Redes Multimídia (diário 2016-1)
Redes Multimidia: Diário de Aula 2016-1
Professora: Simara Sonaglio
E-mail: simara.sonaglio@ifsc.edu.br
Encontros: 2a feira/09:40, 3a feira/09:40
Atendimento paralelo:
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
Avaliações
Diário das aulas
Aula 1 - 22/03/16
Apresentação |
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Apresentação da disciplina: conteúdo, bibliografia e avaliação, laboratório. |
Aula 2 - 28/03/16
Caracterização de midias |
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Compressão de video
Técnicas usadas para compressão de video:
Atividade1) Copie esta imagem para seu computador, e recorte uma parte com dimensões 128x128 pixels (use o gimp). 1.1) Qual o tamanho dessa imagem no formato BMP com 24 bpp ? 1.2) Qual o tamanho dessa imagem no formato PNG ? E no formato JPG ? 1.3) Crie uma nova imagem com dimensões 128x128 pixels e que seja toda preta, e determina seu tamanho nos formatos BMP com 24 bpp, PNG e JPG. 1.4) O que se pode concluir quanto à representação digital das imagens ? |
Aula 3 - 04/04/16
Aula 3 no dia 29/03/2016 foi suspensa e deverá ser reposta posteriormente.
Caracterização de midias | ||||||||||||||||||||||||||||
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Compressão de audioTécnicas usadas:
Pacotes a instalar
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Aula 4 - 05/04/16
Transmissão de midias |
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Atividade Resolver Problemas 10, 11 e 12 da 5ª ed. do Kurose para entregar. |
Aula 5 - 11/04/16: Introdução a Voz sobre IP (VoIP)
- Transparências
- Introdução a VoIP e SIP
- RFC 3261: Session Initiation Protocol (SIP)
- Tecnologias VoIP para smartphones
- QoS for VoIP (Cisco)
- QoS for VoIP (voip-info)
- ITU-T G.114: One Way Transmission Time
- SIP: Understanding the Session Initiation Protocol, 3rd ed (muito bom livro) ... (cópia online)
- Mensagens, Transações, Diálogos e Chamadas SIP
VoIP: transmissão de voz usando protocolos da arquitetura TCP/IP, com o objetivo de estabelecer chamadas semelhantes a chamadas telefônicas. Alguns exemplos de aplicações ou padrões VoIP são:
Uma chamada VoIP entre dois telefones IP é feita através da rede de dados.
A realização de chamadas VoIP implica a necessidade de alguns mecanismos:
- Sinalização: deve haver alguma forma de um usuário iniciar uma chamada para outro usuário, de forma parecida com uma chamada telefônica convencional. A sinalização é responsável por possibilitar que um usuário convide outro para o estabelecimento de uma chamada, e para notificar sobre sua aceitação ou não. Além disso, a sinalização deve participar da definição sobre as características da chamada, tais como o codec de áudio.
- Transmissão de midia: a voz precisa ser digitalizada com algum codec então transmitida entre os participantes da chamada. O transporte da voz digitalizada implica o uso protocolos capazes de encapsulá-la e de atender ou dar subsídios ao atendimento de seus requisitos de qualidade de serviço (atrasos fim-a-fim e variação de atraso, taxa de perdas).
Em RMU será estudado o modelo SIP para VoIP, o qual se compõe de um conjunto de padrões abertos para tratar dos vários aspectos envolvidos na realização de chamadas. Esse modelo, como diz seu nome, tem como principal elemento o protocolo de sinalização SIP (Session Initiation Protocol).
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)
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 |<---------------|
|<---------------| |
| | |