SIP (Session Initiation Protocol) & H.323 Présentation : équipe VoIP Alcatel-Lucent Lotfi ALLANI Novembre 2010

Objectifs du cours: Rappeler les points essentiels de la Voix sur IP Introduction Objectifs du cours: Rappeler les points essentiels de la Voix sur IP Détailler le fonctionnement des protocoles de signalisation pour la Voix sur IP: SIP et H.323 TOUT LE MONDE PASSE A LA VOIP Particulier: achat d’une …Box Utilisation de divers protocoles de signalisation d’appel et de transfert de l’information Détails des standards utilisés principalement en entreprise : RTP -> transport de l’information utile (la voix) SIP/H323 -> signalisation

Généralités Voix sur IP Les codeurs/décodeurs audio PLAN Généralités Voix sur IP Les codeurs/décodeurs audio Les protocoles de transport de l’information: RTP/RTCP Les protocoles de signalisation H.323 SIP - Session Initiation Protocol

Généralités Voix sur IP (1/3) VoIP = Voice over IP Définition: Utilisation des réseaux TCP/IP comme support des communications voix (appels téléphoniques, radios…) Utilité: - Réduire les coûts - Standardiser l’équipement - Centraliser la gestion de toutes les communications de l’entreprise: réseau « triple play » (voix, vidéos, données) - Améliorer la gestion des appels - Augmentation de la productivité des entreprises UTILITE: - Communication inter-site d’une entreprise via Internet ou liaison dédié (gratuit) Meilleure gestion de la hausse du volume d’appel Productivité: -> Etude sur les appels de personnes absentes (perte de temps) -> Appel d’un client = ouverture du dossier sur l’ordinateur de l’employé recevant l’appel

Généralités Voix sur IP (2/3) Du signal analogique aux paquets IP Les types de terminaux téléphonique IP IP-Phone: téléphone IP (Cisco, Nortel, Alcatel-Lucent…) SOFTPHONE: logiciel de VoIP (Skype, GnomeMeeting, Wengo…) Echantillonnage à 8kHz = échantillon toutes les 125µs et codage sur 8 bits = G.711 PCM Codage pour limiter la bande passante utilisée : détails partie suivante Silence = silence total car pas de connexion circuit

Généralités Voix sur IP (3/3) PABX-IP = autocommutateur téléphonique chargé de faire la liaison entre le monde de la téléphonie analogique et numérique Call manager = gestion de tous les appels Call manager souvent intégré au PABX!! Les PABX-IP (Cisco, Nortel, Alcatel-Lucent) tendent à disparaître…pour laisser la place aux implémentations logiciels open-source telles que ASTERISK Article: Le cas d’une université qui a remplacé ces PABX Nortel et Cisco par 6 serveurs équipés de Asterisk -> 1/3 du prix Architecture VoIP

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Les codeurs/décodeurs audio Objectifs Compresser le signal analogique (voix) précédemment numérisé Mode de compression Débit en Kbit/s G.711 PCM 64 (pas de compression) G.726 AD PCM 32 G.728 LD CELP 16 G.729 codecs 8 G.723.1 MPMLQ 6,3 G.723.1 ACELP 5,3 LPC10 2,5 GIPS 13,3 Codage: compression Les terminaux vont négocier le codec: - parmi ceux qui sont supportés par les deux - adapter aux débits des connexions utilisées en fonction du nombre d’appels aux heures de pointes G723 et G729 a utiliser uniquement quand la bande passante est limité car perte de paquets plus fréquente La perte de paquets est acceptable dans la limite d’un délai300ms entre deux paquets successifs

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Les protocoles de transport de l’audio RTP/RTCP (1/2) RTP (données) RTP = Real-Time Transport Protocol Développé par l’IETF (Internet Engineering Task Force) Objectif: Gestion des flux multimédia (voix, vidéo) sur IP Utilisation: Appel téléphonique simple (2 interlocuteurs) Audio ou visioconférence (multicast) Fonctionne sur UDP IETF: communauté dont les membres contribuent à l’ingénierie et à l’évolution des technologies de l’Internet Organiser les paquets de données à l’entrée du réseau et les contrôler à la sortie Paquets = voix compressé L'en-tête RTP comporte des informations de synchronisation, de numérotation. Pas temps réel par lui-même car il utilise souvent des réseaux non temps tel que Ethernet (pas de délai maximum garanti) Peut être utilisé efficacement sur des réseaux temps réel (ATM à bande passante garanti, canal optique, canal satellite…) UDP = ce qui permet d’atteindre plus facilement le temps réel

Les protocoles de transport de l’audio RTP/RTCP (2/2) RTCP (supervision) Objectifs: Assurer la qualité de service des communications RTP Fonctions: Envoi de rapport sur la Qualité de service (QoS) Identification Contrôle de la session Paquets : Rapport de l’émetteur Rapport du récepteur Description de la source Au revoir QoS : nombre de paquets perdus, délai aller-retour… identification : adresse d’un message électronique, numéro de téléphone, nom d’un participant à une conférence session: le participant peut indiquer le départ d’une conférence (BYE) ou indication sur son comportement PAQUETS RTCP de supervision fournissent aux nœud s du réseau les instructions nécessaires à un meilleur contrôle des applications temps réel (PERIODIQUE)

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Les protocoles de signalisation Objectifs de ces protocoles: Gérer les communications voix et vidéos sur les réseaux TCP/IP Fonctions: Ouvrir et fermer une session multimédia (voix, vidéo) Enregistrement des terminaux Les protocoles existants les plus utilisés: H.323: issu du monde de la téléphonie SIP – Session Initiation Protocol: issu du monde de l’Internet Ouvrir et fermer session: Négociation des codecs Enregistrement auprès d’un élément qu’on appellera gatekeeper

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H.323 (1/5) Généralités En 1996, naissance de la première version de la voix sur IP appelée H.323 Conçue par l’UIT-T (Union Internationale des télécommunications) Messages au format binaire H.323 est une association de plusieurs protocoles pour gérer: la signalisation la négociation de codecs le transport de l’information (audio, vidéo, data) en temps réel.

Principaux acteurs de H.323 Les terminaux: - participants à une session multimédia Les passerelles (Gateway): - assure l’interconnexion entre le réseau H.323 et les autres réseaux téléphoniques (RTC, SIP…) Les portiers (Gatekeeper): - se charge de l’enregistrement des clients - s’occupe des traductions d’adresses (numéro de téléphone – adresse IP) Unités de contrôle multipoint: - permet aux clients de se connecter aux sessions de conférence de données GateKeeper par zone: communication inter-site Unités de contrôle multipoint: échanges des informations des conférences en cours entre elles

Les protocoles utilisés par H.323 Signalisation: RAS (H.225) = Registration Admission Status (sur UDP) pour l’enregistrement et l’authentification Q.931 (sur TCP) pour l’initialisation et le contrôle d’appel Négociation: H.245 (sur TCP) pour la négociation de codec et la gestion des flux médias Transport de l’information : RTP pour le transfert de la voix, vidéo et données numérisées par les codecs RTCP pour la supervision

Communication téléphonique simple Avant :Registration request et response des 2 cotés. Admission request: puis-je appelé IP-Phone 2? Admission response: oui Enregistrement (OPTIONNEL) Contrainte d’appel sans GK: - appel par IP uniquement - terminaux en @IP publique uniquement SETUP: ouverture d’un canal de signalisation CALL PROCEEDING: procédure en cours Admission request: puis-je répondre à 1 Alerting: prêt CONNECT: valide la connexion Messages H245: Négociation de codec, ouverture des canaux logique de voix

Audio et visioconférence (multipoint) H.323 (5/5) Audio et visioconférence (multipoint) Nécessité d’utiliser un matériel couteux: MCU = pont multipoint Enregistrement des conférences sur le Gatekeeper: adresse IP du pont et un numéro de téléphone unique pour chaque conférence MCU pas d’enregistre des conférences = inacessibles depuis les terminaux Terminal: pas d’enregistrement = pas de conférence

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SIP - Session Initiation Protocol (1/7) Généralités Le monde de l’Internet arrive sur le marché de la voix sur IP pour fournir la nouvelle référence en terme de protocole de signalisation Initialement conçu par le groupe MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control), SIP est désormais maintenu par l’IETF (Internet Engineering Task Force) Objectifs: Etablir, modifier et terminer des sessions multimédia Basé sur un échange de messages texte ASCII(Requêtes/Réponses), il est très proche de HTTP (HyperText Transfer Protocol) Utilisation de RTP/RTCP pour le transport de l’information Sessions multimédias: - appel téléphonique bidirectionnel simple - session multimedia dans une conférence de donées: visio-conférence (avec possibilité d’envoi de fichier parmi la communication)

SIP - Session Initiation Protocol (2/7) Le principe SIP = Gérer les phases d’un appel téléphonique Localisation d’un terminal (adresse) Analyse du profil de la source et de ses ressources (disponibilité) Négociation du type de média et des paramètres de communication (voix ou vidéo, codecs…) Etablissement et suivi de l’appel Gestion de fonctionnalités avancées telles que le cryptage, erreurs…

SIP - Session Initiation Protocol (3/7) Principaux acteurs de SIP User Agent: usager du réseau SIP Registrar (Gatekeeper): gère les informations relative aux usagers (adresse) pour un réseau ou segment de réseau Proxy: reçoit, traite et, au besoin, réachemine les messages de signalisation SIP

SIP - Session Initiation Protocol (4/7) Le protocole (1/2) Le format des messages SIP: REGISTER sip:ing2000.umlv.fr SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP 147.210.177.88:5060;rport;branch=z9hG4bK16C8CB9433A5 From: Henri DUPONT <sip:duponth@ing2000.umlv.fr>;tag=3341381679 To: Henri DUPONT <sip:duponth@ing2000.umlv.fr> Contact: « Henri Dupont" <sip:dupont@147.210.177.88:5060> CSeq: 44319 REGISTER Expires: 1800 Max-Forwards: 70 User-Agent: X-Lite release 1103a Content-Length: 0

SIP - Session Initiation Protocol (5/7) Le protocole (2/2) - Une session est établi avec des requêtes et des réponses (principe HTTP) - Les requêtes sont définis à travers six méthodes: REGISTER, INVITE, ACK, CANCEL, BYE, OPTIONS. - Les réponses peuvent être de plusieurs types: 1xx : Information (requête reçue, en progression…) 2xx : Succès (action reçue, compris et accepté) 3xx : Redirection 4xx : Erreur client (mauvaise syntaxe de la requête) 5xx : Erreur Serveur - Utilisation du protocole SDP (Session Description Protocol) pour définir le type de média (audio, vidéo) et le transport (RTP) Type de media : ouverture d’un canal pour le média

SIP - Session Initiation Protocol (6/7) Communication téléphonique simple

SIP - Session Initiation Protocol (7/7) Sécurité et authentification Le protocole SIP possède 3 mécanismes de cryptage : - Cryptage de bout en bout - Cryptage au saut par saut (hop by hop) - Cryptage au saut par saut du champ d'en-tête Via pour dissimuler la route qu'a emprunté la requête. En-tête authentification: Pour les messages SIP de bout en bout: clés publiques et signatures stockées dans cet en-tête. Les messages Sip peuvent contenir des données confidentielles, en effet Bout en bout : du Corps du message Sip et de certains champs d'en-tête sensibles aux attaques Au saut par saut: à fin d'empêcher des pirates de savoir qui appelle qui. Empêcher intrus de modifier et retransmettre des requêtes ou réponses Sip -> mécanismes d'intégrité et d'authentification des messages sont mis en place. -> clés publiques et signatures sont utilisées par Sip et stockées dans les champs d'en-tête Autorisation.

Différences importantes entre SIP et H.323: SIP ou H.323 ? Choisir SIP ou H.323 ? Différences importantes entre SIP et H.323: Les fournisseurs de solutions VoIP peuvent ajouter des fonctionnalités au protocole SIP en créant de nouveaux en-têtes SIP est un protocole plus rapide SIP sépare les flux de données de ceux la signalisation Pour résumé, SIP est plus adapté aux réseaux IP que H323 et permet d’augmenter les fonctionnalités en fonction des besoins contrairement à son concurrent direct.

Bibliographie http://www.frameip.com/voip/ http://www.frameip.com/toip/ http://fr.wikipedia.org/wiki/Session_Initiation_Protocol RFC 3261: SIP - Session Initiation Protocol Documentations internes à Alcatel-Lucent

Merci à tous