Diplomarbeit. Studiengang Computer Networking Fachbereich Informatik Fachhochschule Furtwangen. vorgelegt von. Frank Dölitzscher Matrikel Nr.

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1 Diplomarbeit Planung und Realisierung einer Voice over IP Telefonanlage mit neusten Technologien in einem bestehenden IP Netzwerk Studiengang Computer Networking Fachbereich Informatik Fachhochschule Furtwangen vorgelegt von Frank Dölitzscher Matrikel Nr Max-Reger Strasse 11 D Frickenhausen 30. August 2005 Anmeldedatum: 01. März 2005 Abgabedatum: 31. August 2005 Erstprüfer: Prof. Dr. Christoph Reich (Fachhochschule Furtwangen) Zweitprüfer: Dipl. Ing. FH Michael Reuschling (za-internet GmbH)

2 Hiermit erkläre ich an Eides statt, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig verfasst und keine anderen als die angegebenen Hilfsmittel verwendet habe. Hechingen, den 30. August 2005 Frank Dölitzscher Max-Reger Strasse Frickenhausen i

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4 Danksagung Ich möchte allen danken, die mich bei der Erstellung dieser Arbeit unterstützt haben. Besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. Christoph Reich für die sehr gute Betreuung meiner Diplomarbeit seitens der Fachhochschule Furtwangen sowie Herrn Dipl. Ing. FH Michael Reuschling von der za-internet GmbH für die umfangreiche Unterstützung in jeglicher Form. Er stand mir immer für Fragen und Anregungen zur Verfügung und versäumte es auch nie mir Verbesserungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Des weiteren bedanke ich mich bei allen Korrekturleserinnen und Korrekturlesern dieser Diplomarbeit für die vielen Stunden, die sie dafür geopfert haben, dass diese Arbeit inhaltlich und didaktisch schlüssig ist. Hier gilt mein Dank besonders Herrn Dr. Martin Schütz. iii

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6 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Allgemeines zur Geschichte Gegenstand dieser Diplomarbeit Lösungsansatz und Aufbau der Diplomarbeit Grundlagen, Protokolle & Dienste Einleitung Digitale Sprachübertragung ISDN Audiocodecs H.323 Protokoll Verbindungsaufbau Verbindungsabbau SIP Verbindungsaufbau zweier Endgeräte Verbindungsaufbau mit Redirect Server Verbindungsaufbau mit Proxy Server H.323 vs. SIP IAX Verbindungsaufbau Verbindungsabbau RTP Dienstgüte ENUM Einführung Umsetzung Ausblick Firewalls Verwendete Portnummern Network Adress Translation v

7 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 2.13 Skype Zusammenfassung Analyse Basisfunktionen Zusatzfunktionen Zusammenfassung Design Einleitung Anforderungen - Pflichtenheft Basisfunktionen Zusatzfunktionen Erklärung der Anforderungen Verfügbare Open Source VoIP Anlagen Bayonne SER Asterisk Auswertung und Festlegung VoIP Hardware Telefonanlagenserver Endgeräte Auswertung und Festlegung Zusammenfassung Implementierung Einleitung Installation und Architektur Allgemeine Konfiguration Einrichten eines SIP Teilnehmers Globale Parameter Teilnehmerspezifische Parameter Einrichten eines IAX Teilnehmer Der Rufnummernplan Ein einfacher Anruf Kleine, mächtige Helfer des Wählplans Spezielle Extensions Anbindung an ISDN vi

8 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 5.6 Das Voic system Zeitabhängiger Wählplan Sonderrufnummern / LCR Dienstmerkmale Übermittlung der Rufnummer (CLIP) Unterdrückung der Rufnummernübermittlung (CLIR) Halten, Transfer, Makeln Pickup eingehender Gespräche Anrufbeantworter Call Detail Records Realtime Die Manager Schnittstelle Benutzerinterface Home Anruf Starten Nebenstellen Berichte Benutzerdaten za-notruf VoIP Sicherheit Zusammenfassung Betriebswirtschaftliche Einordnung dieser Diplomarbeit 99 7 Ausblick Notruf Zukünftige Entwicklungen Glossar 107 A Anhang 117 A.1 Gegenüberstellung VoIP Endgeräte A.2 Parameter Konfigurationsdatei A.2.1 sip.conf A.3 Konfigurationsdateien A.3.1 Auszug sirrix.conf A.3.2 Auszug sip.conf A.3.3 Auszug voic .conf vii

9 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis A.3.4 Auszug extconfig.conf A.3.5 Auszug extensions.conf A.4 Webinterface HT A.5 Benutzerinterface A.5.1 Struktur Benutzerinterface A.5.2 Screenshots Benutzerinterface A.5.3 Anbindung Microsoft Outlook viii

10 1 Einleitung 1.1 Allgemeines zur Geschichte Kommunikation über Lautsprache ist die Form des Austausches, die Lebewesen seit Millionen von Jahren verwenden und stetig weiterentwickeln. Der Mensch, damals in der Gattung des Homo habilis, begann schon vor über zwei Millionen Jahren, sich seiner Umwelt über bestimmte Laute mitzuteilen. Er ist bis heute der älteste fossile Hinweis auf das mögliche Alter von Sprache und erlaubt die These, daß schon Urahnen mit erstmals deutlich vergrößertem Gehirn über eine etwas pfiffigere Lautkommunikation verfügt haben könnten, als ihre Vettern mit den kleinen Hirnen und großen Backenzähnen. Nur durch die Entwicklung der Sprache, so ist man sich in wissenschaftlichen Kreisen einig, war die rasante kulturelle Entwicklung des Menschen überhaupt möglich. Die Entwicklung der Kommunikation über Sprache ist längst nicht abgeschlossen, jede neue Generation entwickelt die Kommunikation über Sprache weiter, teils gewollt, teils unbeabsichtigt. Ein Höhepunkt in der Entwicklung stellt die Entwicklung des Telefons dar erfand der Amerikaner Samuel Finley Morse den Morsetelegraphen und ermöglichte so die erste Kommunikation über große Entfernungen ohne Sichtverbindung. Inzwischen ist das Telefon ein Alltagsgerät geworden, dass in seiner Ausprägung als Mobiltelefon zwar noch wenig mit dem Morsetelegraphen gemeinsam hat, aber noch immer das gleiche Gut zur Verfügung stellt. Für Unternehmen ist das Telefon auch weiterhin das Medium Nummer Eins, über das ein persönlicher Kontakt zu Kunden hergestellt werden kann. Durch die rasante Entwicklung der Computertechnik stehen wir nun an einer Stufe der Verschmelzung der klassischen Telefonie und der Daten-Netzwerke. Der Name dieser Technologie ist Voice over IP. 1

11 1.2. GEGENSTAND DIESER DIPLOMARBEIT KAPITEL 1. EINLEITUNG 1.2 Gegenstand dieser Diplomarbeit Das Ziel dieser Diplomarbeit ist die Erforschung und Implementierung einer Voice over IP Telefonanlage, die alle bestehenden Funktionen der vorhandenen, klassischen ISDN Telefonanlage unterstützt. Zusätzlich sollen die Vorteile von VoIP herausgearbeitet, und diese in Form von Komfortfunktionen umgesetzt werden. Diese sind die kostenlose Telefonanbindung von Heimarbeitsplätzen, ein Webinterface zur Vereinfachung täglicher Telefonie inklusive einer Klick & Call Funktion, eine Anrufbeantworterfunktion mit automatischer Voic zustellung sowie die Anbindung an einen Voice over IP-Provider. 1.3 Lösungsansatz und Aufbau der Diplomarbeit Ausgangspunkt war eine Analyse der bestehenden Telekommunikationsinfrastruktur der za-internet GmbH. Im Anschluss daran mussten Technologien evaluiert werden, die die geforderten Funktionen erfüllen. Diese müssen auf neusten Open Source-Technologien basieren und Zukunftssicherheit gewährleisten. Daraufhin musste eine Konfiguration erstellt und implementiert werden, die die Umschaltung der kompletten Telefonie auf die neue VoIP-Anlage ermöglichte. Abschliessend erfolgte eine betriebswirtschaftliche Einordnung der Arbeit. Anschliessend an diese Einleitung werden in Kapitel 2 Grundlagen, Protokolle und die wichtigsten Dienste erörtert die zum Verstehen dieser Arbeit notwendig sind. In Kapitel 3 wird die bestehende Telekommunikations-Situation der za-internet GmbH beschrieben wie sie zu Beginn der Diplomarbeit bestand. Auf diesen Erkenntnissen beschreibt Kapitel 4 den Designprozess einer VoIP Anlage. Deren Implementierung ist in Kapitel 5 beschrieben. Kapitel 6 liefert eine Betriebswirtschaftliche Einordnung der Arbeit. Kaptiel 7 geht auf bestehende Probleme ein und beschreibt eine Blick in die Zukunft von VoIP und der entwickelten Anlagen inklusive Erweiterungsmöglichkeiten. Abkürzungen und Begriffe sind im Glossar in Kapitel 8 erklärt. 2

12 2 Grundlagen, Protokolle & Dienste 2.1 Einleitung In der VoIP-Welt existieren zwei standardisierte Protokolle, um die sich die Kommunikation von multimedialen Daten (Sprache und Bilder) via Paket-Basierten Netzwerken (PBN) dreht. Das erste ist das H.32x Rahmenwerk und entspringt der Welt der Telekommunikation. Es wurde von der ITU (International Communications Union) geschaffen und vereint existierende multimediale Standards. Die Wichtigsten hierbei sind: G.7xx zur Komprimierung von Sprache H.26x zur Kompression von Bildformaten T.120 zur Dokumentenverarbeitung Das zweite wichtige Protokoll ist SIP (Session Initiation Protocol), welches von der IETF 1 veröffentlicht wurde. SIP enstand später als die H.32x Standards, überholte diese aber bereits 1999 aufgrund der näheren Anlegung an das Internet Protokoll. Damit man jedoch ein Sprachpaket von Endgerät zu Endgerät senden kann sind gewisse Vorraussetzungen zu treffen. Im folgenden Kapitel werden die Grundlagen der digitalen Übertragung von Sprache erörtert. Anschliessend werden exitierende VoIP Protokolle erlärt und eine Gegenüberstellung durchgeführt (SIP & H.323). Das Kapitel fährt fort mit der Erklärung wichtiger Dienst im Bereich Voice over IP und endet mit der Vorstellung einer proprietären VoIP Anwendung. 2.2 Digitale Sprachübertragung Digitalen Telefonsysteme, z.b. ISDN (Integrated Services Digital Network) Netze, unterstützen die sog. isochrone Übertragung der Sprache. Dies bewirkt, dass eine konstante Signalverzögerungszeit bei der Sprachübertragung vom Sender zum Empfänger mit 1 IETF = Internet Engeneering Task Force, Zusammenschluss internationaler Experten die sich mit der Internet-Architektur beschäftigen und deren Funktionen verbessern möchten 3

13 2.3. ISDN KAPITEL 2. GRUNDLAGEN, PROTOKOLLE & DIENSTE gute Genauigkeit eingehalten wird, die kaum messbaren Schwankungen unterliegt. Die Verzögerungszeit ist sehr gering, da sowohl bei der analogen, als auch bei der digitalen Übertragung keinerlei Zwischenspeicherung stattfindet. VoIP-Systeme setzen auf einem Netzprotokoll auf, bei dessen Konzeption noch keiner an Sprachübertragung über Netzwerk nachdachte. Daher erscheint das IP Netz zunächst wenig geeignet: Es gibt keine Verbindungen zwischen zwei IP-Endpunkten. IP-Pakete werden vom Sender in das Netz geleitet, ohne zu erfahren ob, wann und wie sie den Empfänger erreicht haben. Die Verbindunggebundenheit wird erst auf einer höheren Schicht des OSI Modells 2, der TCP Schicht ermöglicht. 2.3 ISDN Um Anschluss an das klassische Telefonnetz zu finden, muss eine VoIP Telefonanlage mit diesem kommunizieren können. Dies geschieht in der Regel in mittelständigen Firmen entweder über einen ISDN (Integrated Services Digital Network) Basisanschluss oder über einen Primärmultiplexanschluss (PMX). ISDN bezeichnet einen internationalen Standard für den Zugang in ein digitales Telekommunikationsnetz. ISDN ist die Nachfolgetechnik des analogen Telefonanschlusses in Deutschland. Ein Primärmultiplexanschluss hat 32 Kanäle. Eine verbreitete Variante ist, die 32 Kanäle auf 31 Nutzkanäle mit je 64 kbit/s und einen Steuerkanal mit 64 kbit/s aufzuteilen. Er ist nur als Anlagenanschluss verfügbar und wird zum Anschluss von Telefonanlagen verwendet. Ein Komfortbasisanschluss hat zwei Nutzkanäle und einen Kanal für Steuerinformationen (D-Kanal). Ein Nutzkanal (auch B-Kanal genannt) bietet eine Datenübertragungsrate von 64 kbit/s, der Steuerkanal 16 kbit/s. Basisanschlüsse sind verfügbar als Mehrgeräteanschluss oder BRI-Anschschluss, (Point-to-Multipoint) zum Anschluss von ISDN-Endgeräten, z.b. Telefone, Telefonanlagen, ISDN Router. Anlagenanschluss oder PRI-Anschluss, (Point-to-Point) zum Anschluss einer einzigen Telekommunikationseinrichtung, z. B. einer Telefonanlage 2 OSI-Schichtenmodell: Open Systems Interconnection Reference Model, ist ein offenes Schichtenmodell für die Organisation von Kommunikationstechnik. Es wird seit 1979 entwickelt und ist bereits standardisiert. Es dient als die Grundlage für herstellerunabhängige Netzprotokolle, die in der öffentlichen Kommunikationstechnik im Transportnetz eingesetzt werden. 4

14 KAPITEL 2. GRUNDLAGEN, PROTOKOLLE & DIENSTE 2.4. AUDIOCODECS Bei der za-internet GmbH existiert ein ISDN Anlagenanschluss mit 2 Kanälen, also 4 B- Kanälen. Um neben einer VoIP Anlage noch andere ISDN Endgeräte, zum Beispiel einen Faxserver, an diesem Anschluss betreiben zu können, benötigt man eine ISDN Karte mit mindestens drei Ports. Zwei Ports werden im Terminal Equipment (TE) Modus betrieben und einer im Netzabschluss-Modus. Mit Netzabschluss (engl. Network Termination, NT) bezeichnet man in der Telekommunikation den Punkt, an dem einem Endgerät der Zugang zu einem Kommunikationsnetz bereitgestellt wird. Im TE Modus wird mittels Point-To- Point Anschluss ein Gateway am Anlagenanschluss betrieben, also zum Beispiel eine (VoIP) Telefonanlage. 2.4 Audiocodecs Grundlage für eine digitale Sprachübertragung ist die Digitalisierung analoger Audiosignale. Durch die anschliessende Kodierung werden die Daten in ein standardisiertes Format gebracht. Die Digitalisierung von Sprache erfolgt durch eine Abtastung eines analogen Signals mit einer bestimmten Abtastfrequenz und entspricht der Puls Code Manipulation (PCM), die bei der später vorgestellten G.711-Sprachkododierung direkt ohne weitere Verarbeitung eingesetzt wird [Vgl.Noelle (2005), S.44 Abs. 5]. Es gibt eine Vielzahl von Codecs, die in der Digitalisierung von Tönen verwendet werden. Bei Voice over IP ist man bemüht, möglichst wenig Bandbreite für einzelne Pakete zu verbrauchen. Deshalb benötigt man Codecs, die sehr effizient arbeiten, gleichzeitig die Sprache möglichst gut komprimieren. Dabei muss auf die Qualität der Sprache geachtet werden. Hier besteht die Herausforderung, einen guten Kompromiss zwischen Bandbreite und Sprachqualität zu finden. Tabelle 1 gibt einen Überblick über vorhandene Codecs, deren verwendete Samplerate und benötigte Bandbreite sowie deren Ursprung: 5

15 2.5. H.323 PROTOKOLL KAPITEL 2. GRUNDLAGEN, PROTOKOLLE & DIENSTE Codec Abtastrate Bandbreite Standard G khz 64 kbps ITU-T 3 G khz 8 kbps ITU-T G khz kbps ITU-T G khz 16, 24, 32, 40 kbit/s ITU-T GSM 8 khz 13 kbps ETSI 4 ilbc 8 khz 15 kbps IETF-draft[Vgl.IETF (2004b)] Speex 8 / 16 / 32 khz kbps Open Source LPC10 8 khz 2.4kbps US. Gov. Skype 16 khz 32 kbps Skype Ltd. Tabelle 2.1: Übersicht Codecs Codecs werden von den Standardisierungsgremien als Standards verabschieded und somit für die Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Am weitesten verbreitet sind heutzutage die Codecs G.711, GSM und G.729 sowie der proprietäre Codec von Skype 5. Dieser basiert auf dem ilbc Codec, wurde jedoch stark verändert. G.711 ist der Codec, der in der Festnetztelefonie z.b. bei ISDN eingesetzt wird. Er liefert eine sehr gute Sprachqualität, benötigt jedoch auch die höchste Bandbreite. Oft wird auch die Unterstützung der Codecs ULAW und ALAW von Herstellern und Werbetechnikern beschrieben. Hierbei handelt es sich lediglich um eine andere Bezeichnung des G.711 Codec. Das U symbolisiert dabei den US-Codec, ALAW steht für die, in Europa eingesetzte Variante. Während man den G.711 Codec vorangig in breitbandigen Netzen verwendet, kommen im Internet eher der GSM oder der G.729 Codec zum Einsatz. Letzterer muss jedoch lizensiert werden. Dies steht nach einer Pressemeldung vom nur noch Endgeräteherstellern zu.golem.de (2005) 2.5 H.323 Protokoll Das H.323 Protokoll wurde von der International Telecommunication Union (ITU) definiert. Das H.323 Protokoll bildet einen Dachstandard 6 für die IP Telefonie und liegt 3 ITU-T International Telecommunication Union 4 ETSI = European Telecommunications Standards Institute, Europäisches Institut für Telekommunikationsnormen, ein gemeinnütziges Institut mit dem Ziel, europaweit einheitliche Standards im Bereich der Telekommunikation zu schaffen 5 Skype = proprietäre VoIP Software, siehe Kapitel Dach- /Umbrella Standard ist ein Standard, der einerseits Unterstandards referenziert und andererseits eigene Protokolle definiert. 6

16 KAPITEL 2. GRUNDLAGEN, PROTOKOLLE & DIENSTE 2.5. H.323 PROTOKOLL mittlerweile in der fünften Version vor. Dieser Dachstandard beschreibt Mechanismen und Standardprotokolle, mit denen sich Sprachleistungsmerkmale zuverlässig über Paketnetze übertragen lassen. [Vgl. ITU-T (2000)] Abbildung 2.1: Einordnung von SIP in den Protokollstack [Ruoff (2005)] Der H.323 Standard referenziert folgende Unterstandards: H Call signaling protocols and media stream packetization for packet-based multimedia communication systems H Control protocol for multimedia communications H.450X - Supplimentary services RAS - Registration, admission and status Folgende Systemkomponenten sind in H.323 definiert und werden auf den folgenden Seiten erklärt: Terminal Gateway Gatekeeper Multipoint Controller (MC) 7

17 2.5. H.323 PROTOKOLL KAPITEL 2. GRUNDLAGEN, PROTOKOLLE & DIENSTE Multipoint Processor (MP) Multipoint Control Unit (MCU) Terminal Ein H.323-Terminal ist ein Engerät in einem H.323-System und besitzt teils optional einsetzbare Funktionseinheiten (Abbildung 2.2). Abbildung 2.2: Funktionseinheiten H.323 Terminal [Noelle (2005)] Video-Codec (optional): Der Video-Codec muss das H.261-Kodierverfahren im CIF- Format (352*288 Pixel) unterstützen. Audio-Codec: Alle Terminals müssen Audio nach dem G.711-Standard in Sende- und Empfangsrichtung unterstützen. Ein Terminal sollte symmetrisch arbeiten können (gleichzeitige Unterstützung der Codecs in Sende- und Empfangsrichtung). Die Formatierung der Audio-Daten muss nach dem Unterstandard H erfolgen. Terminals können gleichzeitig mehrere Audio-Datenströme senden bzw. empfangen. Es wird mit Hilfe des H.245 Standards mitgeteilt, wieviele Datenströme parallel kodiert bzw. dekodiert werden können. 8

18 KAPITEL 2. GRUNDLAGEN, PROTOKOLLE & DIENSTE 2.5. H.323 PROTOKOLL System Control Unit (SCU): Die Steuerung innerhalb eines Terminals ist für die Signalisierung, Anrufsteuerung, Austausch der Fähigkeiten der beteiligten Endgeräte und für die Übertragung von Kommandos zum Öffnen und Schliessen logischer Kanäle für die Nutzdatenübertragung von Audio-, Video-, oder Datenströmen zuständig [Vgl. Noelle (2005), S.61]. Datenübertragungskanäle (optional): Zusätzlich zur Übertragung von Audio- und Videodaten können Datenübertragungskanäle dazu benutzt werden, um beliebige Applikationen wie zum Beispiel Anwendungen für Dateitransfers nutzen zu können. Vorraussetzung für die Verwendung von Datenübertragungskanälen ist die Unterstützung des Datenübertragungsstandards T.120. [Vgl. ITU-T (1996)] Als Terminal kann ein PC, Telefon oder ein anderes Gerät, auf dem ein H.323 Protokollstack und eine Multimediaanwendung laufen, eingesetzt werden. Gateway Das Gateway bildet die Schnittstelle zu anderen Netzwerken. Es übersetzt sowohl die Signalisierungs- als auch die Nutzdaten bidirektional. Ein Gateway arbeitet im Prinzip wie ein normales Endgerät auf jeder Netzwerkseite, das dabei interne Daten zwischen den verschiedenen Netzen austauscht. Die Daten werden konvertiert, um eine Kommunikation über die Grenzen spezifischer Netzwerke hinaus zu ermöglichen. Dabei können sie auch Audio- und Video-Codecs übersetzen und die Einleitung und Beendigung einer Verbindung auf beiden Seiter durchführen. Ein Beispiel ist ein H.323-SIP Gateway, welches die Verbindung eines H.323 Terminals mit einem SIP Terminal ermöglicht. Gatekeeper Der Gatekeeper ist eine optionale Einheit in der H.323 basierten Kommunikation. Da er jedoch viele Schlüsselfunktionen in sich vereint, ist eine größere VoIP Implementierung ohne Gatekeeper undenkbar. Die wichtigsten Aufgaben des Gatekeepers sind: Adressierung und Umsetzung zwischen Alias- und Transportadressen Zugriffssteuerung durch Authorisierungsmechanismen Bandbreitenmanagement Zonen-Management der registrierten Endgeräte Rufsteuerung 9

19 2.5. H.323 PROTOKOLL KAPITEL 2. GRUNDLAGEN, PROTOKOLLE & DIENSTE Optionale Dienste sind das Routing und die Verwaltung von Anrufen. Einfache Endgeräteverbindungen innerhalb eines Netzwerkes können auch ohne Gatekeeper hergestellt werden. Dafür muss die Gegenstelle zumindest dem Initiator bekannt sein, damit dieser sie direkt adressieren kann. Ein Gatekeeper gewährleistet jedoch mehr Kontrolle über die Anrufe und kann zum Beispiel einen eingehenden Anruf abweisen wenn nicht mehr genügend Bandbreite zur Verfügung steht. Ist das Ziel eine Kommunikation zwischen klassischem Telefonnetz (PSTN) 7 und dem VoIP-Netz, muss ein Gatekeeper eingesetzt werden um die eingehenden Telefonnummern in IP-Adressen zu übersetzen. Ein Gatekeeper definiert gleichzeitig eine H.323-Zone, die aus allen von ihm verwalteten Terminals, Gateways und MCUs besteht. Diese Zonen sind logische Gebilde und sind unabhängig von der bestehenden Netzwerktopologie. Abbildung 2.3: MCU - Multipoint Control Unit [Noelle (2005)] Multipoint Control Unit (MCU): Eine Multipoint Control Unit ist erforderlich (Abbbildung 2.3), falls Konferenzschaltungen benötigt werden. Sie enthält einen MC 8 und einen oder mehrere MPs 9. 7 PSTN = Public Switched Telefone Network 8 MC - Multipoint Controller, steuert die Auswahl von Verbindungsparametern bei Mehrpunktkonferenzen. Er ist dafür verantwortlich dass ein gemeinsamer Kommunikationsmodus, welcher für alle Endgeräte gleich ist, gefunden wird. 9 MP - Multipoint Processor, ist dafür verantwortlich eingehende Audio- oder Videodatenströme, zum Beispiel per switching, umzuschalten und an alle Empfänger zu verteilen. 10

20 KAPITEL 2. GRUNDLAGEN, PROTOKOLLE & DIENSTE 2.5. H.323 PROTOKOLL Verbindungsaufbau Als erstes muss sich das Endegrät bei einem Gatekeeper registrieren. Dies ist Pflicht, wenn ein Gatekeeper vorhanden ist, auch wenn zwei Endgeräte direkt miteinander Verbindung aufnehmen möchten. Damit es weiß, welche Gatekeeper zur Verfügung stehen, sendet es eine Gatekeeper-Request-Nachricht (GRQ) mit Hilfe eines Muslticast-Protokolls aus. Vorhandene Gatekeeper können dieses Request mit einer Gatekeeper Confimation (GCF) bestätigen oder mit einem Gatekeeper Reject (GRJ) ablehnen. Der Gatekeeper kann ausserdem in der GCF- oder GRJ-Nachricht mehrere andere Gatekeeper angeben. Mit diesen kann das Endgerät alternativ kommunizieren, falls dieser Gatekeeper selbst später einmal nicht erreichbar sein sollte. Diese werden als alternate Gatekeeper bezeichnet. Die Registrierung des Endgerätes beim Gatekeeper wird mit Hilfe von Registration, Admission and Status (RAS)-Nachrichten über H durchgeführt. Die RAS-Nachrichten werden über einen seperaten Kanal zeitlich vor dem ersten ausgehenden Anruf oder vor der ersten eingehenden Rufannahme verschickt. Siehe hierzu auch Abbildung Signalisierungspfade mit und ohne Gatekeeer. Abbildung 2.4: Signalisierungspfade mit und ohne Gatekeeer Der Austausch der Fähigkeiten der beteiligten Endgeräte erfolgt entweder symmetrisch oder asymmetrisch. Bei der symmetrischen Variante fordert eine Gegenstelle, dass gleiche Fähigkeiten für beide Übertragungsrichtungen zu vereinbaren sind, zum Beispiel die Verwendung der Audiokodierung G.711 in beide Übertragungsrichtungen. Bei der asymmetrischen Variante können für jede Richtung individuelle Fähigkeiten vereinbart werden. Hier wäre ein Beispiel, daß von Teilnehmer A zu Teilnehmer B G.711 und von B nach A G.729 als Kodierung verwendet wird. 11

21 2.6. SIP KAPITEL 2. GRUNDLAGEN, PROTOKOLLE & DIENSTE Zur Übertragung der Mediendaten ist ein Medienkanal erforderlich. Dieser ist unidirektional und jedes Endgerät muss einen einrichten. Als Protokoll auf diesen kommen RT- CP und RTP zum Einsatz. RTP ist für die Ende-zu-Ende Übertragung zuständig. RCTP überwacht die Qualität der Dienste und überträgt die für die RTP-Quellen notwendigen Sender- und Empfängerinformationen. Um einen Medienkanal zu öffnen, schickt beispielsweise A eine Open Logical Channel Nachricht an B, die die Adresse des RTCP- Channels enthält. In einem IP-Netzwerk ist das die IP-Adresse. In seiner Antwort bestätigt B diese und übermittelt A zusätzlich die RTP-Transport-Adresse, die A zur Übertragung des Datenstroms benutzen soll. Für den zweiten Kanal läuft das Aushandeln der Parameter genauso ab. Danach besteht eine Verbindung zwischen Teilnehmer A und Teilnehmer B und sie können Mediendaten miteinander austauschen. Die Verbindung wird von RTCP überwacht Verbindungsabbau Ein Verbindungsabbau findet auch mittels eines 3-Wege-Handshakes statt, ähnlich wie der Verbindungsaufbau. Teilnehmer A sendet einen End Session Command (ESC) an Teilnehmer B. Dieser bestätigt diesen ebenfalls mit einem ESC. Abschliessend sendet Teilnehmer A eine Release Complete Nachricht an B und bestätigt damit den Abbau. Nun müssen sich die Teilnehmer noch am Gatekeeper abmelden. Dies geschieht, indem sie zeitlich nacheinander die RAS-Nachricht Disengage Confirmation an ihn schicken. Der Gatekeeper quittiert diese mit einer Disengage Confirmation. Mit diesem Schritt ist die Verbindung komplett abgebaut. 2.6 SIP Das Session Initial Protokoll (SIP) wurde von einer IETF Arbeitsgruppe entwickelt und 1999 im RFC veröffentlicht (RFC 2543 ist inzwischen veraltet, neu: RFC 3261, Stand 2005). Es stammt nicht aus der Telekommunikations-Welt, sondern wurde sehr internet-nah konzipiert. Die Intention der Designer war die Vereinfachung und Weiterentwicklung des Telekommunikation Standards H.323. Es basiert ähnlich wie das HTTP 11 Protokoll auf ASCII 12 -Nachrichten. Es ist im Gegensatz zu H.323 kein komplexer Dach- 10 RFC = Request for Comment, Reihe von technischen & organisatorischen Dokumenten zum Internet 11 HTTP - Hypertext Transfer Protocol, ein zustandsloses Protokoll zur Übertragung von Daten. Zugeordnet ist es dabei der Anwendungsschicht, OSI Layer 7 12 ASCII = beschreibt einen Zeichensatz, der auf dem lateinischen Alphabet beruht. Wird im modernen English und auf Computern und anderen Kommunikationseinrichtungen zur Textdarstellung verwendet 12

22 KAPITEL 2. GRUNDLAGEN, PROTOKOLLE & DIENSTE 2.6. SIP Abbildung 2.5: H.323 Verbindungsabbau [IX (2004), S.36] standard für Multimedia Dienste. SIP ist verantwortlich für den Aufbau, Betrieb sowie den Abbau multimedialer Verbindungen und Anrufe. Hierbei werden sowohl Point-to-Point Verbindungen als auch Multicast Verbindungen unterstüzt. Die Festlegung der Medienarten kann zusammen mit dem SDP Protokoll 13 durchgeführt werden. Das SIP Protokoll hat inzwischen durch viele VoIP-Provider an Bedeutung gewonnen und wird von Experten als das VoIP Protokoll der kommerziellen Zukunft von VoIP bezeichnet. Ein Indiz hierfür ist auch die Tatsache, dass SIP bereits in UMTS-Netzwerken 14 für die Signalisierung von Multimediadiensten, jedoch noch nicht für die klassische Telefonie, verwendet wird. Als Echtzeit-Protokolle kommen RTP und RTCP zum Einsatz. Die wichtigsten SIP Nachrichten sind: REGISTER - Registrierung eigener Benutzinformationen am REDIRECT Server INVITE - Initiierung einer Sitzung anfordern ACK - Bestätigung CANCEL - Abbruch der ausstehenden Anforderung OPTIONS - Abfragen des Host über seine Möglichkeiten BYE - Beendigung einer Sitzung anfordern 13 SDP = Session Description Protocol, beschreibt Inhalte von Multimedia-Sitzungen 14 UMTS - Universal Mobile Telecommunications System, Mobilfunkstandard 13