Untersuchung und Bewertung von VoIP-Diensten im. Gigabit-Wissenschaftsnetz

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1 Untersuchung und Bewertung von VoIP-Diensten im Gigabit-Wissenschaftsnetz 40. DFN Betriebstagung Christian Grimm

2 Situation Voice over IP viele reden davon endlich wieder ein Killer-Applikation? oder doch nur Marketing? viele Produkte auf dem Markt welche Standards? H.323 ist etabliert und verfügbar komplexes Protokoll, unhandlich bezüglich Security SIP kommt und ist verfügbar wann kann SIP in der Fläche eingesetzt werden? proprietäre Lösungen z. B. Skinny von Cisco (Skinny Communication Client/Server Protocol, SCCP, SCSP) VoIP stellt hohe Anforderungen Verfügbarkeit und Qualität des Netzes Know How des betreuenden Personals administrative und organisatorische Regelungen es existieren bereits zahlreiche VoIP-Installationen auch große und verteilte C. Grimm 9. März 2004 Folie 2

3 Erfahrungen mit VoIP an der Uni Hannover VoIP-Installation im RRZN Beginn 2001 Komponenten ausschließlich von Cisco Call Manager Verwaltung der Nutzer, Vermittlung zwischen IP Phones IP Phones Endgeräte, auch als Softphone und Wireless Phone VoIP Gateways Übergang in das TK-Netz PIX Firewalls Sicherung der beteiligten Netze inzwischen ca. 100 Telefone im Produktionsbetrieb erfordert redundante Auslegung kritischer Komponenten zusätzliche Testumgebung einschließlich Abrechnung und Rechnungsstellung Betrieb läuft auf dem eigenen Netz Administratoren und Techniker sind unmittelbar verfügbar viele Vorteile bzgl. Management und Optimierung C. Grimm 9. März 2004 Folie 3

4 Erfahrungen mit VoIP an der Uni Hannover VoIP-Installation im RRZN Call Manager 2 Call Manager 1 UH-Netz Internes VoIP-Netz PIX 2 G-WiN PIX 1 DHCP 1 DHCP 2 TK-Anlage der UH PSTN VoIP-Gateway 2 DMZ VoIP-Netz 2 x S 0 S 2m VoIP-Gateway 1 C. Grimm 9. März 2004 Folie 4

5 Erfahrungen mit VoIP an der Uni Hannover der Dienst VoIP funktioniert sehr geringe Ausfallzeiten hohe Flexibilität, z. B. bei Umzügen der Betrieb von VoIP ist aufwändig Aufbau von Know How bei Mitarbeitern Einspielen von Patches auf Call Managern (von Microsoft und Cisco) Beachtung der Security Ausblick die Ausdehnung von VoIP auf weitere Bereiche der Universität Hannover ist offen kritische Fragen sind neben den Kosten besonders Verfügbarkeit Sicherheit Accounting und Billing Betreuung die Möglichkeiten für Mobilität und Mehrwerte wurden bisher nicht ausgeschöpft C. Grimm 9. März 2004 Folie 5

6 Projekt Ausgangslage VoIP wird klassische TK-Technik verdrängen VoIP im Produktionsbetrieb ist aufwändig Kalkulation der Vollkosten von klassischer TK-Technik gegenüber VoIP schwierig Unsicherheit: in welche VoIP-Technologie sollte heute investiert werden? Ziel des Projekts Parameter für den regulären Betrieb eines externen VoIP-Dienstes festlegen Anforderungen an ein entsprechendes Angebot z. B. der DTAG formulieren Projektpartner T-Systems Cisco DFN-Verein Uni Hannover, RRZN keine Finanzierung zwischen den Projektpartnern C. Grimm 9. März 2004 Folie 6

7 Konfiguration der VoIP-Netze Uni Hannover Tel.: 78 xxxx oder 78 xxxxx T-Systems/Telekom (Frankfurt) Call Manager PSTN VLAN VoIP T-Systems VoIP-Gateway Service Area IP-Netz Uni Hannover GWiN-Router VoIP-Gateways TK-Anlage G-WiN z. B. TUBS VLAN VoIP Uni Hannover Call Manager Tel.: 79 xxxx oder 79 xxxxx TK-Netz Uni Hannover DFN-Gatekeeper Tel.: xxxx oder xxxxx C. Grimm 9. März 2004 Folie 7

8 AP Funktionale Tests Grundfunktionen ausgehende Telefonate innerhalb des VoIP-Netzes 78 xxxx in andere lokale VoIP-Netze, hier 79 xxxx über Querverbindungen in Behördennetz über das G-WiN zur TU Braunschweig (Kopplung der TK-Anlagen) ins Amt eingehende Telefonate aus allen Netzen (s. o.) erweiterte Funktionen, ein- und ausgehend mit allen Netzen Konferenzen Gespräch halten Gespräch weiterleiten Rufumleitung Übermittlung der Rufnummern Sprachqualität C. Grimm 9. März 2004 Folie 8

9 AP Teamanlagen Anforderung Nutzung der so genannten Vorzimmer- oder Chef-Sekretär-Funktion Funktion ist Voraussetzung für produktiven Einsatz in den höheren Ebenen einer Einrichtung Implementierung bei Cisco durch IP Manager Assistant (IPMA) erfordert zusätzliche z. T. aufwändige Konfiguration des Call Managers vereinfachte Bedienung durch zusätzliches Tasten- und Anzeigefeld am IP Phone Expansion Module funktionale Tests Vermittlung eingehender und ausgehender Rufe zwischen Manager und Assistant Erreichbarkeit des Managers bei nicht angemeldetem Assistant Auswahl des Assistant bei mehreren angemeldeten Intercom-Anrufe ähnlich Wechselsprechanlage Kommunikation ohne explizite Wahl von Telefonnummern Kommunikation ohne explizite Annahme des Gesprächs durch Abheben des Hörers C. Grimm 9. März 2004 Folie 9

10 AP Vermittlungsplatz, Verzeichnisdienst Situation Nutzerverwaltung erfolgt in der Regel direkt auf Call Manager besteht im Wesentlichen aus Name und Telefonnummer, ggf. Name der Einrichtung alternativ: Call Manager nutzt externe Datenbank für Nutzerverwaltung Anforderung Abfrage der Nutzer-Daten durch Telefonauskunft bzw. Vermittlungsplatz der Einrichtung erhöhte Anforderung bei Verwaltung getrennter organisatorischer Einheiten z. B. bei mehreren Hochschulen oder Ministerien, s. AP Mandantenfähigkeit Konzeption und Implementierung Implementierung eines einfachen Abfragesystems (zugegeben quick and dirty) Eingabe der Anfrage in WWW-Interface Skript auf WWW-Server emuliert XML-Abfrage der IP-Telefone an Call Manager Telefonnummer wird in WWW-Interface angezeigt und manuell für Vermittlung übernommen Konzeption für verteilte Datenbank-basierte Nutzerverwaltung hierbei wird LDAP favorisiert C. Grimm 9. März 2004 Folie 10

11 AP Logging, Accouting und Billing Ziel Entwicklung und Erprobung eines geeigneten Abrechnungsverfahrens dabei besondere Berücksichtigung der Anforderungen öffentlicher Einrichtungen Anforderung getrennte Rechnungsstellung für unterschiedliche Titelkennzahlen z. B. 00 für private und 01 für dienstliche Telefonate Erfassung des Verursachers (Caller) der gewählten Rufnummer (Callee) einschließlich Titelkennzahl von sekundengenauem Verbindungsbeginn und Gesprächsdauer Berücksichtigung verschiedener Entgeltmodelle aus Gesprächsdaten und Entgeltmodell flexible Abbildung der Gebühreninformationen schriftliche Rechnungsstellung für jeden einzelnen Teilnehmer Implementierung Nutzung des Abrechungssystems AlwinPro der Firma Aurenz C. Grimm 9. März 2004 Folie 11

12 AP Verfügbarkeit Ansatz: getrennte Betrachtung von drei Bereichen Service Area WAN LAN erwartete Empfehlungen bei T-Systems G-WiN einschließlich Zugangsleitungen lokales Datennetz der jeweiligen Einrichtung Service Area muss hochverfügbar sein weitgehend exklusives Netz für VoIP-Dienst vollständig redundante Komponenten (Hot Stand-By) Ersatzgerätekonzept (Cold Stand-By) WAN die Verfügbarkeit des G-WiN wird als hoch angenommen ggf. zweite Zugangsleitung mit geringer Kapazität als Backup LAN Bedingung ist geswitchtes Netz, typisch Fast Ethernet Prüfung der Eignung durch Voice Ready Check Anmerkung: Betrachtung von QoS spielt untergeordnete Rolle Nutzung von Survivable Remote Site Telephony (SRST) und Call Manager Express lokales VoIP-Gateway übernimmt bei Störungen Funktion der entfernten Call Mananger C. Grimm 9. März 2004 Folie 12

13 AP Security Ziel: Schutz des Dienstes vor Angriffen Denial of Service: Angriffe auf die zentralen Komponenten generell auf Service Area auf VoIP-Gateway in den Einrichtungen Abhören betrifft das Netz zwischen den IP Phones betrifft bei Konferenzen auch zentrale Komponenten wie Call Manager oder VoIP Gateways Manipulation von Signalisierung Erzeugen falscher Gebühreninformationen (Gebührenraub) Übernahme der Identität anderer Teilnehmer mögliche Ansätze Firewalls in Service Area und in teilnehmenden Einrichtungen dabei Berücksichtigung von H.323 und Skinny VPN zwischen lokalem VoIP-Gateway und Service Area Authentifizierung der Teilnehmer VPNs bei mobilen Teilnehmern (s. Mobilität) C. Grimm 9. März 2004 Folie 13

14 AP Mandantenfähigkeit erwartete Situation der gesamte Dienst wird für eine große Anzahl Einrichtungen bereitgestellt aus organisatorischer Sicht stellt Dienst ein großes System dar Daten verschiedener Einrichtungen müssen in der Regel gegeneinander geschützt werden dennoch treten übergreifende administrative Operationen auf Anforderung an Management des gesamten Systems automatisierte Konfiguration und Verwaltung neuer Dienstmerkmale und Services ohne manuelle Eingriffe und massive Wartungsaufwände Unterstützung von Massen-Konfiguration und Provisioning typisch auch bei Aufnahme neuer Einrichtungen sichere Ausführung täglicher Verwaltungsfunktionen Moves, Adds and Changes (M-A-C s) Zugriff über Web GUI Interface für Administratoren und Nutzer Implementierung Untersuchung von Systemen Dritter durch DTAG C. Grimm 9. März 2004 Folie 14

15 Mobilität und Mehrwertdienste Mobilität Unterstützung mobiler Nutzer unter besonderer Berücksichtigung der Erreichbarkeit Teilnehmer mit Softphones auf Notebooks Teilnehmer am heimischen Arbeitsplatz Anmerkung: nicht explizit WLAN, da hier Security und QoS vorrangige Probleme sind Authentifizierung der Teilnehmer erforderliche Maßnahmen auf Firewalls Unterstützung mobiler Nutzer erfordert in der Regel Freischalten zahlreicher Ports deshalb hier typische Implementierung über VPNs Mehrwertdienste prototypische Implementierung einfacher Dienste IP-Telefon wird dabei als stets verfügbares Endgerät/Terminal betrachtet typische Verfügbarkeit ist höher als die eines PCs am Arbeitsplatz Beispiele Anzeige kritischer Statusmeldungen aus dem Netz-Management Alarmierung bei Terminen aus zentraler Groupware, hier OpenGroupware C. Grimm 9. März 2004 Folie 15

16 Status des Projekts Betrieb Inbetriebnahme der gesamten Umgebung am 2. Februar 2004 danach funktionale Tests mit wenigen Teilnehmern am RRZN Anschluss von ca. 50 Nutzern am 2./3. März 2004 und Aufnahme des Testbetriebs Anschluss der TU Braunschweig für April 2004 geplant bisherige Erfahrung der einfache Sprachdienst funktioniert zuverlässig fast aus dem Stand Erprobung erweiterter Funktionen im weiteren Projektverlauf Erwartungen an das Projekt Arbeitspakete mit derzeit offenem Ergebnis sind Logging, Accounting und Billing Verfügbarkeit und Security Mandantenfähigkeit diese Ergebnisse sind entscheidend für Machbarkeit und Kosten des Dienstes das Projekt endet am 31. Juli 2004 C. Grimm 9. März 2004 Folie 16