Távközlési informatika II.

Dr. Beinschróth József Távközlési informatika II. 6.rész ÓE-KVK Budapest, 2017.

Tartalom Hálózati architektúrák: szabványgyűjtemények A fizikai réteg: bitek továbbítása Az adatkapcsolati réteg: kapcsolatvezérlés és közeghozzáférés Példák az adatkapcsolati rétegre épülő technológiákra A hálózati réteg 1: funkciók és protokollok A hálózati réteg 2: Útvonalválasztás Példa hálózati rétegre épülő technológiára A szállítási réteg Az alkalmazási réteg Kriptográfia IPSec, VPN, határfelületi védelem QOS és multimédia Kiegészítő fejezetek 2

A fejezet tartalma QOS alapok QOS forgalmi paraméterek QOS stratégiák Multimédia alapok Internet telephony /VoIP VoIP alapok VoIP protokollok Együttműködési szcenáriók

QOS: A valós idejű alkalmazások egyre nagyobb hangsúlyt kapnak (1) QoS: Quality of Sevices - A hálózati réteg funkcióit felhasználva bizonyos minőségi paraméterek is biztosíthatók A hálózatok fejlődésével felmerült az igény, hogy a csomag és áramkör kapcsolt hálózatokat összekapcsolják és integrálják úgy, hogy: a két hálózaton nyújtott szolgáltatásokat egységesen lehessen használni; a gazdaságosabb csomaghálózat alkalmazásával a szolgáltatások díja is csökkenjen. A régi csomaghálózatoknál a valós idejű átvitel nem volt szempont. (De az ATM-nél pl. már figyelembe vették az erre való igényt.) A QoS alapvetően a valós idejű szolgáltatásokat érinti. Ez esetben bizonyos paraméterek, pl. a késleltetési idő kritikus lehet. Az interneten ma együtt élnek a QoS-sel rendelkező és nem rendelkező hálózatok. 4 QOS alapok

QOS: A valós idejű alkalmazások egyre nagyobb hangsúlyt kapnak (2) QoS paraméterek Sebesség Rendelkezésre állás Késleltetési idő Késleltetési idő ingadozás (jitter) Adatvesztési arány vagy megbízhatóság A QoS paramérerek általában valamilyen protokoll adategységre ( bit, keret, cella, csomag) vonatkoznak. Az IPv4 és IPv6 egyaránt tartalmaz a csomag prioritására vonatkozó információt! QoS fogalom: BEST EFFORT ( Nem vállal semmit, de azt teljesíti. ) A klasszikus IP hálózatok alapvetően ezt a filozófiát követik. A minőségi szolgáltatásoknak többletköltség vonzata van, ezért biztosítani kell ezen szolgáltatások megkülönböztetését a BEST EFFORT szolgáltatásoktól. 5 QOS alapok

A minőségi paraméterek biztosítására vonatkozó stratégiák Tervezett minőség (Predictive Quality) A legnagyobb terheléshez folyamatosan kiépítik a hálózati erőforrásokat (Overprovisioning). Megbecsüljük és pl. 2x nagyobbra készülünk fel nem gazdaságos! Adatfolyamhoz kapcsolt (Flow-Based Quality) Csoport alapú minőség (Class-Based Quality) (leginkább elterjedt ) Minden összeköttetéshez paramétereket rendelünk A hálózat egy összeköttetésben használt adatfolyamához rendelünk erőforrásokat. A flow-t meghatározza a két végpont IP címe és az UDP/TCP portszáma. (Az IPv6 headerben van flow label mező!) A minőségi paraméterek biztosítására vonatkozó stratégiák Az azonos jellegű szolgáltatásokat egybefogjuk a paraméterek tekintetében (pl. hang, kép stb. együtt lesz kezelve) Az aggregált adatfolyamhoz rendelnek hálózati erőforrásokat. Jellemzés: Forgalmi paraméterek 6 QOS alapok

Forgalmi paraméterek, forgalom formálás Sebesség (rate) Vonatkozhat protokoll adategységekre (bit, keret, cella, csomag) Változó sebességű forrás esetén: max., min., átlag, rendelkezésre álló, hozzáférési (access), megegyezés szerinti (fizetett) Sebesség ingadozás immunitás (burst size) A hálózat által még kezelhető, a forgalmi profilt túllépő adatmennyiség. A késleltetési idő csomagonként változhat: jitter Forgalom ellenőrzés (policing)/forgalom formálás Leaky bucket, token bucket modell. Szerződések szabályozzák, hogy mit enged meg a hálózat 7 QOS forgalmi paraméterek

A jitter és a késleltetési idő kritikusak lehetnek (1) 8 7 6 5 4 3 2 1 t A csomagok különböző késleltetéseket szenvednek el 8 7 6 5 4 3 2 1 t A pufferben tartás ideje 8 7 6 5 4 3 2 1 t 8 QOS forgalmi paraméterek

A jitter és a késleltetési idő kritikusak lehetnek (2) 8 7 6 5 4 3 2 1 t A csomagok különböző késleltetéseket szenvednek el 8 7 6 5 4 3 2 8 1 t? A pufferben tartás ideje 8 7 6 5 4 3 2 1 t 9 QOS forgalmi paraméterek

A jitter és a késleltetési idő kritikusak lehetnek (3) 10 QOS forgalmi paraméterek

A különböző alkalmazásokra különböző követelmények vonatkoznak Alkalmazás Megbízhatóság Késleltetés Jitter Sávszélesség Email Magas Alacsony Alacsony Alacsony File transzfer Magas Alacsony Alacsony Közepes Web elérés Magas Közepes Alacsony Közepes Távoli bejelentkezés Magas Közepes Közepes Alacsony Audio Alacsony Alacsony Magas Közepes Video Alacsony Alacsony Magas Magas Telefon Alacsony Magas Magas Alacsony Videokonferencia Alacsony Magas Magas Magas 11 QOS forgalmi paraméterek

Jitter kezelése: Forgalom formálás (Traffic shaping) (1) Egyenletessé kell tenni a forgalmat! Az adatforráson (szerver) szabályozzuk a forgalmat A csúcsok problémát jelenthetnek. Ezeket valahogyan szétosztjuk, de emiatt késleltetési és torlódási problémák lépnek fel. Megvalósítás: szoftver az op. rendszerben. Modell: leaky bucket/token bucket (A szoftver működésében megvalósuló modellek - a vödör itt puffert jelent) Gyakorlat: a kettő kombinációja. Leaky bucket Token bucket 12 QOS forgalmi paraméterek

Maximált sebesség a kimeneten, de csomagok elveszhetnek Leaky bucket Token bucket A vödör tetején kerülnek be a csomagok, alul, a lyukon hagyják el a vödröt. ( Vödör: memóriapuffer.) A lyuk meghatározza a maximális sebességet, tipikus, hogy a vödörben a csomagok átmenetileg tárolódnak. Ha a vödör megtelik, akkor túlcsordul eldobunk csomagokat. A vödör mérete meghatározza a max. késleltetést.(előfordulhat, hogy egy csomag nem tud bekerülni a vödörbe: neki nem jut erőforrás.) A kimeneten egyenletes és maximálva van a sebesség! Az információ futó processzek kimeneteként áll elő. Vödör: memóriapuffer A hálózaton egyenletes és maximált a sebesség. 13 QOS forgalmi paraméterek

Token bucket: Csomagok nem veszhetnek el Leaky bucket Token bucket A vödörbe tartályok mennek be (token) és a lyukon tartályok jönnek ki. (A tokeneket a hálózat adja, a tokenek mennyisége függ a hálózat terhelésétől.) A tokenek a vödörben felhalmozódhatnak. Ha a kimeneten van token (tartály), akkor beletesszük az információt. Túl nagy lökés esetén a vödör leállíthatja az adást (azt a processzt, amely az adat forrása.) Túlcsordulás esetén a tartályok vesznek el, de csomagok nem. A kimeneten a token rate átmenetileg felgyorsulhat, de nem tetszőlegesen. Rugalmasabb, mint a leaky bucket. Az információ processzek outputjaként jelenik meg, ha nincs token, a processz leáll. 14 QOS forgalmi paraméterek

A QoS biztosítása Módosítás nélkül Túlméretezés (overprovisioning) nem gazdaságos, módosítás kell! Módosítással Erőforrás foglalás (Resource Reservation) valamilyen erőforrást foglalnak le (sávszélesség, puffer, processzoridő). Kisebb módosítással történő megoldás jellemzői: Az erőforrás foglaláshoz nem alkalmaz új protokollt (in band) A forgalmak prioritás szerinti kezelése (pl. IPv4: ToS mező) Pl. DiffServ Nagyobb módosítással történő megoldás jellemzői: Nem egyszerű, kitaláltak rá egy új protokollt Új protokoll alkalmazása az erőforrás foglalásra (out of band): Resource ReserVation Protocol (RSVP) Egyedi flow-hoz QoS és Traffic paraméterek rendelhetők Pl.: IntServ 15 QOS stratégiák

A QoS biztosítására többféle módszer létezik DiffServ IntServ MPLS Multiprotocol Label Switching 16 QOS stratégiák

A DiffServ a szolgáltatók megállapodásán alapul (1) A csomagok differenciált kezelésére az IP csomagokban lévő TOS ill. Prioritás mezőt használják. Működéséhez külön protokollra nincs szükség. DiffServ A belső routerek az IP csomagok fejlécében lévő prioritás (IPv4: TOS, IPv6: Priority) mező szerint végzik a csomagok sorbaállítását, ütemezését, eldobását. Ezen mechanizmusok összessége a Per-Hop Behaivor (PHB). Az IP csomag különböző internet szolgáltatók hálózatának sorozatán keresztül kerül továbbításra. A szolgáltatók a csomagok továbbítására egymással megállapodást kötnek. MPLS A határon lévő routerek részt vesznek a jelzésekben, hívásengedélyezés szabályozásában, forgalom szabályozásban, díjazásban. A határcsomópontok a szomszédos tartományokkal Service Level Agreement-et (SLA) kötnek. Az SLA vonatkozhat egy folyamra vagy egy folyam csoportra. A határ router az SLA alapján végzi a forgalom szabályozást (jelölés, formálás, eldobás). A jelölés azt jelenti, hogy a határ router a prioritás (IPv4: TOS, IPv6: Priority) mezőbe beír egy értéket mely alapján a belső routerek kialakítják a PHB-t. A prioritás mező jelölése DiffServ esetén: DS. (DS mező) IntServ 17 QOS stratégiák

A DiffServ a szolgáltatók megállapodásán alapul (2) A routerek nem tárolnak folyamonkénti (flow) státusz információt és jelzést. DiffServ MPLS IntServ Fogalmak DS tartomány: DS csomópontok (DS képességekkel rendelkező routerek) egybefüggő halmaza, ahol minden csomópont ugyanazokat a PHB-ket alkalmazza DS régió: Egy vagy több DS tartomány összefüggő halmaza. A DS régió a tartományain áthaladó folyam számára biztosítani tudja a DiffServ szolgáltatásokat. Példák Az IETF DiffServ két PHB csoportot (szolgáltatási osztály) definiál, ezen PHB-kre épül a két szolgáltatási osztály: Assured Service (Assured Forwarding - Garantált továbbítás) Ezen belül még négy szintű, alapvetően a megbízhatóságot figyelembe vevő, továbbítási osztályt definiáltak. Premium Sevice (Expedited Forwarding - Gyorsított továbbítás) Valós idejű alkalmazások csomagjainak átvitelére alkalmas. 18 QOS stratégiák

A DiffServ a szolgáltatók megállapodásánalapul (3) DiffServ MPLS IntServ Megkapja a szolgáltatást egy bizonyos SLA szerint Nem kap szolgáltatást Megkapja a szolgáltatást egy másik SLA szerint BI: Bemeneti csomópont I:Belső csomópont BE: Kimeneti csomópont (B=Boundary) 19 QOS stratégiák

IntServ: a hálózat egészét egységes hálózatnak tekinti (1) DiffServ MPLS IntServ Az eljárás az internet hálózatot, amely egymástól távol eső és különböző szolgáltatók hálózataiból tevődik össze, egy egységes hálózatnak tekinti. Feltételezi, hogy a hálózat routerei rendelkeznek forgalom vezérlési (osztályozás, ütemezés, pufferelés) képességgel. Az erőforrások menedzselését (foglalását) külön erre a célra kidolgozott protokoll (RSVP) végzi. Az IntServ-ben megvalósuló hordozó szolgálatok (Bearer Services) 20 Guaranteed Quality of Service Zéró pufferelési csomagvesztést és a pufferelési késleltetésre egy felső határt garantál. Azaz veszteségmentesen a késleltetésre egy felső határt garantál. Controlled Load Network Element Az átviendő csomagok nagy valószínűséggel megérkeznek. A csomagok túlnyomó többségének késleltetése lényegesen nem haladja meg azt a késleltetést amelyet a csomagok minimálisan elszenvednek. QOS stratégiák

IntServ: a hálózat egészét egységes hálózatnak tekinti (2) DiffServ MPLS IntServ Az IntServben megvalósuló forgalom vezérlés Ütemezés (sheduler) Pl.: a Guaranted QoS-nél biztosítani kell egy minimális sávszélességet, amit egy virtuális link emulációval ér el. Osztályozás (classifier) Csomagok osztályozása a szolgáltatási osztályok szerint. Hívás engedélyezés (call admission control) Biztosítja, hogy ne jöjjön létre új erőforrás foglalással járó kapcsolat, ha a kért QoS nem biztosítható. A QoS biztosítása erőforrás foglalással történik. Az erőforrás foglalást az RSVP végzi. 21 QOS stratégiák

IntServ esetén az erőforrások menedzselését (foglalását) erre a célra kidolgozott protokoll végzi (1) RSVP (Resource ReSerVation Protocol) DiffServ MPLS IntServ Jelzésprotokoll amellyel QoS paramétereket lehet biztosítani összeköttetések részére. Vég-vég erőforrás foglalást biztosít (a sikertelenségről jelzést ad). Az erőforrás foglalás egyirányú: Az RSVP egyirányú foglalást végez, a duplex átvitelhez mindkét félnek foglalás kell végezni. IPv4/IPv6 feletti transzport szintű protokoll, de alkalmazói információt nem szállít. Nem routing protokoll, de együttműködik azokkal. 22 QOS stratégiák

IntServ esetén az erőforrások menedzselését (foglalását) erre a célra kidolgozott protokoll végzi (2) DiffServ MPLS Amikor a vevő erőforrás foglalást kezdeményez a QoS paraméterek és a felhasználói jogosultság ellenőrzésre kerül (Hívásengedélyezés, forgalom szabályozás). IntServ Az erőforrás foglalás soft állapotokkal valósul meg. Erőforrás foglalási típusok Egyedi (distinct) Egyedi erőforrás foglalás egy forrásra. Közös (shared) Több forrásra közös foglalás (megfelel a statisztikus multiplexálásnak). Összevont (merged) Két vagy több forrás foglalása ugyanazon linken ugyanarra az adatfolyamra (ponttöbb pont kapcsolat legtávolabbi ponton történő szétbontása). 23 QOS stratégiák

IntServ esetén az erőforrások menedzselését (foglalását) erre a célra kidolgozott protokoll végzi (3) QoS alapú útvonalválasztás: az egész adatfolyam tipikusan ugyanazon az útvonalon halad Az internet connectionless típusú hálózat Erőforrás foglalás esetén a QoS alapú útvonal választási és erőforrás foglalási képességekkel rendelkező routerek biztosítják, hogy az adatfolyam útvonala kizárólag csak akkor kerül megváltoztatásra, ha topológia változik (route pinning). Számlázási kérdések A számlázás lehet: Általány díjas Igénybevett erőforrás alapú díjazás DiffServ MPLS IntServ Gál Zoltán: Konvergens hálózati erőforrások terheltségének elemzése http://videotorium.hu/hu/recordings/details/1502,konvergens_halozati _eroforrasok_terheltsegenek_elemzese 24 QOS stratégiák

MPLS: a csomagok címkét kapnak (1) DiffServ MPLS IntServ A csomagok elé egy-egy címke kerül. A forgalomirányítás nem a célcím alapján, hanem a címke alapján történik. A címke egy belső táblázat (a router táblázata) egy-egy sorát címzi, így a táblázatban való keresés gyors lesz. Az MPLS a csomagok irányítását a 2. rétegben végzi. A 2. rétegi PDU-ba kerül beinzertálásra a 20 bites címke. A csomagok a hálózati belépési pontokon osztályokba lesznek besorolva a hálózatokból való kilépési cím és a szolgáltatási szint alapján. Az osztályokhoz szolgáltatási garanciát (QoS paraméter) lehet rendelni. Mindegyik megoldásban a routereknek vizsgálni kell: csomagok prioritását forrás- és célcímet a vizsgálat alapján lesznek a csomagok osztályozva és ütemezve MPLS esetén a routereknek MPLS képességekkel kell rendelkezniük - MPLS hálózat. 25 QOS stratégiák

MPLS: a csomagok címkét kapnak (2) DiffServ MPLS IntServ Az MPLS az IP csomagokat egy címkével (label) jelöli meg. A routerek ezen címke alapján továbbítják a csomagokat. (Ez némiképpen hasonlít a virtuális áramkörök esetén alkalmazott elvhez.) Azt, hogy a csomag mely útvonalon kerül továbbításra, az határozza meg, hogy az MPLS hálózatba való belépésekor a router a csomagot mely FEC (Forwarding Equivalence Class), továbbítási osztályba sorolta be. A különböző IP című csomagok közös folyamba vannak összefogva (azonos a címke). A címkéhez QoS és forgalmi paraméterek rendelhetők. 26 QOS stratégiák

MPLS: a csomagok címkét kapnak (3) DiffServ MPLS IntServ Nem minden router végez az IP cím alapján vizsgálatokat, csak a hálózat határán levők. Ezek a 3. rétegbeli PDU alapján egy meghatározott hosszúságú címkét iktatnak be a második rétegbeli fejlécbe vagy a 2. és 3. réteg fejléce közé. A csomagtovábbításban részt vevő többi router már nem végez teljes 3. rétegbeli vizsgálatot, csak a címkét vizsgálja. A továbbítás ez alapján történik meg. (Amennyiben a második rétegi technológia (LAN, PPP) nem tartalmaz a címke elhelyezését biztosító mezőt, akkor az MPLS header a 2. és 3. rétegi header között helyezkedik el. Az ATM és az FR tartalmaz ilyen mezőt.) Eredmény: A csomagok jelentősen gyorsabban kerülnek továbbításra (nem kell minden IP headert minden routeren elemezni). 27 QOS stratégiák

Ethernet MPLS IP TCP Data CRC A keretszerkezet DiffServ MPLS IntServ Label Label Label CoS S TTL Az címke (MPLS header )nem tartozik sem a 2., sem a 3. réteghez! 28 QOS stratégiák

Az MPLS header (1) DiffServ MPLS IntServ 8 bit Label Label Label CoS S TTL 29 QOS stratégiák

Az MPLS header (2) DiffServ MPLS IntServ Label (Címke): Az aktuális MPLS címke értéke (20 bit) CoS (Class of Service): A csomag sorbanállási, törlési eseményeinek meghatározása. (Pl.: garantált sebességet igénylő alkalmazás jelzése. (3bit) S (Stack Field): Hiarerchikus label stack támogatása. Ha a csomaghoz több címke is tartozik, S=1 jelzi, hogy ez az utolsó.(1bit) TTL (Time to Live): Router hopok száma. (8bit) 30 QOS stratégiák

MPLS címkék az egyes routereken újraképződnek DiffServ MPLS IntServ A címkéknek csak helyi jelentőségük van, minden routeren újra kell képezni őket. A címke egy adott routernél végződő folyamok közös jellemzője, nemcsak a címzettet, hanem a szolgáltatási osztályt is meghatározza. A címke fő feladata, hogy az IP csomagot a megfelelő FEC-be sorolja, azaz, hogy meghatározza a csomag számára az útvonalat az MPLS hálózatban. A címkék nem tartoznak sem a 2., sem a 3. réteghez, így pl. IP csomagok és ATM cellák is továbbíthatók. (Multiprotocol ) 31 QOS stratégiák

MPLS fogalmak (1) DiffServ MPLS IntServ MPLS Domain A hálózat egy olyan része amelyben a routerek MPLS képességekkel rendelkeznek. Label Switching Router (LSR) Az MPLS Domain belsejében végzik a forgalom irányítását. Feladata az, hogy a címke alapján a csomagot a megfelelő interfészen továbbítsa, és a csomagot új címkével lássa el. Label Edge Router (LER): (Az MPLS Domain határfelületén végzik a ki- és bejövő forgalom irányítását.) Belépő Label Switched Router Ez a hálózat peremén a MPLS hálózatba való belépést teszi lehetővé. Kiszámítja az adatok továbbításánál használt útvonalat az MPLS hálózaton keresztül, hozzárendeli a címkét a csomaghoz, és továbbítja azt. Kilépő Label Switched Router Feladata, hogy a csomagokat az MPLS hálózatból átadja a hagyományos IP hálózatnak. Ehhez el kell távolítania a címkét a csomagról és a csomagot a megfelelő interfészen kell továbbítania. 32 QOS stratégiák

MPLS fogalmak (2) DiffServ MPLS IntServ Forwarding Equivalence Class (FEC) Az azonos módon kezelendő, azonos szolgáltatásokhoz kapcsolódó csomagok halmaza. (Címzett + szolgáltatási osztály.) Label Information Base (LIB) A routereken levő táblázat, amely alapján a továbbítás megtörténik. Tartalmazza a FEC és a címke összerendelést. 33 QOS stratégiák

MPLS Domain DiffServ MPLS IntServ 34 QOS stratégiák

MPLS működés Amikor a csomag belép az MPLS hálózatba, a hálózat peremén levő LER megvizsgálja a csomag IP címét tartalmazó fejlécét és FEC (Forwarding Equivalence Class) csoportokba sorolja a csomagot. Ez alapján hozzárendeli csomagot a megfelelő útvonalhoz. DiffServ Elhelyezésre kerül a label és a csomagot a router továbbítja a szomszédos routernek a megfelelő interfészen. MPLS Az egyes LSR-ek fogadják a csomagokat és megvizsgálják a hozzájuk rendelt címkét. A router kikeresi az LIB (Label Information Base) táblájában a címkét és megállapítja, hogy melyik útvonalon kell a csomagot továbbítani. Mielőtt a csomagot továbbítaná a kiválasztott interfészen, eltávolítja a csomagon levő címkét, és helyette a LIB táblában szereplő címkét helyezi a csomagra. (label swapping) Miután a csomag eljutott az MPLS hálózat pereméig, az utolsó router eltávolítja a címkét és megvizsgálja a csomag IP fejlécét, majd a megfelelő interfészen továbbítja. IntServ 35 QOS stratégiák

MPLS működés példa DiffServ MPLS IntServ LIB táblák (Label Information Base) Belépő címke Destination address prefix Kilépési port - 128.89 1 4-171.69 1 5 Belépő címke Kilépő címke Destination address prefix Kilépési port 4 128.89 1 7 5 171.69 0 8 Kilépő címke LER 1 LSR 1 0 LSR Belépő Destination Kilépési Kilépő címke address prefix port címke 7 128.89 1 3 LSR 1 0 LSR Belépő Destination Kilépési Kilépő címke address prefix port címke 3 128.89 2 - LER 36 QOS stratégiák LER: Label Edge Router, LSR: Label Switching Router

MPLS működés példa DiffServ MPLS IntServ Belépő címke Destination address prefix Kilépési port - 128.89 1 4-171.69 1 5 Belépő címke LIB táblák Kilépő címke Destination address prefix Kilépési port 4 128.89 1 7 5 171.69 0 8 Kilépő címke Belépő Destination Kilépési Kilépő címke address prefix port címke 7 128.89 1 3 128.89.25.4 DATA LER 1 4 128.89.25.4 DATA 0 LSR LSR 1 7 128.89.25.4 DATA LSR 0 1 LSR Belépő Destination Kilépési Kilépő címke address prefix port címke 3 128.89 2 - LER 3 128.89.25.4 DATA 128.89.25.4 DATA 37 QOS stratégiák LER: Label Edge Router, LSR: Label Switching Router

Hogyan töltődnek a táblázatok? (1) DiffServ MPLS Label distribution: A címke kapcsoláshoz szükséges csomagtovábbítási tábla kitöltésének módszere (többféle módszer van). LDP (Label Distribution Protocol), a táblák kitöltésének egyik módszere A router indulásakor meghatározza, hogy mely útvonalak számára lesz ő a végállomás (mely hostok vannak a hozzá tartozó LAN-on). Létrehozza a FEC-eket, címkét rendel hozzájuk és ezeket közli a szomszédaival. A kapott címkéket a routerek rögzítik és átadják a szomszédaiknak. A következő LDP üzenetek léteznek: Notification (tájékoztató) Hello Initialization (kezdeményező) Keep Alive (kapcsolatfenntartó) Address (cím) Address Withdraw (címválasztó) Label Mapping (címkemappolás) Label Request (címkekérés) Label Release (címkebontás) IntServ 38 QOS stratégiák

Hogyan töltődnek a táblázatok? (2) DiffServ MPLS IntServ 39 QOS stratégiák

Multimédia: hang+kép+adat Multimédia alapok

Az IP alapú hangátvitel feladatai A feladatok egy része hasonló a hagyományos hangátvitel esetén fellépő feladatokhoz Kódolás/dekódolás - beszédkódolás Jelzési feladatok (hívás, bontás, számlázás) Szállítási funkciók Gateway feladatok Biztosítani kell az együttműködést más VoIP és nem VoIP hálózatokkal 41 Multimédia alapok

Telefonálás az internet felhasználásával QoS biztosítás nélkül: Internet Telephony Az Internet Telephony jellemzői A hang digitális jellé alakul, ennek átvitele történik az interneten A minőségre nincs garancia (Best Effort) Gyakorlatilag ingyenes A vonalkapcsolt hálózatba áthívás nem lehetséges A hívásnak más csatornán kell történnie Pl. telefonon jelzik a hívási szándékot Előre megbeszélt időpontban 42 Internet telephony / VoIP

Telefonálás az internet felhasználásával QoS biztosítás nélkül ingyenes, a VoIP fizetős Csevegés Csevegés több résztvevővel Desktop és alkalmazás megosztás Audio és videokonferencia. headset + webkamera 43 Internet telephony / VoIP

A hagyományos és az IP alapú átvitel alapelveikben különböznek Hagyományos hangátvitel PSTN telefonközpontok, PBX (Private Branch Exchange) Hívásfelépítéskor mindkét irányban létrejön egy-egy 64kbps sebességű csatorna (3100Hz!), ugyanakkor általában max. az egyik fél beszél rossz hatásfokú erőforrás kihasználtság A csatorna lefoglalása biztosítja a minimális késleltetést és az információ teljes átvitelét kedvező IP alapú hangátvitel Store and forward elv A csomagok sokat késhetnek, akár független úton is haladhatnak, megelőzhetik egymást! 44 VoIP alapok

Az IP alapú hangátvitel gazdaságosabb a hagyományosnál Az IP alapú hangátvitel nyújtotta előnyök Nincsenek külön kiépített csatornák, csomag küldés csak tényleges beszéd esetén van Irányonként <10kbps sávszélesség szükséges (tömörítés alkalmazásával) Beszédminőség javítás lehetősége (Pl.: G.722 kodek ->7kHz) Jobb hozzáférhetőség Nagyobb lefedettség (a vonalkapcsolt, vezetékes hálózathoz képest), mobilitás növekedés Média integráció Új szolgáltatások A csomagkapcsolt hálózatok lényegesen olcsóbbak, mint a vonalkapcsoltak 45 VoIP alapok

IP alapú hangátvitel esetén a hagyományos átvitelnél nem jelentkező problémák jelentkeznek IP alapú hangátvitel esetén fellépő problémák QoS biztosítása A hagyományoshoz képest nagyobb késleltetés, késleltetési idő ingadozás (csomagolás, sorban állások a routerekben ) Csomagvesztések lehetségesek Nincs idő hibajavításra, újraküldésre, mert a beszédátvitel real-time kell, hogy legyen (Ami túl sokat késik, az olyan, mintha meg sem érkezett volna) 46 VoIP alapok

IP alapú hangátvitel problémái az internet egészére nem oldhatók meg! A szolgáltatók által alkalmazott megoldás A szolgáltatók saját IP alapú hálózatot hoznak lére és azt saját maguk menedzselik (ennek a hálózatnak egy része akár egybeeshet az internet egy részével is) és ezen biztosítják a szükséges paramétereket 47 VoIP alapok

A VoIP infrastruktúra speciális összetevőket igényel (1) Szerver Egy telefon híváshoz legalább két terminálra és azok IP címére valamint port számára van szükség. A szerver regisztrálja a terminálok címeit. A címek különféle típusúak lehetnek, (telefonszám, IP cím ) a címkonverzió szerver feladat. Feladata regisztráció authentikáció (hitelesítés) jogosultság vizsgálat díjazás 48 VoIP infrastruktúra

A VoIP infrastruktúra speciális összetevőket igényel (2) Terminál Hardver-, szoftver telefon, videotelefon, számítógép (hangkártya) adatátviteli képességekkel. A terminál legalább egy IP címmel rendelkezik. Gateway (kapu) Együttműködésre nem képes hálózatokon lévő terminálok összekapcsolása (Pl.:ISDN/H.323) Conference Bridge (konferencia híd) Három vagy több terminál médiafolyamainak kezelése. (audió-, videokonferencia) 49 VoIP infrastruktúra

VoIP esetén többféle cím típus használható VoIP címzések Cím: végpont azonosítás Cím típusok: szokásos telefonszám pl.: 003611234567 IP cím: nem végpont független (privát IP cím) E-mail cím SIP cím H.323 cím stb. 50 VoIP infrastruktúra

A VoIP speciális szolgáltatás-minőséget igényel Elvárt funkciók A Best Effort VoIP esetén nem megfelelő! Előre meghatározott sávszélesség támogatása Elveszett csomagok száma és aránya minimális legyen Torlódások elkerülése ill. menedzselése Megfelelő hálózati forgalom kialakítása A hálózaton keresztül haladó csomagok max. prioritást kapjanak 51 VoIP szolgáltatás minőség

VoIP a késleltetés kritikus probléma (1) A végponttól a végpontig történő késleltetésnek korlátozottnak kell lennie! Visszhang: a hangszóróban megjelenő beszéd behallatszik a mikrofonba és visszajut a beszélő hangszórójába (Az oda-vissza késleltetés (round trip) nem lehet nagyobb, mint 50 ms. Kezelése a gyakorlatban megoldott, így nem jelent valódi problémát. Visszhangelnyomó áramköri megoldás.) A beszéd átlapolódása: A túlzottan nagy késleltetés miatt az egyik fél elkezd beszélni, bár a másik is elkezdte (vagy folytatta), de az még nem jutott el a másik félhez. Ez a probléma kb. 250 mskésleltetésnél lép fel. 52 VoIP szolgáltatás minőség

VoIP a késleltetés kritikus probléma (2) A késleltetés összetevői Hálózati késleltetés (network delay) Többnyire a késleltetés domináns része A csomópontokban tárolások, várakozási sorok vannak Akkumulációs késleltetés (accumulation delay) A kódolás során nem minden mintát kódolunk külön, hanem egyszerre több mintát vizsgálunk (összevárunk), így jobb lesz a tömörítés. Feldolgozási késleltetés (processing delay). Időt vesz igénybe, míg a kódoló a hangmintákat kódolja (algoritmikus késleltetés) (keretidő) 53 VoIP szolgáltatás minőség

VoIP esetén kezelni kell a késletetés ingadozást és a csomagvesztést is Késleltetés ingadozás Az egyes csomagok különböző késleltetéssel érkeznek meg a vevőhöz. Ha a vevőnél azonos késletetést szeretnénk, akkor ez egy várakozási sorral ez megoldható, de így meg kell várni a leglassabb csomagot nő a késleltetés mindenkit késleltetünk egy kicsit. Ha ez a vevő oldalon beiktatott késleltetés csak nagyon kicsi, akkor a késletetés ingadozás nő. Csomagvesztés Max kb. 10%-os csomagvesztés engedhető meg. Interpoláció Redundanciák alkalmazása, ugyanazt a blokkot több IP csomagba is beletesszük 54 VoIP szolgáltatás minőség

A VoIP beszédátvitel lépései 55 VoIP beszédátvitel

VoIP esetén a beszédkódolás központi probléma Szempontok a beszédkódolási módszerek összevetéséhez Bitsebesség Késleltetés Algoritmus bonyolultsága Beszédérthetőség 56 VoIP beszédátvitel

Sokféle beszédkódolási módszer létezik (1) Hullámalak (jelalak) kódolás A jelet időtartománybeli jellemzőivel írják le PCM (Pulse Code Modulation) ADPCM (Adaptive Differential PCM) - differencia SB-ADPCM (Sub-Band ADPCM)- 2 sáv, különböző bites ADPCM Zenei területen alkalmazott hangkódolási módszerek Joint stereo-is, Joint stereo-ms MP3 ATRAC Dolby kódolási eljárások LZ (Lempel-Ziv)77, LZ78 57 VoIP beszédátvitel

Sokféle beszédkódolási módszer létezik (2) Prediktív kódolás VoIP esetén meghatározó A leírás frekvenciatartományban történik Az emberi hangképzés matematikai modellezésének felhasználása - először a hangképzési paraméterek átvitele történik utána beszédszintetizátor működik Lineáris predikción alapuló módszerek (LPC) CELP (Code Excited Linear Prediction) ACELP (Algebraic CELP) LPAS (Linear Prediction Analysis-by- Synthesis) 58 VoIP beszédátvitel

Beszédátvitel során alkalmazott hangkódolási módszerek Hullámalak kódolás Prediktív kódolás Ajánlás G.711 G.722 G726 G.728 G.729 G.729A G. 723.1 Szervezet ITU ITU ITU ITU ITU ITU ITU Kódolás Companded PCM SB- ADPCM ADPCM LC- CELP CS- ACELP CS- ACELP MPC-MLQ & ACELP Év 1972 1978 1990 1992 1995 1996 1995 Sebesség (kbps) 56 (64) 56, 64 16-40 16 8 8 6,3 (5,3) Minőség Toll Broadcast <=Toll Toll Toll Toll <=Toll MOS érték 4,1 5 3,85 3,61 3,92 3,7 3,9 (3,65) Keretidő (ms) 0,125 1,5 0,125 0,625 10 10 30 Algoritmusból adódó késleltetés (ms) 0.25 1 0,25 2,5 25 25 67,5 Szendrői József: IP telefon szolgáltatás az Interneten I. http://videotorium.hu/hu/recordings/details/904,ip_telefon _szolgaltatas_az_interneten_i. Toll: telefon minőség MOS: Mean Operation Source (Szubjektív értékelés) 59 VoIP beszédátvitel

VoIP során számos protokoll használatos A hívásfelépítés és a menedzselés meghatározó protokolljai H.323 (ITU) teljes protokollkészlet SIP, Session Initialization Protocol (IETF- Internet Engineering Task Force) egyetlen protokoll! MEGACO (IETF- Internet Engineering Task Force) H.323 SIP MEGACO 60 VoIP protokollok

Az IP alapú átvitel legelterjedtebb szabványa: H.323 H.323 SIP MEGACO H.323 ajánlás: Keretrendszer Az IP alapú átvitel legelterjedtebb szabványa ( Nem garantált szolgáltatásminőség nyújtására szolgáló vizuális telefonrendszerek és helyi hálózati eszközök ) QoS-t önmagában nem tartalmaz de épülhet a hálózati rétegben megvalósuló QoS-re Az internet-telefónia architekturális áttekintése (nem egy konkrét protokoll) Sok más protokollra hivatkozik Fő tulajdonságai Pont-pont és pont-multipont kommunikáció támogatása Hálózati együttműködés Heterogén kliensek támogatása Audio és video kódolók és dekódolók támogatása Menedzsment és számlázási funkciók Biztonság Többlet szolgáltatások 61 VoIP protokollok

A H.323 architekturális modellje (1) H.323 SIP MEGACO Általános eset: a hagyományos telefonhálózat és az internet kapcsolódik. 62 VoIP protokollok

A H.323 architekturális modellje (2) H.323 SIP MEGACO Terminál (végberendezés) Valósidejű, kétirányú kommunikációt képes létesíteni egy másik terminállal, gateway-jel vagy MCUval (Multipoint Controller Unit). A kommunikáció egyaránt lehet vezérlési, jelzési, audio, video, adat Számítógép vagy független készülék Gateway (átjáró) Gatekeeper (zónavezérlő) Zóna Az internet és a telefonhálózat közötti tolmács ha H323- as hálózat nem H323-as hálózathoz kapcsolódik (PSTN, ISDN ) Címfeldolgozást végez (a terminál és a gateway megtalálása) és vezérli a hatáskörébe tartozó végpontok(terminál) hálózat hozzáférését (sávszélesség menedzsment) Terminálokból áll, Akár több LAN-t is tartalmaz Egy Gatekeepere van 63 VoIP protokollok

Konferenciabeszélgetés esetén A H.323 architekturális modellje (3) H.323 SIP MEGACO MC (Multipoint Controller) 3-nál több terminál közötti hívás kezelése esetén M: Multipoint MP (Multipoint Processor) A média folyam kezelése (keverés/kapcsolás) MCU (Multipoint Control Unit) Konferencia vezérlő (MC és MP egy eszközzel megvalósítva) 64 VoIP protokollok

A H.323 kommunikáció során az egyes logikai csatornák egyszerre vannak jelen H.323 SIP MEGACO Csatornák Szabványok Szabványok Csatornák 65 VoIP protokollok

A H.323 protocol stack követi a TCP/IP hálózati architektúrát Beszéd Vezérlés H.323 SIP MEGACO G.7xx RTP RTCP H.225 (RAS) Q.931 H.245 (Hívásjelzés) (Hívásvezérlés) Alkalmazási réteg UDP TCP IP Adatkapcsolati protokoll Alsóbb rétegek Fizikai rétegi protokoll RTP: Real-time Transport Protocol; RTCP: Real-Time Transport Control Protocol RAS: Registration/Administration/Status 66 VoIP protokollok

G.7xx: Beszédkódolás és dekódolás ill. tömörítés H.323 SIP MEGACO G.711 Egy hangcsatornában 8000 mintavétel/s, Mintánként 8 bites kódolás 64kbps tömörítetlen beszéd (PCM minden H323-as rendszer támogatja) Beszéd G.7xx RTP RTCP H.225 (RAS) Vezérlés Q.931 H.245 (Hívásjelzés) (Hívásvezérlés) G.723.1 Egy hangcsatornában 30ms-onként 240 mintavétel Prediktív kódolás Tömörítés 20 ill. 24 byte-ra 6,4 ill. 5,3 kbps sebesség G.729 80 bit/10ms 8kbps sebesség 67 VoIP protokollok

RTP: Az adatfolyamokat multiplexeli és blokkokba tördeli H.323 SIP MEGACO Adattovábbítási szolgáltatások valósidejű adatfolyamok számára rfc 1889 (Real-time Transport Protocol) End to end protocol multicast - unicast hálózatokban. Beszéd A szolgáltatások tartalmazzák az azonosítást, a sorrendszámozást, az időbélyegzést és a kézbesítés monitorozását. Nem használ forgalomszabályozást, hibakezelést, nyugtázást, újraküldési eljárást Hiányzó blokkok esetén a címzett interpolációval pótol (az újraküldés nem lenne megoldás) G.7xx RTP RTCP H.225 (RAS) Vezérlés Q.931 H.245 (Hívásjelzés) (Hívásvezérlés) Szállítási protokoll jellegű protokoll Az alkalmazási rétegben valósul meg Az adatfolyamokat (audio, video, szimulációs adatok) multiplexeli és blokkokba tördeli Több valós idejű adatfolyamot multiplexel egyetlen UDP folyamba Az UDP csomagok a hálózati rétegben a többi csomaghoz hasonló módon lesznek kezelve (QoS hiányában nincsenek garanciák a kézbesítésre, a sebességingadozásra) 68 VoIP protokollok

Ethernet IP UDP RTP RTP adatmező Az RTP blokk UDP szegmensbe kerül H.323 SIP MEGACO Pl. sorszám, kódolás típusa Beszéd G.7xx RTP RTCP H.225 (RAS) Vezérlés Q.931 H.245 (Hívásjelzés) (Hívásvezérlés) RTP blokk 69 VoIP protokollok

Az RTP header kiegészítő információ tartalmaz H.323 SIP MEGACO Az RTP blokkok jellemzői Beszéd Minden RTP blokk sorszámozott (a sorszámok inkrementálással állnak elő) A címzett a sorszámok vizsgálata alapján képes eldönteni, hogy minden blokk megérkezett-e Minden RTP blokk tartalmaz információt a kódolás típusáról és tartalmaz időbélyeget (a címzett ez alapján pl. pufferelhet) G.7xx RTP RTCP H.225 (RAS) Vezérlés Q.931 H.245 (Hívásjelzés) (Hívásvezérlés) 70 VoIP protokollok

Az RTP feladatai H.323 SIP MEGACO Feladat Adatcsomag azonosítás (payload identification) Beszéd Adatcsomag sorszámozás (sequence numbering) Időzítés (time stamping) G.7xx RTP RTCP H.225 (RAS) Vezérlés Q.931 H.245 (Hívásjelzés) (Hívásvezérlés) Nem feladat Adott időn belül történő kézbesítés (egyáltalán a csomag kézbesítése) Minőség garancia (nincs "out -of-order control") 71 VoIP protokollok

Az RTCP (Real-Time Transport Control Protocol) az RTP-hez tartozó vezérlő protokoll H.323 SIP MEGACO Visszacsatolás A forrás információt kap a késleltetésről, a sebességingadozásról, a sávszélességről, a torlódásokról stb. Beszéd A kódoló folyamat ez alapján pl. növeli az adatsebességet (javítja a minőséget) ha jól működik a hálózat és probléma esetén esetleg csökkenti (így a hálózati jellemzők által adott lehetőségekhez képest optimális lesz a minőség) Pl. váltás az MP3 és a 8 bites delta kódolás között (az RTP headerben van egy mező), ami megadja, hogy az adott blokk hogyan lett kódolva Az adat kézbesítés monitorozása G.7xx RTP RTCP H.225 (RAS) Vezérlés Q.931 H.245 (Hívásjelzés) (Hívásvezérlés) Szinkronizáció Az egyetlen UDP folyamba kerülő adatfolyamokat szinkronizálni kell egymáshoz (pl. órajelek elcsúszása) Felhasználói interfész kezelés A résztvevők azonosítása, pl. konferenciabeszélgetés esetén annak azonosítása, hogy éppen ki beszél. 72 VoIP protokollok

A RAS az RTP-hez tartozó vezérlő protokoll H.323 SIP MEGACO Registration/ Administration/ Status Beszéd G.7xx RTP RTCP H.225 (RAS) Vezérlés Q.931 H.245 (Hívásjelzés) (Hívásvezérlés) Lehetővé teszi, hogy egy terminál csatlakozzon a csatornához kilépjen onnan sávszélességet kérjen vagy adjon vissza frissítse státuszát stb. 73 VoIP protokollok

A Q.931 az RTP-hez tartozó szabvány H.323 SIP MEGACO Hívásjelzés Beszéd G.7xx RTP RTCP H.225 (RAS) Vezérlés Q.931 H.245 (Hívásjelzés) (Hívásvezérlés) Kapcsolatok kiépítése Kapcsolatok bontása tárcsahangok biztosítása Csengetési hangok biztosítása Stb. 74 VoIP protokollok

A H.245 az RTP-hez tartozó szabvány H.323 SIP MEGACO Hívásvezérlés Beszéd G.7xx RTP RTCP H.225 (RAS) Vezérlés Q.931 H.245 (Hívásjelzés) (Hívásvezérlés) Egyeztetések tömörítési algoritmus bitsebesség stb. 75 VoIP protokollok

SIP (Session Initialization Protocol): alkalmazás rétegi vezérlő protokoll H.323 SIP MEGACO A SIP nem része a H.323- nak Nem teljes protokollkészlet, csak egyetlen modul:a híváskezdeményezésre vonatkozik. A telefonhívások, telefonkonferenciák, ill. más multimédiás összeköttetések felépítését szabályozza A SIP jól együtt működik a már meglevő internetes alkalmazásokkal A SIP szöveg alapú! karakterorientált. ( A HTTP mintájára készült.) UDP és TCP fölött is működik A telefonszámok URL-ként vannak tárolva, akár weboldalon feltüntethetők (ráklikkelve felhívható) A telefonszámon túlmenően szerepelhet IPv4 vagy IPv6 cím is. 76 VoIP protokollok

A SIP jellemzői (1) H.323 SIP MEGACO A mobilitás támogatása Bármely végberendezésen, a világ bármely pontján igénybe vehetők a szolgáltatások. Több résztvevős kapcsolat támogatása Két és több résztvevős (mindenki beszélhet és mindenki hall mindenkit) összeköttetés és többesküldés (egy adó több vevő) is megvalósítható. Multimédia támogatása Hang, kép, mozgókép és adatfolyam is átvihető, de a SIP csak a kiépítését kezelést és lebontást végzi. (Az átvitelt pl. RTP végzi.) 77 VoIP protokollok

A SIP jellemzői (2) H.323 SIP MEGACO Funkciók Multimédiás kapcsolat (telefonhívások, videokonferenciák és más multimédiás összeköttetések) létesítése, fenntartása és megszüntetése Felhasználó helyének meghatározása (végberendezés azonosítás, címfeloldás, hívásátirányítás) Felhasználói képességek egyeztetése Felhasználó elérhetősége (sikertelenség okának jelzése) 78 VoIP protokollok

Példa: SIP hálózat felépítése (1) H.323 SIP MEGACO 79 VoIP protokollok

Példa: SIP hálózat felépítése (2) H.323 SIP MEGACO Felhasználói ügynök (User agent) Proxy Regisztrációs szerver Helymeghatározó adatbázis (Location database) Pl.: telefon, számítógép, PDA stb. Hitelesítés (authentication) Engedélyezés (authorization) Hálózati hozzáférés szabályozás (network access control) Útvonalválasztás (routing) Válaszol a regisztrációs kérésekre A személyek aktuális tartózkodási helyét, címeit a helymeghatározó adatbázisban tárolja. Bejelentkezett kliensek címének tárolása Átirányító szerver (Redirect server) Egy felhasználó lehetséges címeit adja meg. 80 VoIP protokollok

A SIP eljárásai H.323 SIP MEGACO Eljárás Leírás INVITE ACK BYE OPTIONS Kapcsolat létrehozás kérés ( hívó képességei, formátumai, médiatípusai) erre a hívott elfogadás esetén nyugtával válaszol. Kapcsolat létrejött nyugta (a hívó nyugtázza vele a hívott fél INVITE-ra adott válaszkódját) Kapcsolat lebontás kérés (Bármelyik fél küldheti.) Ha a másik fél nyugtázza, akkor a kapcsolat véget ér. Képességek lekérdezése CANCEL Függőben levő kérés visszavonása REGISTER Értesíti az átirányító szervert a felhasználó aktuális helyzetéről 81 VoIP protokollok

Példa: SIP hívásfelépítés proxy szerver segítségével Eljárás INVITE ACK BYE OPTIONS CANCEL REGISTER Leírás Kapcsolat létrehozás kérés ( hívó képességei, formátumai, média-típusai) erre a hívott elfogadás esetén a 200 válaszkóddal válaszol. Kapcsolat létrejött nyugta (a hívó nyugtázza vele a hívott fél INVITE-ra adott válaszkódját) Kapcsolat lebontás kérés (Bármelyik fél küldheti.) Ha a másik fél nyugtázza, akkor a kapcsolat véget ér. Képességek lekérdezése H.323 SIP MEGACO Függőben levő kérés visszavonása Értesíti az átirányító szervert a felhasználó aktuális helyzetéről Számlázási funkció is! 82 VoIP protokollok

Példa: SIP hívásfelépítés regisztrációs szerver segítségével H.323 SIP MEGACO Számlázás nem lehetséges. 83 VoIP protokollok

Kapcsolat a PSTN és az IP között (1) H.323 SIP MEGACO MEGACO: MEdia GAteway Controller Protokoll, mely kapcsolatot teremt a PSTN (telefon) és az IP (internet) hálózatok között Fejlesztése az IETF és az ITU-T közös munkája Elnevezései: MEGACO (IETF), H.248 (ITU-T) Az MGCP-ből (Media Gateway Control Protocol) fejlesztették ki, szerkezetileg hasonló is hozzá Alkalmazása a Media Gateway és a Media Gateway Controller között történik Tipikusan VoIP alkalmazásokra (beszédátvitel, fax) használják PSTN IP hálózatok között Hívásvezérlést nem végez, csak a hívás felépítését és bontását végzi Képes együttműködésre a SIP-el és a H.323-mal 84 VoIP protokollok

Kapcsolat a PSTN és az IP között (2) H.323 SIP MEGACO 85 VoIP protokollok

Kapcsolat a PSTN és az IP között (3) H.323 SIP MEGACO Funkciók Media Gateway: media stream-ek fordítása eltérő technológiák között Media Gateway Controller: Irányítja a Media Gateway-t, a hívás felépítésért / lebontásért, a MGek kezeléséért felelős. Call Agent: IP hálózatban helyezkedik el, a hívásvezérlésért felelős. Alapelv Válasszuk szét a gateway-től annak vezérlését Ennek eredménye a MG (Media Gateway) és az MGC (Media Gateway Controller) Egy MGC-hez több MG is tartozhat A rendszer belülről szétosztott, amely kívülről egy rendszernek látszik Előnyök Az MG-k és az MGC-k szabadon (egymástól független helyen) elhelyezhetők a hálózatban A rendszer bővíthetősége (utólagos MG felfűzés lehetőség adott MGC-re) 86 VoIP protokollok

A MEGACO parancsokra épül H.323 SIP MEGACO Add Új csatlakozás (végberendezés, telefon, stb.) hozzáadása Modify Csatlakozás tulajdonságainak módosítása Subtract Csatlakozás leválasztása Move Csatlakozás áthelyezése AuditValue Az adott csatlakozás jelenlegi tulajdonságai, eseményei, jelzései, statisztikái Notify Nyugtázási feladatot lát el AuditCapabilities Egy adott csatlakozás lehetséges tulajdonságait, jelzéseit, adja meg. ServiceChange Az MG ezzel küld jelentést az MGC-nek, hogy milyen szolgáltatásokat tud nyújtani, újraindítás esetén, handover (hívásátadás) jelzésére, stb. 87 VoIP protokollok

A MEGACO hívásfelépítés menete H.323 SIP MEGACO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. User A felemeli a kézibeszélőt A Media Gateway Notify-t küld a vált.-ról A MGC válaszol, hogy a MG adjon ki tárcsahangot, ezt a MG nyugtázza User A beviszi a hívni kívánt számot. A tárcsázott számot a MG számonként továbbítja, a MGC számonként nyugtázza A MGC kikeresi, hogy a hívott szám melyik MG-hez tartozik, és Add (Terminal) parancsot küld (kapcsolatfelépítés) User B-nél a telefon kicseng User B-hez tartozó MG nyugtázást küld, az MGC User A-hoz tartozó MG-nek Modify üzenetben jelzi, hogy adja ki a kicsengést jelző hangot. User B felemeli a kézibeszélőt A MGC jelzi mindkét MG-nek, hogy a hívás felépítésre került A hívás az IP hálózaton RTP Protokollon (Real Time Protocol) létrejön 88 VoIP protokollok

A MEGACO kapcsolatbontás menete H.323 SIP MEGACO A kapcsolatbontás hasonlóképpen történik, csak a kézibeszélő visszahelyezését figyelik a MG-ek, ha valamelyik User-nél megtörténik, akkor az MGC Modify üzenetben kiküldi a foglalt hangot a másiknak Miután a másik user is visszahelyezi a kézibeszélőt, mindkét MG Subtract (lebontás) parancsot kap 89 VoIP protokollok

Az IP és a hagyományos vonalkapcsolt hálózatok együttműködésre képesek VoIP szcenáriók Együttműködési kombináció=szcenáriók Többféle szcenárió létezik. Bizonyos kombinációkban az együttműködés korlátozott Az SS7 (Signalling System 7, 7-es jelzésrendszer) jelzésrendszerrel való együttműködés fontos probléma. (Az SS7 a telefonhálózatok igen fontos jelzésrendszere.) 90 Együttműködési szcenáriók

Lehetséges VoIP szcenáriók (1) PBX Gateway IP router IP router Gateway SCN SIP IP router IP router IP SIP ACTIVITY 91 Együttműködési szcenáriók

Lehetséges VoIP szcenáriók (2) # Induló Közvetítő Cél Leírás 0 IP - IP IP hálózaton belüli kapcsolat. A végberendezés képességeinek függvényévben tetszőleges multimédia kommunikációra van lehetőség 1 IP - SCN IP hálózati végberendezésről a vonalkapcsolt hálózat végberendezése kerül felhívásra. Alapértelmezésben csak a beszédkommunikáció értelmezett. 2 SCN - IP A vonalkapcsolt hálózati végberendezésről az IP hálózat végberendezése kerül felhívásra. Alapértelmezésben csak a beszédkommunikáció értelmezett. 3 SCN IP SCN Vonalkapcsolt végberendezések közötti kapcsolat, amely felhasználói szempontból nem különbözik a hagyományos távbeszélő hívástól, tehát csak a beszédkommunikáció értelmezett 4 IP SCN IP IP hálózati végberendezések közötti kapcsolat, tetszőleges multimédia kommunikáció értelmezett, amennyiben ezt a végberendezések és az együttműködtető egységek ezt lehetővé teszik. Gál Zoltán: LAN/MAN sávszélesség menedzsment VoIP és IP telefon környezetben http://videotorium.hu/hu/recordings/details/496,lan_man_savszelesseg_menedzsment_voip_es_ip _telefon_kornyezetben 92 Együttműködési szcenáriók

Ellenőrző kérdések (1) 1. Milyen jellemző QOS paraméterek léteznek? 2. Milyen, a minőségi paraméterek biztosítására vonatkozó stratégiák léteznek a QOS szempontjából? 3. Mit jelent a jitter és hogyan kezelhető a negatív hatása? 4. Mi a lukas vödör algoritmus? 5. Mi a vezérjeles vödör algoritmus? 6. Milyen stratégiák léteznek a QOS-ben az erőforrás foglalásra? 7. Mi a különbség az Intserv és a Diffserv között? 8. Miért nevezzük az MPLS-t címkekapcsolásnak? 9. Hol jelenik meg az MPLS címkéje?

Ellenőrző kérdések (2) 10. Milyen információ alapján végzi a Diffserv a csomagok sorbaállítását, ütemezését esetleg eldobását? 11. Milyen hordozó szolgálatok léteznek Intserv esetén? 12. Mi az MPLS? Milyen funkciói vannak az MPLS hálózatban a LER-nek ill. az LSR-nek? 13. Értelmezze a prediktív kódolás kifejezést! 14. VoIP esetén milyen tényező a késleltetés domináns része? 15. VoIP esetén mi az összefüggés az adatátviteli sebesség és a sávszélesség között? 16. Van-e olyan a VoIP szcenárió, amelyben az IP-IP szcenárióhoz képest korlátozott funkcionalitás valósul meg? 17. VoIP esetén milyen feltételek szükségesek egy konferenciabeszélgetés megvalósításához?

Ellenőrző kérdések (3) 18. Milyen összetevők okozzák a VOIP esetén releváns késleltetéseket? +1: Írjon még öt ellenőrző kérdést!

Teszt feladatok (1) 1. Az Internet telephony és a VoIP ugyanazt jelenti. 2. A VOIP a Validated Overload of IP networks rövidítése azt jelenti, hogy folyamatosan kiértékelésre kerül a real-time miatt létrejövő túlterhelés. 3. A skype alapesetben a VOIP kategóriájába tartozik. 4. VOIP esetén azonos minőség biztosításához akár tizedrésznyi adatátviteli sebesség is elegendő a hagyományos telefóniához képest. 5. Beszédátvitel esetén nincs értelme a hagyományos telefóniában használt 3100Hz-nél nagyobb sávszélesség kezelésének. 6. IP alapú átvitel esetén az elveszett csomagok újraküldésnek nagyon gyorsan kell megtörténnie. 96

Teszt feladatok (2) 7. A VOIP infrastruktúra szerverei autentikációt (hitelesítés), regisztrációt, jogosultság vizsgálatot és díjazás számítást végeznek. 8. A VOIP hálózatok nem képesek együttműködni az ISDN hálózatokkal. 9. A prediktív kódolás az emberi hangképzés matematikai modellezésének felhasználásán alapul. 10. Az RTP a csomagok azonosítását, sorrendszámozást, időbélyegzést és a kézbesítés monitorozását végzi. 11. A G.7xx által generált folyamot közvetlenül az UDP szállítja. 12. Az RTP minden csomagot nyugtáz. 13. Az RTP időbélyeggel (time stamp) látja el a csomagokat. 97

Teszt feladatok (3) 14. Az RTP garantálja, hogy egy csomag adott időn belül megérkezik a címzetthez. 15. Előfordulhat, hogy a hálózati jellemzők romlása miatt az RTP csökkenti az adatsebességet. 16. A H323 ajánlás a számlázásra vonatkozik. 17. Mivel az RTP szállítási jellegű protokoll, használata esetén már sem TCP-re sem UTP-re nincs szükség. 18. A jitter kezelésére tipikusan pufferelést alkalmaznak. 19. Videokonferencia esetén egy-egy csomag elveszése elfogadható. 20. Intserv esetén az erőforrások menedzselését (foglalását) külön erre a célra kidolgozott protokoll (RSVP) végzi. 98

Teszt feladatlap (4) 21.QOS szempontból a (b) jelű ábra a kedvezőbb. +1: Írjon még öt teszt kérdést!

Feladat: Milyen adatok szerepelnek az MPLS hálózaton keresztülhaladó csomagokban? Belépő címke Destination address prefix Kilépési port - 128.89 1 2-171.69 1 5 Belépő címke Kilépő címke Destination address prefix Kilépési port 2 128.89 1 7 5 171.69 0 8 Belépő címke Kilépő címke Destination address prefix Kilépési port 7 128.89 1 3 5 171.69 0 8 Belépő címke LIB táblák Kilépő címke Destination address prefix Kilépési port 3 128.89 2-5 171.69 0 - Kilépő címke LER 1 0 LER LSR 1 LSR 1 0 LSR LSR LER: Label Edge Router, LSR: Label Switching Router 100

Feladat: Beérkezik egy csomag. Milyen útvonalon halad és hol jut ki az MPLS hálózatból? Belépő címke Destination address prefix Kilépési port Kilépő címke - 193.24 1 1-115.12 1 2 Belépő címke Destination address prefix Kilépési port Kilépő címke 2 115.12 2 6 4 193.24 4 4 Belépő címke Destination address prefix Kilépési port Kilépő címke 7 193.24 2-1 115.12 2 - MPLS Domain 2 LER 1 DATA DATA 1 LER 2 Belépő címke 193.24.25.4 DATA Destination address prefix Kilépési port Kilépő címke - 193.24 1 1-115.12 1 2 2 LER 2 1 DATA 1 LER 2 4 2 DATA 3 LSR DATA LSR 1 4 1 3 DATA 1 2 LSR DATA 1 4 1 1 LER DATA DATA LER 2 2 Belépő címke Destination address prefix Kilépési port Kilépő címke 7 193.24 2-6 115.12 2 - Belépő címke Destination address prefix Kilépési port Kilépő címke - 193.24 1 1-115.12 1 2 Belépő címke Destination address prefix Kilépési port Kilépő címke 1 193.24 3 4 2 115.12 1 1 Belépő címke Destination address prefix Kilépési port Kilépő címke 1 115.12 1 6 4 193.24 4 7 Belépő címke Destination address prefix Kilépési port Kilépő címke 5 115.12 2-7 193.24 2-101