Redes Multimídia (diário 2017-1)

Endereço encurtado: http://bit.ly/rmu20171
Presença

Redes Multimidia: Diário de Aula 2017-1

Professora: Simara Sonaglio
E-mail: simara.sonaglio@ifsc.edu.br
Encontros:
Atendimento paralelo:

• Arquivo:Plano-ensino-2017-1.pdf

Bibliografia

• Livros sobre Redes de Computadores (por ordem de preferência):
  • KUROSE, James F. e ROSS, Keith W. Redes de computadores e a Internet, Uma abordagem Top-Down. 5a edição. Editora Addison Wesley SP, 2010.
  • Sérgio Colcher, Antônio Tadeu Azevedo Gomes, e Anderson Oliveira da Silva. VoIP: Voz sobre IP. Campus, 1a edição, 2005.
  • STALLINGS, W. Redes e sistemas de comunicação de dados. Editora Elsevier RJ, 2005.
  • TANENBAUM, Andrew S. Redes de Computadores, tradução da quarta edição. Editora Campus RJ, 2003
  • FOROUZAN, Behrouz. Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 3a/4a edicão. Editora Bookman, 2004.

Softwares

• Manual de instalação Zoiper Linux
• Netkit: emulador de redes com máquinas virtuais Linux (UML)

Avaliações

• Trabalho 1: trabalho prático para ser apresentado;

• Trabalho 2: trabalho prático complementar a Trabalho 1 para ser apresentado;

• Trabalho 3: trabalho prático complementar a Trabalho 2 para ser apresentado.

Diário das aulas

13/02 - Apresentação da disciplina

Aula 1
Apresentação da disciplina: conteúdo, bibliografia e avaliação, laboratório. Instalação do Asterisk apt-get update apt-get install asterisk</syntaxhighlight>

14/02 - Etapa Asterisk: Introdução, plano de discagem e contas SIP

Aula 2

Um PBX IP funciona como uma central telefônica, porém intermediando chamadas VoIP. Com isso, as chamadas são feitas de um telefone IP em direção ao PBX IP, que a encaminha ao telefone IP de destino de acordo com suas regras de discagem. A figura abaixo ilustra como funciona uma chamada VoIP típica através de um PBX IP. Nas nossas aulas faremos uso de um PBX IP Asterisk, que é um software desenvolvido pela Digium. O Asterisk roda em computadores do tipo PC que possuem sistema operacional baseado em Linux. Sua licença é livre, o que significa que não há custo de licenciamento para utilizá-lo. Uma visão geral sobre Asterisk PBX IP Asterisk Transparências Site oficial do Asterisk Asterisk Guru Dicas sobre Asterisk Livro online gratuito sobre Asterisk Introdução a VoIP e SIP Livro Asterisk: Guia de Configuração - 5a geração, de Flávio Gonçalves. Asterisk: uma solução completa de PABX baseado em software, permitindo ligar o mundo IP ao mundo da rede pública de telefonia comutada. Características Básicas: faz tudo que um PABX pequeno e simples faz e pouco mais ˆ Transferência, música de espera, siga-me, etc. Conferência, correio de voz, URA, fila de chamadas, monitoramento de chamadas, integração com o Jabber (Google talk) Exemplo de cenário de uso do Asterisk Instalação do Asterisk apt-get update apt-get install asterisk</syntaxhighlight> Canais SIP Cada telefone SIP deve ter seu identificador cadastrado no Asterisk. O identificador pode tanto ser um número, análogo a um ramal, ou uma string alfanumérica. No terminologia do Asterisk, cada telefone SIP é chamado de canal SIP, e deve estar declarado em /etc/asterisk/sip.conf: ; Canal 2000 (um exemplo) [2000] defaultuser=2000 ; o nome do usuário para fins de autenticação secret=kabrum type=friend ; pode efetuar e receber chamadas host=dynamic ; pode conectar-se a partir de qualquer endereço IP context=alunos ; o contexto do plano de discagem para chamadas originadas neste canal disallow=all allow=gsm ; habilita este codec para o João. allow=alaw ; outro codec allow=ulaw ; mais um codec qualify=yes; monitora o UAC ; Canal 1000 (outro exemplo) [1000] defaultuser=1000 ; o nome do usuário para fins de autenticação secret=blabla type=friend ; pode efetuar e receber chamadas host=dynamic ; pode conectar-se a partir de qualquer endereço IP context=alunos ; o contexto no plano de discagem para chamadas originadas neste canal disallow=all allow=gsm ; habilita este codec allow=alaw ; outro codec allow=ulaw ; mais um codec qualify=yes; monitora o UAC Plano de discagem O plano de discagem define como cada chamada deve ser processada. As instruções de processamento residem no arquivo de configuração /etc/asterisk/extensions.conf. O fluxo de processamento de chamadas pode ser visto resumidamente abaixo: Um exemplo de plano de discagem simples pode ser visto abaixo: [alunos]; o nome deste contexto # Chamadas para o número 101 são feitas via SIP para o canal "maria" exten=>101,1,Dial(SIP/maria) same=>n,Hangup() # Chamadas para "teste" serão atendidas com um som de beep, seguido # da reprodução do arquivo de som "hello-world", em seguida outro beep e # enfim se encerra a chamada. exten=>teste,1,Playback(beep) same=>n,Wait(1) same=>n,Playback(hello-world) same=>n,Wait(1) same=>n,Playback(beep) same=>n,Hangup A estrutura do plano de discagem é composta por extensões (um termo específico do Asterisk). Cada extensão identifica um número (ou usuário) que pode ser chamado, e como essa chamada deve ser processada. A sintaxe pode ser vista abaixo: exten=>identificador,prioridade,aplicação identificador: o número ou usuário chamado prioridade: a prioridade da extensão. Isso determina a ordem de execução das extensões que tratam do mesmo identificador. aplicação: uma ação a ser realizada quando a extensão for processada. Por exemplo, a aplicação Dial determina que deve ser encaminhada a outro canal. Como o processamento de uma chamada usualmente envolve uma sequência de extensões, existe uma sintaxe opcional para simplificar a declaração: exten=>identificador,prioridade,aplicação same=>prioridade,aplicação same: declara uma nova extensão com mesmo identificador da extensão imediatamente anterior Por fim, a prioridade (que define a ordem com que as extensões são processadas) declarada com o valor n equivale à prioridade da extensão imediatamente anterior incrementada em uma unidade: exten=>101,1,Dial(SIP/101) same=>n,Hangup; a prioridade aqui terá o valor 2 Experimento: comunicação entre telefones IP ou softphones por meio de um PBX IP Para realizar esses exercícios você deve usar o Asterisk em uma máquina virtual. Para testar as chamadas, use um softphone em seu celular ou em um computador, e um telefone IP ou ATA. 1. Criar os seguintes canais SIP: 100 e 101 (escolha usuários e senhas para autenticação) 2. Crie um plano de discagem em que todos podem fazer chamadas para todos (isso é, 100 pode chamar 101, e vice-versa). 3. Agora configure o softphone de forma que se registre no PBX Asterisk, usando uma das contas SIP criadas previamente. Faça o mesmo com o telefone IP ou ATA. 4. A partir do softphone faça uma chamada para a conta do telefone IP. Verifique se o telefone IP acusou o recebimento de chamada. Caso isso não tenha ocorrido, verifique seu plano de discagem. Em seguida faça uma chamada em sentido contrário. 5. Execute o comando rasterisk -vvv no computador do Asterisk. 6. Usando o comando sip show peers, visualize os estados dos canais SIP conhecidos pelo Asterisk. 7. Refaça uma chamada entre softphone e telefone IP, e observe o que aparece na tela do rasterisk. 8. Será possível verificar que chamadas estão em andamento no Asterisk usando o rasterisk ? Pesquise como se pode fazer isso. 9. Use o rasterisk para testar chamadas. Use o comando console dial canal_SIP@contexto para chamar um canal SIP (substitua canal_SIP pelo número a ser chamado). Ao final, execute console hangup. 10. Acrescente mais um canal SIP, editando o arquivo sip.conf. Configure o softphone para usar esse novo canal (ou o telefone IP para se associar também a esse canal SIP). 11. Teste chamadas entre os telefones usando esse novo número. Possíveis problemas Em cada softphone ou telefone IP crie uma conta SIP, que deve ser identificada por ramal@IP_do_PBX (ex: se o PBX tiver IP 192.168.2.110, as contas de alunos podem ser 100@192.168.2.110 e 101@192.168.2.110). Após definir as contas, verifique se os telefones indicaram que elas estão disponíveis (online). Você pode fazer essa verificação também no próprio Asterisk. Neste caso execute o seguinte comando para acessar o console do Asterisk: sudo rasterisk -vvv host*CLI> sip show peers host*CLI> sip show peers Name/username Host Dyn Nat ACL Port Status 101/101 192.168.2.10 D 11270 OK (6 ms) 102/102 192.168.2.210 D 63169 OK (12 ms) 2 sip peers [Monitored: 2 online, 0 offline Unmonitored: 0 online, 0 offline] Se algum dos telefones não aparecer como OK no console do Asterisk, verifique se o número de ramal e a senha configuradas no telefone são os mesmos declarados em /etc/asterisk/sip.conf. Outro teste que se pode fazer é acessar o console do Asterisk, e depois tentar ativar as contas SIP nos telefones (i.e. colocá-las para indisponível ou offline, e depois reativá-las). O Asterisk irá mostrar algumas linhas informativas sobre os registros dos telefones.. Se as contas SIP estão devidamente registradas no Asterisk, mas ainda assim as chamadas não são realizadas, o problema deve estar no plano de discagem. Neste caso, acesse o console do Asterisk e tente novamente fazer a chamada. Veja se o Asterisk informa na tela o motivo para a chamada não ser realizada. Em seguida, confira se seu plano de discagem (/etc/asterisk/extensions.conf) possui uma extensão que satisfaça a chamada que se deseja realizar. Isso é, se você estiver tentando chamar o ramal SIP 101@192.168.2.110, deve haver uma extensão assim: exten=>101,1,Dial(SIP/101) same=>n,Hangup DICAS ASTERISK Comandos válidos no CLI do Asterisk: Para entrar no CLI do Asterisk execute: rasterisk -vvv</syntaxhighlight> Recarregar as configurações do arquivo sip.conf: sip reload</syntaxhighlight> Recarregar as configurações do arquivo extensions.conf: dialplan reload</syntaxhighlight> Ver canais SIP criados: sip show peers</syntaxhighlight> Gerar uma ligação via console: console dial extensão@contexto</syntaxhighlight>

20/02 - Continuação Aula 2

Aula 3

21/02: Entroncamentos SIP no Asterisk

Aula 4

A empresa onde se deve implantar a infraestrutura telefônica possui uma matriz e uma filial. Ambas possuem seus próprios PBX e suas linhas telefônicas locais. Por padronização seus PBX possuem as mesmas funcionalidades. Por fim, chamadas entre ramais da matriz e filial da empresa são feitas por um tronco privativo implantado com VoIP. A interligação entre PBX Asterisk pode ser feita via rede de dados usando os protocolos SIP ou IAX2 (porém este segundo está em desuso). No primeiro caso, o encaminhamento de uma chamada entre dois PBX funciona como uma chamada SIP usual, e isso significa que a sinalização é feita com SIP e o áudio flui em separado com RTP. No segundo caso, o protocolo IAX2 (Inter-Asterisk eXchange) encapsula tanto a sinalização quanto os fluxos de áudio, o que simplifica o estabelecimento do tronco. Inicialmente criaremos a infraestrutura para chamadas VoIP, a qual aumentaremos gradualmente para podermos reproduzir o modelo aqui descrito. Tronco SIP Em um entroncamento SIP (SIP trunking), um PBX pode encaminhar chamadas através de um tronco SIP. Essas chamadas podem ser originadas de diferentes formas, tais como telefones IP ou convencionais. Entre os PBX do entroncamento, as chamadas são sinalizadas com SIP e transmitidas com RTP e algum codec. A ativação de um entroncamento SIP entre dois PBX Asterisk pode ser feita seguindo o exemplo abaixo: PBX sip.conf extensions.conf Norte [Sul] type=user secret=supersercreta host=IP_PBX_Norte disallow=all allow=ulaw ;canreinvite=no directmedia=no context=troncoSIP qualify=yes [ParaSul] type=peer fromuser=Norte username=Norte secret=supersecreta host=IP_PBX_Sul disallow=all allow=ulaw ;canreinvite=no directmedia=no qualify=yes [troncoSIP] ; Ligando para a outra central e, na sequência, o "ramal" de destino exten => 4000,1,Dial(SIP/ParaSul/4000) same=>n,Hangup Sul [Norte] type=user secret=supersercreta host=IP_PBX_Sul disallow=all allow=ulaw ;canreinvite=no directmedia=no context=troncoSIP qualify=yes [ParaNorte] type=peer fromuser=Sul username=Sul secret=supersecreta host=IP_PBX_Norte disallow=all allow=ulaw ;canreinvite=no directmedia=yes qualify=yes [troncoSIP] ; ; Ligando para a outra central e, na sequência, o "ramal" de destino exten => 2000,1,Dial(SIP/ParaNorte/2000) same=>n,Hangup Outra forma de fazer um entroncamento SIP é o seguinte: PBX sip.conf extensions.conf Central1 [central2] type=friend ;defaultuser=central1; Canal SIP criado na Central 1 username=central1 host=192.168.25.102 ;ip da Central 2 secret=123 context=alunos [alunos] ; Ligando para a outra central e, na sequência, o "ramal" de destino exten => 4000,1,Dial(SIP/central2/4000) same=>n,Hangup Central2 [central1] type=friend ;defaultuser=central2; Canal SIP criado na Central 2 username=central2 host=192.168.25.101 ;ip da Central 1 secret=123 context=alunos [alunos] ; ; Ligando para a outra central e, na sequência, o "ramal" de destino exten => 2000,1,Dial(SIP/central1/2000) same=>n,Hangup Atividade: estabelecendo chamadas entre diferentes PBX Asterisk Nesta atividade, vamos realizar chamadas entre softphones registrados em diferentes PBX Asterisk. Isso implica definir um plano de numeração para os ramais da empresa. Sendo assim: Defina esse plano de numeração Crie as regras de discagem entre ramais da empresa Teste as chamadas Investigue a comunicação através do tronco (use o wireshark)

06/03: O protocolo SIP

Aula 5

Transparências Arquivo:Manual do usuario ata gkm 1000t e ata gkm 2000t.pdf Mensagens, Transações, Diálogos e Chamadas SIP Captura: com reinvite Captura: sem reinvite O protocolo SIP O protocolo SIP segue um modelo P2P (peer-to-peer), em que dois ou mais participantes, chamados de agentes, trocam mensagens com a finalidade de estabelecerem algum tipo de sessão (de voz no nosso caso, mas pode ser de video, mensagem instantânea, ou algum outro tipo de serviço). Assim, cada agente em uma sessão SIP se comporta tanto como cliente (quando envia requisições SIP) quanto servidor (quando responde a requisições SIP). A parte que inicia requisições se chama UAC (User Agent Client), e a que responde requisições é denominada UAS (User Agent Server), estando ambas implementadas nos telefones IP e similares. Uma sessão SIP envolve a interação entre duas entidades lógicas, que no caso de chamadas VoIP são por vezes chamadas simplesmente de usuários. A diferença entre entidade lógica e agente é que a primeira é o usuário (recurso) que inicia ou recebe chamadas, e o segundo é a aplicação que contém os mecanismos para efetuar e receber chamadas - pense que a entidade seria uma pessoa, e o agente o aparelho telefônico em uma chamada telefônica convencional. Cada entidade é identificada por uma URI (Uniform Resource Indicator) SIP, semelhante a um número de telefone. Além de identificar uma entidade lógica, a informação em uma URI SIP indica a forma com que essa entidade deve ser contatada via SIP. Exemplos de URI SIP seguem abaixo: # Uma URI simples, tipicamente usada em mensagens INVITE (que iniciam sessões SIP) sip:1234@biloxi.example.com # Uma URI mais elaborada, tipicamente usada em alguns cabeçalhos SIP (ex: Contact ou Refer-to) sip:joseph.fourier@transform.org:5060;transport=udp;user=ip;method=INVITE;ttl=1; maddr=240.101.102.103?Subject=FFT As comunicações SIP seguem uma hierarquia, cujos níveis são: Mensagens: mensagens de texto individuais trocadas entre agentes. Transação: sequência de mensagens entre dois agentes iniciando com uma requisição e terminando com uma resposta final. Diálogo: uma relação entre dois agentes que persiste por algum tempo, e identificada por um Call-ID. Chamada: composta por todos os diálogos originados por um agente. 'Mensagens, transações, diálogos e chamadas Mensagens SIP O protocolo SIP tem uma estrutura simplificada com mensagens de pedido e resposta, assemelhando-se ao protocolo HTTP. Essas mensagens possuem a seguinte estrutura: Linha inicial Cabeçalho1: valor do cabeçalho 1 Cabeçalho2: valor do cabeçalho 2 ... CabeçalhoN: valor do cabeçalho N <linha em branco> corpo da mensagem (opcional) A diferença básica entre pedidos e respostas SIP está na linha inicial: pedidos contém um método SIP e seus parâmetros, e respostas possuem um código de status junto com um curto texto informativo. Abaixo são mostradas duas mensagens SIP: um pedido e sua respectiva resposta. Nesse exemplo, ambas mensagens não possuem um corpo de mensagem (lembre que isso é opcional): Pedido: REGISTER sips:ss2.biloxi.example.com SIP/2.0 Via: SIP/2.0/TLS client.biloxi.example.com:5061;branch=z9hG4bKnashds7 Max-Forwards: 70 From: Bob <sips:bob@biloxi.example.com>;tag=a73kszlfl To: Bob <sips:bob@biloxi.example.com> Call-ID: 1j9FpLxk3uxtm8tn@biloxi.example.com CSeq: 1 REGISTER Contact: <sips:bob@client.biloxi.example.com> Content-Length: 0 Resposta: SIP/2.0 200 OK Via: SIP/2.0/TLS client.biloxi.example.com:5061;branch=z9hG4bKnashd92 ;received=192.0.2.201 From: Bob <sips:bob@biloxi.example.com>;tag=ja743ks76zlflH To: Bob <sips:bob@biloxi.example.com>;tag=37GkEhwl6 Call-ID: 1j9FpLxk3uxtm8tn@biloxi.example.com CSeq: 2 REGISTER Contact: <sips:bob@client.biloxi.example.com>;expires=3600 Content-Length: 0 O pedido exemplificado foi uma mensagem do tipo REGISTER, que é um tipo de método SIP. Um método pode ser entendido como um comando enviado de um participante a outro. A resposta contém o status 200 OK, que significa que o pedido foi atendido com sucesso. Por fim, ambas mensagens contiveram um conjunto de cabeçalhos necessários para caracterizá-las, dentre eles Via, From, To, Call-Id, CSeq, Contact e Content-Length. As tabelas a seguir descrevem resumidamente os principais métodos e cabeçalhos SIP. Método SIP Descrição REGISTER Usado por um agente para notificar a rede SIP (outros agentes) sobre sua URI de contato INVITE Usado para estabelecer sessões entre dois agentes ACK Confirma respostas finais a requisições INVITE BYE Termina uma sessão previamente estabelecida CANCEL Encerra tentativas de chamadas OPTIONS Consulta um agente sobre suas capacidades Tabela de métodos SIP (não exaustiva ... apenas os principais métodos) Cabeçalho SIP Descrição Obrigatoriedade Uso Via Registra a rota seguida por uma requisição, sendo usado para que respostas sigam o caminho inverso Requisição e resposta Requisição e resposta To Identifica o destinatário de uma requisição Requisição e resposta Requisição e resposta From Identifica o originador da requisição Requisição e resposta Requisição e resposta Call-Id Identifica univocamente uma chamada entre um UAC e um UAS. Requisição e resposta Requisição e resposta CSeq Numera as requisições de uma mesma chamada de um mesmo UAC Requisição Requisição e resposta Contact Identifica o originador da requisição ou o recurso requisitado Requisição e resposta Max-Forwards Máximo número de saltos que a requisição pode atravessar Requisição Requisição Content-Length Informa a quantidade de bytes do corpo da mensagem Requisição e resposta Date Informa a data e horário de uma requisição ou resposta Requisição e resposta Supported Lista uma ou mais opções suportadas por um UAC ou UAS Requisição e resposta User-Agent Informa sobre o agente (o programa) originador de uma requisição Allow Informa os métodos SIP aceitos pelo UAS Resposta Content-type Informa o tipo de conteúdo contido no corpo da mensagem WWW-Authenticate Informa que o UAC deve se autenticar para o UAS (e como isso deve ser feito) Resposta Authorization Contém as credenciais para autenticar o UAC para o UAS Requisição Tabela de cabeçalhos SIP (não exaustiva ... apenas os principais cabeçalhos) Resposta Classe 1XX Informativas 2XX Sucesso 3XX Redirecionamento 4XX Falha na requisição 5XX Falha no servidor 6XX Falha global Tabela com as classes de respostas Diagramas de chamadas Alguns tipos de chamadas VoIP com SIP são recorrentes, estando representadas nas subseções a seguir. Registro de agente SIP em um proxy SIP Esta chamada ocorre entre um agente SIP e um servidor de registro SIP (SIP Registar), que está implementado tipicamente em um proxy SIP, um gateway de media, ou um PBX IP (este último incorpora as funções dos dois primeiros com as de um PBX). O registro do agente SIP tem por finalidade fazer com que o servidor de registro SIP conheça a localização do agente (endereço IP e port usado pelo UAS). Fone 1 Proxy SIP ou PBX IP | | | REGISTER | |---------------------------->| | 401 Unauthorized | |<----------------------------| | REGISTER | |---------------------------->| | 200 OK | |<----------------------------| | | Chamada direta entre dois agentes SIP Uma chamada direta entre dois agentes envolve uma transação INVITE, em que um agente convida o outro a estabelecer uma sessão SIP com um determinado tipo de media (ex: audio). A chamada é finalizada quando um dos agentes inicia uma transação BYE. Fone 1 Fone 2 | | | INVITE | |----------------------->| | 180 Ringing | |<-----------------------| | | | 200 OK | |<-----------------------| | ACK | |----------------------->| | RTP Media | |<======================>| | | | BYE | |<-----------------------| | 200 OK | |----------------------->| | | Chamada entre dois agentes SIP com intermediação de um Proxy SIP A principal diferença entre este tipo de chamada e o anterior é o uso de um (ou mais) proxy SIP entre os dois agentes. O proxy SIP tem por finalidade ajudar na realização das chamadas, uma vez que usualmente incorpora a função de servidor de registro. Um proxy SIP encaminha chamadas para o agente chamado, ou para outro proxy mais próximo do destino, podendo aplicar regras de controle de acesso quanto a quem pode realizar chamadas para quem. Fone 1 Proxy SIP ou PBX IP Fone 2 (directmedia=yes) | | | | INVITE | | |--------------->| INVITE | | 100 Trying |--------------->| |<---------------| 100 Trying | | |<---------------| | | | | | 180 Ringing | | 180 Ringing |<---------------| |<---------------| | | | 200 Ok | | 200 Ok |<---------------| |<---------------| | | ACK | | |--------------->| ACK | | |--------------->| | | | | RTP Media | |<===============================>| | | | | | BYE | | BYE |<---------------| |<---------------| | | 200 Ok | | |--------------->| 200 Ok | | |--------------->| | | | | | | Chamada entre dois agentes SIP com intermediação de um gateway de media Este caso é parecido com o anterior, que usa um proxy SIP. A diferença está na intermediação do fluxo de media, que é feita pelo gateway de media. Isso possibilita que dois agentes estabeleçam uma chamada mesmo usando codecs diferentes, pois o gateway de media fará a tradução entre codecs. Fone 1 PBX IP Fone 2 (directmedia=no) | | | | INVITE | | |--------------->| INVITE | | 100 Trying |--------------->| |<---------------| 100 Trying | | |<---------------| | | 180 Ringing | | 180 Ringing |<---------------| |<---------------| | | | 200 Ok | | 200 Ok |<---------------| |<---------------| | | ACK | | |--------------->| ACK | | |--------------->| | RTP Media | RTP Media | |<==============>|<==============>| | BYE | | |--------------->| BYE | | |--------------->| | | 200 Ok | | 200 Ok |<---------------| |<---------------| | | | | Chamada entre dois agentes SIP com intermediação de um gateway de media e uso de re-INVITE O uso de re-invite possibilita que o fluxo de media seja estabelecido diretamente entre os agentes SIP, caso usem o mesmo codec. Assim, evita-se a carga de processamento envolvida na intermediação pelo gateway de media. Isso é feito com o envio pelo gateway de media (representado abaixo por um PBX IP) de um novo INVITE para cada agente SIP, após a sessão SIP estar estabelecida. Esse novo INVITE contém uma descrição de media (mensagem SDP embutida no corpo da mensagem INVITE) com a localização do outro agente SIP - isso é, seu endereço IP, port UDP para a stream RTP e codec a ser usado. Fone 1 PBX IP Fone 2 (directmedia=yes) | | | | INVITE | | |--------------->| INVITE | | 100 Trying |--------------->| |<---------------| 100 Trying | | |<---------------| | | 180 Ringing | | 180 Ringing |<---------------| |<---------------| | | | 200 Ok | | 200 Ok |<---------------| |<---------------| | | ACK | | |--------------->| ACK | | INVITE |--------------->| |<---------------| INVITE | | 200 OK |--------------->| |--------------->| 200 OK | | ACK |<---------------| |--------------->| ACK | | |<---------------| | | | RTP Media | |<===============================>| | BYE | | |--------------->| BYE | | |--------------->| | | 200 Ok | | 200 Ok |<---------------| |<---------------| | | | | Correção para o wireshark O wireshark instalado no Ubuntu 14.04, como nas VM do laboratório, possui um bug que impede que se visualize a análise do fluxo de chamadas VoIP. Nessa versão, quando se seleciona no menu Telephony->VoIP Calls, e em seguida clica-se em uma das chamadas apresentadas e depois o botão Flow, o wireshark termina a execução. A solução para esse problema envolve instalar uma versão mais recente do wireshark: sudo add-apt-repository ppa:wireshark-dev/stable sudo apt-get update sudo apt-get install wireshark-gtk ... e após a instalação execute wireshark-gtk. Atividades Nas análises pedidas a seguir, faça o seguinte: Desenhe um diagrama dos diálogos SIP identificados, destacando os agentes SIP envolvidos, métodos SIP e códigos de resposta. Investigue os cabeçalhos das mensagens SIP, identificando as informações que relacionam as mensagens de um mesmo diálogo. Diagnostique o resultado da chamada: se teve sucesso ou não (e qual foi o problema, caso tenha falhado). Descubra a duração das chamadas com base na captura. Capture os pacotes de uma chamada com sucesso entre dois ramais. Identifique a sequência de mensagens que formam o diálogo SIP em questão. Repita a captura, porém para uma chamada feita para um ramal que não exista (ou extensão inexistente). Repita a captura, porém para uma chamada feita para um ramal existe, mas que não esteja registrado. Repita a captura, porém para uma chamada feita para um uma extensão que seja atendida pela própria central. Capture os pacotes de uma chamada com sucesso entre dois ramais. Além de identificar a sequência de mensagens que formam o diálogo SIP, analise os parâmetros de midia da chamada. Analise estes arquivos de captura, e descreva as chamadas ali realizadas: Captura: com reinvite Captura: sem reinvite Configure uma extensão em sua central para receber uma chamada vinda de uma câmera IP (que será ativada pelos professores). Em seguida, capture uma chamada vinda da câmera, e analise como se constiui o diálogo SIP e a descrição de midia vindos da câmera. Que semelhanças (e diferenças) existem em relação a chamadas entre ramais ?

07/03: O transporte do audio nas chamadas VoIP

Aula 6

SDP (Session Description Protocol) RFC 4566: SDP Um bom texto sobre SDP Ao iniciar uma chamada com SIP, a negociação de midia a ser transmitida é especificada no corpo da mensagem INVITE. O formato da especificação é descrito pelo protocolo SDP (Session Description Protocol), contendo as seguintes informações: Endereço IP Perfil RTP (usualmente RTP/AVP) Número de port do protocolo de transporte (usualmente UDP) Tipo de midia (audio, video, e possivelmente outros) Esquema de codificação de midia (o tipo de codec a ser usado) Assunto da sessão (uma descrição) Horários de início e fim Identificação do contato da sessão Assim como SIP, SDP codifica suas informações em texto simples. Uma mensagem SDP é composta por linhas de texto chamadas de campos, cujos nomes são abreviados por uma única letra. Os campos de uma mensagem SDP são: Tabela de campos SDP Um exemplo de mensagem SDP segue abaixo: A descrição completa de cada campo, e os possíveis valores que ele pode assumir, pode ser lida nas referências (em especial, este capítulo de livro). Protocolo RTP Transparências Uma FAQ sobre RTP (muito boa) RFC 3550: RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications Capítulo 11 do livro SIP: Understanding the Session Initiation Protocol, 3rd ed Cap. 7 do livro Redes de Computadores e a Internet, 5a edição, de James Kurose. O protocolo RTP (Real-Time Protocol) foi desenvolvido para possibilitar o transporte de datagramas de tempo-real contendo voz, video, ou outro tipo de dados, sobre IP. Tanto H.323 quanto o modelo SIP usam RTP para o transporte de media, tornando-o o padrão mais comum para comunicações desse tipo na Internet. Apesar desse protocolo não prover qualidade de serviço (i.e. ele não possui mecanismos para atender tais tipos de requisitos), ele torna possível a detecção de alguns dos problemas introduzidos por uma rede IP, tais como: Perda de pacotes Atraso fim-a-fim variável Chegada de pacotes fora de ordem Esses problemas não são novidade ... nós já os discutimos nas aulas sobre transmissão de dados multimidia. O que há de novo é um protocolo que dá subsídios para as técnicas que buscam atender requisitos de qualidade de serviço. Esses subsídios são informações providas pelo RTP para ajudar a identificar os problemas citados acima, as quais são: Identificação do tipo do conteúdo que está sendo carregado (codec): isso informa ao receptor como ele deve decodificar o conteúdo transportado (ver esta tabela de identificadores de codec usados pelo RTP) Numeração de sequência: essa informação possibilita identificar pacotes perdidos ou fora de ordem. Marcação de tempo (timestamp): com isso é possível efetuar o cálculo de variação de atraso e implementar algum mecanismo de sincronização com a fonte (ex: atraso de reprodução). Essas informações fazem parte da PDU RTP, como se pode ver a seguir: Localização do RTP na camada de transporte Cabeçalho RTP Perfil RTP/AVP, com codecs e seus códigos numéricos RTCP Além do RTP, o protocolo auxiliar RTCP (Real-Time Control Protocol, também definido na RFC 3550) foi definido para o monitoramento da entrega dos pacotes (recepção da stream). Com esse protocolo, os participantes de uma sessão de media podem fazer o intercâmbio de relatórios e estatísticas. Cada tipo de relatório é transportado por um tipo de pacote RTCP. O uso de relatórios possibilita o feedback sobre a qualidade da comunicação, incluindo informações como: Número de pacotes enviados e recebidos Número de pacotes perdidos Jitter (variação de atraso) Os cinco tipos de relatórios são: Relatório do transmissor (Sender Report - SR) Relatório do receptor (Receiver Report - RR) Descrição da fonte (Source Description - SDES) Bye Específico da aplicação (Application Specific - APP) Como o tráfego RTCP é puramente overhead, o protocolo foi projetado para que seu consumo da capacidade da rede seja constante, não importa quantos participantes da sessão de media existam. A ideia é que quanto mais participantes houver, menos frequentemente os relatórios RTCP são enviados. Por exemplo, se em uma conferência houver somente dois participantes, os relatórios podem ser enviados a cada 5 segundos. Se houver quatro participantes, os relatórios são enviados a cada 10 segundos. Com isso o consumo de banda para relatórios se mantém constante e previsível. Atividade Essa atividade busca ilustrar os fluxos RTP com um exemplo: Estabeleça uma chamada VoIP entre dois softphones usando o Asterisk como intermediário, inclusive do áudio. Execute o wireshark no computador onde roda o Asterisk, e ative a captura de datagramas UDP. Procure no wireshark as mensagens SIP trocadas entre os softphones e o Asterisk. Observe os cabeçalhos Call-Id, From, To, Via, CSeq das mensagens SIP. Quais mantiveram seus valores ao longo de todas transações, e quais mudaram ? As mensagens SIP tinham por objetivo estabelecer uma chamada de áudio entre os softphones. Essa informação está no corpo das mensagens INVITE, o qual possui uma mensagem de outro protocolo chamado SDP. Observe as informações contidas na mensagem SDP, e identifique: O tipo de midia a ser transmitida O endereço IP, port e protocolo de transporte de midia a serem usados para essa transmissão. Os codecs que podem ser usados para a transmissão de midia. A negociação sobre a transmissão de midia se concretiza na mensagem 200 OK em resposta ao INVITE. Observe que ela também contém uma mensagem SDP. Observe as informações ali contidas e compare-as com as que havia no INVITE. Como essa resposta complementa o que foi informado no INVITE ? Uma vez estabelecida a chamada, ocorre a transmissão da midia. Qual o protocolo utilizado ? Que informações ele contém em seu cabeçalho ? Descubra essas informações observando o que mostra o wireshark. Experimente estabelecer chamadas com diferentes codecs, e observe a negociação realizada com SDP. Observe os pacotes RTP capturados pelo Wireshark. Selecione alguns deles e investigue as informações contidas em seu cabeçalho. Procure identificar o codec usado e as marcações de tempo. Refaça os exercícios anteriores, agora ativando o recurso de Reinvite.

13/03: Continuação das atividades da Aula 6

Aula 7

14/03: VoIP e NAT

Aula 8

A existência de um ou mais tradutores NAT entre telefones dificulta o estabelecimento de chamadas. Isso porque o NAT modifica o endereço IP e port (UDP ou TCP) de origem de pacotes que viajam da rede interna para a externa, o que fica inconsistente com o que foi negociado na chamada com SDP. Há alguma abordagens para contornar esse problema: Informando o endereço IP e port UDP que de fato aparecerão para a rede externa: proposta do STUN e ICE, porém nem sempre funciona (STUN) ou é complicado (ICE). Usando gateway de midia: abordagem mais comum, por ser mais fácil de ser implantada e dar bons resultados. Para entendermos os problemas causados pelo NAT na telefonia IP, iremos primeiramente fazer uma investigação utilizando como base para isso todo o conhecimento sobre os protocolos SIP, SDP e RTP previamente adquiridos. Assim, iremos implementar os cenários descritos na Atividade 1 e posteriormente Atividade 2, fazer chamadas de teste, capturar os pacotes destas chamadas utilizando o Wireshark e posterior análise destes. Atividade 1- Softphone atrás de NAT A comunicação entre canais SIP internos a cada PABX IP de cada aluno deve estar funcionando corretamente (sinalização e áudio) tanto com REINVITE como SEM REINVITE; A comunicação entre canais SIP de diferentes PABX IP deve estar funcionando corretamente tanto com REINVITE como SEM REINVITE; Cada aluno deve montar uma estrutura de rede que será apresentada em aula utilizando AP TP-LINK; Fazer as devidas configurações para que tenha áudio nas comunicações entre os diferentes PABX IP. Solução utilizando o Asterisk Dicas sobre Asterisk + NAT O Asterisk pode ajudar a viabilizar a comunicação com telefones VoIP que estão atrás de gateways NAT. Na definição de cada canal SIP devem-se incluir as opções: nat=yes qualify=yes directmedia=no Aqui tem uma boa explicação sobre o que fazem essas opções. Atividade 2- Asterisk atrás de NAT Configurar a rede indicada na figura acima. Para isso, utilizar uma VM Servidor como roteador com NAT habilitado; Abrir o Wireshark na máquina onde o Asterisk está instalado; Tentar registrar um usuário SIP usando o softphone mostrado na figura. Foi possível? A máquina Asterisk recebeu alguma solicitação? Fazer as configurações necessárias para que o Asterisk receba as as solicitações vindas do softphone; Uma vez o usuário estando registrado, fazer testes de chamadas e verificar se há áudio. Solução utilizando o Asterisk Redirecionamento de portas em Roteador Linux Para fazermos o redirecionamento de um fluxo entrante para outro servidor, devemos executar o seguinte: iptables -t nat -A PREROUTING -d ip_de_destino_do_pacote -p protocolo --dport porta_de_destino -j DNAT --to ip_servidor_interno:porta_servidor_interno </syntaxhighlight> Para vermos as regras de NAT criadas executamos o seguinte comando: iptables -t nat -L</syntaxhighlight> Configuração sip.conf Se for o Asterisk que está atrás de NAT, então deve-se configurar seu IP válido, de forma que o PBX possa informá-lo nas mensagens SDP para as streams de audio. Para isso, deve-se acrescentar em sip.conf na seção [general] [1]: [general] externip=IP_público ; devem-se informar as redes privativas onde está o Asterisk (pode haver mais de uma ... basta repetir o ; atributo localnet para cada subrede). Isso é importante para que o Asterisk saiba quando usar o IP ; público (para telefones fora de sua rede) ou privativo (telefones dentro de sua rede) nas mensagens ; SDP que especificam o IP e port UDP para as streams RTP. localnet=prefixo/máscara OBS: isso só funciona quando o Asterisk está no caminho da stream de áudio. No caso de telefones VoIP que conversam diretamente, só resta STUN ou alguma outra técnica do tipo ... Dica para testar o áudio Para testar o áudio com apenas um softphone logado você pode criar uma extension no arquivo extensions.conf que toque uma música. Segue abaixo: exten=>999,1,Answer exten=>999,n,Playback(tt-monkeys) exten=>999,n,Hungup()</syntaxhighlight> Ativar NAT em Roteador Linux Configurar as máquinas servidoras para fazer NAT:iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.0.1.0/24 -o eth0 -j MASQUERADE</syntaxhighlight> Lembre-se de adequar a interface (eth0, eth1, ...) para o seu caso e também a rede (10.0.2.0/24, 10.0.3.0/24. ...). Como configurar o cenário Na máquina Servidor executar os seguintes comandos: 1 - Ativar uma segunda interface de rede da máquina virtual em modo Brigde com a sua ethX: 2 - Configurar uma interface na rede externa: sudo ifconfig ethx 191.36.8.x/26 3 - Configurar o gateway default: route add default gw 191.36.8.254</syntaxhighlight> 4 - Editar o arquivo /etc/resolv.conf e acrescentar a seguinte linha: nameserver 200.135.37.65</syntaxhighlight> 5 - Configurar uma interface de rede para criar uma rede interna: sudo ifconfig ethx 192.168.x.y/24 6 - Tornar uma máquina Linux roteador: echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward 7 - Ativar o NAT na interface externa do firewall (eth0 na nossa rede de teste): iptables -t nat -A POSTROUTING -o ethx -j MASQUERADE 8 - Fazer o redirecionamento de portas no servidor para que as portas SIP 5060 e RTP de 10000 a 20000, devemos executar o seguinte: iptables -t nat -A PREROUTING -d ip_externo_servidor -p udp --dport 5060 -j DNAT --to ip_do_asterisk:5060 iptables -t nat -A PREROUTING -d ip_externo_servidor -p udp --dport 10000:20000 -j DNAT --to ip_do_asterisk </syntaxhighlight> Na máquina Gráfico executar os seguintes comandos: 1 - Executar o seguinte comando: sudo service network-manager stop</syntaxhighlight> 2 - Configurar a interface de rede eth0 conforme abaixo: sudo ifconfig ethx 1192.168.x.y/24 3 - Configurar uma rota default: sudo route add default gw 192.168.x.y 4 - Editar o arquivo /etc/resolv.conf e acrescentar a seguinte linha: nameserver 200.135.37.65</syntaxhighlight>

20/03: Continuação das atividades da Aula 8

Aula 9

21/03: Funções de PABX

Aula 10

Funções usando o plano de discagem Para implantar funcionalidades conhecidas ou novas no Asterisk usando o plano de discagem, devem-se conhecer alguns recursos avançados. Aqui são apresentados quatro deles: extensões especiais, aplicações, padrões de extensões e variáveis. Aplicações As aplicações são usadas no plano de discagem. Assim, o processamento de uma chamada se faz pela execução sucessiva de aplicações, de forma a se obter o efeito desejado. Lista completa de aplicações do Asterisk Dial Encaminha a chamada para um destino. Exemplo: exten=>_1XXXX,1,Dial(SIP/${EXTEN}) same=>n,hangup Background Toca um arquivo de som como música de fundo. Esse arquivo deve estar em /usr/share/asterisk/sounds, e ser codificado com codec PCM ou WAV. Exemplo: exten=>666,1,Answer same=>n,Background(hello-world) same=>n,Hangup Playback Toca um arquivo de som. A diferença em relação a Background é que Playback devolve o controle ao Asterisk (i.e. ao plano de discagem) somente após tocar todo o arquivo. Esse arquivo deve estar em /usr/share/asterisk/sounds, e ser codificado com codec PCM ou WAV. Exemplo: exten=>666,1,Answer same=>n,Playback(hello-world) same=>n,Hangup Wait Força uma espera durante o processamento da chamada. Exemplo: exten=>666,1,Answer same=>n,Playback(hello-world) same=>n,Wait(1) same=>n,Playback(beep) same=>n,Hangup Answer e Hangup Answer atende uma chamada. Hangup termina uma chamada. Exemplo: exten=>666,1,Answer same=>n,Playback(hello-world) same=>n,Hangup GoTo Pula para um contexto (opcional), extensão, prioridade específica. Exemplo: exten=>100,1,GoTo(vendas,s,1) GoToIf Expressões no Asterisk Trata-se do comando GoTo condicional. Sua sintaxe é: GoToIf(condição?[rótulo se verdade]:[rótulo se falso]) Os rótulos podem assumir a forma: [[contexto],extensão,]prioridade Exemplo: [alunos] exten=>6111,1,GoToIf($["${CALLERID(num)}" != "6112"]?2:4) same=> n,Dial(SIP/6111,30) same=> n,Hangup same=> n,Answer same=> n,Playback(hello-world) same=> n,Hangup Set Modifica o valor de uma variável. Exemplo: exten=>666,1,Set(Tentativas=1) same=>2,Dial(SIP/666,10) same=>3,Set(Tentativas=${Tentativas}+1) same=>4,GoToIf($[${Tentativas} < 2]?2:5) same=>5,Hangup Log Grava um texto qualquer no log do Asterisk. Exemplo: exten=>666,1,Log(DEBUG,"Chamada para 666") same=>n,Dial(SIP/666,10) same=>n,Hangup NoOp Não faz nada, sendo útil para depurar o plano de discagem. Exemplo: exten=>100,1,NoOp(${CONTEXT}) Padrões de extensões Tutorial sobre padrões de extensões no plano de discagem Extensões podem ser representadas de forma compacta com padrões de extensões. Com esse recurso, muitas extensões podem ser atendidas com um único conjunto de regras, evitando um plano de discagem repetitivo. Por exemplo, se uma empresa possui ramais entre 100 e 199, o plano de discagem pode ser escrito assim: exten=>_1XX,1,Dial(SIP/${EXTEN}) same=>n,Hangup A extensão _1XX contida na primeira linha está escrita como um padrão (pattern), pois inicia com o caractere _. Os caracteres que seguem _ indicam cada dígito que deve aparecer para satisfazer essa extensão. Nesse exemplo, deve aparecer 1 seguido de dois dígitos quaisquer entre 0 e 9 (é esse o significado do caractere X). Desta forma, essa extensão atende qualquer número entre 100 e 199. Por fim, o número de fato chamado é armazenado na variável ${EXTEN}, que pode assim ser usada dentro da regra de discagem. Alguns caracteres têm significado especial em padrões, como mostrado no exemplo (caractere X). A tabela abaixo lista esses caracteres: Caractere Descrição X Qualquer dígito entre 0 e 9 Z Qualquer dígito entre 1 e 9 N Qualquer dígito entre 2 e 9 [13-6] Qualquer dígito entre os colchetes (no exemplo, 1,3,4,5,6) . Qualquer sequência de um ou mais dígitos ! Qualquer sequência de zero ou mais dígitos Variáveis Variáveis do Asterisk O uso de variáveis no Asterisk possui funcionamento semelhante àquele encontrado nas linguagens de programação, permitindo ao “programador” utilizar variáveis já definidas pelo Asterisk bem como definir suas próprias variáveis. As definições das variáveis devem ser feitas no arquivo extensions.conf. A sintaxe para trabalhar com variáveis no Asterisk é semelhante a do c-shell, porém as variáveis definidas pelo usuário não são sensíveis a caixa, ou seja, VAR e var referem-se à mesma variável. Para definir uma variável: VAR=valor Para obter o valor de uma variável: ${VAR} Existem três tipos de variáveis: Variáveis globais: Variáveis que estarão disponíveis a todos os canais e contextos em um plano de discagem. Essas devem ser declaradas dentro do contexto [globals] existente no arquivo extensions.conf ou utilizando a função GLOBAL() no plano de discagem. Variáveis do canal: Variáveis que estão associadas especificamente com uma unica ligação. São definidas durante a chamada e só estão disponíveis para os participantes desta chamada. O Asterisk já define algumas variáveis específicas ao canal (Ex: ${CALLERID(num)}). Variáveis de ambiente: São as variáveis obtidas do sistema operacional. Estas são referenciadas através do comando ENV. Ex: ${ENV(path)}. Abaixo se pode ver um exemplo de plano de discagem que usa variáveis: [globals] ; definicao de uma variavel global VENDAS=SIP/6112 [alunos] ; definicao de uma variavel global atraves do comando Global e aplicacao Set exten=> 6666,1,Set(GLOBAL(COMPRAS)=SIP/6113) exten=> 6666,2,NoOp(${GLOBAL(COMPRAS)}) ; definicao de uma variavel especifica ao canal exten=> 7777,1,Set(teste=1) exten=> 7777,n,NoOp(${teste}) exten=> 7777,n,Set(teste=$[${teste} + 1]) exten=> 7777,n,NoOp(${teste}) exten=> 7777,n,Hangup Extensões especiais Além das extensões criadas pelo usuário, o Asterisk apresenta algumas extensões especiais, tais como: s (start): tem por objetivo tratar qualquer chamada que entre em um contexto e que não tenha um destino específico. i (invalid): tem por objetivo tratar entradas inv ́lidas em um menu interativo t (timeout): Em um menu interativo intercepta a chamada caso o usuário não forneça uma entrada dentro de um período de tempo estipulado. Atividades Faça com que chamadas para números externos à sua central recebam o prefixo 048. Faça com que números externos sempre saiam pela operadora Pastel Telecom, que tem um prefixo 66. Façam com que chamada para celulares, que têm primeiro dígito entre 6 e 9, sejam sempre encaminhados por um determinado tronco. Faça com que chamadas que saiam de sua central tenha como identificador de chamada o número da central e o nome do originador da chamada. Dica: ver a variável predefinida CALLERID do Asterisk. Dica Crie uma extensão que, caso não seja atendida em 15 segundos, uma gravação seja apresentada comunicando que o ramal chamado está indisponível. Dica:: ver os comandos Dial e Playback. Crie outra extensão que, se não for atendida em 15 segundos, seja encaminhada para outro ramal (ex: telefonista). Crie outra extensão cujas chamadas estejam limitadas em 60 segundos após o atendimento. Se esse tempo for excedido, dois beeps devem ser apresentados (um beep por segundo) e chamada é encerrada. Dica: ver o comando Dial Modifique o exercício anterior para que os dois beeps sejam apresentados 10 segundos antes da chamada exceder o tempo limite de 60 segundos. Modifique a extensão do exercício 6 para que o encaminhamento para outro ramal ocorra somente se o primeiro ramal estiver ocupado. Se estiver indisponível, a chamada deve ser terminada. Dica: ver o comando GotoIf Crie uma extensão que está associada a um grupo de ramais. Uma chamada para essa extensão é encaminhada simultaneamente para todos os ramais do grupo. O primeiro ramal que atender captura a chamada Crie uma extensão que, ao receber uma chamada, apresente uma mensagem dizendo digite um ramal, e em seguida espere até 10 segundos para que um ramal seja digitado. Se nenhum ramal for digitado, a chamada é desviada para a telefonista. Crie uma extensão que reproduza um áudio três vezes usando o conceito de contador (uma variável que controle a quantidade de repetições). Crie uma extensão que, ao receber uma chamada, apresente uma mensagem de voz informando a data e horário no seguinte formato: dia, mês, dia da semana, hora, minuto, segundo. Crie uma extensão que somente pode receber chamadas dentro de determinados horários. Fora desses horários uma gravação deve ser reproduzida.Ver GotoIfTime Crie uma extensão que, enquanto se espera que a chamada seja atendida, o chamador escute uma música. Dica: ver a funcionalidade de música em espera (music on hold). Crie um serviço que possibilite saber se um determinado ramal SIP está disponível. Esse serviço deve retornar uma mensagem de voz informando o estado do ramal em questão (disponível, ocupado, indisponível).

27/03: Continuação Aula 10

Aula 11

28/03: Continuação Aula 10

Aula 12