Nghiên cứu giải pháp bảo mật thoại trên mạng Internet

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
*********




PHẠM THỊ VÂN





NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BẢO MẬT THOẠI
TRÊN MẠNG INTERNET





LUẬN VĂN THẠC SĨ









Hà Nội – 2011

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
*********




PHẠM THỊ VÂN





NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BẢO MẬT THOẠI
TRÊN MẠNG INTERNET




LUẬN VĂN THẠC SĨ

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Hữu Ngự

Hà Nội – 2011



2
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 1
DANH MỤC VIẾT TẮT 5
DANH MỤC HÌNH 6
MỞ ĐẦU 8
1. Lý do chọn đề tài 8
2. Mục tiêu nghiên cứu 9
3. Phƣơng pháp nghiên cứu 9
4. Cấu trúc luận văn 9
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VoIP VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN
QUAN 10
1.1. Tổng quan về an toàn và bảo mật thông tin 10
1.1.1. Các vấn đề chung về an toàn bảo mật thông tin 10
1.1.2. Thực trạng của vấn đề bảo mật thoại trên mạng Internet 11
1.1.3. Tổng quan về lý thuyết mật mã 11
1.2. Giới thiệu về công nghệ VoIP 17
1.2.1. Khái niệm về Voice over IP 17
1.2.2. Lịch sử phát triển VoIP 17
1.2.3. Các kiểu kết nối sử dụng VoIP 18
1.2.4. Phương thức hoạt động của VoIP 19
1.2.5. Đặc điểm của mạng VoIP 20
1.2.6. Thành phần của VoIP 22
1.2.7. Các giao thức VoIP sử dụng 25

1.2.8. Các ứng dụng của VoIP 27
1.2.9. Các vấn đề về chất lượng dịch vụ VoIP 29
1.3. Nghiên cứu về giao thức SIP 30
1.3.1. Giới thiệu về giao thức SIP 30
1.3.2. Các chức năng của SIP 31
1.3.3. Các thành phần của hệ thống SIP 32
1.3.4. Khái quát về hoạt động của SIP 33



3
1.3.5. Quá trình thiết lập cuộc gọi . 40
1.3.6. Đánh giá SIP 42
1.3.7. So sánh SIP và H.323 43
1.4. Kết luận 44
CHƢƠNG 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT NÉN THOẠI TRONG VoIP
45
2.1. Giới thiệu chung 45
2.2. Các phƣơng pháp nén âm thanh 47
2.2.1. Phương pháp mã hóa dạng sóng 47
2.2.2. Phương pháp mã hóa theo nguồn âm 48
2.2.3. Phương pháp nén kiểu Haybrid 49
2.3. Các kỹ thuật nén thoại trong VoIP 50
2.3.1.Nguyên lý chung của bộ nén CELP 50
2.3.2. Chuẩn PCM (Pulse Code Modulation)-G711 51
2.3.3. Chuẩn nén LD-CELP –G728 52
2.3.4. Chuẩn nén CS-ACELP G729 54
2.3.5: Chuẩn nén GSM 06.10 57
2.4. Kết luận 57
CHƢƠNG 3: GIẢI PHÁP BẢO MẬT VoIP 59

3.1. Nhu cầu bảo mật 59
3.2. Các nguy cơ mất an toàn trong mạng VoIP 59
3.2.1. Tấn công từ chối dịch vụ (DoS) VoIP 59
3.2.2. Một số cách tấn công chặn và cướp cuộc gọi 63
3.2.3. Các tấn công liên quan đến dịch vụ điện thoại 66
3.2.4. Nguy cơ đối với SIP 67
3.3. Đề xuất giải pháp khắc phục 69
3.3.1. Bảo vệ thiết bị Voice 69
3.3.2. Kế hoạch và chính sách bảo mật 70
3.3.3. Mật khẩu và sự điều khiển truy cập 71
3.4 Các công nghệ bảo mật 71



4
3.4.1. Công nghệ khóa dùng chung 71
3.4.2. Mật mã khóa công cộng 71
3.4.3.Chữ ký số hóa 72
3.4.4. Chứng thực và căn cứ chứng thực 73
3.4.5. Những giao thức trên nền khóa công cộng 73
3.5. Hỗ trợ bảo mật cho giao thức SIP 73
3.5.1. Trao đổi khóa và bảo mật cho các gói tin báo hiệu. 74
3.5.2. Bảo mật cho gói tin thoại/video SRTP 76
3.5.3. Bảo đảm sự tin cậy 77
3.5.4. Chống ghi lén 78
3.5.5. Chứng thực bản tin 78
3.6. Kết luận 80
CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG 81
4.1. Mô tả bài toán thực tế 81
4.2. Xác định các yêu cầu 81

4.2.1. Các chức năng chính của Server và Client 81
4.2.2. Sơ đồ chức năng hệ thống 83
4.3. Chƣơng trình mã hóa sử dụng thuật toán AES 86
4.4. Chƣơng trình X-lite. 86
4.5. Chƣơng trình VoIP 91
4.6. Khối mã hóa và giải mã AES 96
4.7. Khối nén và giải nén âm thanh CELP 97
4.7. Kết luận 98
KẾT LUẬN 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO 101
PHỤ LỤC 102




5
DANH MỤC VIẾT TẮT
TỪ VIẾT
TẮT
TÊN TIẾNG ANH
TÊN TIẾNG VIỆT
ACK
Acknowledgment
Cơ chế báo nhận
AES
Advanced Encryption Standard
Chuẩn mã hóa cải tiến
APP
Application
Ứng dụng

ATM
Asynchronous Transfer Mode
Phương thức chuyển đổi không
đồng bộ
CELP
Codebook Excited Linear
Dự báo tuyến kích thích
DNS
Domain Name System
Hệ thống tên miền
ID
Identifier
Định danh
IETF
Internet Engineering Task Force
Lực lượng quản lý kĩ thuật
IP
Internet Protocol
Giao thức Internet
LAN
Local Area Network
Mạng nội bộ
LPS


MGPC
Media Gateway Control Protocol
Giao thức điều khiển cổng truyền
thông
PBX

Private Branch Exchange
Tổng đài nhánh riêng
PC
Personal Computer
Máy tính cá nhân
PSTN
Public Switched Telephone
Network
Mạng điện thoại chuyển mạch
công cộng
QoS
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
SGW
Signalling Gateway
Tín hiệu cổng vào
SIP
Session Initiation Protocol
Giao thức khởi tạo phiên
SMTP
Simple Mail Transfer Protocol
Giao thức truyền thư đơn giản
SSH
Secure Shell
Giao thức dùng để kết nối mạng
một cách bảo mật
TCP
Tranmission Control Protocol
Giao thức điều khiển giao vận
TLS

Transport Layer Security
Bảo mật tần viễn thông
UA
User Agent
Tác nhân người sử dụng
UDP
User Datagram Protocol
Giao thức gói tin người dùng
URL
Uniform Resource Indentifer
Chuỗi định danh tài nguyên trên
mạng
VoIP
Voice Over Internet Protocol
Giao thức thoại qua mạng internet
WWW
World Wire Web
Mạng toàn cầu



6
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Quy trình mã hóa và giải mã 12
Hình 1.2: Hệ mật mã hóa khóa bí mật 14
Hình 1.3: Mô hình trao đổi thông tin qua mạng theo cách thông thường 15
Hình 1.4: Mô hình trao đổi thông tin theo phương pháp mã hóa khóa công khai 15
Hình 1.5: Kết nối PC to PC 18
Hình 1.6: Kết nối PC to Phone 19
Hình 1.7: Kết nối Phone to Phone 19

Hình 1.8: Quá trình xử lý dữ liệu thoại trong hệ thống VoIP 20
Hình 1.9: Mô hình mạng VoIP 23
Hình 1.10: Cấu trúc đơn vị dữ liệu UDP 26
Hình 1.11: Mô hình hoạt động của Fax qua IP 28
Hình 1.12: Quy trình cuộc gọi SIP 30
Hình 1.13: Các thành phần của SIP 32
Hình 1.14: Cấu trúc bản tin SIP 38
Hình 1.15: Quy trình thiết lập cuộc gọi 40
Hình 1.16: Thiết lập kiểu Proxy 41
Hình 1.17: Thiết lập kiểu redirect 42
Hình 2.2.: Sơ đồ mã hóa và giải mã của bộ mã hóa nguồn âm 48
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý của phương pháp tổng hợp CELP 50
Hình 2.4: Sơ đồ khối của bộ nén và giải nén LD - CELP 54
Hình 2.5: Nén CS-ACELP 55
Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý của bộ giải nén CS-ACELP 56
Hinh 3.1: Tấn công DoS 60
Hình 3.2: tấn công Ping of Death 60
Hình 3.3: Tấn công SYN flood 61
Hình 3.4: Tấn công Smurf 61
Hình 3.5: Tấn công DDoS 62
Hình 3.6: Tấn Công man in the middl 64
Hình 3.7: Tấn công bằng bản tin đăng ký 68
Hình 3.8: Giả dạng Proxy 68
Hình 3.9: Các lớp bảo mật hỗ trợ cho giao thức SIP 74
Hình 3.10: Quá trình bắt tay giữa client và server trong SSL 75
Hình 3.11: Dữ liệu lớp trên đóng gói bởi TLS/SSL 76
Hình 3.12: Mã hóa trong SRTP 77
Hình 3.13: Chứng thực gói SRTP 77
Hình 3.14: Chống ghi lại bằng Sliding Window 78

7
Hình 3.15: Quá trình gửi bản tin của S/MIME 79
Hình 4.1: Màn hình đăng nhập tổng đài IP PBX 87
Hình 4.2: Tạo mới một User 87
Hình 4.3: Giao diện phần mềm softphone X-lite 88
Hình 4.4: Thiết lập tài khoản người dùng 89
Hình 4.5 : Quá trình thiết lập cuộc gọi 90
Hình 4.6: Trạng thái truyền cuộc gọi 91
Hình 4.7: Thiết lập tài khoản người dùng 92
Hình 4.8: Giao diện chương trình 93
Hình 4.8: Cửa sổ kết nối 93
Hình 4.9: Quá trình tạo kết nối thành công 94
Hình 4.10: Sử dụng WireShark bắt gói tin 94
Hình 4.11: Phân tích quá trình truyền thoại theo sơ đồ 95




8
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Chúng ta đang sống trong một thời đại mà sự bùng nổ thông tin đang ngày càng
lan rộng. Các ấn phẩm thi nhau ra đời, dữ liệu không ngừng được cập nhật từng phút,
từng giây trên mạng. Nếu ngày xưa chúng ta phải tốn quá nhiều thời gian để tìm kiếm dữ
liệu, thì giờ đây chúng ta lại phải tốn nhiều thời gian hơn thế nữa để thu nhận và phân tích
cả núi thông tin cho mỗi một vấn đề. Chiếc máy tính ra đời vừa góp phần vào sự bùng nổ
thông tin, vừa như một công cụ để giúp con người xử lý vấn nạn này.
Những chiếc máy tính đã tạo thành một hệ thống tinh xảo để nối kết toàn cầu vào

trong mạng lưới khổng lồ của những siêu xa lộ thông tin. Ngày nay việc sử dụng máy tính
và truyền thông tin qua mạng như một nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống hàng
ngày. Công nghệ thông tin ngày càng phát triển, đặc biệt là mạng Internet đang đem đến
sự bùng nổ thông tin một cách mạnh mẽ. Qua mạng Internet, con người có thể lưu trữ, xử
lý, tìm kiếm thông tin trên mọi lĩnh vực: từ việc tìm kiếm, trao đổi, lưu trữ, cập nhật các
thông tin mới nhất về mọi lĩnh vực khoa học công nghệ trên thế giới, đến thực hiện việc
mua bán các sản phẩm hay đặt các dịch vụ ngay tại nhà chỉ thông qua các thao tác đơn
giản trên bàn phím máy tính. Đặc biệt với sự phát triển vượt trội của Internet, con người
có thể trò chuyện với bạn bè từ khoảng cách hàng ngàn cây số.
Hiện nay tất cả các tính năng và ứng dụng thông tin liên lạc mới hiện đã có mặt trên
thế giới viễn thông đều hội tụ hỗ trợ nền tảng mạng IP, số lượng và chủng loại có ở các
giải pháp VoIP hiện nay ngày càng nhiều. Tất cả các tính năng này có sẵn mà không đòi
hỏi thêm bất kỳ chi phí đầu tư nào bởi chúng hoạt động trên nền IP và được vận chuyển
trên mạng máy tính như các ứng dụng máy tính thông thường khác.
Nhờ khả năng loại bỏ tận gốc những hệ thống thông tin trùng lặp và dư thừa, giảm
chi phí liên lạc; khả năng tích hợp dễ dàng các hệ thống dữ liệu, thoại và video… VoIP
đang là sự lựa chọn hàng đầu về vấn đề truyền thông qua mạng internet.
Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích mà VoIP mang lại, việc bảo mật thông tin khi sử
dụng dịch vụ VoIP còn rất nhiều bất cập. Theo tờ The New York Times cho biết các loại
sâu và virus tính đã làm tắc những máy chủ tại các chi nhánh của một hãng bảo hiểm lớn
và một ngân hàng tại Mỹ, khiến khoảng 1.500 đường điện thoại Internet mất khả năng
đàm thoại. Ông Danny Lai, giám đốc kế hoạch mạng tại MediaRing, một công ty chuyên
cung cấp dịch vụ VoIP của Singgapore, cho biết “Trong thế giới mạng, không có một
biên giới nào cả, nên việc tấn công xâm nhập vào các điện thoại trở nên dễ dàng hơn …”
Ông Charles Cousins, giám đốc quản lý của Sophos Anti-Virus Asia, cho biết: "Tôi tin
rằng các nguy cơ này sẽ xảy đến châu Á trong tương lai, nhưng tôi không dự đoán trước
rằng nó sẽ diễn ra với quy mô lớn cỡ nào. Mọi người cần phải được cảnh báo một cách
đúng đắn trước thời điểm đó".

9
Ngoài những cuộc tấn công của virus, điện thoại Internet cũng sẽ là mục tiêu của
nạn nghe lén. Không như các loại hình nghe lén trên đường điện thoại truyền thống, việc
xâm nhập vào các cuộc gọi Internet không yêu cầu cần có một thiết bị đặc biệt nào, và
cũng không cần phải mất nhiều nỗ lực cài đặt bố trí thiết bị.
Vì những lý do trên tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu giải pháp bảo mật thoại trên
mạng Internet” mong góp phần vào việc nêu ra một số biện pháp làm tăng khả năng bảo
mật thoại trên mạng Internet.
2. Mục tiêu nghiên cứu
 Tìm hiểu công nghệ VoIP
 Nghiên cứu một số phương pháp nén thoại trong VoIP
 Nêu các biện pháp bảo mật tín hiệu thoại nhằm nâng cao chất lượng dịch
mức độ bảo mật VoIP
 Xây dựng ứng dụng bảo mật thoại trên mạng internet
3. Phƣơng pháp nghiên cứu
 Phương pháp thu thập tài liệu: Các số liệu sử dụng trong luận văn được thu
thập từ các nguồn: Sách tham khảo, giáo trình, giáo án, các bài báo và số
liệu trên Internet.
 Phương pháp phân tích: Dựa trên các tài liệu thu thập được, phân tích, đánh
giá và đưa ra kết luận.
4. Cấu trúc luận văn
Luận văn gồm :
- Mở đầu
- Chương 1: Tổng quan về công nghệ VoIP
- Chương 2: Các phương pháp và kỹ thuật nén trong VoIP
- Chương 3: Giải pháp bảo mật VoIP
- Chương 4: Xây dựng ứng dụng bảo mật thoại trên mạng Internet
- Kết luận

10
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VoIP VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN
QUAN
1.1. Tổng quan về an toàn và bảo mật thông tin
1.1.1. Các vấn đề chung về an toàn bảo mật thông tin
Khi nhu cầu trao đổi thông tin dữ liệu ngày càng lớn và đa dạng, các tiến bộ về
điện tử - viễn thông và công nghệ thông tin không ngừng được phát triển ứng dụng để
nâng cao chất lượng và lưu lượng truyền tin thì các quan niệm ý tưởng và biện pháp bảo
vệ thông tin dữ liệu cũng được đổi mới. Bảo vệ an toàn thông tin dữ liệu là một chủ đề
rộng, có liên quan đến nhiều lĩnh vực và trong thực tế có thể có rất nhiều phương pháp
được thực hiện để bảo vệ an toàn thông tin dữ liệu. Các phương pháp bảo vệ an toàn
thông tin dữ liệu có thể được quy tụ vào ba nhóm sau:
Nhóm 1. Bảo vệ an toàn thông tin bằng các biện pháp hành chính.
Nhóm 2. Bảo vệ an toàn thông tin bằng các biện pháp kỹ thuật (phần cứng).
Nhóm 3. Bảo vệ an toàn thông tin bằng các biện pháp thuật toán (phần mềm).
Ba nhóm trên có thể được ứng dụng riêng rẽ hoặc phối kết hợp. Môi trường khó bảo vệ an
toàn thông tin nhất đó là môi trường mạng và truyền tin và đây cũng là môi trường đối
phương rất dễ xâm nhập. Biện pháp hiệu quả nhất và kinh tế nhất hiện nay trên mạng
truyền tin và mạng máy tính là biện pháp thuật toán.
An toàn bảo mật thông tin nhằm đảm bảo các tính chất sau:
- Tính bí mật: Đảm bảo được sự đáo riêng tư của thông tin
- Tính toàn vẹn: Các thông tin không thể bị sửa đổi bởi những người không có thẩm
quyền
- Tính sẵn sàng: Thông tin phải được đảm bảo rằng luôn sẵn sàng đáp ứng nhu cầu
sử dụng của người có thẩm quyền.
Để đảm bảo an toàn thông tin dữ liệu trên đường truyền tin và trên mạng máy tính
có hiệu quả thì điều trước tiên là phải lường trước hoặc dự đoán trước các khả năng không
an toàn, khả năng xâm phạm, các sự cố rủi ro có thể xảy ra đối với thông tin dữ liệu được

lưu trữ và trao đổi trên đường truyền tin cũng như trên mạng. Xác định càng chính xác
các nguy cơ nói trên thì càng quyết định được tốt các giải pháp để giảm thiểu các thiệt
hại.
Có hai loại hành vi xâm phạm thông tin dữ liệu đó là: vi phạm chủ động và vi
phạm thụ động. Vi phạm thụ động chỉ nhằm mục đích cuối cùng là nắm bắt được thông
tin (đánh cắp thông tin). Việc làm đó có khi không biết được nội dung cụ thể nhưng có thể
dò ra được người gửi, người nhận nhờ thông tin điều khiển giao thức chứa trong phần đầu
các gói tin. Kẻ xâm nhập có thể kiểm tra được số lượng, độ dài và tần số trao đổi. Vì vậy
vi pham thụ động không làm sai lệch hoặc hủy hoại nội dung thông tin dữ liệu được trao
đổi. Vi phạm thụ động thường khó phát hiện nhưng có thể có những biện pháp ngăn



11
chặn hiệu quả. Vi phạm chủ động là dạng vi phạm có thể làm thay đổi nội dung, xóa bỏ,
làm trễ, sắp xếp lại thứ tự hoặc làm lặp lại gói tin tại thời điểm đó hoặc sau đó một thời
gian. Vi phạm chủ động có thể thêm vào một số thông tin ngoại lai để làm sai lệch nội
dung thông tin trao đổi. Vi phạm chủ động dễ phát hiện nhưng để ngăn chặn hiệu quả thì
khó khăn hơn nhiều.
Một thực tế là không có một biện pháp bảo vệ an toàn thông tin dữ liệu nào là an
toàn tuyệt đối. Một hệ thống dù được bảo vệ chắc chắn đến đâu cũng không thể đảm bảo
là an toàn tuyệt đối.
1.1.2. Thực trạng của vấn đề bảo mật thoại trên mạng Internet
Như chúng ta thấy, bảo mật là vấn đề luôn được quan tâm hàng đầu trong nghành
CNTT, nó quyết định tính sống còn của một sản phẩm và VoIP cũng không nằm ngoài
lĩnh vực này. Theo hãng bảo mật Scanit tình trạng bảo mật VoIP hiện nay là rất tồi tệ.
Thống kê cho thấy có tời 7/10 cuộc gọi VoIP là “mồi ngon” cho bọn tin tặc. Báo cáo
nghiên cứu mới nhất của Scanit khẳng định bằng cách "móc nối" vào hệ thống mạng điện
thoại VoIP bọn tin tặc có thể dễ dàng đánh cắp các dữ liệu các cuộc gọi. Không những thế
chúng còn có thể ăn cắp được số PIN truy cập các dịch vụ ngân hàng qua điện thoại từ các

tổng đài VoIP (call center).
Tình trạng này là hậu quả của việc các tổng đài VoIP đã không thể bảo mật hệ
thống mạng điện thoại Internet một cách đúng đắn và đầy đủ. Các chuyên gia bảo mật cho
rằng nguyên nhân gây ra tình trạng đó là do rất nhiều hãng triển khai dịch vụ mạng điện
thoại VoIP luôn nghĩ rằng nhà sản xuất thiết bị mạng VoIP đã tích hợp đầy đủ các giải
pháp bảo mật vào trong sản phẩm của họ. Điều này dẫn đến kết quả là không ít các nhà
cung cấp dịch vụ VoIP đã không thèm áp dụng thêm bất kỳ một giải pháp bảo mật nào
nữa cho hệ thống mạng của họ.
"Không những thế các nhà quản trị mạng VoIP còn thiếu những kỹ năng cần thiết
cũng như thiếu hiểu biết về các thiết lập cấu hình bảo mật mạng VoIP. Đa số họ hiện vẫn
đặt hết niềm tin vào nhà cung cấp thiết bị hoặc bộ tích hợp hệ thống để bảo mật mạng,"
Sheran Gunasekera - chuyên gia của Scanit - cho biết.
1.1.3. Tổng quan về lý thuyết mật mã
1.1.3.1. Định nghĩa mật mã là gì?
Mật mã học là một lĩnh vực liên quan với các kỹ thuật ngôn ngữ và toán học để
đảm bảo an toàn thông tin, cụ thể là trong thông tin liên lạc. Về phương diện lịch sử, mật
mã học gắn liền với quá trình mã hóa; điều này có nghĩa là nó gắn với các cách thức để
chuyển đổi thông tin từ dạng này sang dạng khác nhưng ở đây là từ dạng thông thường có
thể nhận thức được thành dạng không thể nhận thức được, làm cho thông tin trở thành
dạng không thể đọc được nếu như không có các kiến thức bí mật. Trong những năm gần
đây, lĩnh vực hoạt động của mật mã hóa đã được mở rộng, mật mã hóa hiện đại cung cấp



12
cơ chế cho nhiều hoạt động hơn là chỉ duy nhất việc giữ bí mật và có một loạt các ứng
dụng như: chứng thực khóa công khai, chữ ký số, bầu cử điện tử hay tiền điện tử. Ngoài
ra, những người không có nhu cầu thiết yếu đặc biệt về tính bí mật cũng sử dụng các công
nghệ mã hóa, thông thường được thiết kế và tạo lập sẵn trong các cơ sở hạ tầng của công
nghệ tính toán trong liên lạc viễn thông và trong an ninh máy tính và mạng.

Một hệ mật mã là một bộ 5 (P,C,K,E,D) thỏa mãn các điều kiện sau:
 P là một tập hợp hữu hạn các bản rõ (Plain Text), nó được gọi là không gian bản rõ
 C là tập hữu hạn các bản mã (Crypto), nó còn được gọi là không gian bản mã. Mỗi
phần tử của C có thể nhận được bằng cách áp dụng phép mã hóa E
k
lên một phần
từ của P, với kK.
 K là tập hữu hạn các khóa hay còn gọi là không gian khóa. Đối với mỗi phần tử k
của K được gọi là một khóa (Key). Số lượng của không gian khóa phải đủ lớn để
“kẻ địch” không có đủ thời gian để thử mọi khóa có thể (phương pháp vét cạn)
 Đối với mỗi k thuộc K có một quy tắc mã e
K
: P C và một quy tắc giải mã tương
ứng d
K
 D. Mỗi e
K
: P C và d
K
: C P là những hàm mà d
K
(e
K
(x)) = x với mọi
bản rõ xP
1.1.3.2. Vai trò của hệ mật mã
Các hệ mật mã phải thực hiện được các vai trò sau:
 Hệ mật mã phải che dấu được nội dung của bản rõ (plain text) để đảm bảo sao cho
chỉ người chủ hợp pháp của thông tin mới có quyền truy cập thông tin, hay nói
cách khác là chống truy nhập không đúng quyền hạn

 Tạo các yếu tố xác thực thông tin, đảm bảo thông tin lưu hành trong hệ thống đến
người nhận hợp pháp là xác thực (Authenticity).
 Tổ chức các sơ đồ chữ ký điện tử, đảm bảo không có hiện tượng giả mạo, mạo
danh để gửi thông tin trên mạng
Ưu điểm lớn nhất của bất kỳ hệ mật mã nào là có thể đánh giá được độ phức tạp tính
toán mà “kẻ địch” phải giải quyết bài toán để có thể lấy được thông tin của dữ liệu đã
được mã hóa. Tuy nhiên mỗi hệ mật mã có một số ưu và nhược điểm khác nhau, nhưng
nhờ đánh giá được độ phức tạp tính toán mà ta có thể áp dụng các thuật toán mã hóa khác
nhau cho từng ứng dụng cụ thể tùy theo yêu cầu về độ an toàn:






Hình 1.1: Quy trình mã hóa và giải mã
Bản rõ
Mã hóa
Giải mã
Bản rõ
Khóa
Bản mã



13
1.1.3.3. Phân loại hệ mật mã
Có nhiều cách để phân loại hệ mật mã đó là:
Cách 1: Phân loại hệ mật mã dựa vào cách truyền khóa, theo cách phân loại này hệ mật
mã có thể được chia thành hai loại như sau:

 Hệ mật mã khóa bí mật: là những hệ mật mã dùng chung một khóa cả trong
 quá trình mã hóa dữ liệu và giải mã dữ liệu. Do đó khóa phải được giữ bí mật
tuyệt đối
 Hệ mật mã khóa công khai: các hệ này dùng một khóa để mã hóa sau đó dùng một
khóa khác để giải mã, nghĩa là khóa để mã hóa và khóa để giải mã là khác nhau.
Các khóa này tạo nên từng cặp chuyển đổi ngược nhau và không có khóa nào có
thể suy ra được từ khóa kia. Khóa dùng để mã hóa có thể công khai nhưng khóa
dùng đẻ giải mã phải giữ bí mật.
Cách 2: Phân loại hệ mật mã dựa vào thời gian đưa ra hệ mật mã, theo cách này hệ mật
mã được chia thành hai loại:
 Mật mã cổ điển (là hệ mật mã ra đời trước năm 1970)
 Mật mã hiện đại(ra đời sau năm 1970)
Cách 3: Phân loại hệ mật mã dựa vào cách thức tiến hành mã thì hệ mật mã được chia
thành hai loại:
 Mã dòng (tính hành mã từng khối dữ liệu, mỗi khối lại dựa vào các khóa khác
nhau, các khóa này được sinh ra từ hàm sinh khóa, được gọi là dòng khóa)
 Mã khối (tiến hành mã từng khối dữ liệu với khóa như nhau)
Trong khuôn khổ đề tài, tôi nghiên cứu theo hướng phân loại thứ nhất: hệ mật mã bao
gồm: Hệ mật mã khóa công khai và hệ mật mã khóa bí mật
1.1.3.4. Hệ mật mã khóa bí mật
Đây là kiểu mã hóa mà người gửi và người nhận sử dụng cùng một khóa và khóa
này phải được giữ bí mật, có nghĩa là trước khi truyền tín hiệu hai bên phải có kênh liên
lạc riêng để trao đổi khóa.



14

Hình 1.2: Hệ mật mã hóa khóa bí mật
 Tại nơi gửi: Một tập các bản rõ được tạo ra X = [X

1,
X
2,
X
3
, , X
N
]
Nguồn khóa tạo ra một tập khóa K = [K
1,
K
2,
K
3
, , K
N
]. Khi đó khóa được tạo ra từ nơi
gửi sẽ được truyền tới nơi nhận theo một kênh truyền riêng, an toàn.
Với bản rõ X và khóa bí mật K đầu vào, thuật toán mã hóa tạo ra được bản mã Y=[Y
1,
Y
2,
Y
3
, , Y
M
] Ta có Y = E
k
(X). Y được tạo ra bằng cách sử dụng thuật toán mã hóa E một
hàm của X và được xác định nhờ khóa K.

 Nơi nhận, nhận lại thông tin nhờ bộ giải mã với hàm giải mã D: X = D
k
(Y)
Các thuật toán dùng trong hệ mật mã khóa bí mật
 Thuật toán DES
 Thuật toán AES
 Thuật toán IDEA
 Thuật toán Blowfish
1.1.3.5. Hệ mật mã khóa công khai
Khi sự bùng nổ của thông tin qua mạng máy tính đang ngày một gia tăng thì vấn
đề bảo mật thông tin ngày càng trở lên cần thiết hơn bao giờ hết. Trên thực tế, chúng ta có
rất nhiều cách để bảo mật thông tin, nhưng chọn cách nào cho phù hợp và có tính an toàn
cao lại là một vấn đề cần xem xét. Phương pháp mã hóa công khai được xem là phương
pháp có độ an toàn khá cao. Như ta biết, thông thường thông tin được trao đổi qua mạng
theo cách:
Người gửi A
Thám mã
Kênh an toàn
Nguồn khóa
Mã hóa
Giải mã
Người nhận
X
Y
K
K



15

Hình 1.3: Mô hình trao đổi thông tin qua mạng theo cách thông thƣờng
Quá trình trao đổi thông tin giữa A và B được mô tả ở hình 1.3 được thực hiện qua các
bước sau:
Bước 1. A tạo thông tin cần gửi đi
Bước 2. A Gửi thông tin cho B
Bước 3. B nhận thông tin từ trên mạng xuống (không biết chính xác là thông tin
được gửi từ A có bị sửa chữa, thay thế hay đánh cắp không).
Theo cách này, chúng ta không thể quản lý được sự bí mật của thông tin. Vì vậy ta có thể
xây dựng một mô hình trao đổi thông tin như hình dưới đây

Hình 1.4: Mô hình trao đổi thông tin theo phƣơng pháp mã hóa khóa công khai
Phương pháp mã hóa khóa công khai sử dụng thuật toán RSA – có khả năng giải
quyết triệt để yêu cầu của mô hình trao đổi thông tin bảo mật trên.
*) Giới thiệu về hệ mật mã khóa công khai
Trong mô hình mật mã cổ điển, A (người gửi) và B (người nhận) bằng cách chọn
khóa bí mật K. Sau đó A dùng khóa K để mã hóa theo luật e
K
và B dùng khóa K để giải
mã theo luật d
K
. Trong hệ mật này, d
K
hoặc giống như e
K
hoặc dễ dàng nhận được từ nó
vì quá trình giải mã hoàn toàn tương tự như quá trình mã hóa, nhưng thủ tục khóa thì
ngược lại. Nhược điểm lớn của hệ mật này là nếu ta để lộ e
K
thì hệ thống sẽ mất an toàn,

chính vì vậy chúng ta phải tạo cho các hệ mật một kênh an toàn mà kinh phí để tạo một
kênh an toàn không phải là rẻ.
Thông tin A cần
gửi đi
B nhận thông tin
từ A
Mạng
Mã hóa thông
tin cần gửi
Giải mã thông tin
nhận được từ A
Thông tin A cần
gửi đi
B nhận thông tin từ
A
Mạng



16
Ý tưởng xây dựng một hệ mật khóa công khai là tìm một hệ mật không có khả
năng tính toán để xác định d
K
nếu biết được e
K
. Nếu thực hiện được như vậy thì quy tắc
mã e
k
có thể được công khai bằng cách công bố nó trong danh bạ, và khi A (người gửi)
hoặc bất cứ một ai đó muốn gửi một bản tin cho B (người nhận) thì người đó không phải

thông tin trước với B về khoá mật, mà người gửi sẽ mã hóa bản tin bằng cách dùng luật
mã công khai e
K.
Khi bản tin này được chuyển cho B thì chỉ có duy nhất B mới có thể giải
được bản tin này bằng cách sử dụng luật giải mã bí mật d
K
.
Ý tưởng về hệ mật khóa công khai được Diffie và Heliman đưa ra vào năm 1976.
Còn việc thực hiện hệ mật khóa công khai thì lại được Rivest. Shamin và Adieman đưa ra
đầu tiên vào năm 1977. Họ đã tạo nên hệ mật RSA nổi tiếng. Kể từ đó có một số hệ mật
được công bố, độ mật của từng hệ dựa trên các bài tính toán khác nhau. Trong đó quan
trọng nhất là các hệ mật sau:
 Hệ mật RSA: Độ bảo mật của hệ RSA dựa trên bộ khóa của việc phân tích ra thừa
số nguyên tố các số nguyên tố lớn.
 Hệ mật xếp balo Merkle – Hellman: Hệ này và các hệ có liên quan dựa trên tính
khó giải của bài toán tổng các tập con.
 Hệ mật McEliece: Hệ mật này dựa trên lý thuyết mã đại số và vẫn được coi là an
toàn. Hệ mật McEliece dựa trên bài toán giải mã cho các mã tuyến tính.
 Hệ mật ElGamal: dựa trên tính khó giải của bài toán Logarit rời rạc trên các trường
hữu hạn.
 Hệ mật Chor – Rivest: cũng được xem như một lại hệ mật xếp balo, tuy nhiên hệ
mật này vẫn được coi là hệ mật an toàn.
 Hệ mật trên các đường cong Elliptic: Hệ mật này là biến tướng của các hệ mật
khác, chúng làm việc trên các đường cong Elliptic chứ không phải trên các trường
hữu hạn.
1.1.3.6. Các tiêu chuẩn đánh giá hệ mật mã
Để đánh giá một hệ mật mã người ta thường đánh giá thông qua các tính chất sau:
Độ an toàn: Một hệ mật mã được đưa vào sử dụng điều đầu tiên phải có độ an toàn
cao. Ưu điểm của mật mã là có thể đánh giá được độ an toàn thông qua độ an toàn tính
toán mà không cần phải cài đặt. Một hệ mật mã được coi là an toàn nếu để phá hệ mật mã

này phải dùng n phép toán, để giải quyết n phép toán cần một khoảng thời gian vô cùng
lớn, vì thế điều này là không thể chấp nhận được.
Một hệ mật mã được gọi là tốt khi nó đảm bảo được các tiêu chuẩn sau:
- Có phương pháp bảo vệ mà chỉ dựa trên sự bí mật của khóa công khai, công
khai thuật toán



17
- Khi cho khóa công khai e
k
và bản rõ P thì chúng ta dễ dàng tính được e
k
(P) = C.
Ngược lại khi cho d
k
và bản mã C thì dễ dàng tìm được d
k
(M) = P. Khi không
tính y = f(x) với mọi xX là dễ còn tìm x khi biết y lại là vẫn đề khó.
- Bản mã C không được có đặc điểm gây chú ý, nghi ngờ
Tốc độ mã hóa và giải mã: Khi đánh giá hệ mật mã chúng ta phải chú ý đến tốc độ mã
hóa và giải mã, hệ mật mã tốt thì thời gian mã hóa và giải mã phải nhanh.
Phân phối khóa: Một hệ mật mã phụ thuộc vào khóa và việc khóa này được truyền
công khai hay truyền bí mật. Phân phối khóa bí mật mất chi phí cao hơn so với việc phân
phối khóa công khai, vì vậy đây cũng là một tiêu chí khi lựa chọn hệ mật mã.
1.2. Giới thiệu về công nghệ VoIP
1.2.1. Khái niệm về Voice over IP
VoIP (viết tắt bởi Voice over Internet Protocol – truyền giọng nói trên giao thức
IP) là công nghệ truyền tiếng nói của con người qua mạng sử dụng giao thức TCP/IP. Nó

sử dụng các gói dữ liệu IP trên mạng Lan, WAN và Internet với thông tin được truyền tải
là các dạng mã hóa của âm thanh.
VoIP có thể vừa thực hiện được các cuộc gọi như trên điện thoại kênh truyền
thống, đồng thời truyền dữ liệu trên cơ sở mạng truyền dữ liệu. Bản chất của công nghệ
này là dựa trên chuyển mạch gói, nhằm thay thế công nghệ truyền thoại cũ dùng chuyển
mạch kênh. Nó nén (ghép) nhiều kênh thoại trên một đường chuyền tín hiệu, và những tín
hiệu này được truyền qua mạng Internet.
VoIP là một công nghệ cho phép truyền âm thanh thời gian thực qua băng thông
Internet và các kết nối IP. Trong đó tín hiệu âm thanh (voice signal) sẽ được chuyển đổi
thành các gói tệp (data packets) thông qua môi trường mạng Internet trong môi trường
VoIP, sau lại được chuyển thành tín hiệu âm đến thiết bị người nhận.
Để thực hiện việc này, điện thoại IP thường được tích hợp sẵn các nghi thức báo
hiệu chuẩn như SIP hay H.323, kết nối tới một tổng đài IP (IP PBX) của doanh nghiệp
hay của nhà cung cấp dịch vụ. Điện thoại IP có thể ở dạng như một điện thoại thông
thường (chỉ khác là thay vì nối với mạng điện thoại qua đường dây giao tiếp thì điện thoại
IP nối trực tiếp vào mạng LAN qua cáp Ethernet) hoặc phần mềm thoại (soft-phone) cài
trên máy tính.
1.2.2. Lịch sử phát triển VoIP
Năm 1995 hãng Vocaltec đã thực hiện truyền thoại qua Internet, lúc đó kết nối chỉ
gồm một PC cá nhân với các trang thiết bị ngoại vi thông thường như card âm thanh,
headphone, mic, telephone line, modem phần mềm này thực hiện nén tín hiệu thoại và



18
chuyển đổi thông tin thành các gói tin IP để truyền dẫn qua môi trường Internet. Mặc dù
chất lượng chưa được tốt nhưng chi phí thấp so với điện thông thường đã trở thành yếu tố
cạnh tranh và giúp nó tồn tại. Bắt đầu phát triển lớn mạnh và kéo theo việc ra đời của các
tổ chức chuẩn hoá liên quan như ITU có các chuẩn sau H.250.0, H.245, H.225 (Q.931)
cho quản lý; H.261, H.263 cho mã hoá video; các chuẩn G cho xử lý thoại…Có rất nhiều

chuẩn nhưng đang có xu hướng hội tụ thành hai chuẩn H.323 của ITU và SIP của IETF.
Voice over IP: được hiểu là công nghệ truyền thoại qua môi trường IP. Vì đặc
điểm của mạng gói là tận dụng tối đa việc sử dụng băng thông mà ít quan tâm tới thời
gian trễ lan truyền và xử lý trên mạng, trong khi tín hiệu thoại lại là một dạng thời gian
thực, cho nên người ta đã bổ sung vào mạng các phần tử mới và thiết kế các giao thức phù
hợp để có thể đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người dùng. Nó không chỉ truyền thoại mà
còn truyền cho các dịnh vụ khác như truyền hình và dữ liệu.
Từ 1/7/2001 đến nay Tổng cục Bưu điện đã cho phép Vietel, VNPT, Saigon Postel
và Công ty điện lực Việt Nam chính thức khai thác điện thoại đường dài trong nước và
quốc tế qua giao thức IP, gọi tắt là VoIP. Sự xuất hiện VoIP ở Việt Nam đã cung cấp cho
xã hội một dịch vụ điện thoại đường dài có cước phí thấp hơn nhiều so với dịch vụ điện
thoại đường dài truyền thống với chất lượng mà người sử dụng có thể chấp nhận được.
Nó cũng phù hợp với xu hướng phát triển viễn thông trên thế giới và đặc biệt là ở khu vực
Châu á - Thái Bình Dương.
1.2.3. Các kiểu kết nối sử dụng VoIP
 Computer to Computer: Với một kênh truyền Internet có sẵn, một dịch vụ miễn
phí được sử dụng rộng rãi khắp nơi trên thế giới. Chỉ cần người gọi (caller) và
người nhận (receiver) sử dụng chung một VoIP service (Skype, MSN, Yahoo
Messenger,…), 2 headphone + microphone, sound card . Cuộc hội thoại là không
giới hạn.

Hình 1.5: Kết nối PC to PC

 Computer to phone: Là một dịch vụ có phí. Bạn phải trả tiền để có một account
và software (VDC, Evoiz, Netnam,…). Với dịch vụ này một máy PC có kết nối tới
một máy điện thoại thông thường ở bất cứ đâu (tuỳ thuộc phạm vi cho phép trong



19

danh sách các quốc gia mà nhà cung cấp cho phép). Người gọi sẽ bị tính phí trên
lưu lượng cuộc gọi và khấu trừ vào tài khoản hiện có.

Hình 1.6: Kết nối PC to Phone
o Ưu điểm: đối với các cuộc hội thoại quốc tế, người sử dụng sẽ tốn ít phí hơn
một cuộc hội thoại thông qua hai máy điện thoại thông thường. Chi phí rẻ,
dễ lắp đặt
o Nhược điểm: chất lượng cuộc gọi phụ thuộc vào kết nối internet nhà cung
cấp dịch vụ
 Phone to Phone: Là một dịch vụ có phí, bạn không cần kết nối Internet mà chỉ cần
một VoIP adapter kết nối với máy điện thoại, lúc này máy điện thoại trở thành một
IP phone.

Hình 1.7: Kết nối Phone to Phone
1.2.4. Phương thức hoạt động của VoIP
VoIP chuyển đổi tín hiệu giọng nói thông qua môi trường mạng (IP based network).
Do vậy, trước hết giọng nói (voice) sẽ phải được chuyển đổi thành các dãy bit kĩ thuật số
(digital bits) và được đóng gói thành các packet để sau đó được truyền tải qua mạng IP
network và cuối cùng sẽ được chuyển lại thành tín hiệu âm thanh đến người nghe.
Tiến trình hoạt động của VoIP thông qua 2 bước:
Call Setup: trong quá trình này, người gọi sẽ phải xác định vị trí (thông qua địa chỉ
của người nhận) và yêu cầu kết nối để liên lạc với người nhận. Khi địa chỉ người nhận
được xác định là tồn tại trên các proxy server thì các proxy server giữa 2 người sẽ thiết
lập 1 cuộc kết nối cho quá trình trao đổi dữ liệu voice.



20
Voice data processing: Tín hiệu giọng nói (analog) sẽ được chuyển đổi sang tín hiệu
số (digital) rồi được nén lại nhằm tiết kiệm đường truyền (bandwidth) sau đó sẽ được mã

hóa (tính năng bổ sung nhằm tránh các bộ phân tích mạng _sniffer). Các voice samples
sau đó sẽ được chèn vào các gói dữ liệu để được vận chuyển trên mạng. Giao thức dùng
cho các gói voice này là RTP (Real-Time Transport Protocol). Một gói tin RTP có các
trường đầu chứa dữ liệu cần thiết cho việc biên dịch lại các gói tin sang tín hiệu voice ở
thiết bị người nghe, các gói tin voice được truyền đi bởi giao thức UDP. Ở thiết bị cuối,
tiến trình được thực hiện ngược lại.
Chuyển đổi
Analog - Digital
Nén dữ liệu
thoại
Endpoint
RTP
UDP Packet
UDP Packet
RTP
Giải Nén dữ
liệu thoại
Chuyển đổi
Digital - Analog


Hình 1.8: Quá trình xử lý dữ liệu thoại trong hệ thống VoIP
1.2.5. Đặc điểm của mạng VoIP
1.2.5.1. Ƣu điểm
 Giảm chi phí: Đây là ưu điểm nổi bật của VoIP so với điện thoại đường dài thông
thường. Chi phí cuộc gọi đường dài chỉ bằng chi phí cho truy nhập Internet. Một
giá cước chung sẽ thực hiện được với mạng Internet và do đó tiết kiệm đáng kể các
dịch vụ thoại và fax Đồng thời kỹ thuật nén thoại tiên tiến làm giảm tốc độ bit từ
64Kbps xuống dưới 8Kbps, tức là một kênh 64Kbps lúc này có thể phục vụ đồng
thời 8 kênh thoại độc lập. Như vậy, lý dó lớn nhất giúp cho chi phí thực hiện cuộc

gọi VoIP thấp chính là việc sử dụng tối ưu băng thông.
 Đơn giản hoá: VoIP sử dụng một cơ sở hạ tầng tích hợp hỗ trợ tất cả các hình thức
thông tin cho phép chuẩn hoá tốt hơn và giảm tổng số thiết bị. Cơ sở hạ tầng kết
hợp này có thể hỗ trợ việc tối ưu hoá băng tần động thống nhất. Việc sử dụng
thống nhất giao thức IP cho tất cả các ứng dụng hứa hẹn giảm bớt phức tạp và tăng



21
cường tính mềm dẻo. Các phương tiện liên quan như dịch vụ danh bạ và dịch vụ an
ninh có thể được chia sẻ dễ dàng hơn.
 Tích hợp nhiều dịch vụ: Do việc thiết kế cơ sở hạ tầng tích hợp nên có khả năng
hỗ trợ tất cả các hình thức thông tin cho phép chuẩn hoá tốt hơn và giảm thiểu số
thiết bị. Các tín hiệu báo hiệu, thoại và cả số liệu đều chia sẻ cùng mạng IP. Tích
hợp đa dịch vụ sẽ tiết kiệm chi phí đầu tư nhân lực, chi phí xây dựng các mạng
riêng rẽ.
 Vấn đề quản lý băng thông: Trong PSTN, băng thông cung cấp cho một cuộc gọi
là cố định. Trong VoIP, băng thông được cung cấp một cách linh hoạt và mềm dẻo
hơn nhiều. Do đó không có sự bắt buộc nào về mặt thông lượng giữa các thiết bị
đầu cuối mà chỉ có các chuẩn tuỳ vào băng thông có thể của mình, bản thân các
đầu cuối có thể tự điều chỉnh hệ số nén và do đó điều chỉnh được chất lượng cuộc
gọi.
 Nâng cao ứng dụng và khả năng mở rộng: Thoại và fax chỉ là các ứng dụng khởi
đầu cho VoIP, các lợi ích trong thời gian dài hơn được mong đợi từ các ứng dụng
đa phương tiện (multimedia) và đa dịch vụ. Tính linh hoạt của mạng IP cho phép
tạo ra nhiều tính năng mới trong dịch vụ thoại. Đồng thời tính mềm dẻo còn tạo
khả năng mở rộng mạng và các dịch vụ.
 Tính bảo mật cao: 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 ý khi chúng truyền trên mạng. Các

giao thức SIP có thể tích hợp mật mã và xác nhận các thông điệp báo hiệu đầu
cuối. RTP (Real Time Protocol) hỗ trợ mã thành mật mã của phương thức truyền
thông trên toàn tuyến được mã hoá thành mật mã đảm bảo truyền thông an toàn.
1.2.5.2. Nhƣợc điểm
 Chất lƣợng dịch vụ chƣa cao: Các mạng số liệu vốn dĩ không phải xây dựng với
mục đích truyền thoại thời gian thực, vì vậy khi truyền thoại qua mạng số liệu
trong trường hợp mạng xảy ra tắc nghẽn hoặc có độ trễ lớn sẽ cho chất lượng cuộc
gọi không được đảm báo. 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 xuống 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 tiếng vọng: Nếu như trong mạng thoại, độ trễ thấp nên tiếng vọng không
ảnh hưởng nhiều thì trong mạng IP, do trễ lớn nên tiếng vọng ảnh hưởng nhiều đến
chất lượng thoại.



22
 Kỹ thuật phức tạp: Truyền tín hiệu theo thời gian thực trên mạng chuyển mạch
gói là rất khó thực hiện do mất gói trong mạng là không thể tránh được và độ trễ
không cố định của các gói thông tin khi truyền trên mạng. Để có được một dịch vụ
thoại chấp nhận được, cần thiết phải có một kỹ thuật nén tín hiệu đạt được những
yêu cầu khắt khe: tỉ số nén lớn (để giảm được tốc độ bit xuống), có khả năng suy
đoán và tạo lại thông tin của các gói bị thất lạc Tốc độ xử lý của các bộ Codec
(Coder and Decoder) 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
như Frame Relay, ATM, để có tốc độ cao hơn hoặc phải có một cơ chế thực hiện
chức năng QoS (Quality of Service). Tất cả các điều này làm cho kỹ thuật thực
hiện điện thoại IP trở nên phức tạp và không thể thực hiện được trong những năm

trước đây.
Ngoài ra có thể kể đến tính phức tạp của kỹ thuật và vấn đề bảo mật thông tin (do Internet
nói riêng và mạng IP nói chung vốn có tính rộng khắp và hỗn hợp, không có gì bảo đảm
rằng thông tin cá nhân luôn

được giữ bí mật).
1.2.6. Thành phần của VoIP
Mạng VoIP bao gồm các thành phần:
 Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng IP
 Mạng truy nhập IP
 Gateway
 VoIP server (Server SIP – SIP; Gatekeeper – H.323)
 Gatekeeper
 ……
Các thành phần này có thể thay đổi tùy vào mô hình mạng mà người dùng lựa chọn



23

PSTN

PSTN

Telephone

Telephone

Telephone

Telephone

Gateway

Gateway

Router

PC

PC

Telephone IP

Telephone IP

Gatekeeper

PC

PC
Mạng
LAN nôi
bộ

IP PBX

Hình 1.9: Mô hình mạng VoIP
1.2.6.1. Thiết bị đầu cuối
Thiết bị đầu cuối là một nút cuối trong cấu hình của mạng điện thoại IP. Nó có thể

được kết nối với mạng IP sử dụng một trong các giao diện truy nhập. Một thiết bị đầu
cuối có thể cho phép một thuê bao trong mạng IP thực hiện cuộc gọi tới một thuê bao
khác trong mạng chuyển mạch kênh. Một thiết bị đầu cuối gồm các khối chức năng sau:
 Chức năng đầu cuối: Thu và nhận các bản tin.
 Chức năng bảo mật kênh truyền tải: đảm bảo tính bảo mật của kênh truyền tải
thông tin kết nối với thiết bị đầu cuối.
 Chức năng bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết
nối với thiết bị đầu cuối.
 Chức năng xác nhận: thiết lập đặc điểm nhận dạng khách hàng, thiết bị hoặc phần
tử mạng, thu nhập các thông tin dùng để xác định bản tin báo hiệu hay bản tin chứa
thông tin đã được truyền hoặc nhận chưa.
 Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng.
 Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện
(truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên.
 Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin đã được sử dụng.
1.2.6.2. Mạng truy nhập IP
Mạng truy nhập IP cho phép thiết bị đầu cuối, Gateway, Gatekeeper truy nhập vào
mạng IP thông qua cơ sở hạ tầng sẵn có. Sau đây là một vài loại giao diện truy nhập IP
được sử dụng trong cấu hình chuẩn của mạng điện thoại IP.
 Truy nhập PSTN
 Truy nhập ISDN



24
 Truy nhập LAN
 Truy nhập GSM
 Truy nhập DECT.
Đây không phải là tất cả các giao diện truy nhập IP, một vài loại khác đang được
nghiên cứu để sử dụng cho mạng điện thoại IP. Đặc điểm của các giao diện này có thể

gây ảnh hưởng đến chất lượng và tính bảo mật của cuộc gọi điện thoại IP.
1.2.6.3. Gateway
Là thiết bị chuyển đổi tín hiệu điện thoại sang dạng IP để truyền trên mạng dữ liệu.
Chúng được dùng:
 Để chuyển đổi các cuộc gọi trên đường dây PSTN/điện thoại sang VoIP/SIP. Theo
cách này, Gateway cho phép gọi và nhận cuộc gọi trên mạng điện thoại thông
thường.
 Để kết nối một hệ thống PBX/Điện thoại truyền thống với mạng IP. Theo cách
này, VoIP Gateway cho phép gọi qua VoIP. Các cuộc gọi có thể được thực hiện
thông qua máy cung cấp dịch vụ VoIP, hoặc trong trường hợp các công ty có nhiều
văn phòng, chi phí gọi giữa các văn phòng với nhau có thể được giảm bằng cách
chuyển đường các cuộc gọi ra Internet. Hầu hết các thiết bị Gateway là ở dạng thiết
bị ngoài. Gateway có một đầu nối mạng IP và một hoặc nhiều cổng để nối dây điện
thoại.
Một Gateway có thể bao gồm: Gateway báo hiệu, Gateway truyền tải kênh thoại,
Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại. Một hay nhiều chức năng này có thể thực hiện
trong một Gatekeeper hay một Gateway khác.
 Gateway báo hiệu SGW: cung cấp kênh báo hiệu giữa mạng IP và mạng chuyển
mạch kênh. Gateway báo hiệu là phần tử trung gian chuyển đổi giữa báo hiệu trong
mạng IP (ví dụ H.323) và báo hiệu trong mạng chuyển mạch kênh (ví dụ R2,
CCS7).
 Gateway truyền tải kênh thoại MGM: cung cấp phương tiện để thực hiện chức
năng chuyển đổi mã hoá. Nó sẽ chuyển đổi giữa các mã hoá trong mạng IP với các
mã hoá truyền trong mạng chuyển mạch kênh.
 Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại MGWC: đóng vai trò phần tử kết nối
giữa Gateway báo hiệu và Gatekeeper. Nó cung cấp chức năng xử lý cuộc gọi cho
Gateway, điều khiển Gateway truyền tải kênh thoại, nhận thông tin báo hiệu của
mạng chuyển mạch kênh từ Gateway báo hiệu và thông tin báo hiệu của mạng IP
từ Gatekeeper.