Tìm hiểu công nghệ nền các loại hình dịch vụ truyền âm thanh thoại qua mạng IP (VOIP) dựa trên SIP và ứng dụng

MỤC LỤC
PHẦN 1: TÌM HIỂU VÀ PHÂN BIỆT VỀ CÔNG NGHỆ
CÁC LOẠI DỊCH VỤ TRUYỀN ÂM THANH QUA MẠNG IP
1. Giới thiệu chung về VoIP
VoIP (Voice over Internet Protocol) là một công nghệ cho phép truyền thoại sử dụng
giao thức mạng IP, trên cơ sở hạ tầng có sẵn của mạng Internet. VoIP là một trong
những công nghệ viễn thông được quan tâm nhất hiện nay không chỉ đối với nhà khai
thác, các nhà sản xuất mà còn cả với người sử dụng dịch vụ.
VoIP cho phép tạo cuộc gọi dùng kết nối băng thông thay vì dùng đường dây điện
thoại tương tự (analog). Nhiều dịch vụ VoIP có thể chỉ cho phép bạn gọi người khác
dùng cùng loại dịch vụ, tuy nhiên cũng có những dịch vụ cho phép gọi những người
khác dùng số điện thoại như số nội bộ, đường dài, di động, quốc tế. Trong khi cũng có
những dịch vụ chỉ làm việc qua máy tính, cũng có vài dịch vụ dùng điện thoại truyền
thống qua một bộ điều hợp (adaptor).
Nguyên tắc hoạt động của VoIP bao gồm việc số hiếu tín hiệu tiếng nói, thực hiện
việc nén tín hiệu số, chia nhỏ các gói nếu cần và truyền gói tin này qua mạng, tới nơi
nhận các gói tin này được ráp lại theo đúng thứ tự của bản tin, giải mã tín hiệu tương
tự phục hồi lại tiếng nói ban đầu.
2. Ưu điểm và nhược điểm của VoIP
2.1. Ưu điểm của VoIP
• Gọi miễn phí nếu sử dụng cùng loại dịch vụ, cùng thiết bị VoIP hoặc cùng tổng
đài IP ( hay còn gọi là gọi nội mạng). Hoặc nếu không giá thành cũng rẻ đáng kể
so với sử dụng cách gọi truyền thống PSTN
• Giải pháp VoIP cũng làm giảm đáng kể chi phí cho việc quản lý bảo trì hệ thống
mạng thoại và dữ liệu
• Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu: trong điẹnt thoại IP, tín
hiệu thoại và số liệu và ngay cả báo hiệu đều cùng đi trên một mạng IP. Điều này
sẽ tiết kiệm chi phí khi đầu tư nhiều mạng riêng lẻ.
• Khả năng mở rộng: Các tổng đài điện thoại thường là những hệ thống kín, rất
khó thêm vào đó những tính năng thì các thiết bị trọng mạng Internet thường
có khả năng thêm vào những tính năng mới

• Khả năng multimedia: trong một cuộc gọi người sử dụng có thể vừa nói chuyện
vừa sử dụng các dịch vụ khác như truyền file, chia sẻ dữ liệu hay xem hình ảnh
của người nói bên kia
• Đảm bảo thông tin liên lạc của doanh nghiệp không bị gián đoạn khi xảy ra sự
cố. Ngoài ra bạn có thể sử dụng Fax qua mạng IP hoặc một số dịch vụ VoIP hỗ
trợ như trả lời tự động, hiển thị số gọi điện, hiển thị cuộc gọi nhỡ, chuyển cuộc
gọi…
2.2. Nhược điểm của VoIP
2
• Kỹ thuật phức tạp: Để có được một dịch vụ thoại chấp nhận được, cần thiết phải
có một kỹ thuật nén tín hiệu phải đạt được các yêu cầu như: tỉ số nén lớn, có
khả năng suy đoán và tạo lại thông tin các gói tin bị thất lạc, tốc độ xử lý các bộ
codec phải đủ nhanh,
• Vấn đề bảo mật: Mạng Internet là một mạng có tính rộng khắp và hỗn hợp.
Trong đó có rất nhiều loại máy tính khác nhau và các dịch vụ khác nhau cùng
sử dụng chung một cơ sở hạ tầng. Do vậy không có gì đảm bảo rằng những
thông tin của người sử dụng được bảo mật an toàn
3. Các kiểu kết nối sử dụng VoIP
3.1. Mô hình PC to PC
Với một kênh truyền Internet có sẵn, là 1 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 Server (Skype, Yahoo… ), 2 headphone +microphone, sound card. Cuộc
hội thoại là không giới hạn
Hình: Mô hình PC to PC
Mô hình này áp dụng cho các công ty, tổ chức, cá nhân đáp ứng nhu cầu liên lạc mà
không cần tổng đài nội bộ
Nhược điểm: các PC phải mở liên tục
3.2. Mô hình PC to phone
Mô hình: PC to Phone
Trong mô hình này, mạng Internet và mạng PSTN có thể giao tiếp với nhau nhờ

một thiết bị đặc biệt đó là Gateway.
3
Là dịch vụ có phí. Bạn phải trả tiền để có một account + software. Với dịch vụ này,
một máy PC có kết nối tới một máy điện thoại thông thường ở bất cứ đâu ( tùy thuộc
vào phạm vi cho phép trong 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.
Ưu điểm: Đối với các cuộc hội thoại quốc tế, người sử dụng sẽ tốn ít chi phí hơn một
cuộc hội thoại thông qua hai máy điện thoại thông thường, chi phí rẻ và dễ lắp đặt.
Khuyết điểm: Chất lượng các cuộc gọi phụ thuộc vào kết nối internet và service nhà
cung cấp.
3.3. Mô hình phone to phone
Hình: Mô hình Phone to Phone
Là một loại dịch vụ có phí. Bạn không cần một 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.
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 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 nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu thoại tương ứng 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 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.
4. Các loại dịch vụ truyền âm thanh qua mạng IP
4.1. Điện thoại Voip
Điện thoại Voip là một bộ điện thoại đặc biệt để sử dụng công nghệ VoIP bằng cách
chuyển đổi âm thanh tiêu chuẩn sang một định dạng kỹ thuật số có thể truyền qua
Internet, và bằng cách chuyển đổi tín hiệu đến điện thoại kỹ thuật số từ Internet để âm
thanh điện thoại đạt tiêu chuẩn. Một điện thoại VoIP cho phép người dùng tận dụng
lợi thế của công nghệ VoIP mà không cần đến máy tính cá nhân, mặc dù kết nối

Internet là bắt buộc
Thực chất, một bộ điện thoại VoIP giống như một máy điện thoại có dây hoặc không
dây truyền thống. Nó sử dụng tai nghe và microphone. Một bộ điện thoại VoIP cung
4
cấp chất lượng âm thanh nâng cao và cho phép truyền, nhận dữ liệu hình ảnh trong
cuộc gọi.
4.2. Voice chat
Voice chat là một phương thức giao tiếp diễn ra trên Internet. Voice chat sử dụng
Voice-over Internet hoặc VoIP. Nó cho phép mọi người thực hiện cuộc gọi điện thoại
đến bất cứ nơi nào trên thế giới hoàn toàn miễn phí bằng cách sử dụng một máy tính
có kết nối Internet.
Một trong các chương trình nổi tiếng Voice chat là Skype™, có thể được sử dụng
trực tuyến hoặc trên điện thoại di động với khả năng của Internet.
Khi sử dụng voice chat trên một máy tính, nó thường cần thiết sử dụng với tai nghe
với một mirco đính kèm. Tai nghe có thể có một hoặc hai tai nghe và có thể kết nối
không dây với máy tính hoặc có thể kết nối thông qua một cổng USB.
Một phương pháp để sử dụng một chương trình Voice chat là thông qua một
webcam. Khi sử dụng một webcam, nó thường là không cần thiết phải đeo tai nghe;
thay vào đó, webcam có tích hợp microphone trong đó chọn lên tiếng nói của một
người. Phương pháp này trò chuyện trực tuyến có thể là tuyệt vời cho các thành viên
gia đình hoặc bạn bè người hiếm khi có thể nhìn thấy nhau. Sử dụng bất kỳ một trong
các chương trình trò chuyện có thể làm cho nó dễ dàng hơn và ít tốn kém để giữ liên
lạc với mọi người trên thế giới.
4.3. Voice Message
Voice Message là một hệ thống tập trung của tin nhắn thoại được lưu trữ có thể
được lấy ra bởi người nhận tại một thời điểm sau đó. Thuật ngữ này cũng được sử
dụng rộng rãi hơn để chỉ bất kỳ hệ thống truyền đạt một tin nhắn thoại viễn thông
được lưu trữ, bao gồm sử dụng một máy trả lời . Hầu hết các điện thoại di động có thư
thoại như một tính năng cơ bản, và nhiều điện thoại đường dây đất và PBX của công
ty có các tùy chọn thư thoại của mình.

Voice Message được thiết kế để truyền tải một thông điệp ghi lại âm thanh đến
người nhận. Để làm như vậy họ có một giao diện người dùng lựa chọn và quản lý tin
nhắn; và một khả năng thông báo để thông báo cho người sử dụng của một tin nhắn
chờ đợi. Hầu hết các hệ thống sử dụng điện thoại, mạng, hoặc di động đều có tất cả các
chức năng này. Một số hệ thống có thể sử dụng nhiều phương pháp viễn thông, cho
phép người nhận và người gọi để lấy hoặc để lại tin nhắn thông qua nhiều phương
pháp.
Phương pháp thông báo cũng khác nhau dựa trên hệ thống thư thoại. Hệ thống đơn
giản có thể không cung cấp thông báo hoạt động ở tất cả, thay vì đòi hỏi người nhận
phải kiểm tra với hệ thống, trong khi những người khác có thể cung cấp một dấu hiệu
cho thấy thông điệp được chờ đợi. Hầu như tất cả các hệ thống thư thoại hiện đại sử
dụng lưu trữ kỹ thuật số và thường được lưu trữ trên thiết bị lưu trữ máy tính
5
Voice Message không thay đổi nhiều cho đến khi sự ra đời của Voice over IP (voice
VoIP- được truyền qua internet) và sự phát triển của các ứng dụng điện thoại IP để
thay thế điện thoại PBX (gọi là TDM công nghệ). Điện thoại VoIP cho phép tập trung,
máy chủ chia sẻ, với quản trị từ xa và quản lý sử dụng cho người dùng.
Voice Message có hai phương thức chính của hoạt động: trả lời điện thoại và gửi tin
nhắn bằng giọng nói . Chế độ điện thoại trả lời tự động trả lời cuộc gọi bên ngoài và có
một tin nhắn từ bất kỳ người gọi bên ngoài (hoặc vì phần mở rộng là bận rộn hoặc reo
không có câu trả lời). Gửi tin nhắn bằng giọng nói cho phép bất kỳ thuê bao (một
người nào đó với một số hộp thư) để gửi tin nhắn trực tiếp đến hộp thư bất kỳ hoặc
nhiều thuê bao mà không cần đầu tiên gọi điện cho họ. Cả hai chế độ được mô tả dưới
đây.
Một trong những lợi thế của một PBX là khả năng chuyển tiếp cuộc gọi. Nếu một
người đang sử dụng điện thoại của mình hoặc không trả lời nó, nó sẽ được chuyển tự
động bởi PBX khác mở rộng, có một người nào đó (như một thư ký), những người có
thể trả lời cuộc gọi và có một tin nhắn. Với một hệ thống thư thoại cài đặt, PBX được
lập trình để chuyển tiếp các phần mở rộng bận rộn hoặc chưa được trả lời với một
máy tính - hệ thống thư thoại.

Voice Message không luôn luôn phải được gửi giữa các cá nhân trên hệ thống thư
thoại tương tự. Tin nhắn có thể được chuyển giao sử dụng AMIS (Audio Messaging
Interchange Đặc điểm kỹ thuật) hoặc (Voice Over Internet Protocol) công nghệ VOIP;
cả hai cho phép tin nhắn trong một hệ thống máy tính để được chuyển tiếp đến hệ
thống đích.
6
PHẦN 2: GIAO THỨC SIP TRONG VOIP
Trước đây khi đề cập đến VoIP, tiêu chuẩn quốc tế thường được đề cập đến là H.323.
Giao thức H.323 là chuẩn do ITU-T phát triển cho phép truyền thông đa phương tiện
qua các hệ thống dựa trên mạng chuyển mạch gói, tập giao thức H.323 bao gồm rất
nhiều giao thức con bên trong nó như H.245, H.225, Q.931 hoạt động dựa trên H.323
là rất chặt chẽ và phức tạp. Nhưng những năm trở lại đây thì giao thức SIP lại chiếm
ưu thế và dần dần thay thế hẳn H.323, vì VoIP là một trong những dịch vụ sẽ rất phát
triển trong tương lai.
1. Tổng quan về SIP
1.1. SIP là gì?
SIP (Session Initiation Protcol ) là giao thức báo hiệu điều khiển lớp ứng dụng được
dùng để thiết lập, duy trì, kết thúc các phiên truyền thông đa phương tiện
(multimedia). Các phiên multimedia bao gồm thoại Internet, hội nghị, và các ứng dụng
tương tự có liên quan đến các phương tiện truyền đạt (media) như âm thanh, hình
ảnh, và dữ liệu. SIP sử dụng các bản tin mời (INVITE) để thiết lập các phiên và để
mang các thông tin mô tả phiên truyền dẫn. SIP hỗ trợ các phiên đơn bá (unicast) và
quảng bá (multicast) tương ứng các cuộc gọi điểm tới điểm và cuộc gọi đa điểm.
SIP được sử dụng kết hợp với các chuẩn giao thức IETF khác như là SAP, SDP và
MGCP (MEGACO) để cung cấp một lĩnh vực rộng hơn cho các dịch vụ VoIP. Nó bao gồm
các yêu cầu được gởi đến từ người sử dụng SIP client đến SIP server. Server xử lý các
yêu cầu và đáp ứng đến client. Một thông điệp yêu cầu, cùng với các thông điệp đáp
ứng tạo nên sự thực thi SIP.
1.2. Các thành phần trong mạng SIP
SIP gồm 2 thành phần lớn là SIP client (là thiết bị hỗ trợ giao thức SIP như SIP

phone), và SIP server (là thiết bị trong mạng xử lý các bản tin SIP). Trong SIP server có
các thành phần quan trọng như: Proxy server, Redirect server, Location server,
Registrar server
7
• Proxy Server: là thực thể trong mạng SIP làm nhiệm vụ chuyển tiếp các SIP
request tới thực thể khác trong mạng. Như vậy, chức năng chính của nó trong
mạng là định tuyến cho các bản tin đến đích. Proxy server cũng cung cấp các
chức năng xác thực trước khi cho khai thác dịch vụ. Một proxy có thể lưu
(stateful) hoặc không lưu trạng thái (stateless) của bản tin trước đó. Thông
thường, proxy có lưu trạng thái, chúng duy trì trạng thái trong suốt transaction
(khoảng 32 giây).
• Redirect Server: trả về bản tin lớp 300 để thông báo thiết bị là chuyển hướng
bản tin tới địa chỉ khác – tự liên lạc thông qua địa chỉ trả về.
• Registrar server: là server nhận bản tin SIP REGISTER yêu cầu và cập nhật
thông tin từ bản tin request vào “location database” nằm trong Location Server
• Location Server: lưu thông tin trạng thái hiện tại của người dùng trong mạng
SIP
2. Các bản tin SIP, mào đầu và đánh số
Dưới đây là các bản tin của SIP
 INVITE : bắt đầu thiết lập cuộc gọi bằng cách gửi bản tin mời đầu cuối khác
tham gia
 ACK : bản tin này khẳng định máy trạm đã nhận được bản tin trả lời bản tin
INVITE
 BYE : bắt đầu kết thúc cuộc gọi
8
 CANCEL : hủy yêu cầu nằm trong hàng đợi
 REGISTER : đầu cuối SIP sử dụng bản tin này để đăng ký với máy chủ đăng ký
OPTION : sử dụng để xác định năng lực của máy chủ
 INFO : sử dụng để tải các thông tin như âm báo DTMF
Giao thức SIP có nhiều điểm trùng hợp với giao thức HTTP. Các bản tin trả lời các bản

tin SIP nêu trên gồm có :
 1xx – các bản tin chung
 2xx – thành công
 3xx - chuyển địa chỉ
 4xx – yêu cầu không được đáp ứng
 5xx - sự cố của máy chủ
 6xx - sự cố toàn mạng
Các bản tin SIP có khuôn dạng text, tương tự như HTTP. Mào đầu của bản tin SIP
cũng tương tự như HTTP và SIP cũng hỗ trợ MIME (một số chuẩn về email)
3. Thiết lập và hủy cuộc gọi SIP
Trước tiên ta tìm hiểu hoạt động của máy chủ ủy quyền và máy chủ chuyển đổi
+ Hoạt động của máy chủ ủy quyền (Proxy Server)
9
Hoạt động của Proxy server được trình bày như trong hình .Client SIP
gửi bản tin INVITE cho để mời tham gia cuộc
gọi.
Các bước như sau:
+ Bước 1: gửi bản tin INVITE cho UserB ở miền hotmail.com, bản
tin này đến proxy server SIP của miền hotmail.com (Bản tin INVITE có thể đi từ Proxy
server SIP của miền yahoo.com và được Proxy này chuyển đến Proxy server của miền
hotmail.com).
+ Bước 2: Proxy server của miền hotmail.com sẽ tham khảo server định vị (Location
server) để quyết định vị trí hiện tại của UserB.// Từ proxy server của mien
hotmail.com nó sẽ đến location server de dinh vi vị tri hien tại của userB
+ Bước 3: Server định vị trả lại vị trí hiện tại của UserB (giả sử là
).
+ Bước 4: Proxy server gửi bản tin INVITE tới Proxy server thêm
địa chỉ của nó trong một trường của bản tin INVITE.
+ Bước 5: UAS của UserB đáp ứng cho server Proxy với bản tin 200 OK.
+ Bước 6: Proxy server gửi đáp ứng 200 OK trở về

+ Bước 7: gửi bản tin ACK cho UserB thông qua proxy server.
+ Bước 8: Proxy server chuyển bản tin ACK cho
+ Bước 9: Sau khi cả hai bên đồng ý tham dự cuộc gọi, một kênh RTP/RTCP được mở
giữa hai điểm cuối để truyền tín hiệu thoại.
+ Bước 10: Sau khi quá trình truyền dẫn hoàn tất, phiên làm việc bị xóa bằng cách sử
dụng bản tin BYE và ACK giữa hai điểm cuối.
+ Hoạt động của máy chủ chuyển đổi địa chỉ (Redirect Server):
10
Hoạt động của Redirect Server được trình bày như hình .
Các bước như sau:
+ Bước 1: Redirect server nhân được yêu cầu INVITE từ người gọi (Yêu cầu này có thể
đi từ một proxy server khác).
+ Bước 2: Redirect server truy vấn server định vị địa chỉ của B.
+ Bước 3: Server định vị trả lại địa chỉ của B cho Redirect server.
+ Bước 4: Redirect server trả lại địa chỉ của B đến người gọi A. Nó không phát yêu cầu
INVITE như proxy server.
+ Bước 5: User Agent bên A gửi lại bản tin ACK đến Redirect server để xác nhận sự trao
đổi thành công.
+ Bước 6: Người gọi A gửi yêu cầu INVITE trực tiếp đến địa chỉ được trả lại bởi
Redirect server (đến B). Người bị gọi B đáp ứng với chỉ thị thành công (200 OK), và
người gọi đáp trả bản tin ACK xác nhận. Cuộc gọi được thiết lập.
Ngoài ra SIP còn có các mô hình hoạt động liên mạng với SS7 (đến PSTN) hoặc là liên
mạng với chồng giao thức H.323.
4. Tính năng của SIP
Giao thức SIP được thiết kế với những chỉ tiêu sau:
a) Tích hợp với các giao thức đã có của IETF
Các giao thức khác của IETF có thể xây dựng để xây dựng những ứng dụng SIP. SIP có
thể hoạt động cùng với nhìu giao thức như :
- RSVP (Resource Reservation Protocol) : Giao thức giành trước tài nguyên mạng.
- RTP (Real-time transport Protocol) : Giao thức truyền tải thời gian thực

- RTSP (Real Time Streaming Protocol) : Giao thức tạo luồng thời gian thực
- SAP (Session Advertisement Protocol) : Giao thức thông báo trong phiên kết nối
- SDP (Session Description Protocol) : Giao thức mô tả phiên kết nối đa phương tiện
11
- MIME (Multipurpose Internet Mail Extension - Mở rộng thư tín Internet đa mục
đích) : Giao thức thư điện tử
- HTTP (Hypertext Transfer Protocol) : Giao thức truyền siêu văn bản
- COPS (Common Open Policy Service) : Dịch vụ chính sách mở chung
- OSP (Open Settlement Protocol) : Giao thức thỏa thuận mở
b) Đơn giản và có khả năng mở rộng
SIP có rất ít bản tin, không có các chức năng thừa nhưng SIP có thể sử dụng để thiết
lập những phiên kết nối phức tạp như hội nghị… Đơn giản, gọn nhẹ, dựa trên khuôn
dạng văn bản, SIP là giao thức ra đời sau và đã khắc phục được điểm yếu của nhiều
giao thức trước đây.
Các phần mềm của máy chủ ủy quyền, máy chủ đăng kí, máy chủ chuyển đổi địa chỉ,
máy chủ định vị… có thể chạy trên các máy chủ khác nhau và việc cài đặt thêm máy
chủ hoàn toàn không ảnh hưởng đến các máy chủ đã có. Chính vì thế hệ thống chuyển
mạch SIP có thể dễ dàng nâng cấp.
c) Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối
Do có máy chủ ủy quyền, máy chủ đăng ký và máy chủ chuyển đổi địa chỉ hệ thống
luôn nắm được địa điểm chính xác của thuê bao. Thí dụ thuê bao với địa chỉ
có thể nhận được cuộc gọi thoại hay thông điệp ở bất cứ địa điểm
nào qua bất cứ đầu cuối nào như máy tính để bàn, máy xách tay, điện thoại SIP… Với
SIP rất nhiều dịch vụ di động mới được hỗ trợ.d) Dễ dàng tạo tính năng mới cho dịch
vụ và dịch vụ mới.
Là giao thức khởi tạo phiên trong mạng chuyển mạch gói SIP cho phép tạo ra
những tính năng mới hay dịch vụ mới một cách nhanh chóng. Ngôn ngữ xử lý cuộc gọi
(Call Processing Language) và Giao diện cổng kết nối chung (Common Gateway
Interface) là một số công cụ để thực hiện điều này. SIP hỗ trợ các dịch vụ thoại như
chờ cuộc gọi, chuyển tiếp cuộc gọi, khóa cuộc gọi… (call waiting, call forwarding, call

blocking…), hỗ trợ thông điệp thống nhất… SIP là một công cụ hỗ trợ hấp dẫn đối với
điện thoại IP vì các lý do sau
- Nó có thể hoạt động vô trạng thái hoặc có trạng thái. Vì vậy, sự hoạt động vô
trang thái cung cấp sự mở rộng tốt do các server không phải duy trì thông tin
về trạng thái cuộc gọi một khi sự thực hiện (transaction) đã được xử lý.
- Nó có thể sử dụng nhiều dạng hoặc cú pháp giao thức chuyển siêu văn bản
HTTP (Hypertext Transfer Protocol), vì vậy, nó cung cấp một các thuận lợi để
hoạt động trên các trình duyệt.
- Bản tin SIP (nội dung bản tin) thì không rõ rang, nó có thể là bất cứ cú pháp
nào. Vì vậy, nó có thể được mô tả theo nhiều cách. Chẳng hạn, nó có thể được
mô tả với sự mở rộng thư Internet đa mục đích MINE (Multipurpose Internet
12
Mail Extension) hoặc ngôn ngữ đánh dấu mở rộng XML (Extensible Markup
Language).
- Nó nhận dạng một người dùng với bộ định vị tài nguyên đồng nhất URL
(Uniform Resource Locator), vì vậy, nó cung cấp cho người dùng khả năng khởi
tạo cuộc gọi bằng cách nhấp vào một liên kết trên trang web.
Nói chung, SIP hỗ trợ các hoạt động chính sau:
 Định vị trí của người dùng.
 Định media cho phiên làm việc.
 Định sự sẵn sàng của người dùng để tham gia vào một phiên làm việc.
 Thiết lập cuộc gọi, chuyển cuộc gọi và kết thúc.
5. Một ví dụ về cuộc gọi điện giữa hai điện thoại SIP
Giao thức SIP đơn giản được mô tả như sau :
1- Đầu tiên : Máy gọi gửi một bản tin INVITE đến máy được gọi
2- Sau đó: Máy được gọi trả lời bản tin 100Trying để thử
3- Khi chuông của máy được gọi kêu, đồng thời máy được gọi gửi bản tin 180
Ringging về cho máy gọi, và ở máy gọi sẽ nghe thấy tiếng chuông kêu (dạng
chuông được định dạng riêng, không hẳn giống tiếng chuông của máy được gọi
kêu mà ta nghe thấy được)

4- Khi máy đựoc gọi có người nhấc máy thì máy được gọi sẽ trả lời bản tin 200 OK
về cho máy gọi
5- Máy gọi đáp trả bằng bản tin ACK , đồng thời cuộc gọi được thiết lâp. Trong quá
trình trao đổi thông tin giữa hai máy thực chất là trao đổi các bản tin RTP theo
giao thức RTP.
6- Khi muốn kết thúc cuộc gọi . Bên được gọi dập máy, đồng thời bản tin BYE được
gửi đến máy gọi, máy gọi đáp trả bằng bản tin 200 OK và cuộc gọi chính thức
được kết thúc.
Liệt kê các phản hồi SIP được nhận biết:
1xx: Phản hồi thông tin
2xx: Phản hồi thành công
3xx: Phản hồi chuyền hướng
4xx: Yêu câu thất bại
5xx: Lỗi máy chủ
6xx: Thất bại toàn cục
13
PHẦN 3: TÌM HIỂU GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ SIP VỚI ASTERISK
1. Cấu trúc và hoạt động của hệ thống Asterisk
1.1. Giới thiệu về Asterisk
Asterisk là hệ thống chuyển mạch mềm, là phần mềm nguồn mở được viết bằng
ngôn ngữ C chạy trên hệ điều hành linux thực hiện tất cả các tính năng của tổng đài
PBX (Private Branch Exchange). Asterisk ra đời vào năm 1999 bởi một sinh viên sinh
năm 1977 tên là Mark Spencer.
Asterisk là một bộ công cụ mã nguồn mở cho các ứng dụng thoại và là một server
xử lý cuộc gọi với đầy đủ chức năng. Nhiều hệ thống Asterisk đã được cài đặt thành
công trên khắp thế giới. Công nghệ Asterisk đang phục vụ cho nhiều doanh nghiệp.
Đây là xu thế tất yếu của người sử dụng điện thoại, vì các công ty đều có mạng máy
tính và cần liên lạc với nhau trong công việc giữa các phòng ban hoặc chi nhánh và
cần một chi phí thấp thậm chí không phải tốn chi phí khi thực hiện các cuộc gọi trên
mạng nội bộ của công ty. Ngoài ra chúng còn cung cấp các ứng dụng giao tiếp với

mạng PSTN (Public Switched Telephone Network: Mạng chuyển mạch điện thoại công
cộng) cho phép gọi ra bất cứ số điện thoại nào trên mạng PSTN.
1.2. Cấu trúc hệ thống
Hình 3.1. Kiến trúc của Asterisk
14
Kiến trúc của Asterisk là sự kết hợp giữa nền tảng công nghệ điện thoại và ứng
dụng điện thoại. Công nghệ điện thoại cho VOIP như SIP, H323, IAX, MGCP Các ứng
dụng thoại như chuyển mạch cuộc gọi, tương tác thoại, caller ID, voicemail, chuyển
cuộc gọi…
Asterisk có 4 khối chức năng chính:
• Codec translator API:Các hàm đảm nhiệm thực thi và giải nén các chuẩn khác
nhau như G711, GSM, G729…
• Asterisk Channel API :Giao tiếp với các kênh liên lạc khác nhau, đây là đầu mối
cho việc kết nối các cuộc gọi tương thích với nhiều chuẩn giao thức giao tiếp khác
nhau như SIP, IAX, H323. Zaptel…
• Asterisk file format API : Asterisk tương thích với việc xửlý các loại file có định
dạng khác nhau nhưMP3, wav, gsm…
• Asterisk Aplication API :Bao gồm tất cảcác ứng dụng được thực thi trong
hệthống Asterisk nhưvoicemail, callerID…
1.3. Hoạt động của hệ thống
Asterisk có một số chức năng chính đóng vai trò quan trọng trong hệ thống chuyển
mạch cuộc gọi. Khi khởi động hệ thống Asterisk thì chức năng Dynamic Module Loader
thực hiện nạp driver của thiết bị, nạp các kênh giao tiếp, các format, codec và các ứng
dụng liên quan, đồng thời các hàm API cũng được liên kết nạp vào hệ thống.
Sau đó hệ thống PBX Switching Core của Asterisk chuyển sang trạng thái sẵn sàng
hoạt động chuyển mạch cuộc gọi, các cuộc gọi được chuyển mạch tuỳ vào kế hoạch
quay số (Dialplan) được thực hiện cấu hình trong file extension.conf.
Chức năng Application Launchar để rung chuông thuê bao, quay số, định hướng
cuộc gọi, kết nối với hộp thư thoại…
Scheduler and I/O Manager đảm nhiệm các ứng dụng nâng cao, các chức năng

được phát triển bởi cộng đồng phát triển asterisk.
Codec Translator xác nhận các kênh nén dữ liệu ứng với các chuẩn khác nhau có thể
kết hợp liên lạc được với nhau.
Tất cả các cuộc gọi định hướng qua hệ thống Asterisk đều thông qua các giao tiếp
như SIP, Zaptel, IAX. Nên hệ thống Asterisk phải đảm trách nhiệm vụ liên kết các giao
tiếp khác nhau đó để xử lý cuộc gọi.
2. Giao thức SIP trong asterisk
2.1. Đặc điểm
Sự ra đời của SIP giúp phát triển mạnh VoIP. SIP có ưu điểm là giao thức đơn giản,
cấu trúc ngữ pháp khá giống với HTML và SMTP. Giao thức này sử dụng port 5060 UDP
và giao thức thời gian thực RTP để chuyển thoại trên nền IP. SIP được hỗ trợ bởi module
15
trong Asterisk là chan_sip.so module. Nó thực hiện chức năng thiết lập và báo hiệu
cuộc gọi.
SIP sử dụng hệ thống challenge/response để xác thực user. Khởi đầu là lệnh INVITE
được gửi tới proxy để đến các thiết bị đầu cuối mong muốn. Proxy lúc này sẽ gửi đến
một gói tin là 407 – Proxy Authorization Request, chứa các kí tự được cài đặt một cách
ngẫu nhiên thường được gọi là “nonce”. Con số này được xem như là password để tạo
mã MD5 được gửi ngược trở lại cho lệnh INVITE. Nếu mã MD5 phù hợp với mã mà
proxy tạo ra, client được xác thực.
Hình 3.1: Mô hình hoạt động của SIP
DoS là phương thức tấn công thông dụng nhất đối với SIP trong Asterisk. Một phiên
tấn công DoS sẽ diễn ra khi có 1 số lượng lớn lời INVITE không hợp lệ đến proxy Server
(Asterisk) để làm quá tải hệ thống. Với SIP, nó có thể giảm thiểu tác động của DoS
nhưng không thể hoàn toàn phòng ngừa được nó.
Một vấn đề nữa của giao thức SIP trong Asterisk nói riêng và các dịch vụ VoIP nói
chung là truyền tải thông qua lớp NAT. Như đã tìm hiểu, các cuộc gọi trên Internet với
giao thức SIP được chia thành các gói thoại và được chuyển qua giao thức RTP. Với
mạng sử dụng NAT, nó là mạng chia sẻ nhiều địa chỉ IP nội bộ với một địa chỉ IP công
cộng để kết nối với các mạng khác. NAT dùng để chia sẻ nhiều máy tính trong mạng

LAN nội bộ sử dụng được Internet, nhưng cũng chính vì thế mà các máy tính nội bộ
gặp khó khăn trong việc thực hiện cuộc gọi VoIP qua Internet. Đây là một vấn đề
thường gặp không chỉ với SIP mà còn là vấn đề của một số giao thức khác như H323.
16
Hình 3.3: Minh họa hoạt động của NAT
2.2. Chất lượng dịch vụ của Asterisk sử dụng SIP
Với giải pháp công nghệ SIP trong Asterisk, ta có thể tạo ra nhiều kịch bản cho các
cuộc gọi. Đó là rẽ nhánh cuộc gọi, chuyển cuộc gọi, hội nghị thoại…
Trong các thử nghiệm với máy chủ Asterisk, chất lượng các cuộc gọi được đánh giá
là khá tốt. Các IPphone và các Softphone đều hoạt động theo đúng kịch bản thiết lập
sẵn trong file sip.conf. Điều này cho thấy tại sao SIP đang là chuẩn được sử dụng phổ
biến trong VoIP và nó được sử dụng trong Asterisk
3. So sánh giao thức H.323 với giao thức SIP trong Asterisk
3.1. Tìm hiểu H.323
H323 được phát triển bởi ITU từ tháng 5-1996 để hỗ trợ truyền thoại, video, dữ
liệu, fax… trong mạng IP trong khi vẫn duy trì kết nối với mạng PSTN truyền thống. Từ
thời điểm đó, H.323 đã có vài phiên bản với các tính năng bổ sung cho phép nó hoạt
động trong một mạng thuần VoIP và các mạng phân bố khác.
17
Hình 3.4: Điều khiển cuộc gọi H.323
Trong Asterisk, có 2 phiên bản của H.323 được hỗ trợ bởi 2 module là chan_h323.so
và chan_oh323.so.
Về khía cạnh bảo mật, H.323 là một giao thức có tính bảo mật tương đối cao. Vì
H.323 sử dụng RTP để kết nối media, nó không hỗ trợ mật mã. Việc sử dụng VPN hay
các phương pháp tunnel khác giữa đầu cuối là cách thức thông dụng nhất để đảm bảo
tính bảo mật trong H.323.
3.2. So sánh với SIP
a. Giống nhau:
- Đều cho phép điều khiển, thiết lập, hủy cuộc gọi.
- Đều gặp khó khăn khi truyền tải thông qua lớp NAT

b. Khác nhau:
Đặc điểm SIP H.323
Quan hệ mạng Client-Server P2P
Kiến trúc Đơn giản do kế thừa từ cấu
trúc http
Phức tạp, kế thừa từ Q.931,
Q.SIG
Báo hiệu cuộc gọi Thông qua TCP và UDP Q931 qua TCP còn RAS qua
UDP
Địa chỉ URL Host hoặc tel. number
QoS Sử dụng các giao thức khác
như RSVP, COPS, OSP để
đảm bảo chất lượng dịch
vụ
Gate keeper điều khiển
băng thông, RSVP để lưu
trữ tài nguyên mạng
Bảo mật Đăng kí tại Registrar
server, có xác nhận đầu
cuối và mã hóa.
Dùng phương pháp ánh xạ
địa chỉ trong mạng có
Gatekeeper.
18
Định tuyến do Gatekeeper
đảm nhận
Tính năng Hỗ trợ các tính năng cuộc
gọi cơ bản. Không truyền
được dữ liệu và giới hạn
video

Hỗ trợ rất nhiều tính năng
hộ nghị, kể cả thoại, hình
ảnh, dữ liệu.
4. Thực nghiệm phần mềm Asterisk trên môi trường Windows
4.1. Hệ thống gồm
• 1 máy tính cài đặt máy chủ Asterisk
• 2 máy tính cài các Softphone ( X-Lite)
Hình 3.1. Mô hình thực nghiệm
4.2. Cấu hình máy chủ Asterisk cho các cuộc gọi nội bộ
• Cài đặt gói phần mềm Trixbox ( cài đặt Asterisk trên nền CenOS, cấu hình qua giao
diện Web )
19
Hình 3.2 : Giao diện cấu hình máy chủ Asterisk
• Càì đặt các Softphone trên các máy tính, thiết lập các thuê bao
Hình 3. Tạo tài khoản trên các Softphone
• Tiến hành thực hiện cuộc gọi giữa 2 thuê bao
20
Hình 3.4 . Cuộc gọi giữa 2 thuê bao 102 và 104
Hình 3.5. Máy chủ khi thực hiện cuộc gọi
• Kết quả :
- Cuộc gọi được thực hiện giữa 2 thuê bao 102 và 104
- Thuê bao 102 có địa chỉ IP 192.168.119.1 port 35704
- Thuê bao 104 có địa chỉ IP 192.168.119.138 port 65098
- Các gói tin được chuyển đi giữa 2 đi chỉ, sử dụng tính năng Recording ( Ghi
âm cuộc gọi ) để lưu lại tín hiệu âm thanh từ máy kia
File âm thanh được lưu trữ trong Documents của Xlite
21
Hình 3.5. Thư mục lưu trữ file ghi âm
22
KẾT LUẬN

Ngày nay, SIP được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các dịch vụ truyền âm thanh thoại
qua mạng IP (VoIP). Đó là nhờ vào chất lượng cuộc gọi với SIP là khá tốt và cơ chế của
SIP cũng là đơn giản. Trong khi đó, ta có thể xây dưng được nhiều kịch bản cho các cuộc
gọi trong các dịch vụ VoIP mà như đã tìm hiểu ở trên là Asterisk.
Tuy đã có khá nhiều giải pháp công nghệ khác được đề xuất nhưng hầu hết đều khá
phức tạp và khó bị thay thế. Điều này càng minh chứng cho tầm ảnh hưởng của SIP trong
hầu hêt các dịch vụ VoIP.
23
TÀI LIỆU THAM KHẢO
• />• />• SIP Introduction – Janak
• Asterisk – Future of Telephony
24