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1 Inhaltsverzeichnis Anatol Badach Voice over IP - Die Technik Grundlagen, Protokolle, Anwendungen, Migration, Sicherheit ISBN: Weitere Informationen oder Bestellungen unter sowie im Buchhandel. Carl Hanser Verlag, München

2 Inhalt 1 Vom einfachen Telefon bis zu Next Generation Networks Vom Telefon bis zum intelligenten Netz Erfindung des Telefons Vom analogen Telefonnetz zum ISDN Vom ISDN zum Intelligenten Netz Ansätze für VoIP Allgemeines über Internet-Telefonie Erweiterung von ISDN mit einem IP-Netz IP-Netz als Backbone für PSTN/ISDN Kleines IP-Netzwerk als IP-TK-Anlage Evolution der Mobilfunknetze Aufbau der Mobilfunknetze nach GSM Aufbau von GPRS Konzept von UMTS Vereinfachte Architektur von UMTS UMTS-Ausbau und IMS VoIP und Konvergenz der Netze Von Singleservice-Netzen zum Multiservice-Netz Integration von Internet mit Intelligent Network PINT SPIRITS Gateway-Plattformen und Migration zu NGNs Konzept von Parlay/OSA Konzept von JAIN IMS als Kern von Next Generation Networks Allgemeines Konzept von IMS Mobilität von Benutzern in NGNs Registrierung der Lokation eines Benutzers VoIP-Session zwischen Benutzern VoIP-Aktivitäten bei Standardisierungsgremien, Organisationen und Foren IETF und Internet-Standards Organisation der IETF Working Groups mit VoIP-relevanten Themen ITU-T und Telekommunikationsstandards Organisation des ITU-T VoIP-betreffende SGs beim ITU-T... 52

3 VI Inhalt ETSI und VoIP Organisationen und Foren mit VoIP-Aktivitäten Schlussbemerkungen Signalisierung in Telefonnetzen und ISDN Signalisierung in Telefonnetzen ISDN-Konzept ISDN-Schnittstellen Protokollbereiche im ISDN D-Kanal-Protokoll Schicht 3 des D-Kanal-Protokolls Auf- und Abbau einer ISDN-Verbindung Signalisierungssystem Nr Funktionsteile von SS Funktionelle Struktur von SS SS7-Verlauf beim Auf- und Abbau einer ISDN-Verbindung Schlussbemerkungen TCP/IP- und VoIP-Protokolle Protokollfamilie TCP/IP Prinzip der Kommunikation im Internet Bildung von IP-Paketen Prinzip der Kommunikation im Internet Interpretation von IP-Adressen Zweistufige Adressierung Internet-Protokoll IP Transportprotokolle in IP-Netzen Verbindungsloses Transportprotokoll UDP...87 Nachteil der UDP-Fehlerkontrolle bei VoIP...88 UDP-Lite Verbindungsorientiertes Transportprotokoll TCP...90 TCP-Nutzung...91 Aufbau und Abbau einer TCP-Verbindung Einsatz von DNS Aufbau des DNS-Namensraums Resource Records Beispiel für eine Namensauflösung Ermittlung des SIP-Proxy in einer anderen Domain Protokolle für VoIP eine Übersicht...102

4 Inhalt VII 3.7 Bedeutung des Protokolls SCTP SCTP versus UDP und TCP SCTP-Assoziationen ENUM Konzept und Einsatz Bildung von ENUM-Domainnamen und NAPTR-RRs Beispiele für den ENUM-Einsatz Schlussbemerkungen VoIP und QoS in IP-Netzen QoS-Anforderungen bei VoIP Einflussfaktoren auf die VoIP-Qualität Ende-zu-Ende-Verzögerung Übermittlungszeit über ein IP-Netz Jitter-Ausgleichpuffer und Paketverluste Verfahren zur Garantie von QoS-Anforderungen Priorisierung von MAC-Frames Differentiated Services Differenzierung der IP-Pakete DiffServ-Domäne und -Region Queue-Management Priority Queueing Custom Queueing Fair Queueing Weighted Fair Queueing Class-based Weighted Fair Queueing Einsatz von RSVP Schlussbemerkungen Sprachcodierung und Echtzeitkommunikation mit RTP/RTCP Sprachcodierung bei VoIP Abtastwert-orientierte Sprachcodierung Prinzipien der Quantisierung Nichtlineare Quantisierung bei PCM Nachbildung der Spracherzeugung Segment-orientierte Sprachcodierung VoIP-relevante Sprachcodierungsverfahren Sprachqualität nach MOS-Skala Protokolle für Sprachübermittlung Bedeutung einer Session RTP/RTCP und Transportprotokolle der IP-Netze

5 VIII Inhalt 5.3 Konzept und Funktionen von RTP Aufbau von RTP-Paketen Statische und dynamische Payload-Typen Zeitstempel Berechnung und Nutzung Berechnung von Zeitstempel für RTP-Pakete Nutzung von Zeitstempel in RTP-Paketen Translator und Mixer Translator-Einsatz Mixer-Einsatz Protokoll RTCP Funktion von RTCP Typen der RTCP-Pakete Struktur der RTCP-Pakete Sender-Report (SR) Angaben im SR-Header Sender-Informationen Angaben in Report Blocks Receiver Report (RR) Einsatz von RTCP XR und VoIP-Metriken Abschätzung von QoS-Parametern Garantie der Isochronität Abschätzung von Jitter Abschätzung des Round-Trip Time Aussage über die Häufung von Paketverlusten E-Modell von der ITU-T Secure Real-time Transport Protocol (SRTP) Sicherheitsfunktionen von SRTP Key-Management-Protokoll und SRTP Gesicherte Kommunikation nach SRTP Prinzip der Integritätsprüfung und Authentifizierung SRTP- und SRTCP-Pakete Session Keys bei SRTP Vorbereitung eines RTP-Pakets zum Senden Bearbeitung eines empfangenen RTP-Pakets Schritte bei der Bearbeitung eines RTP-Pakets Kompression des RTP/UDP/IP-Headers Bedeutung von CRTP und ROHC Konzept der Kompression des RTP/UDP/IP-Headers Kompression und Dekompression nach CRTP Besonderheiten von ROHC Schlussbemerkungen...221

6 Inhalt IX 6 VoIP nach dem Standard H Systemkomponenten nach H H.323-Domains Protokollfamilie TCP/IP und H Sprach- und Videocodierung in H.323-Systemen Arten von Kanälen bei der Multimedia-Kommunikation Signalisierung nach H Schritte vor der Audio/Video-Übermittlung Schritte nach der Audio/Video-Übermittlung Fast Connect Procedure Realisierung von RAS-Funktionen Gatekeeper-Entdeckung Registrierung und Deregistrierung beim Gatekeeper Zulassung von Verbindungen Abfrage der IP-Adresse eines Endpunktes Signalisierung der Anrufe nach H Struktur von Anruf-SIG-Nachrichten beim H Anrufsignalisierung ohne Gatekeeper Direkte Anrufsignalisierung beim Gatekeeper-Einsatz Über Gatekeeper geroutete Anrufsignalisierung VoIP im Verbund mit ISDN Einsatz des Protokolls H Beschreibung von Terminal-Fähigkeiten Austausch von Terminal-Fähigkeiten Master/Slave-Festlegung Aufbau logischer Kanäle Abbau logischer Kanäle Änderung von Eigenschaften einer Verbindung Beispiel für einen Verlauf des Protokolls H Supplementary Services nach H.450.x H als Basis für Supplementary Services Beispiele für Supplementary Services Roaming bei VoIP nach H Arten von Roaming Registrierung eines Gast-Teilnehmers Ankommender Anruf zu einem Gast-Teilnehmer Abgehender Anruf aus einer Fremd-Domain Deregistrierung eines Gast-Teilnehmers Schlussbemerkungen

7 X Inhalt 7 VoIP mit SIP Verschiedene Aspekte des SIP-Einsatzes SIP und verschiedene Transportprotokolle Wichtige SIP-Besonderheiten Struktur von SIP-Adressen Funktion eines SIP-Proxy Trapezoid-Modell von SIP SIP-Verlauf im Trapezoid-Modell Unterstützung von Benutzermobilität Erweiterter SIP-Proxy als B2BUA Typischer SIP-Verlauf Angaben in SIP- Nachrichten SIP-Verlauf innerhalb einer Domain SIP-Verlauf ohne Proxy Beispiele für den Einsatz von SIP Typischer Einsatz von SIP-Proxy-Servern Umleitung einer Session mit Redirect-Server Weiterleitung einer Session mit Proxy-Servern Anrufverzweigung mit SIP Einsatz eines Voic -Servers SIP-Nachrichten ihre Bedeutung und Struktur Request-Typen Response-Klassen Aufbau von SIP-Nachrichten Struktur von SIP-Requests Struktur von SIP-Responses Wichtige Header-Felder Beschreibung von Sessions mit SDP Typischer Einsatz von SDP Bestandteile der Beschreibung einer Session Beschreibung auf dem Session-Level Zeitspezifische Angaben Beschreibung von Medien Betriebsarten bei SIP Proxy-Mode und Redirect-Mode Einsatz von Proxy- und Redirect-Server Registrierung der Lokation von Benutzern Sessionbezogene Leistungsmerkmale mit SIP Klassen der Leistungsmerkmale mit SIP Call Hold/Retrieve Anhalten/Wiederaufnahme...336

8 Inhalt XI Consultation Hold Anhalten mit Rückfrage Call Park Parken einer Session Call Pickup Übernahme einer Session Call Forwarding Weiterleitung einer Session Unattended Call Transfer Attended Call Transfer SIP-Verlauf bei Rückruf Response- und Request-Routing Konvergenz der IP-Netze und ISDN SIP und das D-Kanal-Protokoll SIP und Signalisierungssystem Nr Koexistenz von SIP und H Schlussbemerkungen VoIP-Gateways: Konzepte und Protokolle VoIP und klassische Systeme für Sprachkommunikation Konzept von MGCP Grundbegriffe bei MGCP MGCP-Commands MGCP-Responses Auf- und Abbau einer VoIP-Session nach MGCP Protokoll Megaco Konzept von Megaco Megaco-Commands Auf- und Abbau einer VoIP-Session nach Megaco Megaco und Integration von VoIP mit ISDN Schlussbemerkungen IP-Telefonie-Routing und VoIP-Peering Typische Probleme bei VoIP Routing ankommender Anrufe aus dem ISDN/PSTN Routing abgehender Anrufe Konzept und Einsatz von TRIP Bedeutung von TRIP TRIP als Bruder von BGP Vernetzung von VoIP-Zonen mit H Routing abgehender Anrufe zwischen H.323-Zonen Routing der Anrufe aus dem ISDN zu einer H.323-Zone Vernetzung von VoIP-Zonen mit SIP

9 XII Inhalt Routing der Anrufe zwischen VoIP-Zonen mit SIP Routing der ISDN-Anrufe zu VoIP-Zonen mit SIP Peering bei VoIP mit SIP Ziele und Arten von Peering Prinzip von Basic Peering Integrated Peering versus Decomposed Peering Federation-based Peering Schlussbemerkungen Migration zum VoIP-Einsatz Verschiedene Aspekte der Migration zu VoIP Sanfte Migration zu VoIP Harte Migration zu VoIP Typische Fälle bei der Migration zu VoIP Architekturmodelle der VoIP-Systeme Hybride VoIP-Systemarchitekturen Hybride VoIP-Systemarchitektur am Einzelstandort Arten der Vernetzung von TK-Anlagen Vernetzung von TK-Anlagen mit zentraler Anrufsteuerung Vernetzung von TK-Anlagen mit verteilter Anrufsteuerung Standortübergreifende hybride VoIP-Systemarchitekturen VoIP-Systemarchitekturen mit zentraler Anrufsteuerung VoIP-Systemarchitekturen mit verteilter Anrufsteuerung Reine VoIP-Systemarchitekturen Reine VoIP-Systemarchitektur am Einzelstandort Verkabelung für die Unterstützung von VoIP Getrennte Sprach- und Datenverkabelung Gemeinsame Sprach- und Datenverkabelung Standortübergreifende reine VoIP-Systemarchitekturen VoIP-Systemarchitektur mit zentraler Anrufsteuerung VoIP-Systemarchitektur mit verteilter Anrufsteuerung Auswahl einer VoIP-Systemlösung Hauptschritte bei der Migration zu VoIP Ist-Analyse bei der Migration zu VoIP Organisatorische Aspekte der Ist-Analyse Technische Aspekte der Ist-Analyse Anforderungen an VoIP-System Organisatorische Anforderungen Technische Anforderungen Komponenten des VoIP-Systemkonzeptes...425

10 Inhalt XIII 10.6 VoIP mit SIP in Netzwerken mit NAT Prinzipien von NAT Probleme mit SIP beim NAT-Einsatz Symmetric Response Hilfe bei der Signalisierung Symmetric RTP/RTCP Hilfe beim Medientransport Einsatz von STUN Nutzung von TURN ICE als Lösung des NAT-Problems Schlussbemerkungen VoIP-Sicherheit Probleme der VoIP-Sicherheit Primäre Ziele der VoIP-Sicherheit Verschiedene Aspekte der VoIP-Sicherheit Sicherheitsproblembereiche im Netzwerk Phasen des VoIP-Sicherheitsprozesses Vorgehensweise bei der Planung der VoIP-Sicherheit Bedrohungstypen und Angriffsarten bei VoIP Typische Angriffe in Netzwerken Typische Angriffe bei VoIP Angriffe auf dem Anwendungsniveau Angriffe auf dem Niveau der Transportschicht Angriffe auf IP-Niveau Angriffe auf MAC-Niveau Beispiele für einige Angriffe bei VoIP Klassen der Angriffe auf VoIP-Systeme Lauschangriffe bei VoIP und Gegenmaßnahmen Abfangen und Modifikation von VoIP-Anrufen Beeinträchtigen des VoIP-Dienstes Missbrauch des VoIP-Dienstes Sicherheit bei VoIP mit SIP Gefährdungen in VoIP-Systemen mit SIP Registration Hijacking Session Hijacking Entführung einer Session Imitation eines SIP-Proxy-Servers SIP Digest Authentication Einsatz und Konzept Prinzip der Authentifizierung nach SIP-Digest Authentifizierung bei Registrierung Benutzer-Authentifizierung von einem Proxy Einsatz von S/MIME bei SIP Asymmetrische Kryptosysteme als Grundlage von S/MINE

11 XIV Inhalt Idee des S/MIME-Einsatzes bei SIP Garantie der Vertraulichkeit bei SIP mit S/MIME Signierung von SIP-Nachrichten Ermittlung des Schutzbedarfs bei VoIP Beschreibung der Sicherheitsschwachstelle Vorgehensweise bei der Analyse von Bedrohungen Aussage über den Schutzbedarf Risikoanalyse Erfassung des Schutzbedarfs Festlegung von Sicherheitsanforderungen Darstellung der Sicherheitsschwachstelle Katalog von Sicherheitsanforderungen Maßnahmen zur Erhöhung der VoIP-Sicherheit Spezifikation von Sicherheitsmaßnahmen Typische Sicherheitsschwachstellen Schlussbemerkungen Literatur, Standards, Webquellen Abkürzungsverzeichnis Index

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