VoIP et Asterisk - GULL

Introduction Principes de base Protocole SIP Asterisk

VoIP et Asterisk

Francois [email protected]

GULL

2 octobre 2007

Francois Deppierraz [email protected] VoIP et Asterisk


VoIP et Asterisk

1 Introduction

2 Principes de base

3 Protocole SIP

4 Asterisk


Introduction Principes de base Protocole SIP Asterisk Histoire Telephone gratuit ? VoIP sucks ?

Plan

1 IntroductionHistoireTelephone gratuit ?VoIP sucks ?



Telephone manuel

Premiere utilisation commerciale vers 1877

Routage manuel des appels

Technologie simple

Routage = connexion de cables

Sensibilite au bruit



Telephone automatique

Invention du commutateur automatiquepar Almon Strowger

entrepreneur de pompes funebres

en 1891

Diminution du personnel ( !)

Routage electro-mecanique



Telephone numerique

ISDN

Avantages

Services supplementairesInsensible au bruitRoutage = copie de bits

Inconvenients

Complexite accrueDes extensions non-standard sont apparues

Types de liaisons

PCMATMSDH



Telephone mobile

1950 : Debut de la telephonie mobile

ressemblait plus a des talkie-walkies qu’a un iPhone !

1990 : Les premieres specifications de la norme GSM sontpubliees



VoIP

”Pourquoi pas utiliser le meme reseau pour tout ?”

Reseau IP utilise (presque) partout

InternetReseaux mobiles 3eme generationTransmissions radio et televisionMachines a cafe ?etc...

Beneficie (ou subit ?) de 130 ans d’evolution

Avantages

ConvergenceScalability

Inconvenients

Best effortReseau souvent partage avec d’autres applications



Pourquoi IP ?



Telephone gratuit ?

Ca depend...

A quel endroit la VoIP est-elle utilisee ?Last mile

Cablecom/Citycable Digital PhoneProviders SIP (habituellement)

Interco entre operateursDe bout en bout

Adressage SIP (type email)Skype (pas SkypeOut)

VoIP de bout en bout − > telephone ”gratuit”



VoIP sucks ?

NAT

Dans le temps les reseaux IP offraient une connectiviteend-to-end...Du au manque d’adresses IPv4Mais IPv6 est bientot la !

Vraiment ?

Qualite du reseau

Packet lossJitterDelai

Disponibilite

Reseau telephonique 99,9991 %Reseau IP typique 99,92 %

... mais grace a la telephonie mobile les gens sont habitues !

15 minutes/an d’indisponibilite28.7 heures/an d’indisponibiliteFrancois Deppierraz [email protected] VoIP et Asterisk


VoIP sucks ? (bis)

Securite

Authentification des communicationsEncryption des communicationsAttaques DoS

Spam

SPIT (Spam over Internet Telephony)Probleme encore peu existant...mais toutes les conditions necessaires sont la


Introduction Principes de base Protocole SIP Asterisk Bases Signalisation Donnees audio Adressage Reseau IP

Plan

2 Principes de baseBasesSignalisationDonnees audioAdressageReseau IP



Signalisation et Transmission des donnees audio

Une communication necessite

signalisationtransmission de donnees audio

Les deux peuvent etremultiplexes

cas typique : numerotation par pulse ou tonalite

separes

courant dans les reseau numerique... et en VoIP (souvent)



Signalisation

Etablissement d’une communication

Terminaison d’une communication

Gestion des erreurs

Numeros non valablesOccupeLignes surchargeesEtc...

Facturation



Transmission des donnees audio - Schema



Transmission des donnees audio

Conversion A/D puis echantillonage

Compression

Limitations de l’oreille humaine

PacketisationEx : G.711 (aLaw ou µLaw)

echantillon de 20 ms50 paquets/secondesSans overhead : 64 kbit/sAvec overhead IP/UDP/RTP : 95.2 kbit/s



Protocoles

Signalisation et donnees audio separees

+ Centralisation de la signalisation+ Decentralisation du transport de donnees- Problemes connectivite end-to-end non-existante

NAT !

Signalisation et donnees audio multiplexees

+ NAT+ Reduction de l’utilisation de bande passante

Trunking

Signalisation

SIPH.323

Donnees audio

RTP

Signalisation et donnees

IAX



IAX

Inter-Asterisk Exchange protocol

Protocole ”proprietaire” a Asterisk

UDP Port 4569

ButsInterconnexion de serveurs Asterisk

Notion de contextesAuthentication a cle partageeAuthentification a cles asymetriques (RSA)

Simplification firewall/NAT

grace au multiplexage signalisation/donnees dans le meme fluxUDP

Diminution de la bande passante reseau utilisee

Groupage de plusieurs communications



H.323

Base sur Q.931 (ISDN)

ITU

Developpement type ”cathedral”

Implementation de la signalisation ISDN sur IP



SIP

Session Initiation Protocol

RFC 3261

IETF

Developpement type ”bazar”

Transport

UDPTCP (rare)SCTP

Port 5060



SDP

Session Description Protocol

Description d’une session multi-media

Identifiant uniqueType de codec utiliseAdresse IP et portMeta-donnees

v=0o=UserA 2890844526 2890844526 IN IP4 here.coms=Session SDPc=IN IP4 100.101.102.103t=0 0m=audio 49172 RTP/AVP 0a=rtpmap:0 PCMU/8000



RTP

Real-time Transport Protocol

RFC 3550

Buts

Identification des donneesNumeros de sequenceMarquage temporelMonitoring



Codecs

En telephonie : algorithmes a perte de donnees

But : garder les informations utiles a la communication

Difference entre codecs

Qualite du sonBande passante reseauComplexite algorithmique

Algorithmes usuels

G.711GSM



Codec G.711

2 variantesµLaw

Etats-Unis

aLaw

Le reste du monde

64 kbit/s

Bonne qualite

Complexite algorithmique faible

Base sur un quantification logarithmique



Codec G.711 - Quantification logarithmique



Codec GSM

Codec utilise par telephones mobiles

Half-rate 5.6 kbit/s

Full-rate 13 kbit/s

Qualite acceptable

Complexite algorithmique assez elevee



Codecs - Choix pragmatiques

Assez de bande passante reseau disponible

G.711 aLaw

Bande passante disponible limitee

GSMou meme iLBC



Adressage SIP

Adressage standard

sip:[email protected] a taper avec un clavier numerique

DNSStyle adresses email

sip:[email protected]

Enregistrements de type SRV

_sip._udp IN SRV priority weight port server





ENUM

Numeros de telephone dans le DNS

+41 21 234 56 788.7.6.5.4.3.2.1.2.1.4.e164.arpa

Enregistrements NAPTR

IN NAPTR 100 10 "u" "E2U+sip" "!^.*$!sip:[email protected]!" .

- Necessite des numeros E.164

Differentes racines DNSe164.arpa

Procedure administrative tres complexe et/ou couteuse

e164.orgenum.org



ISN

”ENUM semble interessant mais je n’ai pas ou peu denumeros E.164”

Systeme

propose le workgroup SIP.edu du projet Internet2inspire par le projet INOC-DBA

Adresse numerique

sip:1000*638

Resolution DNS basee sur le domaine freenum.org

ENUM avec plusieurs sous-arbresindependant de E.164

Exemple

X.638.freenum.org − > sip:[email protected] plus complexes possibles


sip:1000*638



NAT

Network Address Translation

Workarounds

STUNSupport NAT sur le serveurPort forwarding sur le firewallUPnPSupport ”intelligent” des protocoles VoIP par le firewall



QoS

Quality of Service

Gestion de la queue de sortie d’une interface reseau

Methodes plus ou moins complexes

intservdiffserv

Sous Linux

Utilitaire tcHTBCBQ


Introduction Principes de base Protocole SIP Asterisk Fonctionnement SIP avec Asterisk Softphones Hardphones

Plan

3 Protocole SIPFonctionnementSIP avec AsteriskSoftphonesHardphones



Schema



Message SIP : Requete

INVITE sip:[email protected] SIP/2.0Via: SIP/2.0/UDP here.com:5060From: BigGuy <sip:[email protected]>;tag=123To: LittleGuy <sip:[email protected]>Call-ID: [email protected]: 1 INVITESubject: Happy ChristmasContact: BigGuy <sip:[email protected]>Content-Type: application/sdpContent-Length: 147

v=0o=UserA 2890844526 2890844526 IN IP4 here.coms=Session SDPc=IN IP4 100.101.102.103t=0 0m=audio 49172 RTP/AVP 0a=rtpmap:0 PCMU/8000



Message SIP : Reponse

SIP/2.0 200 OKVia: SIP/2.0/UDP here.com:5060From: BigGuy <sip:[email protected]>;tag=123To: LittleGuy <sip:[email protected]>;tag=65a35Call-ID: [email protected]: 1 INVITESubject: Happy ChristmasContact: LittleGuy <sip:[email protected]>Content-Type: application/sdpContent-Length: 134

v=0o=UserB 2890844527 2890844527 IN IP4 there.coms=Session SDPc=IN IP4 110.111.112.113t=0 0m=audio 3456 RTP/AVP 0a=rtpmap:0 PCMU/8000



SIP != Simple Initiation Protocol



SIP avec Asterisk

Asterisk

n’est pas un proxy SIPconnecte differents channels2 sessions SIP independantes

Proxy SIP

une seule session SIP forwardeeChamp Via : des headers



Registration



Session Initiation directe



Session Initiation avec media proxy



Softphones

Libres

Ekigalinphonetwinkle

Non-libres

SJPhoneGizmo Project



Ekiga



Gizmo Project



Hardphones

Avantages

Moins de delai lors de l’encodage/decodageFonctionne avec un ordinateur eteint !

Nombreux fabricants

SnomCiscoGrandstreamSiemensetc...



Snom 360



Cisco 7960



Siemens C450IP


Introduction Principes de base Protocole SIP Asterisk Introduction Architecture Use Cases Configuration

Plan

4 AsteriskIntroductionArchitectureUse CasesConfiguration



Introduction

”Pourquoi utiliser du hardware specifique pour faire de latelephonie ?”

Central telephonique logiciel

Multi protocolesInterfaces avec le PSTNModulaireExtensible

Dialplan scriptingAGIManager API

Initialement developpe pour GNU/Linux

Multiple ports existants

FreeBSDOpenBSDMacOS XWindows ( !)



Inconvenients

Tres lie au hardware

Droits cedes a Digium pour toutes contributions

A connu certains problemes de stabiliteLogiciel monolithique

Multi threadsmais pas multi processus



Historique

Developpe initialement par Mark Spencer

Version 0.1.0 sortie en 1999

Creation de la societe Digium par Mark Spencer

Cartes PCI avec ports analogiquesCartes PCI ISDN T1/E1/J1Systemes embarquesSupport

Digium utilise la methode de dual-licensing

GPLLicense proprietaire

Fork : Callweaver

Base sur Asterisk 1.2GPL uniquementPas besoin de ceder son copyright



Installation

Sources disponibles sur http://www.asterisk.org

Packages binaires

.deb

.rpm

Installation automatique

AsteriskNOWtrixbox


http://www.asterisk.org


AsteriskNOW



Schema d’architecture



Sous-systemes

Channels

Dialplan

Applications



Channels

VoIPSIP

Configuration dans sip.conf

IAXMGCPH.323

PSTN

ZaptelMISDN

Speciaux

AlsaOSS



Dialplan

Routage des appels

Contextes

Groupes d’extensionsGestion des autorisations

Ex : appels internationaux

Un appel entrant arrive dans un contexte defini

Configure dans le channelZaptel : context=pstn-incomingCompte SIP : context=sip-incoming

Extensionsexten => extension,priority,application

extension numero appele ou extension specialepriority ordre d’execution, a la Basic

application application a executer



Applications

Operations effectuees dans le dialplan

Nombreuses applications

161 incluses avec Asterisk 1.2.13

Exemples

Answer()Hangup()Dial()MP3Player()Playback()System()VoiceMail()



AGI

Asterisk Gateway Interface

CGI de la telephonie

Independant du languageCommunication par STDIN, STDOUT et STDERR

Scripts executes par Asterisk

AGI()EAGI()DeadAGI()FastAGI()

Bilbliotheques disponibles pour

PythonPerlPHPRuby... et certainement d’autres



Reseau associatif

Service de telephone pour un reseau associatif

Communications uniquement internes au debut

Peerings avec d’autre reseaux en IAX

Fonctionnalites speciales

Streaming radioReveil matinSalle de conference



PBX d’entreprise

Telephones hardware SIP connectes sur le LAN

Interconnexion avec une succursale francais en IAX a traversOpenVPN

Fonctionnalites speciales

Click2Dial integre avec la base LDAPRoutage ”intelligent” des appelsGroupes d’appelsReception de fax

retranmis par email



Convertisseur de protocoles

Conversion de SIP en IAX

Raisons

Passer a travers un firewal NATUtilisation d’un telephone hardware

supportant uniquement SIPsans les fonctionnalites necessaire au NAT

Asterisk installe sur un access-point WRT54G avec OpenWRT



Applications avancees

Paging

Mode interphoneDependant du client SIP

TTS – Text to Speech

Plusieurs moteurs disponiblesQualite variable

Call spool

Appels automatiquesUtilisation

Reveil matinVoIP Spam...



Compte SIP

[1000]type=friendusername=1000secret=mypasswordhost=dynamicmailbox=1000@internalcanreinvite=nocontext=incomingnat=noqualify=1000



Hello World

[incoming]exten => s,1,Answer( )exten => s,2,Playback(hello-world)exten => s,3,Hangup( )



GotoIfTime

[incoming]; Le 1er aout, c’est ferieexten => s,1,GotoIfTime(*,*,1,aug?closed,s,1); Heures de travailexten => s,2,GotoIfTime(09:00-13:00,mon-fri,*,*?open,s,1)exten => s,n,GotoIfTime(14:00-18:00,mon-fri,*,*?open,s,1); Sinon c’est fermeexten => s,4,Goto(closed,s,1)

[closed]

exten => s,1,Playback(we-are-closed)exten => s,1,Hangup()

[open]

exten => s,1,Dial(SIP/francois,30)Francois Deppierraz [email protected] VoIP et Asterisk


Voicemail

exten => 123,1,Dial(SIP/francois,30,r)exten => 123,2,VoiceMail(u123@default)exten => 123,102,VoiceMail(b123@default)



Fin



References

http://www.voip-info.org

Asterisk : The future of telephony,http://www.asteriskdocs.org

”La Voix sur IP”, Olivier Hersent, David Gurle et Jean-PierrePetit

SIP Tutorial, http://www.iptel.org/tutorial


http://www.voip-info.org

http://www.asteriskdocs.org

http://www.iptel.org/tutorial

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