Так как технология VoIP базируется на технологии IP и использует Интернет, она так же наследует все её уязвимости. Последствия этих атак, умноженные на уязвимости, которые следуют из особенностей архитектуры сетей VoIP, заставляют задуматься о способах усиления защиты и тщательном анализе существующей сети IP . Более того, добавление любого нового сервиса, например, голосовой почты в недостаточно защищенную инфраструктуру может спровоцировать появление новых уязвимостей.

Риски и уязвимости, наследованные из IP сетей.

Плохой дизайн сети

Неправильно спроектированная сеть может повлечь за собой большое количество проблем, связанных с использованием и обеспечением необходимой степени информационной безопасности в VoIP сетях. Межсетевые экраны, к примеру, являются уязвимым местом в сети, по причине того, что для правильного функционирования VoIP сети необходимо открывать дополнительные порты, и межсетевые экраны, не поддерживающие технологию VoIP, способны просто оставлять открытыми ранее используемые порты даже после завершения вызовов.

Уязвимые IP АТС и шлюзы

Если злоумышленник получает доступ к шлюзу или АТС, он так же получает доступ к захвату целых сессий (по сути – возможность прослушать вызов), узнать параметры вызова и сети. Таким образом, на безопасность АТС необходимо обратить наибольшее внимание. Убытки от таких вторжений могут достигать значительных сумм.

Атаки с повторением пакетов

Атака с повторением пакета может быть произведена в VoIP сети путем повторной передачи серии корректных пакетов, с целью того, что бы приёмное устройство произвело повторную обработку информации и передачу ответных пакетов, которые можно проанализировать для подмены пакетов (спуфинга) и получения доступа в сеть. К примеру, даже при условии зашифрованных данных, существует возможность повторения пакета с логином и паролем пользователем пользователя, и, таким образом, получения доступа в сеть.

Риски и уязвимости, характерные для VoIP сетей

Подмена и маскировка пакетов
Использование подменных пакетов с неправильным IP-адресом источника могут использоваться для следующих целей:

Перенаправление пакетов в другую сеть или систему

Перехват трафика и атака «man-in-the-middle» (рисунок ниже)

Маскировка под доверенное устройство - «Перенос ответственности» за атаку на другое устройство
Фаззинг(Fuzzing) - Нагрузка системы пакетами с не полностью корректной информацией, что вызывает ошибки в работе системы при их обработке, например такие как задержки при работе, утечки информации и полный отказ системы
Сканирование на предмет возможных уязвимостей - Сканирование портов может дать злоумышленнику начальные данные для проведения полноценной атаки, такие как модели операционных систем, типы используемых сервисов и приложений. При нахождении уязвимого сервиса злоумышленник может получить доступ к управлению всей сетью, и, как следствию, к возможности причинить большой ущерб.
Низкая надежность по сравнению с традиционными сетям - Для достижения качественной связи, пакетам, содержащим голосовую и видео нагрузку присваивается высокий приоритет в механизмах качества обслуживания QoS (качества обслуживания). Однако, надежность VoIP и сетей передачи данных стремится к 99,9%, что ниже чем степени надежности в традиционных телефонных сетях, у которых данный параметр стремится к 99,999%. Конечно, разница не столь велика, однако за год эта разница выливается в дополнительные 8.7 часа, во время которых система не работает. Но необходимо понимать, что далеко не каждому предприятию это может повредить.
Атаки DDoS(Distributed Denial of Service) - Атаки DoS и DDoS происходят когда злоумышленник посылает крайне большие объемы случайных сообщений на одно или несколько VoIP устройств из одного или нескольких мест (DoS и DDoS соответственно). Атака из нескольких мест используется с помощью «зомби» - скомпрометированные сервера и рабочие станции, которые автоматически посылают вредоносные запросы в соответствии с потребностями злоумышленника. Успешной такая атака считается в момент, когда количество запросов превышает вычислительную мощность объекта, в следствие чего происходит отказ в обслуживании для конечных пользователей.

VoIP системы особенно уязвимы для таких атак, т.к они имеют высокий приоритет в технологии обеспечения качества обслуживания QoS, и для нарушения их работы требуется меньшее количество трафика нежели для обычных сетей передачи данных. Примером DoS атаки против именно VoIP сети может быть атака при множественной передачи сигналов отмены или установления вызова, которая так же имеет название SIP CANCEL DoS атака.

CID спуфинг - Один из типов атак с подменой пакетов построен на манипуляциях с идентификатором звонящего (Caller ID или CID), который используется для идентификации звонящего до ответа. Злоумышленник может подменить этот идентификатор текстовой строкой или телефонным номером и может использоваться для осуществления различных действий, вредящих сети или владельцу предприятия. Кроме того, в VoIP сетях нет возможности скрыть этот идентификатор, т.к телефонные номера включены в заголовках пакетов в протоколе SIP. Это позволяет злоумышленнику со сниффером пакетов, например tcpdump узнать телефонные номера даже если они имеют параметр «private» у сервисного провайдера.
Заключение - Использование IP-телефонии приносит огромное количество пользы для любой организации – решение на базе VoIP более масштабируемы, легко интегрируемы и их стоимость ниже классических решений. Однако, любая организация, внедрив VoIP решение должна быть в курсе возможных угроз и предпринимать всевозможные усилия для увеличения степени информационной безопасности в сети. Были перечислены лишь некоторые методы атак, но необходимо понимать, что часто используются комбинации атак и практически ежедневно разрабатываются новые атаки. Но понятно уже сейчас, что за данной технологией будущее и она вряд ли уступит пальму первенства другой технологии в обозримом будущем.

Практические аспекты защиты корпоративной сети IP-телефонии

С IP-телефонией, как и любой новой технологией, связано множество различных мифов, слухов и домыслов, мешающих ее повсеместному распространению. Многие из них касаются безопасности IP-телефонии. Апологеты традиционной телефонии утверждают, что коль скоро в технологии VoIP в качестве среды передачи используется протокол IP, то к ней применимы и все сетевые атаки, а следовательно, IP-среда для передачи голосового трафика не подходит. С одной стороны, они правы: атаки действительно возможны. Однако аналогичные атаки (прослушивание, фальсификация абонента и другие) применимы и к традиционной телефонии (см. врезку "Стоимость перехвата информации..."). Более того, в случае с традиционной телефонией реализовать эти атаки гораздо проще, а обнаружить и локализовать - намного сложнее. А по стоимости защиты обычные телефонные переговоры отличаются от более современной IP-телефонии на несколько порядков (в худшую сторону). Но, конечно же, чтобы новая технология позволила обмениваться звонками защищенным образом, ее необх одимо правильно внедрить и настроить.

Стоимость перехвата информации
Купить телефонный жучок, радиозакладку или иное устройство съема информации можно на любом радиорынке и даже в Интернет-магазине: нижняя ценовая планка 10-30 дол. (но без гарантии качества). В детективном агентстве такое устройство предложат в аренду за 20-50 дол. плюс залоговая стоимость жучка (хотя эта деятельность и является незаконной). А заказ "прослушки" профессионалам обойдется всего в 50-100 дол. в час. Еще одно удобство для злоумышленников представляет тот факт, что во многих случаях радиозакладки не требуют дополнительных источников питания и тем более их замены, так как "питаются" от самой телефонной линии. Да и сами телефонные линии представляют потенциальную угрозу, поскольку могут использоваться для прослушивания помещений, через которые проходят, за счет различных электромагнитных наводок и излучений.
Про каждый из стандартов и протоколов IP-телефонии (Н.323, SIP, MGCP, Skinny) можно написать не одну статью, но это не входит в задачи данной публикации. Описание механизмов защиты самих протоколов передачи голоса поверх IP (например, протокол Н.235 или SRTP), представляющих собой неотъемлемую часть голосовой инфраструктуры, также не является целью этого обзора. Если начать говорить об общих принципах работы IP-телефонии, то до темы ее защиты можно никогда не добраться. Таким образом, в данной статье будет описан ряд практических аспектов, связанных с защищенным использованием "последовательницы" традиционной телефонии.

Разделение сети на сегменты
Главное, что необходимо сделать при построении инфраструктуры IP-телефонии, - отделить ее от сегментов, в которых передаются обычные данные (файлы, электронная почта и т.д.). Это можно сделать как с помощью технологии виртуальных локальных сетей (VLAN), так и с помощью межсетевых экранов (МЭ). Первый вариант более эффективен и не требует никаких дополнительных инвестиций, так как механизм VLAN реализован в большинстве коммутаторов. Подобная сегментация позволит создать дополнительный рубеж, предупреждающи й прослушивание переговоров обычными пользователями.
Хорошей практикой является использование отдельного адресного пространства для сегментов IP-телефонии (например, из диапазонов, указанных в RFC 1918). Если сеть, передающая голос поверх протокола IP, имеет достаточно большие масштабы, то в ней не обойтись без динамической адресации по протоколу DHCP. В этом случае необходимо использовать два DHCP-сервера: один для голосовой сети, а второй для сети данных.

Фильтрация и контроль доступа
Голосовые шлюзы (Voice Gateway), подключенные к телефонной сети общего пользования (ТфОП), должны отвергать все протоколы IP-телефонии (Н.323, SIP и другие), приходящие из сегмента данных корпоративной сети. Зачастую поддержка протоколов IP-телефонии реализуется в маршрутизаторах с интеграцией сервисов (Integrated Services Router), что позволяет сэкономить на оборудовании, обеспечивая при этом поддержку самых современных технологий. В этом случае встроенный в маршрутизатор пакетный фильтр с контролем состояни я может отслеживать любые нарушения в голосовом обмене и, например, блокировать пакеты, которые не являются частью процедуры установления вызова. Помимо встроенных в компоненты IP-телефонии механизмов фильтрации и контроля доступа существуют и специальные решения, защищающие элементы голосовой инфраструктуры от возможных несанкционированных воздействий. К таким решениям относятся межсетевые экраны (МЭ), шлюзы прикладного уровня (Application Layer Gateway, ALG) и специализированные пограничные контроллеры (Session Border Controller).

Выбор межсетевого экрана
Для защиты сети IP-телефонии подходит не всякий межсетевой экран - он должен удовлетворять ряду специфичных требований, присущих именно этой технологии передачи голоса. Например, протокол передачи голосовых данных RTP использует динамические UDP-порты, исчисляемые тысячами. Попытка разрешить их все на межсетевом экране приводит к открытию одной большой "дыры" в защите. Следовательно, межсетевой экран должен также динамически определять используемые для связи п орты, открывать их в начале телефонного разговора и закрывать по его окончании.
Вторая особенность заключается в том, что ряд протоколов, например SIP, помещает информацию об используемых параметрах соединения не в заголовок пакета, а в тело данных. Поэтому обычный пакетный фильтр, исследующий только адреса и порты получателя и отправителя, а также тип протокола, в данном случае будет абсолютно бесполезным. Межсетевой экран должен уметь анализировать не только заголовок, но и тело данных пакета, вычленяя из него всю необходимую для организации соединения информацию.

Прикладные шлюзы и пограничные контроллеры
Другая серьезная проблема, решение которой необходимо продумать до приобретения межсетевого экрана, - трансляция сетевых адресов (Network Address Translation, NAT). Коль скоро при установке вызова используются динамические порты, указанные в запросе на установление соединения между абонентами, то технология скрытия топологии сети путем трансляции адресов делает телефонные переговоры нево зможными. Решением проблемы является использование специальных прикладных шлюзов (ALG), выпускаемых в виде выделенных устройств или интегрированных в межсетевые экраны, "понимающие" протоколы с динамическими портами (например, SIP или RTCP). Некоторые производители выпускают только специализированные защитные шлюзы для обработки VoIP-трафика. Но при их выборе следует помнить, что в защите корпоративной сети все равно не обойтись без обычного МЭ, умеющего анализировать не только протоколы Н.323, SIP и MGCP, но и другие распространенные в сетях протоколы: HTTP, FTP, SMTP, SQL*Net и т.д.
Ряд производителей предлагают решение проблемы защиты путем использования специализированных пограничных контроллеров (SBC). По сути, эти устройства во многом аналогичны описанным выше прикладным шлюзам.

Защита от подмены
Динамическая адресация во многих элементах инфраструктуры IP-телефонии дает злоумышленникам большой простор для деятельности: они могут "выдать" свой IP-адрес за IP-телефон, сервер управления звонками и т.д. А значит, перед администратором сети возникает задача аутентификации всех участников телефонных переговоров. Для этого необходимо использовать различные стандартизированные протоколы, включая 802.lx, RADIUS, сертификаты PKI Х.509 и т.д. И, конечно, нельзя сбрасывать со счетов уже упомянутые выше правила контроля доступа на маршрутизаторах и МЭ, усложняющие злоумышленникам задачу подключения к голосовым сегментам.
Указанные методы позволяют эффективно бороться с "левыми" подключениями, в отличие от традиционной телефонии, где эта задача если и решается, то очень дорогостоящими средствами.

Шифрование
Шифрование - наиболее эффективный способ сохранить телефонные переговоры в тайне (см. врезку "Скремблеры и вокодеры..."). Однако такая функциональность влечет за собой ряд сложностей, которые необходимо обязательно учитывать при построении защищенной сети связи.

Скремблеры и вокодеры для защиты традиционной телефонии
Среди средств защиты особняком стоят вокодеры (voice coder) и скремблеры, которые осуществляют шифрование телефонных переговоров. Очевидно, что такие устройства должны быть установлены у всех участников защищенных переговоров. Механизм шифрования встраивается в телефон или поставляется в виде отдельного устройства. В первом случае абонентский терминал становится слишком дорогим (и приходится отказываться от многофункциональных и удобных телефонных аппаратов зарубежного производства), во втором - практически полностью отсутствует возможность масштабирования, и пользование телефоном становится крайне неудобным. Оснастить каждого абонента скремблером или вокодером - задача не из легких. При этом вопрос стоимости также не снимается: цена одного скремблера колеблется от 200 до 500 дол. Если прибавить сюда цену телефонного аппарата и стоимость установки защитных устройств, получатся поистине астрономические цифры. Так что такой способ защиты традиционной телефонии нельзя считать экономичным.
Одна из самых главных проблем - задержка, добавляемая процессом зашифр ования/расшифрования. В случае применения потокового шифрования задержка гораздо ниже, чем при использовании блочных шифров, но полностью от нее избавиться не удастся. Эта проблема решается путем использования более быстрых алгоритмов или включения механизмов QoS в модуль шифрования.
Еще одна трудность - накладные расходы, связанные с увеличением длины передаваемых пакетов. Для протокола IPSec размер добавляемого заголовка составляет около 40 байт, что достаточно много для 50-70-байтовых пакетов IP-телефонии. Впрочем, скорости современных сетей постоянно растут, и с течением времени эта проблема будет снята. А пока оптимальным решением обеих проблем является протокол SecureRTP (SRTP), принятый в качестве стандарта весной 2004г. (RFC 3711).

Защита от нарушения работоспособности
Несмотря на то что различные компоненты IP-телефонии потенциально подвержены атакам "отказ в обслуживании" (о сбоях в традиционной телефонии см. врезку "Перемаршрутизация звонков..."), существует целый ряд защитных мер, предотвращающих как сами DoS-атаки, так и их последствия. Для этого можно использовать встроенные в сетевое оборудование механизмы обеспечения информационной безопасности, а также дополнительные решения:
разделение корпоративной сети на непересекающиеся сегменты передачи голоса и данных, что предотвращает появление в "голосовом" участке распространенных атак, в том числе и DoS;
применение специальных правил контроля доступа на маршрутизаторах и МЭ, защищающих периметр корпоративной сети и отдельные ее сегменты;
использование системы предотвращения атак на сервере управления звонками и ПК с голосовыми приложениями;
установку специализированных систем защиты от DoS- и DDoS-атак;
«применение специальных настроек на сетевом оборудовании, которые предотвращают подмену адреса, часто используемую при DoS-атаках, и ограничивают полосу пропускания, не позволяя вывести из строя атакуемые ресурсы большим потоком бесполезного трафика.

Перемаршрутизация звонков в традиционной телефонии
Еще од на угроза - перемаршрутизация звонков на другие телефонные номера, сброс собеседника с линии или "прорыв" сигнала "занято". Например, в 1989 г. хакерская группа The Legion of Doom получила контроль над телефонной сетью компании BellSouth, включая возможность прослушивания телефонных каналов связи, перемаршрутизацию вызовов, маскировку под технический персонал станции и даже вывод из строя системы экстренной связи 911. Для расследования этого инцидента были приглашены 42 эксперта, а затраты BellSouth на их работу составили 1,5 млн дол. И это не считая потери репутации и других трудно вычисляемых потерь.

Управление
Для удаленного управления использование защищенных протоколов доступа (например, SSH) является обязательным (в данном случае шифрование вносит гораздо меньше задержек, чем при шифровании голосовых данных). Если же доступ к какому-либо компоненту сети IP-телефонии осуществляется по обычному протоколу (например, по HTTP), то непременным условием такого доступа должно быть применение протоко ла IPSec или SSL. В противном случае любой злоумышленник сможет не только перехватывать все данные с незащищенным элементом, но и подменять их.
Если требование криптографии вступает в конфликт с производительностью, то шифрованием на IP-телефонах или голосовых приложениях на ПК можно пренебречь. Если, конечно, к сети не применяются законодательные требования защиты всей конфиденциальной информации (включая и телефонные разговоры). Например, такое требование для всех федеральных структур США прописано в секции 5131 американского закона Information Technology Management Reform Act of 1996.
При отказе от скрытия голосового трафика его необходимо в обязательном порядке отделить от всех остальных типов передаваемых данных с помощью VLAN. При этом передача голоса между офисами должна быть защищена с помощью криптографических преобразований. Для этих целей можно задействовать встроенный в маршрутизаторы механизм IPSec VPN или установить отдельные шифраторы, сертифицированные в ФСБ России.

Организационные вопросы
Основная проблема безопасности IP-телефонии - не динамически открываемые порты на межсетевом экране, не NAT и не снижение качества голоса в результате шифрования. Все эти вопросы давно и эффективно решаются. Главная беда - "в головах", как говорил профессор Преображенский в "Собачьем сердце", а точнее, в недооценке существующих рисков и в непонимании новых технологий. Например, во многих организациях и компаниях существует классификатор конфиденциальной информации, обрабатываемой в автоматизированной системе. Но только в немногих организациях классифицируются еще и голосовые данные, передаваемые в рамках инфраструктуры IP-телефонии. А между тем информация, не включенная в такой классификатор, находится вне зоны внимания службы информационной безопасности и оказывается совершенно не защищенной.

Заключение
В опубликованном годовом отчете IBM "Security Threats and Attack Trends Report" приведен анализ основных угроз года прошедшего и дается прогноз на 2005 г. По мнению экспертов IBM, увеличение числа сетей IP-телефонии приведет к росту угроз для их существования и бесперебойного функционирования. Поэтому обеспокоиться защитой внедряемой или уже внедренной инфраструктуры IP-телефонии необходимо именно сейчас, чтобы позже не "кусать себе локти". И это не так трудно, как кажется на первый взгляд. Существуют технологии, значительно повышающие защищенность VoIP, и они давно известны специалистам по информационной безопасности. Более того, эти технологии зачастую уже внедрены в компоненты, применяемые в построении среды передачи голоса поверх протокола IP. А значит, надо просто воспользоваться ими.

По материалам ИА "Daily Sec".

Очень интересную статью о безопасности в IP телефонии, опубликовали на сайте linkmeup.ru . Выкладываем ее без изменений, так сказать, от автора.

=======================

Здравствуйте, коллеги и друзья, я, Семенов Вадим, совместно с командой проектаnetwork-class.net представляем вниманию обзорную статью, которая затрагивает основные тенденции и угрозы в IP телефонии, и самое главное, те инструменты защиты, что на данный момент предлагает производитель в качестве защиты (если выражаться языком специалистов по безопасности, то рассмотрим какие инструменты предлагает производитель для уменьшения уязвимостей, которыми смогут воспользоваться нелегитимные лица). Итак, меньше слов– переходим к делу.
Для многих читающих термин IP телефония уже давно сформировался, а также и то, что данная телефония «лучше», дешевле по сравнению с телефонией общего пользования (ТФОП), богата различными дополнительными функциями и т.д. И это действительно так, однако… отчасти. По мере перехода от аналоговой (цифровой) телефонии со своими абонентскими линиями (от абонентского телефона до станции или станционного выноса) и соединительными линиями (меж станционная линия связи) ни много ни мало были только лишь в зоне доступа и управления провайдера телефонии. Иными словами, обычным обывателям туда доступа не было (ну или практически так, если не учитывать кабельную канализацию). Вспоминается один вопрос на старом добром форуме хакеров «Подскажите, как получить доступ к АТС? – ответ: «Ну как, берешь бульдозер – таранишь стену здания АТС и вуаля». И эта шутка имеет свою долю правды) Однако с переносом телефонии в дешевую IP среду мы получили в довесок и те угрозы, которые несет в себе открытая IP среда. Примером приобретенных угроз может служить следующее:

Сниффинг сигнальных портов с целью совершения платных вызовов за чужой счет
Подслушивание за счет перехвата голосовых IP пакетов
Перехват звонка, представление нелегитимным пользователем как легитимный пользователь, атака «человек по середине»
DDOS атаки на сигнальные сервера станции с целью вывода из строя всей телефонии
Спам-атаки, обрушение большого количества фантомных вызовов на станцию с целью занять все её свободные ресурсы

Несмотря на очевидность в необходимости устранять все возможные уязвимости дабы уменьшить вероятность реализации той или иной атаки - по факту внедрение тех или иных мер защиты необходимо начинать с составления графика, учитывающего стоимость внедрения защитных мер от конкретной угрозы и убытков предприятия от реализации злоумышленниками этой угрозы. Ведь глупо тратить денег на безопасность актива больше, чем стоит сам актив, который мы защищаем.
Определив бюджет на безопасность, начнем устранение именно тех угроз, которые наиболее вероятны для компании, например для малой организации больнее всего будет получить большой счет за несовершенные междугородние и международные звонки, в то время как для государственных компаний важнее всего сохранить конфиденциальность разговоров. Начнем же постепенное рассмотрение в текущей статье с базовых вещей – это обеспечение безопасного способа доставки служебных данных от станции к телефону. Далее рассмотрим аутентификацию телефонов перед подключением их к станции, аутентификацию станции со стороны телефонов ну и шифрование сигнального трафика (для скрытия информации кто и куда звонит) и шифрование разговорного трафика.
У многих производителей голосового оборудования (в том числе и у Cisco Systems) есть уже интегрированные инструменты безопасности от обычного ограничения диапазона ip адресов, с которых можно совершать вызовы, до аутентификации оконечных устройств по сертификату. Например, у производителя Cisco Systems с его голосовой линейкой продуктов CUCM (Cisco Unified CallManager) с версии продукта 8.0 (дата выхода в свет май 2010г.; на данный момент доступна версия 10.5 от мая 2014г.) стала интегрироваться функция «Безопасность по умолчанию». Что она в себя включает:

Аутентификация всех скачиваемых по/с TFTP файлов (конфигурационные файлы, файлы прошивки для телефонов т.д.)
Шифрование конфигурационных файлов
Проверка сертификата с инициализации телефоном HTTPS соединения

Давайте рассмотрим пример атаки «человека по середине», когда нелегитимное лицо перехватывает конфигурационный файлы для телефонов, из которого телефон узнает на какую станцию ему регистрироваться, на каком протоколе работать, какую прошивку скачивать и т.д. Перехватив файл, злоумышленник сможет вносить в него свои изменения либо полностью затереть файл конфигурации, тем самым не дав телефонам всего офиса (см. рисунок) зарегистрироваться на станции, а, следовательно, лишив офиса возможности совершать звонки.

Рис.1 Атака «человек посередине»

Для защиты от этого нам понадобятся знания по несимметричному шифрованию, инфраструктуре открытых ключей и представления о составляющих «Безопасности по умолчанию», с которыми мы сейчас познакомимся: Identity Trust List (ITL) и Trust Verification Service (TVS). TVS – сервис, предназначенный для обработки запросов с IP телефонов, у которых нет ITL или CTL файла во внутренней памяти. IP телефон обращается к TVS в случае необходимости удостовериться может ли он доверять тому или иному сервису перед тем, как начать обращаться к нему. Станция к тому же выступает в роли репозитория, хранящем сертификаты доверенных серверов. В свою очередь ITL представляет собой список из открытых ключей составляющих кластер станции элементов, но для нас важно, что там хранится открытый ключ TFTP сервера и открытый ключ TVS сервиса. При первоначальной загрузке телефона, когда телефон получил свой IP адрес и адрес TFTP сервера, он запрашивает наличие ITL файла (рис.2). Если он есть на TFTP сервере, то, слепо доверяя, загружает его в свою внутреннюю память и хранит до следующей перезагрузки. После скачивания ITL файла телефон запрашивает подписанный конфигурационный файл.

Теперь рассмотрим как мы сможем использовать инструменты криптографии – подписывание файла с помощью хеш-функций MD5 или SHA и шифрование с помощью закрытого ключа TFTP сервера (рис.3). Особенность хеш-функций заключается в том, что это однонаправленные функции. По полученному хешу с какого-либо файла, нельзя проделать обратную операцию и получить в точности оригинальный файл. При изменении файла - изменяется и сам хеш, полученный с этого файла. Стоит отметить, что хеш не записывается в сам файл, а просто добавляется к нему и передается совместно с ним.

Рис.3 Подписывание файла конфигурации телефона

При формировании подписи берется сам конфигурационный файл, извлекается с него хеш и шифруется закрытым ключом TFTP сервера (который обладает только TFTP-сервер).
При получении данного файла с настройками, телефон первоначально проверяет его на целостность. Мы помним, что хеш - это однонаправленная функция, поэтому телефону не остается ничего делать, кроме как отделить зашифрованный TFTP сервером хеш от конфигурационного файла, расшифровать его с помощью открытого ключа TFTP (а откуда его знает IP телефон? – а как раз из ITL файла), из чистого конфигурационного файла вычислить хеш и сравнить его с тем, что мы получили при расшифровании. Если хеш совпадает - значит при передаче в файл не вносились никакие изменения и его можно смело применять на телефоне (рис.4).

Рис.4 Проверка файла конфигурации IP телефоном

Подписанный конфигурационный файл для телефона представлен ниже:

Рис. 5 Подписанный файл IP телефона в Wireshark

Подписав конфигурационный файл, мы смогли обеспечить целостность передаваемого файла с настройками, однако мы не защитили его от просмотра. Из пойманного файла конфигурации можно получить достаточно много полезной информации, например ip адрес телефонной станции (в нашем примере это 192.168.1.66) и открытые порты на станции (2427) и т.д. Не правда ли достаточно важная информация, которую не хотелось бы просто так «светить» в сети? Для скрытия данной информации производители предусматривают использование симметричного шифрования (для шифрования и дешифрования используется один и тот же ключ). Ключ в одном случае может быть введен на телефон вручную, в другом случае шифрование файла конфигурации телефона на станции происходит с использованием открытого ключа телефона. Перед отправлением файла телефону – tftp сервер, на котором хранится этот файл, шифрует его с помощью открытого ключа телефона и подписывает с помощью своего закрытого ключа (тем самым мы обеспечиваем не только скрытость, но и целостность передаваемых файлов). Здесь главное не запутаться, кто какой ключ использует, но давайте разберем по порядку: tftp сервер, зашифровав файл открытым ключом IP телефона, обеспечил тем самым, что этот файл сможет открыть только владелец парного открытого ключа. Подписав файл своим закрытым ключом, tftp сервер подтверждает, что именно он создал его. Зашифрованный файл представлен на рисунке 6:

Рис.6 Зашифрованный файл IP телефона

Итак, на данный момент мы рассмотрели возможность защищать наши конфигурационные файлы для телефонов от просмотра и обеспечивать их целостность. На этом функции «Безопасности по умолчанию» заканчиваются. Для обеспечения шифрования голосового трафика, скрытия сигнальной информации (о том кто звонит и куда звонит), необходимы дополнительные инструменты, основанные на списке доверенных сертификатов – CTL, который мы рассмотрим далее.

Аутентификация телефонной станции

Когда телефону необходимо взаимодействие с телефонной станцией (например, согласовать TLS соединение для обмена сигнализации), IP телефону необходимо аутентифицировать станцию. Как можно догадаться, для решения данной задачи также широко используются сертификаты. На данный момент современные IP станции состоят из большого количества элементов: несколько сигнальных серверов для обработки вызовов, выделенный сервер администрирования (через него добавляются новые телефоны, пользователи, шлюзы, правила маршрутизации и т.д.), выделенный TFTP сервер для хранения файлов конфигурации и программного обеспечения для телефонов, сервер для вещания музыки на удержании и проч, кроме этого в голосовой инфраструктуре может быть голосовая почта, сервер определения текущего состояния абонента (online, offline, «на обеде») – список набирается внушительный и, что самое главное, каждый сервер имеет свой самоподписанный сертификат и каждый работает как корневой удостоверяющий центр (рис.7). По этой причине любой сервер в голосовой инфраструктуре не будет доверять сертификату другого сервера, например голосовой сервер не доверяет TFTP серверу, голосовая почта – сигнальному серверу и к тому же телефоны должны хранить у себя сертификаты всех участвующих в обмене сигнального трафика элементов. Сертификаты телефонной станции изображены на рисунке 7.

Рис.7 Самоподписанные сертификаты Cisco IP станции

Для задач установления доверительных отношений между вышеописанными элементами в голосовой инфраструктур, а также шифрования голосового и сигнального трафика в игру входит так называемый список доверенных сертификатов Certificate Trust List (CTL). CTL содержит все самоподписанные сертификаты всех серверов в кластере голосовой станции, а также участвующих в обмене сигнальными сообщениями телефонии (например, файервол) и этот файл подписывается закрытым ключом доверенного центра сертификации (рис.8). CTL файл эквивалентен проинсталлированным сертификатам, которые используются в работе веб браузеров при работе с https протоколом.

Рис.8 Список доверенных сертификатов

Для того чтобы создать CTL файл на оборудовании Cisco, потребуется ПК с USB разъемом, установленная на нем программа CTL client и сам токен Site Administrator Security Token (SAST) (рис.9), содержащий закрытый ключ и X.509v3 сертификат, подписанный центром аутентификации производителя (Cisco).

Рис.9 eToken Cisco

CTL client - программа, которая устанавливается на Windows ПК и с которой можно перевести ВСЮ телефонную станцию в так называемый mixed mode, то есть смешанный режим поддержки регистрации оконечных устройств в безопасном и небезопасном режимах. Запускаем клиент, указываем IP адрес телефонной станции, вводим логин/пароль администратора и CTL client устанавливает TCP соединение по порту 2444 со станцией (рис.10). После этого будет предложено всего лишь два действия:

Рис.10 Cisco CTL Client

После создания CTL файла, остается перезагрузить TFTP сервера для того, чтобы они подкачали к себе новый созданный CTL файл, и далее перезагрузить голосовые сервера, чтобы IP телефоны также перезагрузились и загрузили новый CTL файл (32 килобайта). Загруженный CTL файл можно просмотреть из настроек IP телефона (рис.11)

Рис.11 CTL файл на IP телефоне

Аутентификация оконечных устройств

Для обеспечения подключения и регистрации только доверенных оконечных устройств необходимо внедрение аутентификации устройств. На этот случай многие производители используют уже проверенный способ – аутентификация устройств по сертификатам (рис.12). Например, в голосовой архитектуре Cisco это реализовано следующим образом: имеются два вида сертификатов для аутентификации с соответствующими открытыми и закрытыми ключами, которые хранятся на телефоне:
Manufacturer Installed Certificate – (MIC). Сертификат, установленный производителем, содержит 2048 битный ключ, который подписан центром сертификации компании производителя (Cisco). Данный сертификат установлен не на все модели телефонов, и если он установлен, то в наличии другого сертификата (LSC) нет необходимости.
Locally Significant Certificate – (LSC) Локально значащий сертификат, содержит открытый ключ IP телефона, который подписан закрытым ключом локального центра аутентификации, который работает на самой телефонной станции Сertificate Authority Proxy Function (CAPF).
Итак, если у нас есть телефоны с предустановленным MIC сертификатом, то каждый раз, когда телефон будет регистрироваться на станцию, станция будет запрашивать для аутентификации предустановленный производителем сертификат. Однако, в случае компрометации MIC-а для его замены необходимо обращение в центр сертификации производителя, что может потребовать большого количества времени. Дабы не зависеть от времени реакции центра сертификации производителя на перевыпуск скомпрометированного сертификата телефона, предпочтительней использование локального сертификата.

Рис.12 Сертификаты для аутентификации оконечных устройств

По умолчанию на IP телефон не установлен LSC сертификат и его установка возможна, используя MIB сертификат (при его наличии), или через TLS соединение (Transport Layer Security) по разделяемому общему ключу, сгенерированному администратором вручную на станции и введенном на телефоне.
Процесс установки на телефон локально значащего сертификата (LSC), содержащий открытый ключ телефона, подписанного локальным центром сертификации изображен на рисунке 13:

Рис.13 Процесс установки локально значащего сертификата LSC

1. После загрузки IP телефон запрашивает доверенный список сертификатов (CTL-файл) и файл с конфигурацией
2. Станция отправляет запрашиваемые файлы
3. Из полученной конфигурации телефон определяет – нужно ли ему загружать локально значащий сертификат (LSC) со станции
4. Если мы на станции выставили для телефона, чтобы он установил LSC сертификат (см.ниже), который станция будет использовать для аутентификации данного IP телефона, то мы должны позаботиться о том, чтобы на запрос об выдаче LSC сертификата – станция выдала его тому, кому он предназначается. Для этих целей мы можем использовать MIC-сертификат (если он есть), сгенерировать одноразовый пароль на каждый телефон и ввести его на телефоне вручную либо не использовать авторизацию вообще.
На примере продемонстрирован процесс установки LSC с использованием сгенерированно

Несмотря на солидный возраст технологии VoIP и ее широкое распространение в корпоративном и государственном секторе, использование данной технологии вызывает ряд серьезных проблем, связанных с безопасностью: относительно несложно установить прослушивание VoIP-звонков, относительно несложно изменить содержание VoIP-звонков, система VoIP подвержена DoS-атакам.

Существующие решения проблемы

Использование патентованных (закрытых) аудио кодеков

Некоторые производители предлагают решать вопросы безопасности IP-телефонии путем использования закрытых аудио кодеков. Вся защита строится на том, что злоумышленнику неизвестен алгоритм кодирования звука, но как только алгоритм становится известным, система перестает быть безопасной. Современные тенденции таковы, что большинство производителей использует открытые аудио кодеки. Таким образом, данный способ защиты потерял свою эффективность.

Использование VLAN

При построении системы IP-телефонии принято выделять отдельную сеть VLAN, к которой подключаются все IP-телефоны. Данный способ обладает рядом недостатков:

Если злоумышленник получит доступ к VLAN системы IP-телефонии, то ему будет доступны для прослушивания все телефонные переговоры.
Данное решение никак не может обеспечить безопасность системы IP-телефонии, построенной между двумя и более территориально распределенными офисами.

Шифрование и криптографическая аутентификация VoIP

Данный способ обеспечения безопасности на сегодняшний день является наиболее надежным. Защита современных систем IP-телефонии может быть реализована с помощью различных протоколов таких как SRTP, ZRTP и IPSec. Однако, каждый из этих протоколов обладает рядом существенных недостатков:

SRTP, ZRTP используют «слабую» криптографию — ключи шифрования недостаточной длины или некриптостойкие алгоритмы шифрования.
IPSec — требует проведения предварительного обмена ключами, часто блокируется различными интернет-провайдерами, в ряде случаев в силу ограничения технологии не позволяет установить защищенное соединение.
Помимо частных недостатков, все упомянутые способы криптографической защиты IP-телефонии обладают общим недостатком — отсутствие сертификатов ФСБ РФ и ФСТЭК РФ. Из этого следует, что существующие способы защиты IP-телефонии нельзя использовать в государственных учреждениях.

Решение обеспечения безопасности VoIP от ОАО «ИнфоТеКС»

Основой защиты VoIP является VPN-решение ViPNet CUSTOM, которое обладает следующим функционалом:

Шифрование и фильтрация сигнального и голосового трафика всех участников сети IP-телефонии.
Обеспечивает беспрепятственное прохождение VoIP-трафика через устройства NAT.
Поддержка виртуальных адресов, в том числе в протоколах SIP, H.323 и Cisco SCCP (Skinny Client Control Protocol), является решением проблемы пересечения пространства IP-адресов удаленных офисов.

Преимущества

Позволяет организовать защиту гетерогенных систем IP-телефонии.
Позволяет организовать защищенное взаимодействие между двумя и более локальными сетями с пересекающейся IP-адресацией без изменения топологии этих сетей.
Обеспечивает защиту мобильных пользователей IP-телефонии.
Обеспечивает прохождении VPN-трафика в случае использования NAT или противодействия со стороны провайдера.
Наличие сертификатов ФСБ и ФСТЭК.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

1 Построение сети IP-телефонии

1.1 Транспортные технологии пакетной коммутации

1.2 Уровни архитектуры ІР-телефонии

1.3 Различные подходы к построению сетей IP-телефонии

1.3.1 Сеть на базе протокола Н.323

1.3.2 Сеть на базе протокола SIP

1.3.3 Сеть на базе MGCP

1.4 Сравнение подходов к построению сети ІР-телефонии

1.5 Варианты систем ІР-телефонии (сценарии)

2. Типы угроз в IP-телефонии и методы борьбы с ними

2.1 Типы угроз в IP-телефонии

2.2 Методы криптографической защиты информации

2.3 Защита от прослушивания

2.4 Защищенность сети доступа

2.5 Технологии аутентификации

3. Обеспечение безопасности с точки зрения проверки прав доступа к ресурсам (ААА). Сравнение протоколов TACACS+ и RADIUS

3.1 Непрямая аутентификация

3.2 Технологии ААА на основе протокола TACACS+

3.2.1 Протокол TACACS+

3.2.2 Свойства протокола TACACS+

3.2.3 Процессы ААА в протоколе TACACS+

3.3 Технологии ААА на базе протокола RADIUS

3.3.1 Протокол RADIUS

3.3.2 Свойства и возможности протокола RADIUS

3.3.4 Процесс аудита на базе протокола RADIUS

3.3.5 Сравнение возможностей протоколов TACACS+ и RADIUS

3.3.6 Технические несоответствия с теоретическими характеристиками протоколов TACACS и RADIUS

Заключение

Список использованных источников

Введение

У IP-телефонии есть достаточное количество преимуществ, чтобы вскоре распространиться по всей нашей стране; учитывая экономические аспекты и послание Президента Республики Казахстан Нурсултана Абишевича Назарбаева народу Казахстана «Новое десятилетие, новый экономический подъем, новые возможности Казахстана»: «Лидирующие экономики мира будут функционировать в более сложных, конкурентных условиях и предпримут превентивные меры по подготовке к следующему экономическому циклу, наращивая производительность рабочей силы, инвестирование в инфраструктуру и телекоммуникации, укрепляя финансовые системы, повышая эффективность государственного управления, а также создавая благоприятные условия для развития бизнеса».

VoIP -- система связи, обеспечивающая передачу речевого сигнала по сети Интернет или по любым другим IP-сетям. Сигнал по каналу связи передаётся в цифровом виде и, как правило, перед передачей преобразовывается (сжимается) с тем, чтобы удалить избыточность.

Осталось в прошлом то время, когда операторы с опасением относились к использованию IP-телефонии, считая уровень защищенности таких сетей низким. Сегодня уже можно говорить о том, что IP-телефония стала неким стандартом в телефонных коммуникациях. Это объясняется удобством, относительной надежностью и относительно невысокой стоимостью IP-телефонии по сравнению с аналоговой связью. Можно утверждать, что IP-телефония повышает эффективность ведения бизнеса и позволяет осуществлять такие ранее недоступные операции, как интеграция с различными бизнес-приложениями.

Если говорить о недостатках и уязвимостях IP-телефонии, прежде всего, следует отметить те же «болезни», какими страдают другие службы, использующие протокол IP. Это подверженность атакам червей и вирусов, DoS-атакам, несанкционированному удаленному доступу и др.

Несмотря на то, что при построении инфраструктуры IP-телефонии данную службу обычно отделяют от сегментов сети, в которых «ходят» не голосовые данные, это еще не является гарантией безопасности. Сегодня большое количество компаний интегрируют IP-телефонию с другими приложениями, например с электронной почтой. С одной стороны, таким образом появляются дополнительные удобства, но с другой -- и новые уязвимости. Кроме того, для функционирования сети IP-телефонии требуется большое число компонентов, таких, как серверы поддержки, коммутаторы, маршрутизаторы, межсетевые экраны, IP-телефоны и т. д..

Среди основных угроз, которым подвергается IP-телефонная сеть, можно выделить:

Регистрацию чужого терминала, позволяющую делать звонки за чужой счет;

Подмену абонента;

Завершение сеанса связи;

Отказ в обслуживании;

Удаленный несанкционированный доступ к компонентам инфраструктуры IP-телефонии;

Несанкционированное обновление ПО на IP-телефоне (например, с целью внедрения троянской или шпионской программы);

Взлом биллинговой системы (для операторской телефонии).

Это далеко не весь перечень возможных проблем, связанных с использованием IP-телефонии. Альянс по безопасности VoIP (VOIPSA) разработал документ, описывающий широкий спектр угроз IP-телефонии, который помимо технических угроз включает вымогательство через IP-телефонию, спам и т. д.

И все же основное уязвимое место IP-телефонии -- это набивший оскомину человеческий фактор. Проблема защищенности при развертывании IP-телефонной сети часто отодвигается на задний план, и выбор решения проходит без участия специалистов по безопасности. К тому же специалисты не всегда должным образом настраивают решение, даже если в нем присутствуют надлежащие защитные механизмы, либо приобретаются средства защиты, не предназначенные для эффективной обработки голосового трафика (например, межсетевые экраны могут не понимать фирменный протокол сигнализации, использующийся в решении IP-телефонии). В конце концов, организация вынуждена тратить дополнительные финансовые и людские ресурсы для защиты развернутого решения либо мириться с его незащищенностью .

1 . Построение сети IP -телефонии

1.1 Транспортные технологии пакетной коммутации

Большинство производителей, располагающих широким ассортиментом продукции для пакетной телефонии, занимают «технологически нейтральное» положение и предоставляют покупателю возможность самому выбирать ту технологию, которая лучше всего соответствует его интеграционной стратегии. Основные технологии пакетной передачи речи - Frame Relay, ATM и маршрутизация пакетов IP - различаются эффективностью использования каналов связи, степенью охвата разных участков сети, надежностью, управляемостью, защитой информации и доступа, а также стоимостью .

Рисунок 1.1. Речь по АТМ

Рисунок 1.2. Речь по Frame Relay

Рисунок 1.3. Речь по IP

Транспортная технология ATM уже несколько лет успешно используется в магистральных сетях общего пользования и в корпоративных сетях, а сейчас ее начинают активно использовать и для высокоскоростного доступа по каналам xDSL (для небольших офисов) и SDH/Sonet (для крупных предприятий).

Главные преимущества этой технологии - ее зрелость, надежность и наличие развитых средств эксплуатационного управления сетью. В ней имеются непревзойденные по своей эффективности механизмы управления качеством обслуживания и контроля использования сетевых ресурсов. Однако ограниченная распространенность и высокая стоимость оборудования не позволяют считать ATM лучшим выбором для организации сквозных телефонных соединений от одного конечного узла до другого. Технологии Frame Relay суждено было сыграть в пакетной телефонии ту же роль, что и квазиэлектронным АТС в телефонии с коммутацией каналов: они показали пример эффективной программно управляемой техники, но имели ограниченные возможности дальнейшего развития.

Пользователями недорогих услуг Frame Relay, обеспечивающих вполне предсказуемую производительность, стали многие корпоративные сети, и большинство из них вполне довольны своим выбором. В краткосрочной перспективе технология передачи речи по Frame Relay будет вполне эффективна для организации мультисервисного доступа и каналов дальней связи. Но сети Frame Relay распространены незначительно: как правило, на практике используются некоммутируемые соединения в режиме точка-точка .

Технология передачи речевой информации по сетям с маршрутизацией пакетов IP привлекает, в первую очередь, своей универсальностью - речь может быть преобразована в поток IP-пакетов в любой точке сетевой инфраструктуры: на магистрали сети оператора, на границе территориально распределенной сети, в корпоративной сети и даже непосредственно в терминале конечного пользователя. В конце концов, она станет наиболее широко распространенной технологией пакетной телефонии, поскольку способна охватить все сегменты рынка, будучи при этом хорошо адаптируемой к новым условиям применения. Несмотря на универсальность протокола IP, внедрение систем IP-телефонии сдерживается тем, что многие операторы считают их недостаточно надежными, плохо управляемыми и не очень эффективными. Но грамотно спроектированная сетевая инфраструктура с эффективными механизмами обеспечения качества обслуживания делает эти недостатки малосущественными. В расчете на порт стоимость систем IP-телефонии находится на уровне (или немного ниже) стоимости систем Frame Relay, и заведомо ниже стоимости оборудования ATM. При этом уже сейчас видно, что цены на продукты IP-телефонии снижаются быстрее, чем на другие изделия, и что происходит значительное обострение конкуренции на этом рынке.

1.2 Уровни архитектуры IP-телефонии

Архитектура технологии Voice over IP может быть упрощенно представлена в виде двух плоскостей. Нижняя плоскость - это базовая сеть с маршрутизацией пакетов IP, верхняя плоскость - это открытая архитектура управления обслуживанием вызовов (запросов связи).

Нижняя плоскость, говоря упрощенно, представляет собой комбинацию известных протоколов Интернет: это - RTP (Real Time Transport Protocol), который функционирует поверх протокола UDP (User Datagram Protocol), расположенного, в свою очередь, в стеке протоколов TCP/IP над протоколом IP.

Таким образом, иерархия RTP/UDP/IP представляет собой своего рода транспортный механизм для речевого трафика. Здесь же отметим, что в сетях с маршрутизацией пакетов IP для передачи данных всегда предусматриваются механизмы повторной передачи пакетов в случае их потери.

При передаче информации в реальном времени использование таких механизмов только ухудшит ситуацию, поэтому для передачи информации, чувствительной к задержкам, но менее чувствительной к потерям, такой как речь и видеоинформация, используется механизм негарантированной доставки информации RTP/UDPD/IP. Рекомендации ITU-Т допускают задержки в одном направлении не превышающие 150 мс. Если приемная станция запросит повторную передачу пакета IP, то задержки при этом будут слишком велики .

Теперь перейдем к верхней плоскости управления обслуживанием запросов связи. Вообще говоря, управление обслуживанием вызова предусматривает принятие решений о том, куда вызов должен быть направлен, и каким образом должно быть установлено соединение между абонентами.

Инструмент такого управления - телефонные системы сигнализации, начиная с систем, поддерживаемых декадно-шаговыми АТС и предусматривающих объединение функций маршрутизации и функций создания коммутируемого разговорного канала в одних и тех же декадно-шаговых искателях. Далее принципы сигнализации эволюционировали к системам сигнализации по выделенным сигнальным каналам, к многочастотной сигнализации, к протоколам общеканальной сигнализации №7 и к передаче функций маршрутизации в соответствующие узлы обработки услуг Интеллектуальной сети.

В сетях с коммутацией пакетов ситуация более сложна. Сеть с маршрутизацией пакетов IP принципиально поддерживает одновременно целый ряд разнообразных протоколов маршрутизации .

Такими протоколами на сегодня являются: RIP - Routing Information Protocol, IGRP - Interior Gateway Routing Protocol, EIGRP - Enhanced Interior Gateway Routing Protocol, IS-IS - Intermediate System-to- intermediate System, OSPF - Open Shortest Path First, BGP - Border Gateway Protocol и др. Точно так же и для IP-телефонии разработан целый ряд протоколов.

Наиболее распространенным является протокол, специфицированный в рекомендации Н.323 ITU-T, в частности, потому, что он стал применяться раньше других протоколов, которых, к тому же, до внедрения Н.323 вообще не существовало.

Другой протокол плоскости управления обслуживанием вызова - SIP - ориентирован на то, чтобы сделать оконечные устройства и шлюзы более интеллектуальными и поддерживать дополнительные услуги для пользователей.

Еще один протокол - SGCP - разрабатывался, начиная с 1998 года, для того, чтобы уменьшить стоимость шлюзов за счет реализации функций интеллектуальной обработки вызова в централизованном оборудовании. Протокол IPDC очень похож на SGCP, но имеет много больше, чем SGCP, механизмов эксплуатационного управления (ОАМ&Р). В конце 1998 года рабочая группа MEGACO комитета IETF разработала протокол MGCP, базирующийся, в основном, на протоколе SGCP, но с некоторыми добавлениями в части ОАМ&Р.

Рабочая группа MEGACO не остановилась на достигнутом, продолжала совершенствовать протокол управления шлюзами и разработала более функциональный, чем MGCP, протокол MEGACO .

1.3 Различные подходы к построению сетей IP-телефонии

Чтобы стало понятно, чем конкретно отличаются друг от друга протоколы, кратко рассмотрю архитектуру сетей, построенных на базе этих протоколов, и процедуры установления и завершения соединения с их использованием .

1.3 .1 Сеть на базе протокола Н.323

Первый в истории подход к построению сетей IP-телефонии на стандартизованной основе предложен Международным союзом электросвязи (ITU) в рекомендации Н.323. Сети на базе протоколов Н.323 ориентированы на интеграцию с телефонными сетями и могут рассматриваться как сети ISDN, наложенные на сети передачи данных.

В частности, процедура установления соединения в таких сетях IP-телефонии базируется на рекомендации Q.931 и аналогична процедуре, используемой в сетях ISDN.

Рекомендация Н.323 предусматривает довольно сложный набор протоколов, который предназначен не просто для передачи речевой информации по IP-сетям с коммутацией пакетов. Его цель - обеспечить работу мультимедийных приложений в сетях с негарантированным качеством обслуживания. Речевой трафик - это только одно из приложений Н.323, наряду с видеоинформацией и данными.

Вариант построения сетей IP-телефонии, предложенный Международным союзом электросвязи в рекомендации Н.323, хорошо подходит тем операторам местных телефонных сетей, которые заинтересованы в использовании сети с коммутацией пакетов (IP-сети) для предоставления услуг междугородной и международной связи. Протокол RAS, входящий в семейство протоколов Н.323, обеспечивает контроль использования сетевых ресурсов, поддерживает аутентификацию пользователей и может обеспечивать начисление платы за услуги.

На рисунке 1.4 представлена архитектура сети на базе рекомендации Н.323. Основными устройствами сети являются: терминал (Terminal), шлюз (Gateway), привратник (Gatekeeper) и устройство управления конференциями (Multipoint Control Unit- MCU).

Рисунок 1.4. Архитектура сети Н.323

Терминал Н.323 - оконечное устройство пользователя сети IP-телефонии, которое обеспечивает двухстороннюю речевую (мультимедийную) связь с другим терминалом Н.323, шлюзом или устройством управления конференциями .

Шлюз IP-телефонии реализует передачу речевого трафика по сетям с маршрутизацией пакетов IP по протоколу Н.323. Основное назначение шлюза - преобразование речевой информации, поступающей со стороны ТФОП, в вид, пригодный для передачи по сетям с маршрутизацией пакетов IP. Кроме того, шлюз преобразует сигнальные сообщения систем сигнализации DSS1 и ОКС7 в сигнальные сообщения Н.323 и производит обратное преобразование в соответствии с рекомендацией ITU H.246.

В привратнике сосредоточен весь интеллект сети IP-телефонии.

Сеть, построенная в соответствии с рекомендацией Н.323, имеет зонную архитектуру (рисунок 1.5). Привратник выполняет функции управления одной зоной сети IP-телефонии, в которую входят: терминалы, шлюзы, устройства управления конференциями, зарегистрированные у данного привратника. Отдельные фрагменты зоны сети Н.323 могут быть территориально разнесены и соединяться друг с другом через маршрутизаторы.

Рисунок 1.5. Зона сети Н.323

Наиболее важными функциями привратника являются:

Регистрация оконечных и других устройств;

Контроль доступа пользователей системы к услугам IP-телефонии при помощи сигнализации RAS;

Преобразование вызываемого пользователя (объявленного имени абонента, телефонного номера, адреса электронной почты и др.) в транспортный адрес сетей с маршрутизацией пакетов IP (IP адрес + номер порта TCP);

Контроль, управление и резервирование пропускной способности сети;

Ретрансляция сигнальных сообщений Н.323 между терминалами.

В одной сети IP-телефонии, отвечающей требованиям рекомендации ITU Н.323, может находиться несколько привратников, взаимодействующих друг с другом по протоколу RAS.

Кроме основных функций, определенных рекомендацией Н.323, привратник может отвечать за аутентификацию пользователей и начисление платы (биллинг) за телефонные соединения. Устройство управления конференциями обеспечивает возможность организации связи между тремя или более участниками .

Рекомендация Н.323 предусматривает три вида конференции (рисунок 1.6): централизованная (т.е. управляемая MCU, с которым каждый участник конференции соединяется в режиме точка-точка), децентрализованная (когда каждый участник конференции соединяется с остальными ее участниками в режиме точка-группа точек) и смешанная.

Преимуществом централизованной конференции является сравнительно простое терминальное оборудование, недостатком - большая стоимость устройства управления конференциями.

Для децентрализованной конференции требуется более сложное терминальное оборудование и желательно, чтобы в сети IP поддерживалась передача пакетов IP в режиме многоадресной рассылки (IP multicasting). Если этот режим в сети не поддерживается, терминал должен передавать речевую информацию каждому из остальных участников конференции в режиме точка-точка.

Устройство управления конференциями состоит из одного обязательного элемента - контроллера конференций (Multipoint Controller - МС), и, кроме того, может включать в себя один или более процессоров для обработки пользовательской информации (Multipoint Processor - МР). Контроллер может быть физически совмещен с привратником, шлюзом или устройством управления конференциями, а последнее, в свою очередь, может быть совмещено со шлюзом или привратником.

Рисунок. 1.6. Виды конференции в сетях Н.323

Контроллер конференций используется для организации конференции любого вида. Он организует обмен между участниками конференции данными о режимах, поддерживаемых их терминалами, и указывает, в каком режиме участники конференции могут передавать информацию, причем в ходе конференции этот режим может изменяться, например, при подключении к ней нового участника.

Так как контроллеров в сети может быть несколько, для каждой вновь создаваемой конференции должна быть проведена специальная процедура выявления того контроллера, который будет управлять данной конференцией.

При организации централизованной конференции, кроме контроллера МС, должен использоваться процессор МР, обрабатывающий пользовательскую информацию. Процессор МР отвечает за переключение или смешивание речевых потоков, видеоинформации и данных. Для децентрализованной конференции процессор не нужен .

Существует еще один элемент сети Н.323 - прокси-сервер Н.323, т.е. сервер-посредник. Этот сервер функционирует на прикладном уровне и может проверять пакеты с информацией, которой обмениваются два приложения.

Прокси-сервер может определять, с каким приложением (Н.323 или другим) ассоциирован вызов, и осуществлять нужное соединение. Прокси-сервер выполняет следующие ключевые функции:

Подключение через средства коммутируемого доступа или локальные сети терминалов, не поддерживающих протокол резервирования ресурсов (RSVP). Два таких прокси-сервера могут образовать в IP-сети туннельное соединение с заданным качеством обслуживания;

Маршрутизацию трафика Н.323 отдельно от обычного трафика данных;

Обеспечение совместимости с преобразователем сетевых адресов, поскольку допускается размещение оборудования Н.323 в сетях с пространством адресов частных сетей;

Защиту доступа - доступность только для трафика Н.323.

Протокол RAS (Registration Admission Status) обеспечивает взаимодействие оконечных и других устройств с привратником.

Основными функциями протокола являются: регистрация устройства в системе, контроль его доступа к сетевым ресурсам, изменение полосы пропускания в процессе связи, опрос и индикация текущего состояния устройства. В качестве транспортного протокола используется протокол с негарантированной доставкой информации UDP.

Протокол Н.225.0 (Q.931) поддерживает процедуры установления, поддержания и разрушения соединения. В качестве транспортного протокола используется протокол с установлением соединения и гарантированной доставкой информации TCP.

По протоколу Н.245 происходит обмен между участниками соединения информацией, которая необходима для создания логических каналов. По этим каналам передается речевая информация, упакованная в пакеты RTP/UDP/IP.

Выполнение процедур, предусмотренных протоколом RAS, является начальной фазой установления соединения с использованием сигнализации Н.323. Далее следуют фаза сигнализации Н.225.0 (Q.931) и обмен управляющими сообщениями Н.245. Разрушение соединения происходит в обратной последовательности: в первую очередь закрывается управляющий канал Н.245 и сигнальный канал Н.225.0, после чего привратник по каналу RAS оповещается об освобождении ранее занимавшейся полосы пропускания .

Сложность протокола Н.323 демонстрирует рисунок 1.7, на котором представлен упрощенный сценарий установления соединения между двумя пользователями. В данном сценарии предполагается, что конечные пользователи уже знают IP-адреса друг друга. В обычном случае этапов бывает больше, поскольку в установлении соединения участвуют привратники и шлюзы.

Рассмотрим шаг за шагом этот упрощенный сценарий.

1) Оконечное устройство пользователя А посылает запрос соединения - сообщение SETUP - к оконечному устройству пользователя В на ТСР-порт1720;

2) Оконечное устройство вызываемого пользователя В отвечает на сообщение SETUP сообщением ALERTING, означающим, что устройство свободно, а вызываемому пользователю подается сигнал о входящем вызове;

3) После того, как пользователь В принимает вызов, к вызывающей стороне А передается сообщение CONNECT с номером ТСР-порта управляющего канала Н.245;

4) Оконечные устройства обмениваются по каналу Н.245 информацией о типах используемых речевых кодеков (G.729, G.723.1 и т.д.), а также о других функциональных возможностях оборудования, и оповещают друг друга о номерах портов RTP, на которые следует передавать информацию;

5) Открываются логические каналы для передачи речевой информации;

6) Речевая информация передаётся в обе стороны в сообщениях протокола RTP; кроме того, ведется контроль передачи информации при помощи протокола RTCP.

Рисунок 1.7. Упрощённый сценарий установления соединения в сети Н.323

Приведенная процедура обслуживания вызова базируется на протоколе Н.323 версии 1. Версия 2 протокола Н.323 позволяет передавать информацию, необходимую для создания логических каналов, непосредственно в сообщении SETUP протокола Н.225.0 без использования протокола Н.245.

Такая процедура называется «быстрый старт» (Fast Start) и позволяет сократить количество циклов обмена информацией при установлении соединения. Кроме организации базового соединения, в сетях Н.323 предусмотрено предоставление дополнительных услуг в соответствии с рекомендациями ITU H.450.X .

Следует отметить еще одну важную проблему - качество обслуживания в сетях Н.323. Оконечное устройство, запрашивающее у привратника разрешение на доступ, может, используя поле transportQoS в сообщении ARQ протокола RAS, сообщить о своей способности резервировать сетевые ресурсы.

Рекомендация Н.323 определяет протокол резервирования ресурсов (RSVP) как средство обеспечения гарантированного качества обслуживания, что предъявляет к терминалам требование поддержки протокола RSVP. К сожалению, протокол RSVP используется отнюдь не повсеместно, что оставляет сети Н.323 без основного механизма обеспечения гарантированного качества обслуживания. Это - общая проблема сетей IP-телефонии, характерная не только для сетей Н.323.

1.3.2 Сеть на базе протокола SIP

Второй подход к построению сетей IP-телефонии, предложенный рабочей группой MMUSIC комитета IETF в документе RFC 2543, основан на использовании протокола SIP - Session Initiation Protocol .

SIP представляет собой текстоориентированный протокол, который является частью глобальной архитектуры мультимедиа, разработанной комитетом Internet Engineering Task Force (IETF).

Эта архитектура также включает в себя протокол резервирования ресурсов (Resource Reservation Protocol, RSVP, RFC 2205), транспортный протокол реального времени (Real-Time Transport Protocol, RTP, RFC 1889), протокол передачи потоков в реальном времени (Real-Time Streaming Protocol, RTSP, RFC 2326), протокол описания параметров связи (Session Description Protocol, SDP, RFC 2327), протокол уведомления о связи (Session Announcement Protocol, SAP). Однако функции протокола SIP не зависят от любого из этих протоколов.

Сразу следует отметить, что хотя на сегодня наиболее широкое распространение получил протокол Н.323, всё большее количество производителей старается предусмотреть в своих новых продуктах поддержку протокола SIP.

Пока это - единичные явления и серьезной конкуренции протоколу Н.323 они составить не могут. Однако, учитывая темпы роста популярности протокола SIP, весьма вероятно, что в ближайшем будущем решения на его базе займут значительную нишу рынка IP-телефонии.

Подход SIP к построению сетей IP-телефонии намного проще в реализации, чем Н.323, но меньше подходит для организации взаимодействия с телефонными сетями. В основном это связано с тем, что протокол сигнализации SIP, базирующийся на протоколе HTTP, плохо согласуется с системами сигнализации, используемыми в ТфОП. Поэтому протокол SIP более подходит поставщикам услуг Интернет для предоставления услуги IP-телефонии, причем эта услуга будет являться всего лишь частью пакета услуг.

Тем не менее, протокол SIP поддерживает услуги интеллектуальной сети (IN), такие как преобразование (мэппинг) имён, переадресация и маршрутизация, что существенно для использования SIP в качестве протокола сигнализации в сети общего пользования, где приоритетной задачей оператора является предоставление широкого спектра телефонных услуг.

Другой важной особенностью протокола SIP является поддержка мобильности пользователя, т.е. его способности получать доступ к заказанным услугам в любом месте и с любого терминала, а также способности сети идентифицировать и аутентифицировать пользователя при его перемещении из одного места в другое.

Это свойство SIP не уникально, и, например, протокол Н.323 тоже в значительной степени поддерживает такую возможность. Сейчас настал момент, когда эта возможность станет главной привлекательной чертой сетей IP-телефонии нового поколения. Данный режим работы потребует дистанционной регистрации пользователей на сервере идентификации и аутентификации .

Перейдем непосредственно к архитектуре сетей, базирующихся на протоколе SIP (рисунок 1.8).

Рисунок 1.8. Пример сети на базе протокола SIP

Сеть SIP содержит основные элементы трех видов: агенты пользователя, прокси-серверы и серверы переадресации.

Агенты пользователя (User Agent или SIP client) являются приложениями терминального оборудования и включают в себя две составляющие: агент пользователя - клиент (User Agent Client - UAC) и агент пользователя - сервер (User Agent Server - UAS), иначе известные как клиент и сервер соответственно.

Клиент UAC инициирует SIP-запросы, т.е. выступает в качестве вызывающей стороны. Сервер UAS принимает запросы и возвращает ответы, т.е. выступает в качестве вызываемой стороны.

Кроме того, существует два типа сетевых серверов SIP: прокси-серверы (серверы-посредники) и серверы переадресации.

Серверы SIP могут работать как в режиме с сохранением состояний текущих соединений (statefull), так и в режиме без сохранения состояний текущих соединений (stateless).

Сервер SIP, функционирующий в режиме stateless, может обслужить сколь угодно большое количество пользователей, в отличие от привратника Н.323, который может одновременно работать с ограниченным количеством пользователей.

Прокси-сервер (Proxy-server) действует «от имени других клиентов» и содержит функции клиента (UAC) и сервера (UAS). Этот сервер интерпретирует и может перезаписывать заголовки запросов перед отправкой их к другим серверам (рисунок 1.9). Ответные сообщения следуют по тому же пути обратно к прокси-серверу, а не к клиенту.

Рисунок 1.9. Сеть SIP с прокси-сервером

На рисунке 1.9 представлен алгоритм установления соединения с помощью протокола SIP при участии прокси-сервера:

1) Прокси-сервер принимает запрос соединения INVITE от оборудования вызывающего пользователя;

2) Прокси-сервер устанавливает местонахождение клиента с помощью сервера определения местоположения (location server);

3) Прокси-сервер передает запрос INVITE вызываемому пользователю;

4) Оборудование вызываемого пользователя уведомляет последнего о входящем вызове и возвращает прокси-серверу сообщение о том, что запрос INVITE обрабатывается (код 100). Прокси-сервер, в свою очередь, направляет эту информацию оборудованию вызывающего пользователя;

5) Когда вызываемый абонент принимает вызов, его оборудование извещает об этом прокси-сервер (код 200), который переправляет информацию о том, что вызов принят, к оборудованию вызывающего пользователя;

6) Вызывающая сторона подтверждает установление соединения передачей запроса АСК, которое прокси-сервер переправляет вызываемой стороне. Установление соединения закончено, абоненты могут обмениваться речевой информацией .

Сервер переадресации (Redirect server) определяет текущее местоположение вызываемого абонента и сообщает его вызывающему пользователю (рисунок 1.10). Для определения текущего местоположения вызываемого абонента сервер переадресации обращается к серверу определения местоположения, принципы работы которого в документе RFC 2543 не специфицированы.

Алгоритм установления соединения с использованием протокола SIP при участии сервера переадресации выглядит следующим образом:

1) Сервер переадресации принимает от вызывающей стороны запрос соединения INVITE и связывается с сервером определения местонахождения, который выдает текущий адрес вызываемого клиента;

2) Сервер переадресации передает этот адрес вызывающей стороне. В отличие от прокси-сервера, запрос INVITE к оборудованию вызываемого пользователя сервер переадресации не передает;

3) Оборудование вызывающего пользователя подтверждает завершение транзакции с сервером переадресации запросом АСК;

5) Оборудование вызываемого пользователя уведомляет последнего о входящем вызове и возвращает вызывающему оборудованию сообщение о том, что запрос INVITE обрабатывается (код 100);

6) Когда вызываемый абонент принимает вызов, об этом извещается оборудование вызывающего пользователя (код 200).Установление соединения закончено, абоненты могут обмениваться речевой информацией.

Рисунок 1.10. Сеть SIP с сервером переадресации

Существует также и безсерверный вариант соединения, когда один терминал может передать запрос другому терминалу непосредственно .

Сигнализация SIP дает возможность пользовательским агентам и сетевым серверам определять местоположение, выдавать запросы и управлять соединениями.

INVITE - запрос привлекает пользователя или услугу к участию в сеансе связи и содержит описание параметров этой связи. С помощью этого запроса пользователь может определить функциональные возможности терминала своего партнера по связи и начать сеанс связи, используя ограниченное число сообщений и подтверждений их приема.

АСК - запрос подтверждает прием от вызываемой стороны ответа на команду INVITE и завершает транзакцию.

OPTIONS - запрос позволяет получить информацию о функциональных возможностях пользовательских агентов и сетевых серверов. Однако этот запрос не используется для организации сеансов связи.

BYE - запрос используется вызывающей и вызываемой сторонами для разрушения соединения. Перед тем как разрушить соединение, пользовательские агенты отправляют этот запрос к серверу, сообщая о намерении прекратить сеанс связи.

CANCEL - запрос позволяет пользовательским агентам и сетевым серверам отменить любой ранее переданный запрос, если ответ на нее еще не был получен .

1. 3.3 Сеть на базе MGCP

Третий подход к построению сетей IP-телефонии, основанный на использовании протокола MGCP, также предложен комитетом IETF, рабочей группой MEGACO.

При разработке этого протокола рабочая группа MEGACO опиралась на сетевую архитектуру, содержащую основные функциональные блоки трех видов (рисунок 1.11):

Шлюз - Media Gateway (MG), который выполняет функции преобразования речевой информации, поступающей со стороны ТфОП с постоянной скоростью передачи, в вид, пригодный для передачи по сетям с маршрутизацией пакетов IP (кодирование и упаковку речевой информации в пакеты RTP/UDP/IP, а также обратное преобразование);

Контроллер шлюзов - Call Agent, которой выполняет функции управления шлюзами;

Шлюз сигнализации - Signaling Gateway (SG), который обеспечивает доставку сигнальной информации, поступающей со стороны ТфОП, к контроллеру шлюзов и перенос сигнальной информации в обратном направлении.

Таким образом, весь интеллект функционально распределенного шлюза сосредоточен в контроллере, функции которого могут быть распределены между несколькими компьютерными платформами .

Рисунок 1.11. Архитектура сети на базе протокола MGCP

Шлюз сигнализации выполняет функции STP - транзитного пункта сети сигнализации ОКС7. Сами шлюзы выполняют только функции преобразования речевой информации. Один контроллер управляет одновременно несколькими шлюзами.

В сети могут присутствовать несколько контроллеров. Предполагается, что они синхронизованы между собой и согласованно управляют шлюзами, участвующими в соединении. Вместе с тем, MEGACO не определяет протокола для синхронизации работы контроллеров.

В ряде работ, посвященных исследованию возможностей протокола MGCP, для этой цели предлагается использовать протоколы Н.323, SIP или ISUP/IP. Сообщения протокола MGCP переносятся протоколом без гарантированной доставки сообщений UDP. Рабочая группа SIGTRAN комитета IETF в настоящее время разрабатывает механизм взаимодействия контроллера шлюзов и шлюза сигнализации.

Шлюз сигнализации должен принимать поступающие из ТфОП пакеты трех нижних уровней системы сигнализации ОКС7 (уровней подсистемы переноса сообщений МТР) и передавать сигнальные сообщения верхнего, пользовательского, уровня к контроллеру шлюзов. Шлюз сигнализации также должен уметь передавать по IP-сети приходящие из ТфОП сигнальные сообщения Q.931.

Основное внимание рабочей группы SIGTRAN уделяется вопросам разработки наиболее эффективного механизма передачи сигнальной информации по IP-сетям.

Следует отметить, что существует несколько причин, по которым пришлось отказаться от использования для этой цели протокола TCP. Рабочая группа SIGTRAN предлагает использовать для передачи сигнальной информации протокол Stream Control Transport Protocol (SCTP), имеющий ряд преимуществ перед протоколом ТСР, основным из которых является значительное снижение времени доставки сигнальной информации и, следовательно, времени установления соединения - одного из важнейших параметров качества обслуживания.

Если в ТфОП используется сигнализация по выделенным сигнальным каналам (ВСК), то сигналы сначала поступают вместе с пользовательской информацией в транспортный шлюз, а затем передаются в контроллер шлюзов без посредничества шлюза сигнализации .

Отметим, что протокол MGCP является внутренним протоколом для обмена информацией между функциональными блоками распределенного шлюза, который извне представляется одним шлюзом. Протокол MGCP является master/slave протоколом. Это означает, что контроллер шлюзов является ведущим, а сам шлюз - ведомым устройством, которое должно выполнять все команды, поступающие от контроллера Call Agent.

Вышеописанное решение обеспечивает масштабируемость сети и простоту управления сетью через контроллер шлюзов. Шлюзы не должны быть интеллектуальными устройствами, требуют меньшей производительности процессоров и, следовательно, становятся менее дорогими. Кроме того, очень быстро вводятся новые протоколы сигнализации или дополнительные услуги, так как эти изменения затрагивают только контроллер шлюзов, а не сами шлюзы.

Третий подход, предлагаемый организацией IETF (рабочая группа MEGACO), хорошо подходит для развертывания глобальных сетей IP-телефонии, приходящих на смену традиционным телефонным сетям.

Рассмотрим алгоритмы установления и разрушения соединения с использованием протокола MGCP. Первый пример охватывает взаимодействие протокола MGCP с протоколом ОКС7 (рисунок 1.12).

Рисунок 1.12. Установление и разрушение соединения с использованием протокола MGCP (Пример 1)

1) От телефонной станции АТС-А к шлюзу сигнализации SG1 по общему каналу сигнализации поступает запрос соединения в виде сообщения IAM протокола ISUP. На рисунке 1.12 шлюз сигнализации SG1 и SG2 совмещены с транспортными шлюзами TGW1 и TGW2 соответственно. Шлюз SG1 передает сообщение IAM к контроллеру шлюзов, который обрабатывает запрос и определяет, что вызов должен быть направлен к АТС-Б посредством шлюза TGW2.

2) Контроллер резервирует порт шлюза TGW1 (разговорный канал). С этой целью он передает к шлюзу команду CreateConnection. Отметим, что порт шлюза TGW1 может только принимать информацию (режим «recvonly»), так как он еще не осведомлен о том, по какому адресу и каким образом ему следует передавать информацию.

3) В ответе на эту команду шлюз TGW1 возвращает описание параметров сеанса связи.

4) Приняв ответ шлюза TGW1, контроллер передает команду CRCX второму шлюзу TGW2 с целью зарезервировать порт в этом шлюзе.

5) Шлюз TGW2 выбирает порт, который будет участвовать в соединении, и подтверждает прием команды CRCX. При помощи двух команд CRCX создается однонаправленный разговорный канал для передачи вызывающему абоненту акустических сигналов или речевых подсказок и извещений. В то же время, порт шлюза TGW2 уже может не только принимать, но и передавать информацию, так как он получил описание параметров связи от встречного шлюза.

7) На сообщение IAM станция АТС-Б отвечает подтверждением АСМ, которое немедленно пересылается к станции АТС-А.

8) После того как вызываемый абонент примет вызов, АТС-Б передает к контроллеру шлюзов сообщение ANM.

10) Шлюз TGW1 выполняет и подтверждает изменение режима.

11) Контроллер передает сообщение ANM к АТС-А, после чего начинается разговорная фаза соединения.

12) Завершение разговорной фазы происходит следующим образом. В нашем случае вызвавший абонент Б дает отбой первым. АТС-Б передает через шлюз сигнализации сообщение REL к контроллеру шлюзов.

13) Приняв сообщение REL, контроллер шлюзов завершает соединение с вызванным абонентом.

14) Шлюз подтверждает завершение соединения и передает к контроллеру собранные за время соединения статистические данные.

15) Контроллер шлюзов передает сообщение RLC к АТС-Б с целью подтвердить разъединение.

16) Параллельно контроллер завершает соединение с вызвавшей стороной

17) ШлюзТGW1 подтверждает завершение соединения и передает к контроллеру собранные за время соединения статистические данные.

18) АТС-А подтверждает завершение соединения передачей сообщения RLC, после чего соединение считается разрушенным .

Рисунок 1.13. Установление и разрушение соединения с использованием протокола MGCP (Пример 2)

Второй пример иллюстрирует взаимодействие протокола MGCP с протоколами ОКС7 и Н.323 (рисунок 1.13).

1) С телефонной станции АТС-А к шлюзу сигнализации SG1 по общему каналу сигнализации поступает запрос соединения (сообщение IAM). На рисунке 1.13 шлюз сигнализации SG1 также совмещен с транспортным шлюзом TGW1. Шлюз SG1 передает сообщение IAM контроллеру шлюзов, который обрабатывает запрос и определяет, что вызов должен быть направлен к оконечному устройству вызываемого пользователя - терминалу Н.323.

2) Контроллер шлюзов резервирует порт шлюза TGW1 (разговорный канал). С этой целью он передает к шлюзу команду CreateConnec-tion. И в этом примере порт шлюза TGW1 может только принимать информацию (режим «recvonly»).

3) В ответе на принятую команду шлюз TGW1 возвращает описание параметров связи.

4) Приняв ответ от шлюза TGW1, контроллер передает к привратнику сети Н.323 сообщение ARQ с alias адресом вызываемого абонента.

5) В ответ на сообщение ARQ привратник передает сообщение ACF с указанием транспортного адреса своего сигнального канала.

6) Контроллер передает запрос соединения SETUP на транспортный адрес сигнального канала привратника, при этом используется процедура Fast Start. Привратник пересылает сообщение SETUP к вызываемому терминалу.

7) Вызываемый терминал передает запрос допуска к ресурсам сети ARQ.

8) В ответ на запрос ARQ привратник передает подтверждение запроса ACF.

9) Вызываемый терминал передает сообщение ALERTING, которое привратник маршрутизирует к контроллеру шлюзов. При этом вызываемому пользователю подается визуальный или акустический сигнал о входящем вызове, а вызывающему пользователю подается индикация того, что вызываемый пользователь не занят и получает сигнал о вызове.

10) Контроллер преобразует сообщение ALERTING в сообщение АСМ, которое немедленно пересылается к АТС-А.

11) После того как вызываемый пользователь примет входящий вызов, контроллер получит сообщение CONNECT.

12) Контроллер шлюзов меняет в шлюзе TGW1 режим «recvonly» на полнодуплексный режим.

13) Шлюз TGW1 выполняет и подтверждает изменение режима соединения.

14) Контроллер передает сообщение ANM к АТС-А, после чего начинается разговорная фаза соединения, в ходе которой оборудование вызвавшего пользователя передает речевую информацию, упакованную в пакеты RTP/UDP/IP, на транспортный адрес RTP-канала терминала вызванного абонента, а тот передает пакетированную речевую информацию на транспортный адрес RTP-канала терминала вызвавшего абонента. При помощи канала RTCP ведется контроль передачи информации по RTP каналу.

15) После окончания разговорной фазы начинается фаза разрушения соединения. Оборудование пользователя, инициирующего разрушение соединения, должно прекратить передачу речевой информации, закрыть логические каналы и передать сообщение RELEASE COMPLETE, после чего сигнальный канал закрывается.

16) Контроллер шлюзов передает сообщение RELEASE к АТС-А с целью завершения соединения.

17) Кроме того, контроллер передает к шлюзу команду DLCX.

18) Шлюз подтверждает завершение соединения и передает к контролеру собранные за время соединения статистические данные.

19) После вышеописанных действий контроллер и оконечное оборудование извещают привратник об освобождении занимавшейся полосы пропускания. С этой целью каждый из участников соединения посылает привратнику по каналу RAS запрос выхода из соединения DRQ, на который привратник должен передать подтверждение DCF.

20) От АТС-А приходит подтверждение разъединения RLC, после чего соединение считается разрушенным .

Следует заметить, что алгоритм взаимодействия протоколов SIP и MGCP не сильно отличается от вышеописанного алгоритма.

Рабочая группа MEGACO комитета IETF продолжает работу по усовершенствованию протокола управления шлюзами, в рамках которой разработан более функциональный, чем MGCP, протокол MEGACO.

Международный союз электросвязи в проекте версии 4 рекомендации Н.323 ввел принцип декомпозиции шлюзов. Управление функциональными блоками распределенного шлюза будет осуществляться контроллером шлюза - Media Gateway Controller - при помощи адаптированного к Н.323 протокола MEGACO, который в рекомендации Н.248 назван Gateway Control Protocol.

Сообщения протокола MEGACO отличаются от сообщений протокола MGCP, но процедуры установления и разрушения соединений с использованием обоих протоколов идентичны, поэтому описание процедуры установления соединения на базе протокола MEGACO здесь не приводится.

1.4 Сравнение подходов к построению сети IP-телефонии

ip телефония криптографический аутентификация tacacs+

В настоящее время для построения хорошо функционирующих и совместимых с ТфОП сетей IP-телефонии подходят протоколы Н.323 и MGCP. Как уже отмечалось, протокол SIP несколько хуже взаимодействует с системами сигнализации, используемыми в ТфОП .

Подход, основанный на использовании протокола MGCP, обладает весьма важным преимуществом перед подходом, предложенным ITU в рекомендации Н.323: поддержка контроллером шлюзов сигнализации ОКС7 и других видов сигнализации, а также прозрачная трансляция сигнальной информации по сети IP-телефонии.

Основным недостатком третьего из приведенных в данном параграфе подходов является незаконченность стандартов.

Функциональные составляющие распределенных шлюзов, разработанные разными фирмами-производителями телекоммуникационного оборудования, практически несовместимы.

Функции контроллера шлюзов точно не определены. Не стандартизированы механизмы переноса сигнальной информации от шлюза сигнализации к контроллеру и в обратном направлении.

К недостаткам можно отнести также отсутствие стандартизированного протокола взаимодействия между контроллерами. Кроме того, протокол MGCP является протоколом управления шлюзами, но не предназначен для управления соединениями с участием терминального оборудования пользователей (IP-телефонов).

Это означает, что в сети, построенной на базе протокола MGCP, для управления терминальным оборудованием должен присутствовать привратник или сервер SIP.

Стоит также отметить, что в существующих приложениях IP-телефонии, таких как предоставление услуг международной и междугородной связи, использовать протокол MGCP (также, как и протокол SIP) нецелесообразно в связи с тем, что подавляющее количество сетей IP-телефонии сегодня построено на базе протокола Н.323. Оператору придется строить отдельную сеть IP-телефонии на базе протокола MGCP (или SIP), что связано со значительными капиталовложениями. В то же время, оператор связи, имеющий оборудование стандарта Н.323, может присоединиться к существующим сетям IP-телефонии .

В последнем из упомянутых подходов (в проекте версии 4 рекомендации Н.323) ITU-Т ввел принцип декомпозиции шлюзов, использованный в третьем подходе.

Управление функциональными блоками распределенного шлюза будет осуществляться контроллером шлюза - MGC (Media Gateway Controller) при помощи протокола MEGACO/H.248. В проекте версии 4 рекомендации Н.323 предусмотрена также возможность прозрачной передачи сигнализации ОКС7 и других видов сигнализации по сетям IP-телефонии и обработка сигнализации всех видов привратником без преобразования в сигнальные сообщения Н.225.0.

Приведенных в этой главе сведений отнюдь не достаточно для окончательных выводов относительно перспектив использования того или другого протокола IP-телефонии, хотя первое впечатление уже может сложиться. В следующих главах авторы постараются представить более глубокие сведения по данной тематике, однако обязуются не навязывать читателю какую-либо одну точку зрения, а дать ему все необходимое для того, чтобы он мог сам сделать надлежащие выводы.

1.5 Варианты систем IP-телефонии (сценарии)

Существуют три наиболее часто используемых сценария IP-телефонии:

- «компьютер-компьютер»;

- «компьютер-телефон»;

- «телефон-телефон».

Сценарий «компьютер-компьютер» реализуется на базе стандартных компьютеров, оснащенных средствами мультимедиа и подключенных к сети Интернет .

Компоненты модели IP-телефонии по сценарию «компьютер-компьютер» показаны на рисунке 1.14. В этом сценарии аналоговые речевые сигналы от микрофона абонента А преобразуются в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), обычно при 8000 отсчетов/с, 8 битов/отсчет, в итоге - 64 Кбит/с.

Отсчеты речевых данных в цифровой форме затем сжимаются кодирующим устройством для сокращения нужной для их передачи полосы в отношении 4:1, 8:1 или 10:1. Алгоритмы сжатия речи подробно рассматриваются в следующей главе. Выходные данные после сжатия формируются в пакеты, к которым добавляются заголовки протоколов, после чего пакеты передаются через IP-сеть в систему IP-телефонии, обслуживающую абонента Б.

Когда пакеты принимаются системой абонента Б, заголовки протокола удаляются, а сжатые речевые данные поступают в устройство, развертывающее их в первоначальную форму, после чего речевые данные снова преобразуются в аналоговую форму с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) и попадают в телефон абонента Б.

Для обычного соединения между двумя абонентами системы IP-телефонии на каждом конце одновременно реализуют как функции передачи, так и функции приема.

Под IP-сетью, изображенной на рисунке 1.14, подразумевается либо глобальная сеть Интернет, либо корпоративная сеть предприятия Intranet. Описанию протоколов, используемых в IP-сетях, в том числе протоколов передачи речевой информации по IP-сети.

Рисунок 1.14 Сценарий IP-телефонии "компьютер-компьютер"

Для поддержки сценария «компьютер - компьютер» поставщику услуг Интернет желательно иметь отдельный сервер (привратник), преобразующий имена пользователей в динамические адреса IP. Сам сценарий ориентирован на пользователя, которому сеть нужна, в основном, для передачи данных, а программное обеспечение IP-телефонии требуется лишь иногда для разговоров с коллегами.

Эффективное использование телефонной связи по сценарию «компьютер-компьютер» обычно связано с повышением продуктивности работы крупных компаний, например, при организации виртуальной презентации в корпоративной сети с возможностью не только видеть документы на Web-сервере, но и обсуждать их содержание с помощью IP-телефона.

Подобные документы

Рассмотрение особенностей разработки комплекса по автоматизации анализа попыток внешних проникновений и контроля локальных соединений для сервера телефонии. Общая характеристика протокола SSH, основные версии. Анализ обычной парольной аутентификации.

курсовая работа , добавлен 22.02.2013

Перспективы развития IP-телефонии (Интернет-телефонии). Сеть Интернет и протокол IP. История развития IP-телефонии. Преимущества использования IP-телефонии. Показатель качества IP-телефонии. Система расчетов за услуги IP-телефонии биллинга и менеджмента.

курсовая работа , добавлен 16.05.2008

Структура протокола TCP/IP. Взаимодействие систем коммутации каналов и пакетов. Характеристика сети с коммутацией пакетов. Услуги, предоставляемые ОАО "МГТС" с использованием сети с пакетной коммутацией. Расчет эффективности внедрения проектируемой сети.

дипломная работа , добавлен 22.05.2012

Основные понятия IP телефонии, строение сетей IP телефонии. Структура сети АГУ. Решения Cisco Systems для IP-телефонии. Маршрутизаторы Cisco Systems. Коммутатор серии Catalyst 2950. IP телефон. Настройка VPN сети. Способы и средства защиты информации.

дипломная работа , добавлен 10.09.2008

Зарождение концепции многоуровневой иерархической структуры сети телефонной связи. Электронная технология, позволившая перевести все средства телефонии на элементную базу. Развитие IР-телефонии, обеспечивающей передачу речи по сетям пакетной коммутации.

реферат , добавлен 06.12.2010

Использование IP-адреса в протоколе TCP/IP, его роль в организации подключения к сети Интернет. Понятие маски подсети. Данные, необходимые для настройки протокола TCP/IP. Механизм тестирования его конфигурации и соединения с сетями с помощью утилит.

презентация , добавлен 02.11.2014

Согласование различных сценариев IP-телефонии. Осуществление передачи голоса и видеоизображения с помощью IP-телефонии. Способы осуществления просмотра изображения, которое передается собеседнику. Размер звуковых буферов и задержка вызова абонента.

контрольная работа , добавлен 20.02.2011

Основы IP-телефонии: способы осуществления связи, преимущества и стандарты. Разработка схемы основного канала связи для организации IP-телефонии. Функции подвижного пункта управления. Разработка схемы резервного канала связи для организации IP-телефонии.

курсовая работа , добавлен 11.10.2013

Технология IP-телефонии и Wi-Fi. Необходимость внедрения мобильной офисной сети IP-телефонии, план ее проектирования. Настройка сервера Yeastar MyPBX 400 для подключения к оператору Зебра телеком. Расчет капитальных затрат и эксплуатационных расходов.

дипломная работа , добавлен 19.02.2013

История деятельности Московской городской телефонной сети. Структура протокола TCP/IP. Взаимодействие систем коммутации каналов и пакетов. Характеристика сети с коммутацией пакетов. Услуги перспективной сети, экономическая эффективность ее внедрения.