PDF de programación - Aplicaciones sobre una red de telefonía IP

Aplicaciones sobre una red de

telefonía IP

Presentado por: Tamara Ramírez Andrade

Jaime Díaz Rojas

¿Que es la telefonía IP?

 La telefonía IP es una tecnología

que permite que las señales de voz
viajen a través de Internet
empleando el protocolo IP.

 Esto significa que la señal de voz se envía en forma de

paquetes de datos en lugar de enviarla a través de
circuitos conmutados utilizando la PSTN.

Ventajas de la Telefonía IP

 Permite la reutilización de las redes ya

existentes.

 Permite un uso mas eficiente de los recursos

para el establecimiento de una
comunicación.

 La utilización de Internet como medio de
transmisión de la telefonía, resulta mucho
menos costosa.

En que consiste el proyecto…

 El objetivo principal de este proyecto

consistirá en el desarrollo e implementación
de una aplicación Web para que los alumnos
puedan realizar llamadas a la Universidad a
bajo costo.

 Para ello se crea una red VoIP y sobre ella

se desarrolla un portal Web que permita
comunicarse por voz.

Esquema general del sistema

 El sistema utiliza un servidor Web que tendrá alojada la página

del proyecto y que se comunique de forma directa con los
servidores Asterisk.

Las usuarios se registran en el sitio y
mediante un click pueden realizar una
llamada.

Aplicación para llamar: ELOSip

 Corresponde a un Softphone programado en

Java, que funciona en forma de Applet.

 Esta aplicación implementa el protocolo SIP

para comunicaciones de telefonía IP.

 Se debe firmar digitalmente, debido a las

restricciones de seguridad que presentan los
Applets para establecer una conexión
remota a un servidor.

Topología de la red VoIP

Descripción de Asterisk

 Asterisk es una aplicación de una central telefónica (PBX), en forma

de software libre . Permite manejar y realizar llamadas entre teléfonos
e incluso conectar a un proveedor de VoIP o telefonía tradicional.

 Asterisk tiene licencia GPL.

 Mark Spencer es su creador y originalmente fue desarrollado para el
sistema operativo GNU/Linux, actualmente también funciona en BSD,
MacOSX, Solaris y Microsoft Windows, aunque la plataforma nativa
(GNU/Linux) es la mejor soportada de todas.

 Incluye características como: buzón de voz, conferencias, IVR,

distribución automática de llamadas, expansion para monitoreo entre
otras.

Estableciendo una red de telefonía IP
con servidores Asterisk

 Componentes:

 Red IP (internet, VPN entre otros).
 Servidor(es) Asterisk.
 Hardphone’s o softphone’s IP.
 Tarjeta digium con modulos FXS, FXO o

similar (opcional).

Creando un usuario en Asterisk

Interconectando los servidores
Asterisk

 Troncales

Protocolo de señalización: SIP

 El protocolo SIP (Session Initiation Protocol) funciona a nivel

de la capa de aplicación y está pensado para la creación,
modificación y término de sesiones multimedia, donde
intervienen voz, video o mensajería instantánea.

 Como otros estándares, el protocolo SIP está gobernado por la

IETF y documentado en el RFC 3261

 Corresponde a un protocolo libre, abierto a nuevas

modificaciones y no ligado a ninguna empresa ni entidad
privada.

SIP puede ser utilizado junto con otros
protocolos

 SIP no es un sistema de comunicación integrado verticalmente, es
más bien un componente que puede ser usado con otro protocolo
IETF para construir una completa arquitectura multimedia, pero su
funcionalidad es independiente de estos protocolos.

Para el caso particular de
telefonía IP, SIP puede incluir
protocolos como:

• TCP/UDP

• RTP

• SDP

Elementos que participan en una
sesión

 Existen dos elementos principales que intervienen en la

formación de una red VoIP en base al protocolo SIP:

 Agentes de Usuario: son aplicaciones
que se encuentran en terminales SIP.
Estos agentes pueden por si solos,
realizar una comunicación sin un
servidor de por medio o utilizando un
sistema de registro en algún servidor de
red. Puede existir:
– Agentes de usuario Clientes (UAC)
– Agentes de Usuario Servidores (UAS)

 Servidores de Red: También
conocidos como NS (Network
Server) son los encargados de
procesar peticiones SIP
provenientes de los UA y generar
alguna respuesta. Se dividen en tres
tipos:

– Servidores de Registro
– Servidores de Redirección
– Servidores Proxy

Mensajes SIP

 El tercer elemento en una red VoIP corresponden a los

mensajes SIP.

 Son en texto plano y emplean el formato de mensaje

genérico establecido en la RFC 2822, es decir:

 Una línea de inicio.
 Campos de cabecera (header)
 Una línea vacía (indica el final del

campo de cabeceras)

 Cuerpo de mensaje (opcional)

Línea de inicio de un mensaje SIP

Peticiones SIP: tienen una Request-
Line (línea de solicitud), cuyo formato
es el siguiente:

Respuestas SIP: tienen una Status-
Line (línea de estado), cuyo formato es
el siguiente:

Método corresponde a la acción que desea
realizar. Se definen 6 métodos:
- REGISTER: petición de registro.
- INVITE: para iniciar una sesión.
- ACK: confirma la recepción de un INVITE.
- CANCEL: cancela una solicitud pendiente.
- BYE: termina una sesión o llamada.
- OPTIONS: consulta sobre las capacidades
y compatibilidades del receptor.

Request-URI corresponde a un SIP o
SIPS URI que indica el usuario o servicio
al cual va dirigida la petición.

Status-Code es un entero de 3 dígitos
que se genera como el resultado de una
petición. El primer dígito define la clase de
la respuesta. Se definen los siguientes:
- 1xx: provisional, solicitud recibida.
- 2xx: solicitud aceptada exitosamente.
- 3xx: solicitud fue redireccionada.
- 4xx: solicitud viene errada del cliente.
- 5xx: error del servidor.
- 6xx: fallo general.
Reason-Phrase representa una descripción
corta y textual del Status-Code.

Cabeceras de los mensajes SIP

 Los campos de cabecera especifican cosas como llamada, emisor de

la llamada, la trayectoria del mensaje, tipo y largo del cuerpo del
mensaje entre otras características.

 El número total de cabeceras definidas en el protocolo SIP son 46,

aunque en la definición inicial de SIP eran solo 37.

 Los distintos tipos de cabeceras SIP se pueden dividir en cuatro tipos:

– cabeceras generales: aplicadas tanto a los mensajes de peticiones como a

los de respuesta.

– cabeceras de entidad: definen información sobre el cuerpo del mensaje. si
el cuerpo no está presente, sobre los recursos identificados por la petición.
– cabeceras de solicitud: actúan como modificadores de solicitud. Permiten

que el cliente pase información adicional sobre la solicitud o sobre si
mismo.

– cabeceras de respuesta: permiten al servidor agregar información

adicional sobre la respuesta cuando no hay lugar en la línea de inicio
(Status-Line).

Cabeceras de los mensajes SIP

 En la tabla se muestran los cuatros grupos de

cabeceras y los campos que las componen.

Para un servicio de
telefonía IP básica, los
elementos de la red debe
ser capaces de generar
las cabeceras:
- Call-ID
- Cseq
- From
- To
- Via
- Content-Length
- Content-Type
- Expires
- Require
- Max-Forwards

Ejemplo de paquetes SIP

Ejemplo de un
paquete de
petición SIP.

Ejemplo de un
paquete de
respuesta SIP.

Cuerpo del mensaje SIP

 El cuerpo es opcional, sin embargo muchas veces es

utilizado para describir las sesiones multimedias.
 Se utiliza el protocolo SDP (Session Description

Protocol) para describir sesiones en tiempo real, cuyo
propósito principal es conducir información acerca de los
media streams en las sesiones multimedias.

 Al igual que los mensajes SIP, corresponden a campos

de texto que se incluyen a los demás protocolos, los
cuales con abreviados en una sola letra.

Campos y ejemplo de un mensaje SDP

Estos corresponden a los diferentes campos
que utiliza el protocolo SDP para definir el
cuerpo de un mensaje SIP

Ejemplo de un mensaje SDP
utilizando ELOSip con servidor
Asterisk

Protocolo RTP: Real-time Transport
Protocol

 Una vez establecida una llamada, la conexión es manejada por el

protocolo RTP.

 Es un protocolo de nivel de aplicación (no de nivel de transporte,

como su nombre podría hacer pensar) utilizado para la transmisión de
información en tiempo real, como por ejemplo audio y vídeo en una
video-conferencia.

 Desarrollado por la IETF, publicado por primera vez como estándar en

la RFC 1889 y actualizado posteriormente en la RFC 3550.

 También existe la SRTP (Secure Real-time Transport Protocol), una
extensión del perfil de RTP para conferencias de audio y vídeo que
puede usarse opcionalmente para proporcionar confidencialidad,
autenticación de mensajes y protección de reenvío para flujos de
audio y vídeo.

 RTP es utilizado junto a RTCP (RTP Control Protocol) y se sitúa sobre

UDP en el modelo OSI.

¿Como se realiza una transacción SIP?

 Para establecer una sesión hay varias transacciones realizadas

mediante un intercambio de mensajes SIP entre cliente-servidor y
consta de varias peticiones y respuestas. En la figura se muestra un
ejemplo de registro y llamada de dos UA.

• Las dos primeras transacciones corresponden al registro
de los usuarios con una petición REGISTER.
• Se envía una petición INVITE. Inmediatamente, el
servidor envía un TRYING 100 y reenvía la petición al
usuario B. El usuario B envía un Ringing 180 cuando el
teléfono empieza a sonar y también es reenviado por el
servidor hacia el usuario A. El OK 200 corresponde a que
el usuario B acepta la llamada.
• En este momento la llamada está establecida y es
manejada con el protocolo de transporte RTP utilizando
los parámetros establecidos en la negociación mediante el
protocolo SDP.
• Finalmente, se termina la sesión con una petición BYE
enviada al servidor y posteriormente reenviada al usuario
B el cual confirma que fue recibida.

Conclusiones del proyecto

 Se incorporan nuevas tecnologías.
 Es un sistema práctico y de bajo costo para los usuarios.
 Para la implementación de alguna aplic