Nghiên cứu tổng đài VOICE IP và cài đặt hệ thống tổng đài VOICE IP cho mạng LAN

LỜI CÁM ƠN
Để có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình, nhóm nghiên cứu xin gửi
lời cảm ơn chân thành nhất tới tập thể các thầy giáo, cô giáo khoa Công nghệ thông
tin của trường Đại học Lạc Hồng đã đào tạo cho chúng tôi những kiến thức, những
kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường.
Trước hết chúng tôi xin chân thành cảm những người thân trong gia đã luôn
gần gũi, động viên và tạo mọi điều kiện tốt để chúng tôi hoàn thành luận văn này.
Nhóm nghiên cứu xin được gửi lời tri ân sâu sắc nhất đến thầy Ths Nguyễn
Hoàng Liêm và anh Ks Trần Vũ đã hướng dẫn tận tình và quan tâm, động viên
chúng tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Chúng tôi cũng vô cùng cảm ơn sự nhiệt tình của các nhóm bạn đã giúp đỡ
nhóm nghiên cứu chúng tôi rất nhiều trong quá trình tìm kiếm tài liệu và góp ý cho
bài làm của chúng tôi được tốt hơn.
Mặc dù đã cố gắng hết sức để hoàn thành luận văn này, nhưng do kiến
thức còn hạn chế nên sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong quý thầy cô và
bạn bè thông cảm và đóng góp ý kiến cho nhóm nghiên cứu.
Chúng tôi xin gửi lời chúc sức khỏe và thành đạt tới tất cả quý thầy cô cùng
các bạn.

Biên Hòa, Tháng 11 năm 2013
Nhóm sinh viên thực hiện
Phạm Minh Dũng - Lâm Thị Hải Lý



MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH
PHẦN MỞ ĐẦU 1
1. Lý do chọn đề tài 1
2. Lịch sử nghiên cứu 2
2.1. Trên thế giới 2
2.2. Trong nước 2
3. Mục tiêu nghiên cứu 3
4. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 3
5. Phương pháp nghiên cứu 3
6. Những đóng góp của đề tài và những vấn đề chưa thực hiện được 3
7. Kết cấu của đề tài: 3
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5
1.1. Khái niệm VoIP: 5
1.2. Các mô hình mạng VoIP: 7
1.2.1. Mô hình PCto PC: 7
1.2.2. Mô hình PC to Phone: 8
1.2.3. Mô hình Phone to Phone: 8
1.3. Giao thức vận chuyển của VoIP 9
1.3.1. Mô hình TCP/IP: 9
1.3.1.1. Giao thức TCP (Transmission Control Protocol) 10
1.3.1.2. Giao thức IP (Internet Protocol) 12
1.3.2. Giao thức UDP (User Datagram Protocol) 16
1.3.3. Giao thức RTP (Real – time Transport Protocol) 16
1.4. Giao thức báo hiệu SIP: 19


1.4.1. Các thành phần của SIP: 20
1.4.1.1 User Agent – UA: 20
1.4.1.2. Network Servers: 20
1.4.2. Các loại thông điệp SIP 21

1.4.3. Giao thức đặc tả phiên SDP (Session DescriptionProtocol): 22
1.4.5. Mô tả cuộc gọi thông qua SIP: 25
1.5. Hệ thống Asterisk 27
1.5.1. Giới thiệu Asterisk 27
1.5.2. Lịch sử của Asterisk 27
1.5.3. Kiến trúc Asterisk 29
1.5.4. Một số tính năng cơ bản của Asterisk 32
1.5.4.1. Hộp thư thoại (Voicemail) 32
1.5.4.2. Chuyển hướng cuộc gọi (Call Forwarding) 32
1.5.4.3. Hiển thị số đang gọi đến (Caller ID) 32
1.5.4.4. Hội thoại (Conference Call) 33
1.5.4.5. Tổng đài trả lời tự động 33
1.5.4.6. Thời gian (Time and Date) 33
1.5.4.7. Call Parking 33
1.5.4.8. Remote Call Pickup 33
1.5.4.9. Quản lý cuộc gọi (Privacy Manager) 34
1.5.4.10. Backlist 34
1.5.4.11. Chi tiết cuộc gọi (Call Detail Records) 34
1.5.4.12. Ghi âm cuộc gọi (Call Recording) 34
1.5.5. SIP trong Asterisk 30
1.5.6. Một số lệnh cơ bản trong Asterisk 32
1.5.7. Dial Plan 35
1.5.7.1. Context 36
1.5.7.2. Extensions 36
1.5.7.3. Priority 37


1.5.7.4. Application 37
1.5.7.5. Biến trong Dial Plan 38
1.5.7.6. Pattern Matched 39

1.5.7.7. Một số extensions đặc biệt. 41
1.6. Tiểu kết 41
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG TỔNG ĐÀI 42
2.1. Về phần cứng 42
2.2. Về phần mềm 42
2.3. Chức năng của hệ thống: 42
2.4. Xây dựng hệ thống tổng đài 43
2.4.1. Mô hình tổng thể: 43
2.4.2. Các bước cài đặt 44
2.4.3. Cấu hình cho tổng đài Asterisk 47
2.4.3.1. Cấu hình qua giao diện FreePBX GUI 47
2.4.3.2. Xây dựng tính năng Voicemail 55
2.4.3.3. Xây dựng tính năng hội thoại (Conference Call) 58
2.4.3.4. Cấu hình tính năng Music On Hold: 60
2.4.3.5. Xây dựng tính năng tổng đài trả lời tự động (IVR) 62
2.4.4. Kết nối hai tổng đài Asterisk. 64
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 68
3.1. Cấu hình softphone đăng kí tới tổng đài 68
3.2. Thực hiện cuộc gọi giữa các extension cùng tổng đài 70
3.3. Thực hiện cuộc gọi từ các extension ra ngoài mạng PSTN 70
3.4. Thực hiện cuộc gọi mạng PSTN vào tổng đài Asterisk 71
3.5. Thực hiện cuộc gọi giữa các extension thông qua đường Trunk 72
3.4. Để lại tin nhắn thoại Voicemail 73
3.5. Truy cập vào hộp thư thoại 73
3.6. Tham gia vào một cuộc hội thoại Conference Call 75
3.7 Đánh giá hệ thống 76


3.8. Những vấn đề về bảo mật cần cân nhắc trong VOIP 78
3.8.1. Lỗ Hổng Bảo Mật trong Hệ thống VoIP. 78

3.8.1.1. Tấn công phát lại (Replay attack): 78
3.8.1.2. Tấn công từ chối dịch vụ (DoS): 78
3.8.1.3. Tấn công ARP 78
3.8.1.4. Lỗ hổng với IP phone và Softphone 80
3.8.1.5. Spam trong VoIP 80
3.8.2. Một Số Giải Pháp Bảo Mật Cho Hệ Thống VoIP 81
3.8.2.1. VLAN 81
3.8.2.2. Firewalls 83
3.8.2.3. VPN (Virtual private network) 83
3.9. Giải pháp xây dựng tổng đài VoIP cho trường Đại học Lạc Hồng. 84
TỔNG KẾT 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC 1
PHỤ LỤC 2
PHỤ LỤC 3





DANH MỤC VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Giải thích
AA
Automated Attendant
AH
Authenticaion Header
API
Application programming interface
ARP

Address Resolution Protocol
GSM
Global System for Mobile Communications
HTTP
Hypertext Tranfer Protocol
IAX
Inter – Asterisk eXchange
ICMP
Internet Control Message Protocol
IETF
Internet Engineering Task Force
IGMP
Internet Group Message Protocol
IP
Internet Protocol
IPSec
Internet Protocol Security
ISDN
Integrated Services Digital Network
ITU
International Telecommunication Union
ITU–T
ITU Telecommunication Standardization Sector
IVR
Interactive Voice Respone
L2F
Layer two Forwarding
L2TP
Layer 2 Tunneling Protocol
LAN

Local Area Network
MAC
Media Access Control
MC
Multipoint Controller
OSI
Open Systems Interconnection
PBX
Private Branch Exchange
PC
Personal computer
PPP
Point – to – Point Protocol
PPTP
Point – to – Point Tunneling Protocol
PSTN
Public Switched Telephone Network
QOS
Quality of Service
RAS
Registration, Admission and Status
RR
Receiver Report
RSVP
Resource Reservation Protocol
RTP
Real – time Transport Protocol
SPIT
Spam over Internet Telephony
SR

Sender Report
SRTCP
Secure RTCP
SRTP
Secure Real Time Transport Protocol


TCP
Transmission Control Protocol
TDM
Time – division multiplexing
UAC
User Agent Client
UAS
User Agent Server
UDP
User Data Protocol
UNISTIM
Unified Network Stimulus
URG
Urgent
URI
Uniform resource identifier
VOIP
Voice over IP
VPN
Virtual private network
WAV
Waveform Audio File Format
WWW

World Wide Web

DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH
DANH MỤC HÌNH
Hình ảnh
Mô tả
Trang
Hình 1.1
Mô hình PC to PC
8
Hình 1.2
Mô hình PC to Phone
8
Hình 1.3
Mô hình Phone to Phone
9
Hình 1.4
Mối liên hệ giữa mô hình OSI và mô hình TCP/IP
10
Hình 1.5
TCP header
11
Hình 1.6
Các cột trong IPv4 header
13
Hình 1.7
Các cột trong IPv6 header
15
Hình 1.8
Tiêu đề UDP

16
Hình 1.9
Phần cố định của RTP header
18
Hình 1.10
Phần mở rộng của RTP header
19
Hình 1.11
Mô hình thực hiện việc gọi điện giữa 2 máy sử dụng
một proxy server.
26
Hình 1.12
Kiến trúc Asterisk.
29
Hình 2.1
Mô hình tổng thể tổng đài Asterisk.
43
Hình 2.2
Cài đặt Asterisk – Chọn gói cài đặt Asterisk
44
Hình 2.3
Cài đặt Asterisk – Chọn time zone
44
Hình 2.4
Cài đặt Asterisk – thiết lập mật khẩu user Root
45
Hình 2.5
Cài đặt Asterisk – Thiết lập ổ cứng
45

Hình 2.6
Cài đặt Asterisk – Quá trình cài đặt
46
Hình 2.7
Cài đặt Asterisk – Quá trình cài đặt hoàn tất
47
Hình 2.8
FreePBX GUI
47
Hình 2.9
Login vào FreePBX
48
Hình 2.10
Giao diện web của FreePBX – Tình trạng của hệ
thống FreePBX
48
Hình 2.11
Thêm một extensions
49
Hình 2.12
Thông tin cho extensions mới (1)
50
Hình 2.13
Thông tin cho extensions mới (2)
50
Hình 2.14
Chọn extenion muốn chỉnh sửa
51
Hình 2.15

Chỉnh sửa extension
52
Hình 2.16
Một user SIP hoàn chỉnh.
53
Hình 2.17
Menu Voicemail Admin
53
Hình 2.18
Voicemail Admin
54
Hình 2.19
SIP Trunk hai tổng đài
64
Hình 2.20
Đặt tên cho đường trunk (231)
64
Hình 2.21
Thông tin Peer và User của đường Trunk (231)
65
Hình 2.22
Outbound Routes (231)
65
Hình 2.23
Thông tin Peer và User của đường Trunk (232)
66
Hình 2.24
Outbound Routes (232)
66
Hình 3.1

Chương trình softphone X-Lite
68
Hình 3.2
Của sổ SIP Account
68
Hình 3.3
Đăng kí tài khoản thành công
69
Hình 3.4
Gọi giữa hai extension cùng tổng đài
70
Hình 3.5
Gọi từ extension ra PSTN
70
Hình 3.6
Gọi từ PSTN vào các extension
71
Hình 3.7
Gọi giữa hai extension thông qua SIP Trunk
72
Hình 3.8
Để lại tin nhắn Voicemail
73
Hình 3.9
Nghe lại tin nhắn Voicemail
74
Hình 3.10
Tham gia hội thoại
75
Hình 3.11

Tình trạng tổng đài
76
Hình 3.12
Network usage
77
Hình 3.13
CPU usage
77
Hình 3.14
Memory usage
77


Hình 3.15
ARP spoofing
79
Hình 3.16
ARP redirection
79
Hình 3.17
Voice VLAN
81
Hình 3.18
VLAN phân theo chức năng
82
Hình 3.19
Trường Đại học Lạc Hồng khi chưa sử dụng VoIP
84
Hình 3.20
Trường Đại học Lạc Hồng khi sử dụng VoIP

85
Hình 3.21
Định tuyến cuộc gọi tối ưu
86
Hình 3.22
Đường trunk tới Gateway sử dụng SIM
87
Hình 3.23
Đường trunk tới Gateway sử dụng line điện thoại
87
Hình 3.24
Đường route gọi ra ngoài theo nhà mạng Vinaphone
88

DANH MỤC BẢNG
Bảng
Mô tả
Trang
Bảng 1.1
Một số lệnh cơ bản trong Asterisk
35
Bảng 1.2
Pattern Match
39
Bảng 1.3
Một số extensions đặc biệt.
41
Bảng 3.1
Thông số server
76

Bảng 3.2
ARP cache của A
79
Bảng 3.3
Giá cước điện thoại cố định
85
Bảng 3.4
Chi phí tiết kiệm khi dùng VoIP
85
Bảng 3.5
Giá cước điện thoại di động
89
Bảng 3.6
Chi phí tiết kiệm khi dùng SIM
89
Bảng 3.7
Chi phí đầu tư
90
-1-



PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay, cùng với sự phát truyển của kinh tế – xã hội, nhu cầu trao đổi
thông tin của con người ngày càng cao. Bởi vậy ngành điện tử viễn thông có một
vai trò đặc biệt quan trọng, nhất là trong thời buổi bùng nổ thông tin như hiện nay.
Các hệ thống viễn thông trở thành phương tiện rất hữu ích cho việc trao đổi thông
tin. Thông tin càng trở nên cần thiết hơn bao giờ hết, nó đặt nên một vấn đề là
truyền đạt thông tin như thế nào để thông tin đi được nhanh nhất, chính xác nhất và

chi phí sử dụng phải thấp nhất. Công nghệ truyền giọng nói qua mạng Internet ra
đời như là một cuộc các mạng của hệ thống viễn thông.
Voice over IP (VoIP) có thể thực hiện tất cả các dịch vụ gọi thông thường
như trên mạng điện thoại công cộng (PSTN) và nhiều dịch vụ nâng cao khác như
chuyển tiếp cuộc gọi, voice mail, tổng đài trả lời tự động (IVR)
Đối với những doanh nghiệp có nhiều chi nhánh đã có sẵn hạ tầng mạng
Internet và các trang thiết bị liên lạc nội bộ sử dụng trong tổng đài PBX (Private
Branch eXchange: Tổng đài điện thoại nội bộ) việc triển khai hệ thống VoIP này sẽ
không đòi hỏi doanh nghiệp đó phải đầu tư gì nhiều về cơ sở hạ tầng và trang thiết
bị, mà khả năng mở rộng là rất lớn và dễ dàng khi doanh nghiệp có nhu cầu mở
thêm một chi nhánh mới, trong khi đó việc mở rộng tổng đài PBX và phát triển
mạng nội bộ mới là khá tốn kém.
VoIP ngày càng đáp ứng tốt hơn các yêu cầu mà người tiêu dùng đặt ra như
chất lượng dịch vụ, giá thành, số lượng tích hợp các dịch vụ thoại lẫn phi thoại. Với
những ưu điểm của mình công nghệ VoIP sẽ ngày một phát triển trong tương lai.
Việc tìm hiểu và xây dựng các ứng dụng trên công nghệ VoIP là điều cần thiết và sẽ
mang lại những lợi ích to lớn.Trong quá trình tìm hiểu, nghiên cứu chúng tôi nhận
thấy tầm quan trọng của VoIP trong đời sống hiện nay và tính thực tiễn cao của nó
-2-



nên chúng tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng đài Voice IP và cài đặt hệ thống
tổng đài VoiceIP cho mạng LAN” làm đề tài tốt nghiệp.
2. Lịch sử nghiên cứu
2.1. Trên thế giới
Theo tài liệu tư vấn khách hàng và định hướng phát triển công nghệ của
nhiều tập đoàn hàng đầu thế giới như Avaya, Siemens, Cisco, AudioCodes, Alcatel-
Lucent, đều tập trung vào phát triển trên nền tảng IP, trong đó các dịch vụ, ứng
dụng thoại VoIP được tập trung khá nhiều nguồn lực. Các doanh nghiệp trên toàn

thế giới cũng có xu hướng đầu tư hoặc nâng cấp hạ tầng viễn thông truyền thống
của họ sang hạ tầng viễn thông thoại VoIP, một mặt bắt kịp xu thế của thời đại công
nghệ, mặt khác tận dụng những dịch vụ tiện ích đa truyền thông ngày càng phát
triển trên hạ tầng IP, từ thoại thông thường cho đến Fax qua IP, hội nghị truyền
hình, email, chat, truyền hình trực tuyến, giảm chi phí đầu tư nâng cấp hoặc mở
rộng và bắt kịp công nghệ khi hòa nhập vào một thế giới phẳng.
2.2. Trong nước
Ở Việt Nam, các dịch vụ điện thoại có ứng dụng công nghệ VoIP mang tính
thương mại cũng phát triển rất mạnh, như các dịch vụ điện thoại đường dài 171 của
VNPT hay178 của Viettel, điện thoại quốc tế giá rẻ 1719 của VNPT và dịch vụ điện
thoại Internet dùng thẻ.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều sản phẩm tổng đài điện thoại cài đặt sẵn
của các hãng: Panasonic, Siemens, LG. Ưu điểm của các sản phẩm này là dễ dàng
cài đặt, hỗ trợ đầy đủ các tính năng cần thiết của một tổng đài điện thoại (hộp thư
thoại, chuyển cuộc gọi, tổng đài trả lời tự động). Nhưng các sản phẩm này lại có giá
thành khá đắt, khả năng mở rộng của các tổng đài này lại ở mức giới hạn, đặc biệt
khi tổng đài xảy ra sự cố thì toàn bộ hệ thống liên lạc trong công ty hay tổ chức sẽ
bị gián đoạn điều này sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất của công việc,
gây thất thoát lớn cho công ty đó. Bên cạnh đó vì là tổng đài có sẵn nên khó có thể
nào tích hợp thêm các dịch vụ khác bên ngoài.
-3-



3. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu tổng đài Voice IP và cài đặt hệ thống tổng đài VoiceIP cho mạng
nội bộ của công ty hoặc tổ chức.
4. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu về hệ thống tổng đài VoIP sử dụng giao thức báo
hiệu SIP, sau đó xây dựng thử nghiệm hệ thống với phần mếm mã nguồn mở

Asterisk hoạt động trên nền hệ điều hành Linux.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Tìm hiểu giao thức báo hiệu của VoIP. So sánh các giao thức báo hiệu đã
tìm hiểu được từ đó lựa chọn giao thức báo hiệu phù hợp để ứng dụng
vào hệ thống.
- Tìm hiểu giao thức vận chuyển tín hiệu thoại của VoIP.
- Tìm hiểu cách thức tấn công trong mạng VoIP từ đó có thể đưa ra các
giải pháp nhằm bảo mật hệ thống VoIP
- Nghiên cứu, cài đặt và cấu hình Asterisk trên hệ điều hành Linux.
- Nghiên cứu, cài đặt và cấu hình cho phép hệ thống tổng đài Asterisk
trong mạng IP có thể gọi ra ngoại mạng điện thoại thông thường và
ngược lại.
6. Những đóng góp của đề tài và những vấn đề chưa thực hiện được
Đề tài đã thực hiện thành công các cuộc gọi từ mạng IP tới mạng điện thoại
thông thường và ngược lại.
Tạo tiền đề cho việc xây dựng hệ thống tổng đài VoIP đầy đủvà hoàn chỉnh
hơn có thể áp dụng trong nhà trường, công ty và các doanh nghiệp cho nhu cầu.
Tuy nhiên do thời gian và kiến thức có hạn nên chúng tôi chỉ mới thử nghiệm
ở hệ thống mạng có quy mô nhỏ và một số chức năng đặc biệt của Asterisk.
7. Kết cấu của đề tài:
Luận văn được chia làm ba phần: phần mở đầu, phần nội dung và phần kết
luận
-4-



Phần mở đầu
Giới thiệu sơ lược về lý do chọn đề tài, tổng quan tình hình phát triển, mục
tiêu nghiên cứu đề tài, đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu cũng như
những đóng góp mới của đề tài. Bên cạnh đó cũng chỉ ra mặt hạn chế mà đề tài

chưa thực hiện được để giúp mọi người có cái nhìn rõ hơn.
Phần nội dung chính: gồm 3 chương
Chương 1: Cơ sở lý thuyết
Trình bày tổng quan về hệ thống tổng đài VoIP, các giao thức vận chuyển,
báo hiệu trong VoIP, Asterisk.
Chương 2: Thiết kế và xây dựng hệ thống tổng đài
Nêu cách xây dựng hệ thống tổng đài và các chức năng của tổng đài như:
Voicemail, Conference Call …
Chương 3: Kết quả đạt được
Các chức năng đạt được sau khi hoàn thiện tổng đài và vấn đề bảo mật của
hệ thống tổng đài.
Phần kết luận: Kết luận chung cho toàn bộ đề tài.
Đánh giá, nhận xét tổng quan, hướng phát triển của đề tài trong tương lai.



-5-



CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Khái niệm VoIP:
Voice over Internet Protocol (VoIP) là một công nghệ cho phép truyền
thoại sử dụng giao thức mạng IP, trên cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng Internet. VoIP
là một trong những công nghệ viễn thông đang được quan tâm nhất hiện nay không
chỉ đối với các nhà khai thác, các nhà sản xuất mà còn cả với người sử dụng dịch
vụ. VoIP có thể thiết lập cuộc gọi như hệ thống mạng PSTN và gửi Fax qua mạng
dữ liệu dựa trên IP với chất lượng dịch vụ phù hợp. Như vậy, nó đã tận dụng được
sức mạnh và sự phát triển vượt bậc của mạng IP vốn chỉ được sử dụng để truyền dữ
liệu thông thường.

 Ưu điểm:
 Giảm chi phí cuộc gọi: So với dịch vụ điện thoại thông thường thì điện
thoại IP có khả năng cung cấp những cuộc gọi đường dài với giá thành rẻ
mà chất lượng ổn định, đây được coi là ưu điểm nổi bật nhất của điện
thoại IP. Chi phí cho một cuộc gọi đường dài khi sử dụng điện thoại IP chỉ
tương đương với chi phí khi người sử dụng truy cập Internet. Nguyên
nhân dẫn đến chi phí thấp như vậy là do tín hiệu thoại được truyền tải
trong mạng IP có khả năng sử dụng kênh hiệu quả cao. Đồng thời, kỹ
thuật nén thoại tiên tiến sẽ giảm được dung lượng mạng.
 Tích hợp nhiều dịch vụ: Vì hệ thống điện thoại VoIP là dựa trên phần
mềm, do đó các nhà phát triển có thể phát triển thêm và cải thiện các tính
năng một cách dễ dàng. Do đó, hầu hết các hệ thống điện thoại VoIP đều
có rất nhiều tính năng không chỉ đơn giản là gọi điện thoại mà nó còn bao
gồm tính năng trả lời tự động, thư thoại, xếp hàng cuộc gọi và nhiều nữa.
Tích hợp đa dịch vụ sẽ tiết kiệm chi phí đầu tư nhân lực, chi phí xây dựng
các mạng riêng lẻ.
 Khả năng mở rộng: Nếu như các hệ tổng đài điện thoại thường là những
hệ thống kín, việc thêm đường điện thoại hoặc thêm số máy nhánh thường
đòi hỏi phải nâng cấp những phần cứng đắt tiền.Trong một số trường hợp,
-6-



bạn yêu cầu hệ thống điện thoại phải được thay thế mới hoàn toàn.Hệ
thống tổng đài VoIP thì không như vậy: một chiếc máy tính bình thường
có thể quản lý một lượng lớn các đường điện thoại và các số máy nhánh.
 Quản lý băng thông: Trong điện thoại chuyển mạch kênh tốc độ truyền
dẫn cho các cuộc gọi thoại luôn là cố định (trong mạng PSTN, tốc độ này
là 64Kbit/s), nhưng trong VoIP việc phân chia tài nguyên cho các cuộc
thoại linh hoạt và mềm dẻo hơn nhiều. Khi một cuộc gọi diễn ra, nếu lưu

lượng mạng thấp thì băng thông dành cho cuộc gọi đó sẽ cho chất lượng
tốt nhất có thể, ngược lại khi lưu lượng mạng cao thì mạng sẽ hạn chế
băng thông của từng cuộc gọi sao cho chất lượng thoại chấp nhận được,
điều này sẽ đảm bảo việc phục vụ cùng một lúc nhiều cuộc gọi.
 Nhược điểm:
Bên cạnh những ưu điểm hấp dẫn, VoIP còn tồn tại những nhược điểm
không thể phủ nhận khi triển khai một mạng điện thoại IP:
 Chất lượng dịch vụ chưa cao: Các mạng số liệu vốn dĩ không phải xây
dựng với mục đích truyền thoại trong thời gian thực, vì vậy khi truyền
thoại qua mạng số liệu cho chất lượng cuộc gọi không được đảm bảo trong
trường hợp mạng xảy ra tắc nghẽn hoặc có độ trễ. Tính thời gian thực của
tín hiệu thoại đòi hỏi chất lượng truyền dữ liệu cao và ổn định. Một yếu tố
làm giảm chất lượng thoại nữa là kỹ thuật nén để tiết kiệm đường truyền.
Nếu nén dung lượng càng thấp thì kỹ thuật nén càng phức tạp, cho chất
lượng không cao và đặc biệt là thời gian xử lý sẽ lâu, gây trễ.
 Vấn đề về tiếng vọng: Nếu như trong mạng thoại, do độ trễ ít nên tiếng
vọng không ảnh hưởng nhiều tới cuộc gọi thì trong mạng IP, do trễ lớn
nên tiếng vọng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng thoại. Vì vậy, tiếng vọng
là một vấn đề cần phải giải quyết trong điện thoại IP.
 Kỹ thuật phức tạp: Truyền tín hiệu theo thời gian thực trên mạng chuyển
mạch gói là rất phức tạp do mất gói trong mạng là không thể tránh và độ
trễ không cố định của các gói thông tin khi truyền trên mạng. Để có được
-7-



một dịch vụ thoại chấp nhận được cần phải có một kỹ thuật nén tín hiệu
đạt được những yêu cầu khắt khe như: tỉ số nén lớn, có khả năng suy đoán
và tạo lại thông tin của các gói tin bị thất lạc… Tốc độ xử lý của các bộ
Codec (Coder and Decoder – bộ mã hóa và giải mã) phải đủ nhanh để

không làm cuộc đàm thoại bị gián đoạn. Đồng thời cơ sở hạ tầng của
mạng cũng cần được nâng cấp lên các công nghệ mới để có tốc độ cao hơn
và có cơ chế thực hiện chức năng QoS.
 Vấn đề bảo mật: VoIP được xây dựng trên nền tảng Internet vốn không
an toàn, do đó sẽ dẫn đến khả năng các thông tin có thể bị đánh cắp khi
các gói tin bị thu lượm hoặc định tuyến sai địa chỉ một cách cố y khi
chúng được truyền trên mạng. Ngoài ra cần phải quan tâm tới các vấn đề
khác như vi rút, phần mềm độc hại, thư rác, hay các cuộc gọi giả mạo để
xâm nhập vào hệ thống mạng.
Ngoài ra, VoIP không thể sử dụng được khi gặp phải tình trạng cúp điện
hay mạng gặp sự cố.
1.2. Các mô hình mạng VoIP:
1.2.1. Mô hình PC to PC:
Trong mô hình này, mỗi máy tính cần được trang bị một sound card, một
microphone, một speaker và được kết nối trực tiếp với mạng LAN hay Internet. Mỗi
máy tính được cài đặt những phần mềm dùng riêng cho việc truyền thoại, như vậy
là 2 máy tính đã có thể trao đổi tín hiệu thoại với nhau thông qua mạng LAN hay
mạng Internet. Tất cả các thao tác như lấy mẫu tín hiệu âm thanh, mã hóa và giải
mã, nén và giải nén tín hiệu đều được máy tính thực hiện.
Hạn chế của mô hình này: Các thiết bị PC sẽ liên tục đựơc mở để có thể nghe
được các cuộc điện thoại.




-8-

1.2.2. Mô hình PC to Phone:
Mô hình PC to Phone là một mô hình được cái tiến hơn so với mô hình PC to
PC. Với mô hình này cho phép thiết lập cuộc gọi từ mạng máy tính được trang bị
phần mềm truyền thoại trên mạng đến bất kì máy điện thoại nào trên mạng PSTN và
ngược lại.





Để thực hiện được cuộc gọi qua mạng nói trên, hệ thống phải được trang bị
các gateway là thành phần giao tiếp giữa mạng VoIP với mạng PSTN truyền thống.
Gateway sẽ thực hiện chức năng chuyển đổi địa chỉ IP sang số điện thoại tương ứng
và ngược lại, cũng như nó sẽ thực hiện các cơ chế chuyển đổi giao thức báo hiệu
giữa hai mạng IP và PSTN.
1.2.3. Mô hình Phone to Phone:
Đây là mô hình mở rộng của mô hình PC to Phone, sử dụng Internet làm
phương tiện liên lạc giữa các mạng PSTN. Tất cả các mạng PSTN đều kết nối với
mạng Internet thông qua các Gateway. Khi tiến hành cuộc gọi, mạng PSTN sẽ kết
nối đến Gateway gần nhất, tại đây địa chỉ sẽ được chuyển đổi từ địa chỉ PSTN sang
địa chỉ IP để có thể định tuyến các gói tin đến được mạng đích. Đồng thời Gateway

INTERNET
Hình 1.1: Mô hình PC to PC
Hình 1.2: Mô hình PC to Phone

Gateway

PSTN

INTERNE
T
-9-



nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu thoại tương tự thành dạng số sau đó mã hóa,
nén, đóng gói lại và gửi qua mạng. Mạng đích cũng được kết nối với Gateway và tại
đó địa chỉ lại được chuyển đổi trở thành địa chỉ PSTN và tín hiệu được giải nén,
giải mã, rồi chuyển đổi ngược lại thành tín hiệu tương tự gửi vào mạng PSTN đến
đích.







1.3. Giao thức vận chuyển của VoIP
1.3.1. Mô hình TCP/IP:
Mạng máy tính khổng lồ Internet hiện nay đang sử dụng mô hình TCP/IP để
quản lý việc truyền thông. TCP/IP được xem là giản lược của mô hình OSI với bốn
lớp sau: Application (tích hợp 3 lớp trên cùng của mô hình OSI), Transport (tương
đương với lớp Transport của OSI), Internet (tương ứng với lớp Network nhưng chỉ
sử dụng giao thức IP để định địa chỉ logic cho các máy tính) và Network Access
(bao gồm 2 lớp dưới cùng của mô hình OSI). Do đó, tính năng của mỗi lớp trong
mô hình TCP/IP chính là những tính năng của mỗi lớp trong mô hình OSI. Một số

giao thức thường gặp trong mô hình TCP/IP: IP, ICMP, IGMP, TCP, UDP, Telnet,
FTP, WWW, SMTP,…
Mô hình TCP/IP gọn nhẹ hơn mô hình tham chiếu OSI, đồng thời có những
biến đổi phù hợp thực tế hơn. Ví dụ: lớp Transport của mô hình OSI quy định việc
truyền dữ liệu phải đảm bảo độ tin cậy hoàn toàn. Tuy nhiên, một số ứng dụng mới
Hình 1.3: Mô hình Phone to Phone


INTERNET

PSTN
Gateway

PSTN
Gateway
-10-



phát triển sau này như VoIP, Video Conference,… đòi hỏi tốc độ cao và cho phép
bỏ qua một số lỗi nhỏ. Nếu vẫn áp dụng mô hình OSI vào thì tốc độ trễ trên mạng
rất lớn và không đảm bảo chất lượng dịch vụ. Trong khi đó, mô hình TCP/IP, ngoài
giao thức chính của lớp Transport là TCP, còn cung cấp thêm giao thức UDP để
thích ứng với các ứng dụng cần tốc độ cao.

1.3.1.1. Giao thức TCP (Transmission Control Protocol)
TCP là một giao thức hướng kết nối (oriented-connection), được mô tả trong
RFC 793. Nó cung cấp một phương thức truyền dữ liêu song công hoàn toàn (full-
duplex) tin cậy. Đối với TCP, một kết nối phải được thiết lập trước khi hoạt động
truyền thông tin thực sự có thể bắt đầu. TCP chịu trách nhiệm phân chia dữ liệu
thành từng đoạn (segment), sắp xếp lại các đoạn thành dữ liệu ban đầu tại đích,
truyền lại bất kỳ đoạn nào không thể nhận được. TCP cung cấp một mạch ảo giữa
các ứng dụng. Vì các tính năng trên, nên TCP phải phát sinh thêm thông tin điều
khiển được trao đổi giữa các máy tính. Cũng chính vì vậy mà trong TCP header có
nhiều thông tin hơn UDP header.
Các ứng dụng sử dụng TCP là: FTP, HTTP, SMTP, Telnet , v.v…
Hình 1.4: Mối liên hệ giữa mô hình OSI và mô hình TCP/IP
-11-



Để đạt được độ tin cậy, TCP dựa vào các thông tin trong TCP header. TCP
header có nhiều cột, mỗi cột cung cấp nhiều tính năng xác định. Hình 1.5 chỉ ra các
cột trong TCP header.

Bit (0)
Bit(15) Bit (16) Bit(31)
Source Port (16)
Destination Port (16)
Sequence Number (32)
Acknowledgement Number (32)
Header Length (4) Reserved (6) Code Bits (6)

Window (16)
Checksum (16)
Urgent (16)
Options
APPLICATION LAYER DATA

Ý nghĩa của các cột:
 Source Port (16 bit): port của ứng dụng nguồn.
 Destination Port (16 bit): port của ứng dụng đích.
 Sequence Number (32 bit): chỉ ra số octet (byte) đầu tiên trong một đoạn .
 Acknowledgement Number (32 bit): chỉ ra số octet kết tiếp mà máy nhận
đang mong chờ.
 Header Length (4 bit): chỉ ra chiều dài của header, tính theo byte.
 Reserved (6 bit): dành để dùng cho tương lai.
 Code Bits (6 bit): được sử dụng trong việc quản lý phiên giao dịch và theo
dõi các đoạn.
 Window (16 bit): là giá trị của cửa sổ động – có thể gửi bao nhiêu octet trước
khi đợi nhận một ACK.
 Checksum (16 bit): được sử dụng để kiểm tra lỗi của header và data.
Hình 1.5: TCP header
-12-



 Urgent (16 bit): chỉ được sử dụng với cờ URG.
 Options (độ dài thay đổi): khai báo các option của TCP, trong đó có độ dài
tối đa của vùng TCP data trong một đoạn.
 Data (độ dài thay đổi): chứa dữ liệu của lớp trên, có độ dài tối đa là 536 byte.
Giá trị này có thể điều chỉnh bằng cách khai báo trong vùng options.
1.3.1.2. Giao thức IP (Internet Protocol)

Nhiệm vụ chính của giao thức IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng con
thành liên kết mạng để truyền và nhận dữ liệu, vai trò của IP là vai trò của lớp
Network trong mô hình OSI. Giao thức IP là một giao thức kiểu không kết nối
(connectionless) có nghĩa là nó không cần có giai đoạn thiết lập kết nối trước khi
truyền dữ liệu. Các chức năng được thực hiện ở IP là:
• Gán địa chỉ (Addressing): tất cả các host trong mạng và trong liên mạng
đều được cung cấp một địa chỉ IP duy nhất. Theo giao thức IPv4, mỗi địa chỉ
IP gồm 32 bit và được chia làm 5 lớp ký hiệu là A, B, C, D, E. Các lớp
A,B,C được sử dụng để định danh các host trên các mạng. Lớp D dành riêng
cho lớp kỹ thuật multicast, còn lớp E được dành cho những ứng dụng cho
tương lai.
• Định tuyến (Routing): giúp xác định đường đi cho gói tin khi được truyền
trên mạng. Nó giúp lựa chọn đường đi tối ưu cho các gói dữ liệu. Nếu hai
host cần liên lạc không nằm trên một subnet thì bảng định tuyến sẽ được sử
dụng để quyết định việc chuyển dữ liệu và các bộ định tuyến thường xuyên
trao đổi và cập nhật thông tin trong bảng định tuyến tùy thuộc vào phương
pháp định tuyến được sử dụng.
Có 3 cách truyền các gói IP là:
o Unicast: là quá trình gửi một gói tin từ một thiết bị đến một thiết bị khác.
o Multicast: là quá trình gửi một gói tin từ một thiết bị đến một nhóm các
thiết bị được chọn trong một mạng.
o Broadcast: là quá trình gửi một gói tin từ một thiết bị đến tất cả các thiết bị
còn lại trong một mạng.
-13-



Ngoài ra, giao thức IP còn cung cấp khả năng phân mảnh dữ liệu lớn thành
các gói có kích thước nhỏ hơn để truyền qua mạng.
 Giao thức IP phiên bản 4 (IPv4):

Hình 1.6 cho biết cấu trúc của một header IPv4.

Ver.
IHL
Type of Service
Total Length
Identification
Flag
Fragement Offset
Time to Live
Protocol
Header Checksum
Source Address
Destination Address
Options
Padding

Ý nghĩa của từng cột:
 Ver (4 bit): chỉ ra phiên bản của IP.
 IHL – Internet Header Length (4 bit): chỉ ra kích thước của IP header
 Type of Service (8 bit): nó được dùng để quyết định độ ưu tiên của
mỗi gói tin. Giá trị này cho phép QoS được tác động đến các gói tin
có độ ưu tiên cao. Ta có thể cấu hình router dựa vào giá trị này để
quyết định thứ tự ưu tiên chuyển các gói tin.
 Total Length (16 bit): cho biết kích thước của toàn bộ gói tin bao gồm
header và data được tính theo byte.
 Identification (16 bit): cột này được sử dụng để nhận dạng các phân
mảnh (fragment) duy nhất của một IP gói tin.
 Flag(3 bit): Các gói tin khi được truyền trên mạng có thể bị phân
thành nhiều gói tin nhỏ, trong trường hợp đó cột Flag được dùng để

điều khiển phân mảnh và tái lắp ghép các gói tin nhỏ lại với nhau. Tùy
Hình 1.6: Các cột trong IPv4 header
Byte 2
Byte 3
Byte 4
Byte 1
-14-



theo giá trị của Flag sẽ có ý nghĩa là gói tin có hoặc không bị phân
mảnh hay gói tin đó là phân mảnh cuối cùng
 Fragment Offset (13 bit): chỉ rõ vị trí của phân mảnh trong gói tin tính
theo đơn vị 64 bit.
 Time to Live(8 bit): là thời gian tối đa một gói tin có thể tồn tại trên
mạng, được tính bằng giây. Mỗi lần gói tin qua một bộ định tuyến thì
giá trị này giảm đi 1s, kể cả khi thời gian xử lý gói này chưa tới 1s.
Khi giá trị này bằng 0 thì gói tin sẽ bị hủy.
 Protocol (bit): Xác định giao thức của lớp trên sẽ nhận dữ liệu. Giá trị
phổ biến của cột này là:
o 01 – ICMP.
o 06 – UDP.
o 17 – TCP.
 Header Checksum (16 bit): được dùng để kiểm tra lỗi header của gói
tin.
 Source Address (32 bit): xác định địa chỉ của máy nguồn.
 Destination Address (32 bit): xác định địa chỉ của máy đích.
 Options (có độ dài thay đổi): dành cho dự phòng khi thêm các cột mới
vào IPv4 header để cung cấp các dịch vụ khác nhưng nhưng option
này hiếm khi được dùng.

 Padding (có độ dài thay đổi): vùng đệm, được dùng để đảm bảo cho
phần header luôn kết thúc ở một mốc 32 bit.
 Giao thức IP phiên bản 6 (IPv6):
Do sự phát triển như vũ bão của mạng và dịch vụ Internet, nguồn IPv4 dần
cạn kiệt, đồng thời bộc lộ các hạn chế đối với việc phát triển các loại hình dịch vụ
hiện đại trên Internet. Phiên bản địa chỉ Internet mới IPv6 được thiết kế để thay thế
cho phiên bản IPv4. IPv6 là giao thức Internet mới được kế thừa đặc điểm chính của
IPv4 và có nhiều cải tiến để khắc phục những hạn chế:
-15-



 Địa chỉ IPv6 có chiều dài 128 bit, biểu diễn dưới dạng các cụm số hexa
phân cách bởi dấu ::. Với 128 bit chiều dài, không gian địa chỉ IPv6 gồm
2128 địa chỉ, cung cấp một lượng địa chỉ khổng lồ cho hoạt động Internet
và loại bỏ công nghệ NAT.
 Quản trị TCP/IP dễ dàng hơn: DHCP được sử dụng trong IPv4 nhằm
giảm cấu hình thủ công TCP/IP cho host. IPv6 được thiết kế với khả năng
tự động cấu hình, không cần sử dụng máy chủ DHCP, giảm cấu hình thủ
công.
 Cấu trúc định tuyến tốt hơn: Định tuyến IPv6 được thiết kế hoàn toàn
phân cấp.
 Hỗ trợ tốt hơn cho di động: Thời điểm IPv4 được thiết kế, chưa tồn tại
khái niệm về thiết bị IP di động. Trong thế hệ mạng mới, dạng thiết bị
này ngày càng phát triển, đòi hỏi cấu trúc giao thức Internet có sự hỗ trợ
tốt hơn.
Cấu trúc của gói tin IPv6 như sau:

Ý nghĩa các trường như sau:
 Version: phiên bản của IP, có giá trị bằng 6 với IPv6.
 Traffic Class (8 bit): dùng để quyết định độ ưu tiên.
 Flow Label (20bit): xác định các gói dữ liệu được ưu tiên trên đường
 truyền nếu có xảy ra tranh chấp, thường được sử dụng cho các dịch vụ
đòi hỏi chất lượng dịch vụ cao hay thời gian thực.
 Payload Length (16 bit): xác định độ dài phần dữ liệu không tính phần
tiêu đề.
Version
Traffic Class
Flow Label
Payload Length
Next Header
Hop Limit
Source Address
Destination Address
Hình 1.7: Các cột trong IPv6 header
-16-



 Hop Limit (8 bit): giống như trường Time to Live của IPv4.
 Source Address và Destination Address giống như IPv4 nhưng có độ dài
128bit.
 Data: có độ dài tối đa là 65535 byte.
1.3.2. Giao thức UDP (User Datagram Protocol)
UDP là giao thức không kết nối (connectionless) được sử dụng thay thế cho
TCP ở trên IP theo yêu cầu của từng ứng dụng. UDP không có các cơ chế giống
như TCP chẳng hạn như: thiết lập kết nối trước khi truyền dữ liệu thực sự, truyền lại

đối với những dữ liệu bị mất, đánh số thứ tự các segment và điều khiển luồng. Điều
này không có nghĩa là các ứng dụng sử dụng giao thức UDP để vận chuyển thì luôn
luôn không tin cậy (unreliable). Nó chỉ đơn giản là làm sao vận chuyển dữ liệu cho
nhanh và tính năng tin cậy được thực hiện ở lớp Application nếu cần.
Bit (0)
Bit(15) Bit (16) Bit(31)
Source Port (16)
Destination Port (16)
Length(16)
Checksum(16)
APPLICATION LAYER DATA


Ý nghĩa của các cột:
 Source Port (16 bit): port của ứng dụng nguồn.
 Destination Port (16 bit): port của ứng dụng đích
 Length(16 bit): chỉ thị chiều dài của gói dữ liệu, gồm cả header và dữ liệu
 Checksum(16 bit): được sử dụng để kiểm tra lỗi.
 Data (độ dài tùy thay đổi): chứa dữ liệu vào.
1.3.3. Giao thức RTP (Real – time Transport Protocol)
RTP là giao thức cung cấp các chức năng phục vụ cho quá trình truyền dữ
liệu mang đặc tính thời gian thực như là audio,video. RTP có nhiệm vụ xác định
loại tải trọng (payload type identification), đánh số thứ tự các gói tin (sequence
Hình 1.8: Tiêu đề UDP