PDF de programación - Ambiente de pruebas de laboratorio para VoIP en entorno IPv6 e IPv6-IPv4

LACNIC

Foro Latinoamericano de IPv6 – FLIP6

 Mayo, 2011

Tutor: Ing. Álvaro Sánchez

Matías Sentanaro

Horacio Ruiz

Pablo Rico

Diseñar e implementar un ambiente de pruebas de laboratorio para
VoIP y calidad de servicio sobre IPv6, utilizando para ello el protocolo
de señalización SIP.

Implementar un sistema de generación de llamadas y un sistema
de PBX programables que permita controlar las llamadas.

Evaluar posibilidad del diseño anterior para funcionamiento en un
entorno híbrido IPv4-IPv6.

Describir un conjunto de pruebas que se puedan llevar a cabo por
estudiantes avanzados en la materia, y posibles maneras de
incorporar nuevas funcionalidades.

Verificar la utilidad del sistema desarrollado en los tipos de pruebas
previstos.

Asterisk 1.8

KphoneSI

Wireshark

Cisco

SIPp

 Por cada práctica se elaboró un documento en el que se expone la

correcta realización de la práctica.

 Los documentos servirán como guía para la verificación de los

resultados obtenidos.

 A continuación se presentan las conclusiones más relevantes de cada

práctica.

Práctica 1 : Introducción a VoIPv6, Asterisk

 Objetivos:

• Experimentar con sistemas de VoIP basados en Asterisk sobre una red IPv6.
• Medir los parámetros básicos de QoS, que servirán como referencia en

prácticas posteriores.

• Analizar los mensajes de señalización SIP que escurren en la comunicación.

 Diagrama de laboratorio

 Se comprobó la secuencia de mensajes SIP, en el establecimiento

de una llamada exitosa.

 Se realizó el mismo procedimiento para una llamada fallida.

Se analizaron los flujos RTP y se relevaron parámetros inherentes a la
calidad de servicio.

El análisis se repitió utilizando distintos códecs.

Se comparó la cabecera IPv6 con la expuesta en el fundamento teórico,
constatando la presencia de todos los campos.

Práctica 2: Calidad de servicio en IPv6

 Objetivos:

• Medir y analizar los parámetros de QoS de VoIP en una red IPv6 empleando

routers Cisco.

• Registrar las diferencias entre emplear o no QoS.
• Comparar el funcionamiento de distintos tipos de colas: WFQ, CBWFQ y

LLQ.

 Diagrama de laboratorio

Se verificó la secuencia de métodos SIP cursados, al utilizar 2 servidores
Asterisk .

Se comprobó la disminución en la calidad de las llamadas, al pasar por un
enlace congestionado.

Se aplicó QoS en el enlace cogestionado, obteniendo mejoras en las
llamadas.

Se implementaron diferentes mecanismos de encolamiento, con diversos
ancho de banda para el tráfico de voz, obteniendo variaciones en la calidad
de la comunicación.

•CBWFQ

•LLQ

Práctica 3: Métodos de transición: Túneles

 Objetivos:

•

Introducir los conceptos teóricos de los mecanismos de túnel, tanto
automáticos “6to4”, como manuales “GRE” y “Manual”.
•
Implementar los distintos mecanismos en un ambiente de routers Cisco.
• Medir y analizar los parámetros de QoS de VoIP al utilizar los diferentes

tipos de túneles.

 Diagrama de laboratorio

Se lograron implementar correctamente 3 mecanismos de transición de
tipo túnel: 6to4, Manual, GRE.

Se pudo comprobar que la transición entre IPv4 e IPv6 no introduce
problemas en la QoS, al emplear cualquier de los mecanismos de tipo
túnel.

Se logró constar la posible escalabilidad de los túneles 6to4, debido a
que se trata de un mecanismo dinámico y de sencilla configuración.

Se comprobó la similitud existente entre los túneles Manual y GRE.

Los mensajes correspondientes a protocolos de ruteo de IPv6, se
transmiten a través de los túneles Manual y GRE.

Práctica 4 : Informe: Pruebas de VoIP con NAT-PT

 Debido a los resultados obtenidos, que delatan grandes problemas en la
implementación de NAT-PT, se realizó un informe en lugar de la práctica 4.

 Objetivos Originales:

•

Introducir los conceptos teóricos del mecanismo de transición NAT-PT e
implementarlo en un ambiente de routers Cisco.

• Analizar el funcionamiento de VoIP utilizando el protocolo de señalización

SIP con NAT-PT.

Topología empleada.

Mapeo de direcciones empleado.

Se puedo concluir que la traducción de direcciones se produce de
manera correcta, a nivel de paquetes IP.

Esto queda de manifiesto al ejecutar los comandos ping y ping6.

Los campos de las cabeceras SIP y SDP, no varían al atravesar el NAT. Por
lo que la comunicación RTP no se puede establecer.

Esto queda de manifiesto en el siguiente paquete SIP, enviado desde el
Asterisk IPv4, hacia el Asterisk IPv6.

Al habilitar la opción de NAT, en el Asterisk4, se logran modificar los
campos de las cabeceras SIP y SDP.

En Asterisk6 no es posible habilitar la opción de NAT. Esto se debe a que
no se considera necesario realizar NAT en IPv6.

Por lo tanto al habilitar NAT solo es posible establecer flujo RTP en una
dirección, de IPv6 a IPv4.

Paquete SIP enviado desde el Asterisk IPv4, hacia el Asterisk IPv6.
Habilitando NAT en Asterisk.

Una posible solución para el problema de la traducción de las direcciones
IP es utilizar servidores TURN.

Para IPv6, desde el 2006 está desarrollándose la extensión de TURN para
proveer comunicación IPv4-IPv6, IPv6-IPv6 e IPv6-IPv4, pero aún se
encuentra en borrador.

Práctica 5 : Caso práctico

 Objetivos:

• Afianzar y reafirmar los conocimientos adquiridos en las prácticas 1, 2 y 3.

Ponerlos en funcionamiento en una topología más compleja, que represente
situaciones factibles del mundo real.

• Relevar los parámetros inherentes a QoS , para distintas situaciones de la

red.

 Diagrama de laboratorio:

Prueba de velocidades:

•Se probó la performance al cursar 2 llamadas simultaneas,
empleando 3 distintas velocidades : 128kbps, 192kbps y 256kbps.

•A partir de las pruebas y los cálculos teóricos, se puede afirmar
que la velocidad que se debe utilizar es 256kbps.

• Con esta velocidad se prevé el pasaje de 2 llamadas (192kbps) y
sobra espacio para otros paquetes que no sean RTP.

Al realizarse una transferencia de archivo, a través del enlace de 256kbps,
será indispensable aplicar algún método de QoS, para asegurar la calidad
de las llamadas.

Se constató que los túneles 6to4 mantienen el marcado en los paquetes al añadir
la cabecera IPv4.

 Por lo tanto es valido realizar el marcado de los paquetes se realiza en IPv6 y el
encolamiento, la fragmentación y la priorización en IPv4.

Estrategias para brindar QoS:

•Se pudo observar que aplicar únicamente fragmentación, no se provoca
ninguna mejoría.

•Al priorizar los paquetes de voz, se pudo apreciar una mejora importante en
la calidad de las llamadas.

•Al priorizar y fragmentar los paquetes de voz se obtuvo una pequeña ventaja
en lo que tiene que ver con los retardos.

Enrutamiento de tráfico y backup:

•Se volvió a calcular y se cambió la velocidad de los enlaces a 320Kbps,
para que soporten un llamada de backup.

•La caída en alguno de los enlaces no hará caer la llamada que se cursa a
través de él.

•El tiempo que se demora en restablecer la comunicación, depende
únicamente de la demora en la actualización de la tabla de ruteo.

A continuación se exponen los temas pendientes más relevantes:

•Fragmentación en IPv6

•Comparación de parámetros de QoS de diferentes sniffers

•Turn Server

•Pruebas de funcionalidades de Asterisk, tarjetas ZAP y HardPhones

•Pruebas de distintas PBX o servidores proxy

•Dual-stack

•Túneles Teredo e ISATAP

Los alumnos al culminar la realización de las prácticas contaran con

Conocimientos sobre:

•IPv6
•SIP
•VoIP
•QoS en IPv6.
•Mecanismos de transición IPv4-IPv6:

-De tipo túnel
-NAT-PT

Práctica en el manejo de:

•Asterisk 1.8
•IPv6 en routers Cisco
•KphoneSI
•Wireshark
•Ubuntu

Contraste con los objetivos

Se logró la creación de un ambiente de pruebas para VoIP y calidad de
servicio sobre IPv6, empleando el protocolo de señalización SIP.

Debido a la naturaleza dual-stack de las herramientas seleccionadas, se
consiguió la implementación del funcionamiento híbrido IPv4-IPv6.

Se elaboró una serie de prácticas, en las cuales se intentan abarcar los
puntos más relevantes dentro de la temática planteada.

Se generaron documentos en los que se deja constancia de la correcta
realización de cada práctica y de los resultados obtenidos.

Se constató que a nivel de sistemas operativos y de router Cisco el soporte de IPv6 es
robusto.

Se encontraron problemas de compatibilidad con IPv6 en la gran mayoría de PBX,
softphones y analizadores de tráfico.

Se verificó que gran parte de los mecanismos de QoS ya implementados en IPv4,
funcionan correctamente en IPv6. Entre ellos se destacan: la priorización, las colas y el
marcado de paquetes.

En lo que respecta a la fragmentación en IPv6 se pudo constatar que no está
contemplada en la norma.

Se probaron exitosamente 3 mecanismos de transición de tipo túnel: 6to4, Manual y
GRE.

Se pudo verificar que en cualquiera de los mecanismos de transición de tipo túnel se
mantiene el marcado de paquetes al pasar IPv6 a IPv4.

Los túneles 6to4, por tratarse de un mecanismo dinámico, poseen notorias ventajas en
redes medianas y grandes.

Se comprobó que el mecanismo de traducción NAT-PT posee un correcto funcionamiento
a nivel de capa 3 del modelo OSI. En capas superiores, no el rendimiento no es el
esperado.