PJI11104-2016-2
Endereço encurtado: http://bit.ly/pji420162
Projeto Integrador IV
Professores: Marcelo Maia Sobral ( Facebook) e Simara (simara.sonaglio@ifsc.edu.br)
Encontros: 2a feira/18:45, 3a feira/19:00
Atendimento paralelo: 2a e 3a feira 18:30 h
Coordenadoria pedagógica (Graciane): graciane@ifsc.edu.br (3381-2890, 3381-2842)
Objetivo Geral
- Implantar um PABX IP integrado com serviços de telefonia fixa e móvel convencionais.
- Prover a infraestrutura de rede necessária para o adequado funcionamento deste PABX IP.
- Integrar os serviços de telefonia com outros serviços de rede.
Ementa
O foco do Projeto Integrador está oferta de serviços ao usuário final e na convergência de serviços de telecomunicações, incluindo a integração dos serviços de telefonia fixa, móvel e VoIP. Na parte de redes de computadores, além do suporte de comunicação para a convergência de serviços, também será tratado a instalação de servidores Web, Email, Telefonia IP, administração de sistemas e usuários, compartilhamento de recursos, etc.
Bibliografia básica
- KUROSE, J. e ROSS, K. Redes de Computadores e a Internet: Uma abordagem top-down. Tradução da 3a edição, Addison Wesley, 2006.
- COLCHER, Sérgio. VOIP: voz sobre IP. Rio de Janeiro: Elsevier, 2005.
Bibliografia complementar
- VALLE, O. T. Administração de Redes com Linux: Fundamentos e práticas. Publicação IFSC. 2010.
Links interessantes
Avaliações
Diário de Aula 2016-2
15/08: Apresentação da disciplina
Aula 1 |
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Itens a serem implementados no PABX IP:
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16/08: Instalação do Asterisk
Aula 2 |
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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.
PBX IP Asterisk
Características Básicas: faz tudo que um PABX pequeno e simples faz e pouco mais
Plano de discagemO 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:
[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
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
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
Canais SIPCada 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=maria ; 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
insecure=port,invite ;
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=joao ; 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
insecure=port,invite ;
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
Como se pode notar, a declaração de um canal SIP envolve muitos parâmetros que envolvem autenticação, controle de acesso, localização na rede, codecs e possivelmente outras capacidades. Como os valores de alguns parâmetros podem ser iguais para vários canais, o Asterisk possibilita a declaração de perfis (templates): ; Perfil alunos
[alunos](!); a sequência "(!)" define isto como um perfil
type=friend ; pode efetuar e receber chamadas
host=dynamic ; pode conectar-se a partir de qualquer endereço IP
insecure=port,invite ;
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
; Canal 2000
[2000](alunos); a sequência "(alunos)" copia as definições do perfil "alunos"
defaultuser=maria ; o nome do usuário para fins de autenticação
secret=kabrum
; Canal joao
[joao](alunos)
defaultuser=joao ; o nome do usuário para fins de autenticação
secret=blabla
Experimento: comunicação entre telefones IP ou softphones por meio de um PBX IPPara realizar esses exercícios você deve usar o Asterisk na máquina virtual rmu-asterisk. Para testar as chamadas, use um softphone em seu celular ou em um computador, e um telefone IP ou ATA.
2. Crie um plano de discagem em que todos podem fazer chamadas para todos (isso é, 100 pode chamar 101, e vice-versa). 3. Execute o softphone, configurando-o de forma autônoma (sem registrar em um servidor SIP ou PBX IP) 4. Instale um telefone IP, configurando-o também de forma autônoma. 5. 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. 6. 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. 7. 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. 8. Execute o comando rasterisk -vvv no computador do Asterisk. 9. Usando o comando sip show peers, visualize os estados dos canais SIP conhecidos pelo Asterisk. 10. Refaça uma chamada entre softphone e telefone IP, e observe o que aparece na tela do rasterisk. 11. Será possível verificar que chamadas estão em andamento no Asterisk usando o rasterisk ? Pesquise como se pode fazer isso. 12. Use o rasterisk para testar chamadas. Use o comando console dial canal_SIP para chamar um canal SIP (substitua canal_SIP pelo número a ser chamado). Ao final, execute console hangup. 13. 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). 14. Teste chamadas entre os telefones usando esse novo número. Possíveis problemas
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22/08/16: O protocolo SIP
Aula 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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O protocolo SIPO 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 SIPO 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):
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.
Tabela de métodos SIP (não exaustiva ... apenas os principais métodos)
Tabela de cabeçalhos SIP (não exaustiva ... apenas os principais cabeçalhos) Diagramas de chamadasAlguns tipos de chamadas VoIP com SIP são recorrentes, estando representadas nas subseções a seguir. Registro de agente SIP em um proxy SIPEsta 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
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| REGISTER |
|---------------------------->|
| 401 Unauthorized |
|<----------------------------|
| REGISTER |
|---------------------------->|
| 200 OK |
|<----------------------------|
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Chamada direta entre dois agentes SIPUma 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
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| INVITE |
|----------------------->|
| 180 Ringing |
|<-----------------------|
| |
| 200 OK |
|<-----------------------|
| ACK |
|----------------------->|
| RTP Media |
|<======================>|
| |
| BYE |
|<-----------------------|
| 200 OK |
|----------------------->|
| |
Chamada entre dois agentes SIP com intermediação de um Proxy SIPA 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 mediaEste 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 |<---------------|
|<---------------| |
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Chamada entre dois agentes SIP com intermediação de um gateway de media e uso de re-INVITEO 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 |
| |<---------------|
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| RTP Media |
|<===============================>|
| BYE | |
|--------------->| BYE |
| |--------------->|
| | 200 Ok |
| 200 Ok |<---------------|
|<---------------| |
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Correção para o wiresharkO 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. |
23/08/16: Entroncamentos SIP no Asterisk
Aula 4 | ||||||||||||||||||
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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.
Tronco SIPEm 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:
Atividade: estabelecendo chamadas entre diferentes PBX AsteriskNesta 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:
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29/08/16: O transporte do audio nas chamadas VoIP
Aula 5 | ||||
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SDP (Session Description Protocol)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:
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:
Protocolo RTP
RTCPAlém 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:
Os cinco tipos de relatórios são:
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 1Essa atividade busca ilustrar os fluxos RTP com um exemplo:
Atividade 2Comentar o parâmetro canreinvite=no no arquivo sip.conf e investigar a causa da falta de áudio nas chamadas detectado na última aula. |