (BE)". Le réseau fait au mieux, mais pas
plus. En cas de congestion sur une des sorties, les
paquets sont perdus. Il n'y a pas de distinction entre les
paquets voix et les paquets de données.
• Par exemple, si le réseau est congestionné à cause d'un
nombre important de rapatriement de données DATA
(qui ne nécessitent pas un service temps réel), la qualité
de la transmission de la voix sera médiocre, empêchant
l'utilisation des téléphones IP
La qualité de service du réseau
Objectif de la qualité de service : Introduire la
qualité de service consiste à :
• Donner la priorité à certains paquets par
rapport à d'autres.
• Les paquets les moins prioritaires seront
traités en dernier, et en cas de congestion, ils
seront perdus en premier. Cela permet de
garantir un certain niveau de qualité de
service pour les paquets de type "voix".
Deux méthodes :
• INTSERV.
• DIFFSERV
La qualité de service du réseau
• INTSERV : Amélioration de la qualité de
service : l'architecture INTSERV
• INTSERV = INTegrated Service,
reservation protocol. C'est la première
architecture qui a été introduite pour
améliorer la qualité de service. En plus de
la qualité BE "Best Effort", il gère deux
qualités supplémentaires :
• BE : Best Effort.
• CL : Contrôle de charge.
• GS : Garantie de service.
La qualité de service du réseau
INTSERV :
• CL Contrôle de charge : Dans ce cas de
qualité de service, les applications peuvent
s'adapter à des variations de qualité de
service et admettent un retard faible et des
pertes limités.
• GS Garanti de service : Cette qualité de
service est conçue pour les applications
temps réel (comme par exemple pour la
voix sur ip). Cette qualité de service doit
assurer un délai de bufférisation dans les
routeurs borné (valeur maximale garantie)
et pas de pertes.
La qualité de service du réseau
INTSERV :
Pour assurer cette variation de garantie
de service, il doit y avoir une
modification de l'architecture interne des
routeurs.
La qualité de service du réseau
• Important : Cette classification est faite pour
chaque flux de données (chaque
communication d'un poste vers un autre
poste).
• La partie contrôle de trafic à pour rôle de
contrôler le trafic dans les différentes files
d'attente. Le routeur va donner priorité aux
files demandant une meilleure qualité de
service. En cas de congestion, elle va traiter
d'abord les files avec la qualité de service
GS, puis avec la qualité CL et enfin avec la
qualité BE.
La qualité de service du réseau
INTSERV : Le protocole RSVP
• Pour obtenir cette qualité de service, Le
protocole RSVP a été développé (ReSerVation
Protocol).
• Il permet de réserver, pour un flux de données
d'un hôte source vers une hôte destination, un
flux de données avec un certaine qualité de
service.
• C'est un protocole de signalisation. Il
n'influence pas le chemin que va suivre les
paquets. Il permet de signaliser à l'ensemble
des routeurs sur le chemin, de la qualité de
service souhaitée. Le récepteur des données
envoie une demande de réservation en arrière.
Chaque routeur est libre de l'accepter ou de la
refuser.
La qualité de service du réseau
INTSERV :
• Attention : C'est un protocole de signalisation et
pas de routage. Il permet de signaler à tout le
chemin entre deux points de la réservation d'une
certaine qualité de service pour un flux de données.
Il fonctionne au dessus d'IP
• Deux messages sont importants : Path et Resv.
• Le message Resv permet de réserver la qualité de
service nécessaire pour un flux de données dans les
routeurs. Il circule du récepteur vers l'émetteur. Ils
doivent être émis régulièrement afin de maintenir l'état
de réservation.
La qualité de service du réseau
INTSERV : Le protocole RSVP
• Les messages Path emprunte le
chemin de la source vers la
destination. Il peuvent être émis en
Broadcast. Ils permettent de préciser :
• Les caractéristiques du flux venant de
la source et acheminées avec garantie
de service.
• Le délai de transit de bout en bout
demandé.
La qualité de service du réseau
INTSERV : Gestion du débit moyen :
● Pour gérer le débit moyen, il y a
bufférisation du débit en entrée. Le
trafic non conforme sera traité en
mode BE (Best Effort).
La qualité de service du réseau
INTSERV : gestion du débit moyen
• Pour garantir le service GS, il est nécessaire
que tous les éléments de bout en bout du
réseau supportent ce protocole.
• Ce protocole a été abandonné au profit du
protocole DIFFSERV. En effet, il pose des
problèmes dans le concept des filles d'attente,
où il faudrait une fille d'attente par flux, donc
par communication entre un émetteur et un
récepteur. Cela pose des problèmes pour les
gros routeurs qui peuvent supporter des
millions de communications.
La qualité de service du réseau
DIFFSERV : Amélioration de la qualité de
service : l'architecture DIFFSERV
• DIFFSERV = DIFFerentiated Services
• Cette méthode classe les paquets de flux
agrégés (provenant de sources différentes)
dans un nombre limité de files d'attente. Ces
files d'attente ne sont plus gérées pour un flux
de données, mais pour une qualité de service.
La qualité de service du réseau
DIFFSERV : Avantages :
• Il y a un nombre limité de catégories de
service, donc un nombre limité de files
d'attente.
• Ce protocole ne demande pas de
signalisation de bout en bout.
• Il récupère le champ "type of service" de
l'entête IP.
• Le concept marche à l'échelle de l'Internet
mondial (pour des millions de réseaux).
La qualité de service du réseau
DIFFSERV :
• Ancien champ TOS d'un datagramme IP :
• Bien que défini au début de la standardisation d'IP,
ce champ n'était pas utilisé dans les routeurs. Pour
l'architecture DIFFSERV, il a été utilisé et nommé
DS (Differentiated Service byte).
• DSCP : Differentiated Services Code Point : C'est
un index pour identifier et sélectionner le "Per Hop
Behavior (PHB)"
• CU : Currently Unsed : Ces deux bits ne sont pas
utilisés.
La qualité de service du réseau
DIFFSERV :
• DSCP : Differentiated Services Code Point :
• Les PHB normalisés doivent être :
• Suffisamment différents pour avoir un intérêt.
• Implémentés dans la norme.
• Déployés dans les équipements (supportés par les
routeurs).
• Ils doivent aussi avoir démontré leur utilité. Ils sont
normalisés, mais la façon de les implémenter (et le
mécanisme) dans les routeurs ne l'ai pas.
• Les DSCP non reconnus ne doivent pas être
changés. Ils doivent être routés de manière
transparente et traités comme du trafic BE (Best
Effort).
La qualité de service du réseau
DIFFSERV :
• Il existe trois classes :
• Classe BE ou UBQ
• C'est le mode normal. il correspond au mode
Best Effort. Le routeur fait ce qu'il peut et
supprime les trames en cas de congestion.
La qualité de service du réseau
DIFFSERV : Classe EF ou CBR
• Ce mode est caractérisé par :
• Un faible taux de perte.
• Un faible gigue.
• Une forte qualité de service.
• Mode adapté aux applications temps réel.
• Il faut que le trafic entrant soit inférieur au trafic sortant,
sinon le trafic en excès sera supprimé.
• Classe AF ou UBR
• Il existe au moins 4 sous classes, qui doivent être
implémentées.
• Une classe AF route les données indépendamment des
autres classes.
• Il faut donc une file d'attente par classe et sous classe.
• On donne à un paquet IP un niveau de priorité au sein de la
classe.
La qualité de service de la
communication
Problème de gigue :
• Problématique : source, la voix est un flux de données
synchrone. Le flux de données est régulier et constant.
Dans la téléphonie sur IP, ce flux est fragmenté
(découpé) en paquets pour être transporté sur un réseau
IP.
• Entre l'émetteur de données et le récepteur des
données, il peut se passer deux phénomènes :
• Un délai de transit dans les réseaux, à travers les
équipements actifs du réseau.
• Un risque de réception des paquets dans un ordre
différent.
• A cause de cela, il va y avoir un retard entre le création
du flux de données et la restitution du flux de données
chez le récepteur.
La qualité de service du réseau
La qualité de service du réseau
Problème de gigue :
• Le temps 2 est nécessaire au niveau du
récepteur afin de régler les problèmes :
• D'inversion de paquets.
• De perte de paquets.
• De retard variables dans les paquets. C'est
ce que l'on appel la gigue. Le récepteur
doit posséder un buffer du gigue pour
retarder un peu la restitution afin de
restituer au mieux la voix.
Architectures VoIP
● Exemple d'infrastructure :
Architectures VoIP
● Exemple d'infrastructure :
Architectures VoIP
● Exemple d'infrastructure :
● Réseau de poste à poste connectés
via Ip :
Architectures VoIP
Standard, protocoles
Standard, protocoles
RTP / RTcP :
• Protocole de transport de la voix sur IP (RTP/RTcP)
• RTP : Real-time Transport Protocol
• RTcP : Real-time Time Control Protocol
Une session RTP est définie par :
– Standard IETF – RFC 1889
• Pour chaque participant à la transmission :
• Une adresse réseau (adresse IP).
• Un numéro de port pour RTP.
• Un numéro de port pour RTcP.
• Dans le cas d'une communication multimédia, chaque
flux de données (vidéo et voix) a une session RTP
séparée, avec des paquets propre RTcP.
Standard, protocoles
• RTP / RTCP : RTP fournit des services de
transport de bout en bout pour des
applications temps-réel. Ce protocole ne
s'occupe pas de la réservation de ressources
sur le réseau (donc ne garanti pas la qualité
de service).
• RTP et RTCP se situe au dessus d'UDP.
• Les services sont :
• Identification du type d'information transportée (les
données transportées).
• Numéro de séquence.
• Marquage temporelle : Timestamping.
• Contrôle de remise (RTcP).
Standard, protocoles
• Un seul paquet RTP est émis dans un
paquet de transport. Plusieurs paquets
RTcP peuvent être émis dans un paquet de
transport grâce au champ longueur de
l'entête RTcP.
Transport Rtp et Rtcp
● RTP (RealTimeTransport Protocol)
● But : fournir un moyen uniforme de transmettre sur IP des données
soumises à des contraintes de temps réel (audio, vidéo, ... )
● Rôle : mettre en œuvre des numéros de séquence de paquets IP
pour reconstituer les informations de voix ou vidéo même si le réseau
sous-jacent change l'ordre des paquets
● Plus généralement, RTP permet :
◦ d'identifier le type de l'information transportée,
◦ d'ajouter des marqueurs temporels et des numéros de séquence
l'information transporte
◦ de contrôler l'arrivée à destination des paquets.
Transport Rtp et Rtcp
● RTCP (Real-time Transport Control
Protocol)
● basé sur des transmissions périodiques de
paquets de contrôle par tous les participants
dans la session.
● C'est un protocole de contrôle des flux RTP,
permettant de véhiculer des informations
basiques sur les participants d'une session,
et sur la qualité de service
Transport Rtp et Rtcp
● RTP permet une gestion des flux multimédias (voix, vidéo) sur IP.
RTP fonctionne sur UDP.
● L'en-tête RTP comporte des informations de synchronisation, de
numérotation. Le codage des données dépendra du type de
compression. Le RFC 1889 spécifie RTP.
● Un canal RTP est employé par type de flux: un pour l'audio, un
pour la vidéo
● transporter et de contrôler des flots de données qui ont des
propriétés temps-réel.
● RTP et RTCP sont des protocoles qui se situent au niveau de
l'application et utilisent les protocoles sous-jacents de transport
TCP ou UDP. Utilisation générale -> UDP
Standard, protocoles
• Le protocole H323 :
• Le protocole H323 défini : Les échanges
de données Vidéo et Audio entre des
terminaux multimédia en temps réel à
travers le réseau Internet ou des LANs
sans garantie de service.
• Des terminaux.
• Des passerelles.
• Des Gatekeeper (portiers).
• Des contrôleurs multipoints.
• Il se décompose en un ensemble de sous
protocoles.
Protocole H323
● La norme H.323 propose des bases pour le
transport de la voix, de la vidéo et des données sur
des réseaux IP.
● Il fonctionne en mode non connecté et sans
garantie de qualité de service
● Il définit les protocoles nécessaires à partir de la
couche transport du modèle OSI
Protocole H323
● Protocole de signalisation (H225, Q.
931)
RAS (Registration Admission Status) pour
l’enregistrement et l’authentification, et le protocole
Q.931pour l’initialisation et le contrôle d’appel.
● Protocole de négociation (H245)
La négociation est utilisée pour se mettre d’accord
sur la façon de coder les informations qu’on va
s’échanger.
Protocole H323
68
Standard, protocoles
● Le protocole H323 : Architecture
Standard, protocoles
• Le protocole H323 :
• Le terminal est le point terminal usager. Cela
peut être un téléphone IP, un PC multimédia.
• Le Gatekeeper effectue les opérations de
contrôles et de translation.
• Le contrôleur multipoint est dédié à la
conférence à trois (voir plus).
• La passerelle offre une passerelle avec les
autres réseau et une couche H323 quand les
autres utilisateurs n'utilisent pas le protocole
H323 (par exemple, c'est le cas des Pabx).
Standard, protocoles
● Le terminal H323 :
Standard, protocoles
● Le terminal contient un logiciel de
signalisation, de contrôle et
d'échanges :
◦ Compression des données Audio et Voix.
◦ Mise en paquets des données.
◦ Protocole H245 pour le contrôle des
échanges.
Standard, protocoles
• Le terminal H323 : Le gatekeeper
• C'est un serveur qui centralise les adresses IP
des postes H323 qui se trouvent sous son
contrôle.
• Utilise le RAS (Registration Admission Status)
pour vérifier les droits d'accès des postes.
• Autorise les appels ou rejette les appels en
fonction des droits des postes.
• Gère la bande passante du réseau.
• Gère le routage et la signalisation des appel.
Standard, protocoles
• Le terminal H323 : Le passerelle
• Elle dispose de toutes la pile du protocole
H323.
• Gère les échanges entre le monde IP/
H323 et les autres protocoles propriétaires
ou non.
• Gère la traduction en cas de changement
de protocole.
• Sert de passerelle vers d'autres réseaux
(IP ou pas).
Standard, protocoles
• Le terminal H323 : Le contrôleur multipoint
• Le contrôleur multipoint est dédié aux conférences.
• Mixage de différentes sources pour les redistribuer
à tout le mode.
• Les postes client H323 envoient leurs données vers
ce contrôleur qui les redistribue à tous les postes.
• Il peut émettre ces données en mode multicast.
• Il assure le multiplexage des données audio.
• Il assure l'affichage vidéo de la personne qui parle
ou une affiche les différentes vidéo sur un seul
écran.
Standard, protocoles
● Ouverture du protocole H323 :
● Beaucoup de société développent des
logiciels compatible H323, comme par
exemple Netmeeting.
● Le protocole H323 est adopté par
beaucoup de sociétés (IBM, Microsoft,
Cisco, Alcatel, …).
Standard, protocoles
Les gatekeepers :
• Le gatekeeper est l’élément qui fournit de l’intelligence à
la passerelle. Le gatekeeper est la compagnon logiciel
de la gateway.
• Vue d’ensemble des gatekeepers
• Un gatekeeper agit comme un moniteur de tout appel
H323 dans la partie du LAN qu’il gère. Il fournit deux
services principaux :
• La gestion des permissions.
• La résolution d’adresses (annuaire).
• Le gatekeeper est aussi responsable de la sécurité :
• Quand un client H323 veut émettre un appel, il doit le faire au
travers du gatekeeper. C’est alors que celui-ci fournit une
résolution d’adresse du client de destination.
Standard, protocoles
Les gatekeepers :
• Dans le cas où il y a plusieurs gateways
sur le réseau : Il peut rediriger l’appel vers
un autre couple gateway / gatekeeper qui
essaiera à son tour de router l’appel.
Pendant la résolution d’adresse, le
gatekeeper peut aussi attribuer une
certaine quantité de bande passante pour
l ’ a p p e l . I l p e u t a g i r c o m m e u n
administrateur de la bande passant
disponible sur le réseau.
Standard, protocoles
• Les gatekeepers : Le gatekeeper répond aux
aspects suivant de la téléphonie IP :
• Le routage des appels : en effet, le gatekeeper est
responsable de la fonction de routage. Non
seulement, il doit tester si l’appel est permis et faire
la résolution d’adresse mais il doit aussi rediriger
l’appel vers le bon client ou la bonne passerelle.
• Administration de la bande passante : le
gatekeeper alloue une certaine quantité de bande
passant pour un appel et sélectionne les codecs à
utiliser. Il agit en tant que régulateur de la bande
passante pour prémunir le réseau contre les goulots
d’étranglement.
Standard, protocoles
Les gatekeepers :
• Tolérance aux fautes, sécurité : le gatekeeper est
aussi responsable de la sécurité dans un réseau de
téléphonie IP. Il doit gérer la redondances des
passerelles afin de faire aboutir tout appel. Il connaît à
tout moment l’état de chaque passerelle et route les
appels vers les passerelles accessibles et qui ont des
ports libres.
• Gestion des différentes gateways (passerelle
téléphonie IP – Réseau public) : dans un réseau de
téléphonie IP, il peut y avoir beaucoup de gateways.
Le gatekeeper, de par ses fonctionnalités de routage
et de sécurité, doit gérer ces gateways pour faire en
sorte que tout appel atteigne sa destination avec la
meilleure qualité de service possible.
Standard, protocoles
Les gatekeepers :
• Ainsi, le gatekeeper peut remplacer le classique PABX
:
• Il est capable de router les appels entrant et de les
rediriger vers leur destination ou une autre passerelle.
Il peut gérer d’autres fonctions telles que la
conférence ou le double appel. Il n’existe pas les
mêmes contraintes avec un gatekeeper qu’avec un
PABX.
• Le gatekeeper est constitué par du logiciel et
l’opérateur peut implémenter autant de services qu’il
le désire. Alors qu’avec un PABX, l’évolutivité est
limitée par le matériel propriétaire de chaque
constructeur.
Le protocole SIP
SIP - Présentation :
• SIP ressemble au protocole HTTP (codage ASCII, codes de
réponse par exemple). Le client envoie des requêtes au
serveur, qui lui renvoie une réponse.
• Les méthodes de base sont :
• INVITE permet à un client de demander une nouvelle session
• ACK confirme l'établissement de la session
• CANCEL annule un INVITE en suspens
• BYE termine une session en cours.
Les codes de réponse sont similaires à HTTP.
• 100 Trying
• 200 OK
• 404 Not Found
• En revanche, SIP diffère de HTTP du fait qu'un agent SIP
(User Agent, UA) joue habituellement à la fois les rôles de
client et de serveur. C'est-à-dire qu'il peut aussi bien envoyer
des requêtes, que répondre à celles qu'il reçoit.
Protocole SIP
Application
Transport
Réseau
Physique
Liaison
Présentation
Session
Exemple choix de codec (SIP)
● Le choix se fait grâce aux messages SDP contenu dans les
requêtes INVITE mais aussi dans le message OK en
réponse à une requête INVITE. Il ya deux cas de figure :
◦ Soit l’utilisateur est l’appelant, dans ce cas là le message SDP est
contenu dans l’INVITE avec la liste des codecs (PCMU, Speex et
iLBC) dans l’ordre choisi par l’utilisateur. Le message OK de
l’appelé contient alors un SDP avec le codec choisi (parmi ceux
proposés) ou un message d’erreur s’il ne possède aucun codec en
commun.
◦ Soit l’utilisateur est appelé. Dans ce cas il extrait la liste des
codecs proposé par l’appelant dans le SDP de la requête INVITE
puis y répond grâce à un message OK contenant le SDP qui
présente le codec choisi.
84
Le protocole SIP
SIP - Structure :
• Registrar : Le Registrar est un serveur qui gère les requêtes
REGISTER envoyées par les Users Agents pour signaler leur
emplacement. Ces requêtes contiennent une adresse IP,
associée à une URL, qui seront stockées dans une base de
données. Les URL SIP sont très similaires dans leur forme à
des adresses email : sip:utilisateur@domaine.com. Des
mécanismes d'authentification permettent de sécuriser
l'enregistrement.
• Proxy : Un Proxy SIP sert d'intermédiaire entre deux User
Agents qui ne connaissent pas leurs emplacements respectifs
(adresse IP). En effet, l'association URLAdresse IP a été
stockée préalablement dans une base de données par un
Registrar. Le Proxy peut donc interroger cette base de données
pour diriger les messages vers le destinataire
Le protocole SIP
SIP - Avantages :
• Ouvert et standard tout comme le H323.
• Simple en version de base: SIP est simple voire
simpliste et très similaire à HTTP. Le protocole s'est
complexifié pour permettre une meilleurs
interconnexion avec les réseaux téléphoniques
classiques.
• Flexible : SIP peut être utilisé pour tout type de
sessions multimédia.
• Téléphonie sur réseaux publics : il existe de
nombreuses passerelles (services payants ou gratuit)
vers le réseau public de téléphonie permettant
d'émettre ou de recevoir des appels vocaux.
• Points communs avec H323 : l'utilisation du protocole
RTP.
Le protocole SIP
● SIP Registrar/Location Server
- Enregistrement de la localisation du
client
● SIP User Agent Client (UAC)
- Initialisation de l’appel
● SIP User Agent Server (UAS)
- Récepteur de l’appel
● SIP Proxy
87

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VoIP-kobbane2018_1_.pdf

  • 1. 1 VoIP Voice Over IP LUS Kenitra Prof. Abdellatif Kobbane kobbane@gmail.com
  • 2. Plan ● Introduction et motivation ● Terminologie VoIP ● Problématique ● Codage de la voix : les codecs ● La qualité de service du réseaux ● La qualité de service de la communication ● Standards et protocoles ● Architectures VoIP ● Asterisk ● Matériels et logiciels VoIP ● Sécurité VoIP ● Migration vers le monde IP ● Application (projet VoIP) 2
  • 3. Introduction et motivation • L'objectif de ce cours est de vous présenter le fonctionnement de la téléphonie sur IP. • Faire le tour de notions de base afin de mieux comprendre le fonctionnement et les contraintes propre de la VoIP. • Présenter différentes architectures VoIP • Notion de QoS • Quelque aspects de sécurité VoIP • Réalisation de quelque applications pratique de la VoIP
  • 4. Introduction et motivation ● Pourquoi migrer vers de la voix sur IP ? ● L’ensemble des technologies des systèmes d’information repose sur IP ● Dans un monde technologique ou tout est inter-communicant, quel serait la place d’un système qui ne pourrait pas entrer en communication avec un serveur,… 4
  • 5. Introduction et motivation Principe : • La Voix sur IP consiste à : ✓Utiliser les réseaux IP pour faire passer des communications téléphonique (de la voix ou de la vidéo) en plus des données. ✓Pouvoir connecter un central téléphonique d'entreprise (PABX) à un réseau informatique. ✓Disposer d'un téléphone "classique", mais au lieu d'être relié au PABX, être reliée à un réseau IP (un switch). ✓Disposer de passerelle entre le réseau VOIP et le réseau RTC (Réseau Téléphonique Commuté).
  • 6. Introduction et motivation Aujourd’hui, des standards existent et des entreprises fournissent le marché de matériels et des passerelles faisant le lien entre le monde IP et le monde RTC. Problème : • Interconnecter ces deux mondes n’est pas une chose facile. ✓Les gens des télécommunications et ceux de l’informatique ne s’étaient jamais mis d’accord en matière de protocoles dans le passé. ✓Les téléphonistes recherchaient de la qualité de service alors que les informaticiens cherchaient un débit maximal.
  • 7. Introduction et motivation Historique : • 1995 : Apparition des premiers logiciels sur PC. • 1996 : Premiers standards VOIP. • Aujourd'hui : Explosion des standards (propriétaires ou ouverts). • Boom de l'Internet. • Des offres de services. • Pas forcement de qualité de service mise en œuvre. • Sujet en évolution. Avantages : • Coût. • Equipements. • Maintenance.
  • 8. Introduction et motivation Avantages du point de vue du coût : • Se base sur la même architecture que l’Internet. • Utilise les mêmes infrastructures que les réseaux informatique. • Elles peuvent donc tirer profit de la voix sur IP à "moindre coût". • Utilisation d'un seul câblage. • Utilisation du même matériel informatique. • Ne nécessite pas de doubler les liaisons spécialisées entre différents sites. • Une seule liaison spécialisée "IP" suffit.
  • 9. Introduction et motivation Avantages du point de vue "équipements" : • Utilise les mêmes infrastructures, donc pas de duplication de matériel. • En intégrant voix et données, la téléphonie IP simplifie l’administration du réseau car tout est centralisé dans un unique réseau. Avantages du point de vue "maintenance" : Le fait de regrouper deux fonctions au sein d'une même architecture permet de diminuer les coûts de maintenance.
  • 10. Introduction et motivation Différences entre la téléphonie RTC et IP : En téléphonie "classique" : • Tout est basé sur le matériel. • Etablir une communication revient à établir un circuit virtuel entre deux abonnées. C'est de la commutation de circuit. • L'intégration de nouveaux services se fait souvent par le rajout d'une carte dans les PABX
  • 11. Introduction et motivation Différences entre la téléphonie RTC et IP : En téléphonie IP : • Tout est basé sur du logiciel. • Transmettre la voix entre deux abonnées revient à échanger des paquets entre eux. • La téléphonie IP tire avantage d’une architecture basée sur du logiciel. • Simplification pour les mises à jour ou pour l'ajout de service. • Elle englobe tous les services qui sont habituellement fournis par le téléphone classique auxquels s’en ajoutent d’autres propres à la téléphonie IP : ✓Liaison entre téléphonie et mail par exemple. ✓Capacité à utiliser son PC comme téléphone.
  • 12. Terminologie VoIP Définitions ● VoIP (Voice over IP) : concerne le cœur du système de téléphonie, qui comprend tout les éléments assurant le transport de la voix (autocoms IP, passerelle de communication, réseaux opérateurs, communication inter-sites, protocole de communication ● La VoIP répond à la question de « que se passe-t’il après avoir composé un numéro de téléphone? » 12
  • 13. Terminologie VoIP Définitions suite ● ToIP (Telephony over IP) : concerne uniquement la partie correspondante aux téléphones IP (téléphones IP et les softphones) ● Ces deux concepts sont indissociables (un téléphone IP va toujours s’authentifier sur un autocom). Un cœur de réseau VoIP est inutilisable sans combinés téléphonique 13
  • 14. Terminologie VoIP Autocom ● C’est un serveur (Dell, HP, IBM,…) qui va héberger des logiciels (OS, Asterisk, ou autre) et des materiels (mémoires, carte de communication VoIP, carte réseau, DD, processeur,…) 14
  • 15. Terminologie VoIP ● PABX C’est l’acronyme de Private Automatic Branch eXchange, qui correspond à un commutateur téléphonique privé utilisé dans les entreprises. Un PABX connecte les postes internes d’une entreprise au réseau public téléphonique commuté (RTC/RNIS) 15
  • 16. Terminologie VoIP ● Terminaux IP ◦ Téléphones IP (Thomson, Cisco, Snom, SwissVoice, Gandstream,…) ◦ Softhones (Zoiper-Idefisk, X-Lite, Skype, Ekiga,…) ● Routeurs et Switchs ◦ Les routeurs et les switchs sont indisponsable pour acheminer la voix sur les réseaux 16
  • 17. Terminologie VoIP ● Cartes de communication ◦ Les cartes de communication permettent de passer du monde IP au monde RTC. ◦ Certains sociétés spécialisées (Digium, Junghams, Sangoma,…) fabriquent ce type de cartes qui sont directement intégrées dans le serveur autocom. Comme (TDM400P carte analogique, TE120P et TE207P cartes numérique) 17
  • 18. Terminologie VoIP ● Logiciels ◦ Ce sont les produits qui stockent la configuration des utilisateurs, le plan de numérotation, les messageries vocales,… ● Autocoms propriétaires ◦ OmniPCX (Alcatel-Lucent) ◦ NexSpan (Astra Matra) ◦ Call Manager (Cisco) ◦ Media Gateway (Avaya) ● Autocoms Open source ◦ Asterisk ◦ SipX 18
  • 19. Problématique • Qos : Qualité de service (Quality Of Service) • Téléphonie classique : commutation de circuits. Lors de l'établissement d'une communication, il est réservé un circuit (donc une bande passante garantie de bout en bout) pour la voix. • Téléphonie IP : communication en mode paquet sur un réseau qui peut être congestionné.
  • 20. Problématique : Cas d'un Pabx : • Commutation de circuit : • Une fois la connexion établie de bout en bout, il y a garantie de délivrance des informations voix. Avantages : Les circuits sont dédiés, le délai de transit est maîtrisé. Inconvénients : La bande passante est constante donc les canaux de transmission ne sont pas optimisés.
  • 21. Problématique : • Cas de la voix sur IP: Commutation de paquets • Il n'y a pas de garantie de service de bout en bout. Il peut y avoir un retard de certains paquets, congestion de réseau (d'où perte), inversion de paquets, etc… • Avantages : Le canal est partagé. Il y a optimisation de la bande passante. • Inconvénients : Délai de transit variable.
  • 22. Problématique : ● Circulation des paquets dans un réseau :
  • 23. Problématique : • Les paquets qui circulent sur le réseau peuvent ne pas emprunter tout le temps le même chemin. Il peut donc y avoir une remise en ordre à faire à l'arrivé. Il peut y avoir des pertes de paquets , etc. • De plus, à cause de l'aspect "temps réel" à respecter, les paquets doivent arriver suffisamment rapidement à destination. En cas de retard trop important, le paquet est considéré comme perdu. • Aspects importants : • Qualité de service des réseaux. • Normalisation.
  • 24. Les Codecs CODEC : COdeur DECodeur. • Le codec permet de COmpresser et de DECompresser les flux numériques en flux analogiques et inversement. Il est souvent associé à une notion de temps réel. La compression /décompression peut se faire de façon logiciel ou matériel. Leurs utilisations permet de réduire la taille de l'information initiale. • Il peut se présenter sous la forme logicielle (programme à installer sur Asterisk ou déjà présent) ou materielle (carte spécifique à installer dans le serveur)
  • 25. Les Codecs CODEC : COdeur DECodeur. • Il existe deux grandes catégories de Codecs : • La compression non destructive (ou réversible) qui permet de ne pas perdre la qualité de l'information. • La compression destructive (ou non réversible) dont l'utilisation aboutit à une perte de qualité de l'information.
  • 27. Les Codecs Les codecs - Quantification : La quantification consiste à passer un mot de 13 bits chaque échantillon en un mot plus court afin de diminuer le débit nécessaire à véhiculer la voix.
  • 29. Les Codecs Evaluation de la qualité d'un codec : ● La qualité d'un codec se mesure de façon subjective par un échantillon test de la population en laboratoire. Ces personnes écoutent différentes conversations compressées avec différents codecs et évaluent la qualité de la conversation à l'aide de l'échelle suivante :
  • 30. Les Codecs ● Les résultats de ces tests sont moyennés pour en déduire une opinion moyenne de la qualité d'écoute (Mean Opinion Score . MOS). Cette moyenne servira à classer les différents codecs selon la qualité de la voix.
  • 31. Les Codecs • Classement de la qualité des codecs : • La qualité de la voix obtenue par les codecs G.729 et G.723.1 (à 6.3Kbps) est très proche de celle du G711 (service téléphonique actuel), mais pour des débits entre 8 et 10 fois inférieurs. • Le cumul, dans une même communication, d'opérations de compression /décompression conduit à une rapide dégradation de la qualité. Les solutions mises en oeuvre doivent donc éviter des configurations aboutissant à de multiples compression / décompression.
  • 32. Les Codecs Les codecs - Conclusion : • Le choix du codec à une certaine importance. En fonction de ce choix, on peut aboutir à des débits nécessaires beaucoup plus bas, mais avec un risque si on opère différentes opérations de compression/décompression entre deux interlocuteurs. • Actuellement, des recherches sont toujours menées afin d'avoir des codeurs bas débit (inférieurs à 4Kbits/s), mais le gain pour la Voip est faible à cause du manque de performance dans la transmission des paquets (overhead important lors de l'encapsulation des segments en paquets et des paquets en trames).
  • 33. La qualité de service du réseau • Le signal de la voix humaine est analogique, pour qu’il soit transporté de l’émetteur vers le destinataire sur un réseau IP, il va subir toute une série de cheminement : passage dans de n o m b r e u x é q u i p e m e n t s h é t é r o g è n e s , numérisation, compression, décompression, utilisation de lignes ADSL…. • Ce cheminement qui va être à l’origine de sa dépréciation • Un ensemble de mécanisme est alors nécessaire pour éviter au maximum cette dépréciation: c’est la QoS. • Sans mécanisme de prioritisation, tous les flux sont au même niveau sur une bande passante donnée
  • 34. La qualité de service du réseau • Le service de base : "Best Effort (BE)" • Actuellement, le service offert par les réseaux IP est le "Best Effort (BE)". Le réseau fait au mieux, mais pas plus. En cas de congestion sur une des sorties, les paquets sont perdus. Il n'y a pas de distinction entre les paquets voix et les paquets de données. • Par exemple, si le réseau est congestionné à cause d'un nombre important de rapatriement de données DATA (qui ne nécessitent pas un service temps réel), la qualité de la transmission de la voix sera médiocre, empêchant l'utilisation des téléphones IP
  • 35. La qualité de service du réseau Objectif de la qualité de service : Introduire la qualité de service consiste à : • Donner la priorité à certains paquets par rapport à d'autres. • Les paquets les moins prioritaires seront traités en dernier, et en cas de congestion, ils seront perdus en premier. Cela permet de garantir un certain niveau de qualité de service pour les paquets de type "voix". Deux méthodes : • INTSERV. • DIFFSERV
  • 36. La qualité de service du réseau • INTSERV : Amélioration de la qualité de service : l'architecture INTSERV • INTSERV = INTegrated Service, reservation protocol. C'est la première architecture qui a été introduite pour améliorer la qualité de service. En plus de la qualité BE "Best Effort", il gère deux qualités supplémentaires : • BE : Best Effort. • CL : Contrôle de charge. • GS : Garantie de service.
  • 37. La qualité de service du réseau INTSERV : • CL Contrôle de charge : Dans ce cas de qualité de service, les applications peuvent s'adapter à des variations de qualité de service et admettent un retard faible et des pertes limités. • GS Garanti de service : Cette qualité de service est conçue pour les applications temps réel (comme par exemple pour la voix sur ip). Cette qualité de service doit assurer un délai de bufférisation dans les routeurs borné (valeur maximale garantie) et pas de pertes.
  • 38. La qualité de service du réseau INTSERV : Pour assurer cette variation de garantie de service, il doit y avoir une modification de l'architecture interne des routeurs.
  • 39. La qualité de service du réseau • Important : Cette classification est faite pour chaque flux de données (chaque communication d'un poste vers un autre poste). • La partie contrôle de trafic à pour rôle de contrôler le trafic dans les différentes files d'attente. Le routeur va donner priorité aux files demandant une meilleure qualité de service. En cas de congestion, elle va traiter d'abord les files avec la qualité de service GS, puis avec la qualité CL et enfin avec la qualité BE.
  • 40. La qualité de service du réseau INTSERV : Le protocole RSVP • Pour obtenir cette qualité de service, Le protocole RSVP a été développé (ReSerVation Protocol). • Il permet de réserver, pour un flux de données d'un hôte source vers une hôte destination, un flux de données avec un certaine qualité de service. • C'est un protocole de signalisation. Il n'influence pas le chemin que va suivre les paquets. Il permet de signaliser à l'ensemble des routeurs sur le chemin, de la qualité de service souhaitée. Le récepteur des données envoie une demande de réservation en arrière. Chaque routeur est libre de l'accepter ou de la refuser.
  • 41. La qualité de service du réseau INTSERV : • Attention : C'est un protocole de signalisation et pas de routage. Il permet de signaler à tout le chemin entre deux points de la réservation d'une certaine qualité de service pour un flux de données. Il fonctionne au dessus d'IP • Deux messages sont importants : Path et Resv. • Le message Resv permet de réserver la qualité de service nécessaire pour un flux de données dans les routeurs. Il circule du récepteur vers l'émetteur. Ils doivent être émis régulièrement afin de maintenir l'état de réservation.
  • 42. La qualité de service du réseau INTSERV : Le protocole RSVP • Les messages Path emprunte le chemin de la source vers la destination. Il peuvent être émis en Broadcast. Ils permettent de préciser : • Les caractéristiques du flux venant de la source et acheminées avec garantie de service. • Le délai de transit de bout en bout demandé.
  • 43. La qualité de service du réseau INTSERV : Gestion du débit moyen : ● Pour gérer le débit moyen, il y a bufférisation du débit en entrée. Le trafic non conforme sera traité en mode BE (Best Effort).
  • 44. La qualité de service du réseau INTSERV : gestion du débit moyen • Pour garantir le service GS, il est nécessaire que tous les éléments de bout en bout du réseau supportent ce protocole. • Ce protocole a été abandonné au profit du protocole DIFFSERV. En effet, il pose des problèmes dans le concept des filles d'attente, où il faudrait une fille d'attente par flux, donc par communication entre un émetteur et un récepteur. Cela pose des problèmes pour les gros routeurs qui peuvent supporter des millions de communications.
  • 45. La qualité de service du réseau DIFFSERV : Amélioration de la qualité de service : l'architecture DIFFSERV • DIFFSERV = DIFFerentiated Services • Cette méthode classe les paquets de flux agrégés (provenant de sources différentes) dans un nombre limité de files d'attente. Ces files d'attente ne sont plus gérées pour un flux de données, mais pour une qualité de service.
  • 46. La qualité de service du réseau DIFFSERV : Avantages : • Il y a un nombre limité de catégories de service, donc un nombre limité de files d'attente. • Ce protocole ne demande pas de signalisation de bout en bout. • Il récupère le champ "type of service" de l'entête IP. • Le concept marche à l'échelle de l'Internet mondial (pour des millions de réseaux).
  • 47. La qualité de service du réseau DIFFSERV : • Ancien champ TOS d'un datagramme IP : • Bien que défini au début de la standardisation d'IP, ce champ n'était pas utilisé dans les routeurs. Pour l'architecture DIFFSERV, il a été utilisé et nommé DS (Differentiated Service byte). • DSCP : Differentiated Services Code Point : C'est un index pour identifier et sélectionner le "Per Hop Behavior (PHB)" • CU : Currently Unsed : Ces deux bits ne sont pas utilisés.
  • 48. La qualité de service du réseau DIFFSERV : • DSCP : Differentiated Services Code Point : • Les PHB normalisés doivent être : • Suffisamment différents pour avoir un intérêt. • Implémentés dans la norme. • Déployés dans les équipements (supportés par les routeurs). • Ils doivent aussi avoir démontré leur utilité. Ils sont normalisés, mais la façon de les implémenter (et le mécanisme) dans les routeurs ne l'ai pas. • Les DSCP non reconnus ne doivent pas être changés. Ils doivent être routés de manière transparente et traités comme du trafic BE (Best Effort).
  • 49. La qualité de service du réseau DIFFSERV : • Il existe trois classes : • Classe BE ou UBQ • C'est le mode normal. il correspond au mode Best Effort. Le routeur fait ce qu'il peut et supprime les trames en cas de congestion.
  • 50. La qualité de service du réseau DIFFSERV : Classe EF ou CBR • Ce mode est caractérisé par : • Un faible taux de perte. • Un faible gigue. • Une forte qualité de service. • Mode adapté aux applications temps réel. • Il faut que le trafic entrant soit inférieur au trafic sortant, sinon le trafic en excès sera supprimé. • Classe AF ou UBR • Il existe au moins 4 sous classes, qui doivent être implémentées. • Une classe AF route les données indépendamment des autres classes. • Il faut donc une file d'attente par classe et sous classe. • On donne à un paquet IP un niveau de priorité au sein de la classe.
  • 51. La qualité de service de la communication Problème de gigue : • Problématique : source, la voix est un flux de données synchrone. Le flux de données est régulier et constant. Dans la téléphonie sur IP, ce flux est fragmenté (découpé) en paquets pour être transporté sur un réseau IP. • Entre l'émetteur de données et le récepteur des données, il peut se passer deux phénomènes : • Un délai de transit dans les réseaux, à travers les équipements actifs du réseau. • Un risque de réception des paquets dans un ordre différent. • A cause de cela, il va y avoir un retard entre le création du flux de données et la restitution du flux de données chez le récepteur.
  • 52. La qualité de service du réseau
  • 53. La qualité de service du réseau Problème de gigue : • Le temps 2 est nécessaire au niveau du récepteur afin de régler les problèmes : • D'inversion de paquets. • De perte de paquets. • De retard variables dans les paquets. C'est ce que l'on appel la gigue. Le récepteur doit posséder un buffer du gigue pour retarder un peu la restitution afin de restituer au mieux la voix.
  • 54. Architectures VoIP ● Exemple d'infrastructure :
  • 55. Architectures VoIP ● Exemple d'infrastructure :
  • 56. Architectures VoIP ● Exemple d'infrastructure : ● Réseau de poste à poste connectés via Ip :
  • 59. Standard, protocoles RTP / RTcP : • Protocole de transport de la voix sur IP (RTP/RTcP) • RTP : Real-time Transport Protocol • RTcP : Real-time Time Control Protocol Une session RTP est définie par : – Standard IETF – RFC 1889 • Pour chaque participant à la transmission : • Une adresse réseau (adresse IP). • Un numéro de port pour RTP. • Un numéro de port pour RTcP. • Dans le cas d'une communication multimédia, chaque flux de données (vidéo et voix) a une session RTP séparée, avec des paquets propre RTcP.
  • 60. Standard, protocoles • RTP / RTCP : RTP fournit des services de transport de bout en bout pour des applications temps-réel. Ce protocole ne s'occupe pas de la réservation de ressources sur le réseau (donc ne garanti pas la qualité de service). • RTP et RTCP se situe au dessus d'UDP. • Les services sont : • Identification du type d'information transportée (les données transportées). • Numéro de séquence. • Marquage temporelle : Timestamping. • Contrôle de remise (RTcP).
  • 61. Standard, protocoles • Un seul paquet RTP est émis dans un paquet de transport. Plusieurs paquets RTcP peuvent être émis dans un paquet de transport grâce au champ longueur de l'entête RTcP.
  • 62. Transport Rtp et Rtcp ● RTP (RealTimeTransport Protocol) ● But : fournir un moyen uniforme de transmettre sur IP des données soumises à des contraintes de temps réel (audio, vidéo, ... ) ● Rôle : mettre en œuvre des numéros de séquence de paquets IP pour reconstituer les informations de voix ou vidéo même si le réseau sous-jacent change l'ordre des paquets ● Plus généralement, RTP permet : ◦ d'identifier le type de l'information transportée, ◦ d'ajouter des marqueurs temporels et des numéros de séquence l'information transporte ◦ de contrôler l'arrivée à destination des paquets.
  • 63. Transport Rtp et Rtcp ● RTCP (Real-time Transport Control Protocol) ● basé sur des transmissions périodiques de paquets de contrôle par tous les participants dans la session. ● C'est un protocole de contrôle des flux RTP, permettant de véhiculer des informations basiques sur les participants d'une session, et sur la qualité de service
  • 64. Transport Rtp et Rtcp ● RTP permet une gestion des flux multimédias (voix, vidéo) sur IP. RTP fonctionne sur UDP. ● L'en-tête RTP comporte des informations de synchronisation, de numérotation. Le codage des données dépendra du type de compression. Le RFC 1889 spécifie RTP. ● Un canal RTP est employé par type de flux: un pour l'audio, un pour la vidéo ● transporter et de contrôler des flots de données qui ont des propriétés temps-réel. ● RTP et RTCP sont des protocoles qui se situent au niveau de l'application et utilisent les protocoles sous-jacents de transport TCP ou UDP. Utilisation générale -> UDP
  • 65. Standard, protocoles • Le protocole H323 : • Le protocole H323 défini : Les échanges de données Vidéo et Audio entre des terminaux multimédia en temps réel à travers le réseau Internet ou des LANs sans garantie de service. • Des terminaux. • Des passerelles. • Des Gatekeeper (portiers). • Des contrôleurs multipoints. • Il se décompose en un ensemble de sous protocoles.
  • 66. Protocole H323 ● La norme H.323 propose des bases pour le transport de la voix, de la vidéo et des données sur des réseaux IP. ● Il fonctionne en mode non connecté et sans garantie de qualité de service ● Il définit les protocoles nécessaires à partir de la couche transport du modèle OSI
  • 67. Protocole H323 ● Protocole de signalisation (H225, Q. 931) RAS (Registration Admission Status) pour l’enregistrement et l’authentification, et le protocole Q.931pour l’initialisation et le contrôle d’appel. ● Protocole de négociation (H245) La négociation est utilisée pour se mettre d’accord sur la façon de coder les informations qu’on va s’échanger.
  • 69. Standard, protocoles ● Le protocole H323 : Architecture
  • 70. Standard, protocoles • Le protocole H323 : • Le terminal est le point terminal usager. Cela peut être un téléphone IP, un PC multimédia. • Le Gatekeeper effectue les opérations de contrôles et de translation. • Le contrôleur multipoint est dédié à la conférence à trois (voir plus). • La passerelle offre une passerelle avec les autres réseau et une couche H323 quand les autres utilisateurs n'utilisent pas le protocole H323 (par exemple, c'est le cas des Pabx).
  • 71. Standard, protocoles ● Le terminal H323 :
  • 72. Standard, protocoles ● Le terminal contient un logiciel de signalisation, de contrôle et d'échanges : ◦ Compression des données Audio et Voix. ◦ Mise en paquets des données. ◦ Protocole H245 pour le contrôle des échanges.
  • 73. Standard, protocoles • Le terminal H323 : Le gatekeeper • C'est un serveur qui centralise les adresses IP des postes H323 qui se trouvent sous son contrôle. • Utilise le RAS (Registration Admission Status) pour vérifier les droits d'accès des postes. • Autorise les appels ou rejette les appels en fonction des droits des postes. • Gère la bande passante du réseau. • Gère le routage et la signalisation des appel.
  • 74. Standard, protocoles • Le terminal H323 : Le passerelle • Elle dispose de toutes la pile du protocole H323. • Gère les échanges entre le monde IP/ H323 et les autres protocoles propriétaires ou non. • Gère la traduction en cas de changement de protocole. • Sert de passerelle vers d'autres réseaux (IP ou pas).
  • 75. Standard, protocoles • Le terminal H323 : Le contrôleur multipoint • Le contrôleur multipoint est dédié aux conférences. • Mixage de différentes sources pour les redistribuer à tout le mode. • Les postes client H323 envoient leurs données vers ce contrôleur qui les redistribue à tous les postes. • Il peut émettre ces données en mode multicast. • Il assure le multiplexage des données audio. • Il assure l'affichage vidéo de la personne qui parle ou une affiche les différentes vidéo sur un seul écran.
  • 76. Standard, protocoles ● Ouverture du protocole H323 : ● Beaucoup de société développent des logiciels compatible H323, comme par exemple Netmeeting. ● Le protocole H323 est adopté par beaucoup de sociétés (IBM, Microsoft, Cisco, Alcatel, …).
  • 77. Standard, protocoles Les gatekeepers : • Le gatekeeper est l’élément qui fournit de l’intelligence à la passerelle. Le gatekeeper est la compagnon logiciel de la gateway. • Vue d’ensemble des gatekeepers • Un gatekeeper agit comme un moniteur de tout appel H323 dans la partie du LAN qu’il gère. Il fournit deux services principaux : • La gestion des permissions. • La résolution d’adresses (annuaire). • Le gatekeeper est aussi responsable de la sécurité : • Quand un client H323 veut émettre un appel, il doit le faire au travers du gatekeeper. C’est alors que celui-ci fournit une résolution d’adresse du client de destination.
  • 78. Standard, protocoles Les gatekeepers : • Dans le cas où il y a plusieurs gateways sur le réseau : Il peut rediriger l’appel vers un autre couple gateway / gatekeeper qui essaiera à son tour de router l’appel. Pendant la résolution d’adresse, le gatekeeper peut aussi attribuer une certaine quantité de bande passante pour l ’ a p p e l . I l p e u t a g i r c o m m e u n administrateur de la bande passant disponible sur le réseau.
  • 79. Standard, protocoles • Les gatekeepers : Le gatekeeper répond aux aspects suivant de la téléphonie IP : • Le routage des appels : en effet, le gatekeeper est responsable de la fonction de routage. Non seulement, il doit tester si l’appel est permis et faire la résolution d’adresse mais il doit aussi rediriger l’appel vers le bon client ou la bonne passerelle. • Administration de la bande passante : le gatekeeper alloue une certaine quantité de bande passant pour un appel et sélectionne les codecs à utiliser. Il agit en tant que régulateur de la bande passante pour prémunir le réseau contre les goulots d’étranglement.
  • 80. Standard, protocoles Les gatekeepers : • Tolérance aux fautes, sécurité : le gatekeeper est aussi responsable de la sécurité dans un réseau de téléphonie IP. Il doit gérer la redondances des passerelles afin de faire aboutir tout appel. Il connaît à tout moment l’état de chaque passerelle et route les appels vers les passerelles accessibles et qui ont des ports libres. • Gestion des différentes gateways (passerelle téléphonie IP – Réseau public) : dans un réseau de téléphonie IP, il peut y avoir beaucoup de gateways. Le gatekeeper, de par ses fonctionnalités de routage et de sécurité, doit gérer ces gateways pour faire en sorte que tout appel atteigne sa destination avec la meilleure qualité de service possible.
  • 81. Standard, protocoles Les gatekeepers : • Ainsi, le gatekeeper peut remplacer le classique PABX : • Il est capable de router les appels entrant et de les rediriger vers leur destination ou une autre passerelle. Il peut gérer d’autres fonctions telles que la conférence ou le double appel. Il n’existe pas les mêmes contraintes avec un gatekeeper qu’avec un PABX. • Le gatekeeper est constitué par du logiciel et l’opérateur peut implémenter autant de services qu’il le désire. Alors qu’avec un PABX, l’évolutivité est limitée par le matériel propriétaire de chaque constructeur.
  • 82. Le protocole SIP SIP - Présentation : • SIP ressemble au protocole HTTP (codage ASCII, codes de réponse par exemple). Le client envoie des requêtes au serveur, qui lui renvoie une réponse. • Les méthodes de base sont : • INVITE permet à un client de demander une nouvelle session • ACK confirme l'établissement de la session • CANCEL annule un INVITE en suspens • BYE termine une session en cours. Les codes de réponse sont similaires à HTTP. • 100 Trying • 200 OK • 404 Not Found • En revanche, SIP diffère de HTTP du fait qu'un agent SIP (User Agent, UA) joue habituellement à la fois les rôles de client et de serveur. C'est-à-dire qu'il peut aussi bien envoyer des requêtes, que répondre à celles qu'il reçoit.
  • 84. Exemple choix de codec (SIP) ● Le choix se fait grâce aux messages SDP contenu dans les requêtes INVITE mais aussi dans le message OK en réponse à une requête INVITE. Il ya deux cas de figure : ◦ Soit l’utilisateur est l’appelant, dans ce cas là le message SDP est contenu dans l’INVITE avec la liste des codecs (PCMU, Speex et iLBC) dans l’ordre choisi par l’utilisateur. Le message OK de l’appelé contient alors un SDP avec le codec choisi (parmi ceux proposés) ou un message d’erreur s’il ne possède aucun codec en commun. ◦ Soit l’utilisateur est appelé. Dans ce cas il extrait la liste des codecs proposé par l’appelant dans le SDP de la requête INVITE puis y répond grâce à un message OK contenant le SDP qui présente le codec choisi. 84
  • 85. Le protocole SIP SIP - Structure : • Registrar : Le Registrar est un serveur qui gère les requêtes REGISTER envoyées par les Users Agents pour signaler leur emplacement. Ces requêtes contiennent une adresse IP, associée à une URL, qui seront stockées dans une base de données. Les URL SIP sont très similaires dans leur forme à des adresses email : sip:utilisateur@domaine.com. Des mécanismes d'authentification permettent de sécuriser l'enregistrement. • Proxy : Un Proxy SIP sert d'intermédiaire entre deux User Agents qui ne connaissent pas leurs emplacements respectifs (adresse IP). En effet, l'association URLAdresse IP a été stockée préalablement dans une base de données par un Registrar. Le Proxy peut donc interroger cette base de données pour diriger les messages vers le destinataire
  • 86. Le protocole SIP SIP - Avantages : • Ouvert et standard tout comme le H323. • Simple en version de base: SIP est simple voire simpliste et très similaire à HTTP. Le protocole s'est complexifié pour permettre une meilleurs interconnexion avec les réseaux téléphoniques classiques. • Flexible : SIP peut être utilisé pour tout type de sessions multimédia. • Téléphonie sur réseaux publics : il existe de nombreuses passerelles (services payants ou gratuit) vers le réseau public de téléphonie permettant d'émettre ou de recevoir des appels vocaux. • Points communs avec H323 : l'utilisation du protocole RTP.
  • 87. Le protocole SIP ● SIP Registrar/Location Server - Enregistrement de la localisation du client ● SIP User Agent Client (UAC) - Initialisation de l’appel ● SIP User Agent Server (UAS) - Récepteur de l’appel ● SIP Proxy 87