36
IP-сети клиентов;
Магистральная сеть MPLS поставщика услуг.
В общем случае у каждого клиента может быть несколько территориально
обособленных IP-сетей, каждая из которых может состоять из нескольких
связанных маршрутизаторами подсетей. Сети, принадлежащие одному клиенту,
обмениваются IP-пакетами через поставщика услуг, образуя частную сеть.
“CE (Customer Edge router) – пограничное устройство клиента,
маршрутизатор, с помощью которого сеть клиента подключается к магистрали
поставщика, оно ничего не знает о VPN, так как является компонентом сети
клиента.” [3]
“P (Provider router) - маршрутизатор магистральной сети поставщика.”[3]
“PE (Provider Edge router) – пограничный маршрутизатор в сети поставщика,
через которые маршрутизаторы CE подключаются сети клиентов и
маршрутизаторы P.” [3]
На каждом маршрутизаторе PE имеется два типа таблиц маршрутизации:
Глобальная таблица маршрутизации;
Таблица маршрутизации и продвижения сети VPN.
Пограничные маршрутизаторы PE выполняют функции барьеров,
отделяющих внутреннюю сеть поставщика от клиентской, для того чтобы
клиентский трафик был защищен VPN в пределах сети поставщика.
На маршрутизаторы P возлагается задача перенаправления трафика по
туннелям между PE маршрутизаторами.
Технология VoIP
“IP-телефония (или VoIP - Voice over Internet protocol) - технология, которая
использует сеть с пакетной коммутацией сообщений на базе протокола IP для
передачи голоса в режиме реального времени.” [2]
Передача голоса по технологии VoIP состоит из:
Преобразование голоса в пакеты;
Кодирование пакетов;
Передача пакетов через сеть Интернет;
Декодирование пакета после получения.
37
Также IP-телефония может работать, используя выделенные цифровые
каналы.
Одним из основных преимуществ IP-телефонии является уменьшение затрат
на традиционные телефонные разговоры. При использовании традиционной
телефонии клиент оплачивает время простоя телефонной линии, высокие затраты
телефонных компаний на организацию междугородней связи приводят к дорогим
междугородним разговорам при использовании телефонной сети общего
пользования, VoIP технологии лишены этих недостатков.
При использовании технологии VoIP создается "подключение по запросу",
что уменьшает затраты на телефонные разговоры, так как телефония такого рода не
имеет зарезервированных линий связи. При аналоговой телефонии независимо от
того, разговаривает абонент или молчит во время соединения, используется канал
пропускной способностью 64 кбит/с. В IP-телефонии, за счет оцифровки и сжатия,
речь передается в виде цифровой информации, и если абонент молчит или делает
паузы, то цифровая информация в канал не передается, канал не заполняется.
Таким образом в одном канале 64 кбит/с можно организовать 8 и более соединений
одновременно, что позволяет снизить тарифы и приводит к уменьшению оплаты.
Другой привлекательной стороной IP-телефонии для клиентов является
дополнительная возможность совмещенного доступа в Интернет.
Используя IP-набор протоколов интернета можно “наложить” на
компьютерную сеть телефонию, то есть голосовой и обычный трафик будут
передаваться по одним каналам. Пример такой сети можно увидеть на рисунке 9,
приведенном ниже.
38
Рис. 9 – Технология VoIP
А, В - абоненты, обменивающиеся информацией по сети.
KА, КВ - компьютеры абонентов А и В соответственно.
ША и ШВ - шлюзы А и В.
FAXА и FAXВ - телефаксы А и В.
ТAА и ТAВ - телефоны А и В.” [2]
Таким образом доступ в интернет становится более универсальным.
Обеспечение QoS сети на базе технологии VoIP
В сетях с IP-телефонией более важными являются порядок прихода пакетов
и минимальность задержки, гарантированная же доставка не обеспечивается. Как
следствие, выбирая из протоколов TCP и UDP, предпочтение отдается UDP, так как
он, как правило, используется для передачи информации в реальном времени, так
как в отличие от протокола TCP, доставляющего информацию с нелинейными
задержками, он обеспечивает минимальную задержку доставки пакетов. Но ни
протокол IP, ни TCP никаким образом не обеспечивает качество обслуживания
сети.
Для этого в сети должны быть реализованы специальные дополнительные
механизмы, обеспечивающие требуемый уровень QoS, которые в современных IP-
сетях могут быть реализованы с помощью таких технологий как: DiffServ, IntServ и
MPLS с использованием протокола RSVP.
Объективными, измеряемыми или рассматриваемыми показателями качества
являются изменение задержки в сети и её пропускная способность.
Одним из показателей является время отклика, которое оценивается по:
Промежутку времени от момента передачи пакета до момента приема
подтверждения;
Времени задержки однонаправленного сквозного соединения, также
называемой временем запаздывания (latency);
Пропускной способности.
Готовность и надежность, являющиеся основополагающими параметрами,
оценивается по возможности получения доступа к ресурсам сети или
коэффициенту использования, а также результатам контроля уровня обслуживания
24/7 (при режиме работы 24 часа в сутки, 7 дней в неделю).
39
Мерами обеспечения QoS, применяемыми в IP- сетях, являются
резервирование ресурсов, Приоритезация трафика и перемаршрутизация.
Резервирование ресурсов позволяет по запросу приложения зарезервировать
необходимые для его выполнения ресурсы.
Приоритезация позволяет регулировать порядок обслуживания пакетов, в
зависимости от заранее заданной важности приложения, а перемаршрутизация
позволяет менять маршруты при повышенной загрузки некоторых узлов сети.
В рамках данной работы мы будем использовать протокол резервирования
ресурсов – RSVP(Resource Reservation Protocol).
RSVP – протокол резервирования ресурсов, рекомендованного комитетом
IETF, предусматривающий необходимое QoS, за счет того, что через каждый
промежуточный элемент сети, которая связывает участников разговора, может
передаваться только фиксированное количество данных.
Данный протокол резервирует часть пропускной способности сети и
информирует обе стороны о свободном количестве ресурсов. Информация о
свободном количестве ресурсов со стороны отправителя получателю в виде
сообщения RSVP Path (рис.10). Сообщение RSVP Resv передается в обратном
направлении, от промежуточных маршрутизаторов, подтверждая количество
свободных ресурсов у них. При достаточном количестве ресурсов отправитель
начинает передачу, в противном случае получатель либо прекращает передачу,
либо снижает требования.
Рис. 10 – Сеть RSVP
Таким образом протокол RSVP сигнализирует и обеспечивает
резервирование для предоставления услуг эмуляции выделенных каналов в IP-
сетях. Системы, с помощью данного протокола, имеют возможность требовать от
40
канала требуемую пропускную способность, минимальную задержку,
максимальный уровень потерь.
Одной из особенностей RSVP является то, что запросы на резервирование
ресурсов направляются только от получателей данных отправителям, а не
наоборот. Такой подход обусловлен тем, что лишь устройство-получатель знает, с
какой скоростью оно должно получать данные, чтобы надежно декодировать
аудио- или видеосигналы. Другая особенность RSVP - резервирование
производится лишь для одного направления. Кроме того, RSVP не допускает
смешения аудио- и видеосигналов на зарезервированном канале. [2]
При окончании сеанса связи, вызывается функция отмены, аннулирующая
все запросы. Она необходима для освобождения сети, чтобы другие пользователи
сети имели возможность использовать ресурсы Интернета. В случае, когда
функция отмены не срабатывает, то запросы на ресурсы отменяются автоматически
по истечении заданного промежутка времени.
Главным минусом RSVP протокола является то, что злоумышленники могут
захватить ресурс сети, вызвав несколько сеансов QoS подряд. Так как как только
канал резервируется, другие пользователи уже не могут передавать свои данные по
нему, даже если он не используется тем, кто его затребовал.
1.3. Характеристика комплекса задач, задачи и обоснование
необходимости совершенствования системы IP телефонии на
предприятии
1.3.1. Выбор комплекса задач обеспечения IP телефонии на предприятии
В ходе работы мы определили назначение разрабатываемой
телекоммуникационной системы:
организация связи между всеми сотрудниками компании, как
телефонной, так и по сети;
обеспечение безопасного обмена данными внутри компании;
41
организация единой структуры для возможности внедрения
механизмов автоматизации производства, использующих,
например, единые базы данных или сервера;
обеспечение требуемого качества обслуживания при передаче
различного трафика.
Целью создания единой телекоммуникационной системы является:
повышение оперативности принятие решений при внештатных
ситуациях, в том числе связанных с неполадками в работе самой
системы;
организация доступа в Глобальную сеть всем сотрудникам
компании;
объединение всех подразделений в единую систему для
повышения производительности работы сотрудников, за счет:
увеличения скорости получения доступа к данным и обмена
данными
удобства доступа к различным периферийным устройствам со
своего рабочего места.
Также в существующей системе не предусмотрена возможность
модернизации, из чего вытекает невозможность автоматизации производства
посредством использования современных информационных технологий, например,
использующих единую сеть доступа к данным.
На данный момент все сотрудники нуждаются либо в телефонии, либо в
доступе к сети, либо и в первом и во втором одновременно, но такая возможность
предоставлена не всем, что оказывает влияние на работу компании, в частности, на
скорость принятия решений. Далее были выделены основные требования,
предъявляемые к телекоммуникационной системе: требуется обеспечить уровень
производительности (время реакции, пропуская способность и задержка передачи),
позволяющий в дальнейшем масштабировать систему (добавлять новые узлы) без
потери надежности (обеспечение надлежащего качество работы при нагрузке
42
близкой к максимальной и в аварийных ситуациях). Также необходимо внедрить
программно-аппаратных комплекс по обеспечению безопасности.
Разрабатываемая система должна:
обеспечить охват и связанность всех подразделений компании;
предоставлять каждому сотруднику доступ к необходимым для
его работы техническим средствам системы;
иметь выход в Глобальную сеть Интернет;
обеспечить совместимость с большинством существующего
оборудования;
включать в себя оборудование, обладающее характеристиками,
обеспечивающими наилучшую пропускную способность и
отказоустойчивость данной системы при минимальных затратах,
а также предоставляющее возможности по дальнейшему
изменению системы с минимальными издержками.
Система должна отвечать требованиям по обеспечению безопасности:
должна быть организована защита уже накопленной и
хранящейся информации от взлома и потери;
должна обеспечивать защиту пользователей при использовании
ресурсов Глобальной сети для предотвращения проникновения
вредоносного ПО в локальную сеть компании.
Чаще всего VoIP-шлюзы подключают на городские или внутренние
линии телефонной станции.
Функции:
–поддержка протоколов SIP, H.323;
–расширенные функции QoS;
–функции безопасности (авторизация пользователей, списки доступа и
т. п.);
–приём/передача факсов (FAX over IP);
–конфигурирование через web-интерфейс;
–сменная прошивка.
43
Применение. Российские компании используют VoIP-шлюзы в двух
основных приложениях:
–снижение расходов на междугородную и международную связь;
–организация дешевой междугородной связи между филиалами.
В силу традиционно высоких тарифов операторов дальней связи
компании с большим объёмом междугородного/международного трафика
всегда искали пути снижения расходов. Выходом стала технология VoIP,
позволяющая перевести голосовой трафик из традиционных телефонных
сетей в IP-сети (Интернет). При этом для перевода трафика стали
применяться VoIP-шлюзы. VoIP-шлюз подключают к офисной АТС и
конфигурируют его на работу с одним или несколькими операторами IP-
телефонии. Стоимость звонков у операторов IP-телефонии по России в 3-5
раз дешевле, чем у операторов дальней связи. Звонки в другие страны
обходятся через операторов IP-телефонии в 10-30 раз дешевле. После
подключения VoIP-шлюза на офисной АТС настраивается переадресация
вызовов по следующему правилу: все вызовы со стационарных офисных
телефонов, начинающиеся на цифру «8» (переадресация по префиксу),
автоматически перенаправляются на VoIP-шлюз. VoIP-шлюз, в свою очередь,
направляет звонки адресатам через операторов IP-телефонии.
1.3.2. Определение места проектируемого комплекса задач в комплексе
задач предприятия, детализация задач проектирования IP телефонии на
предприятии.
Разработанный проект предполагается внедрить в работу предприятия в виде
сервиса поддержки IP телефонии. Для более подробной детализации задачи
необходимо рассмотреть функции, выполняемые службой. Моделирование
ключевых бизнес-процессов при помощи инструментального средства CA ERWin
Process Modeler позволило отразить информационные потоки данных деятельности
службы [8].
44
Детальное изображение бизнес-процессов работы службы может быть
представлено в виде функциональной модели, которая изображена на рис. 11.
Рис 11 – Детальное изображение основных процессов
Входы модели: задание на проектирование, требования к безопасности,
требования к ПО и АС. Управления модели: стандарты ЕСКД, принципы
проектирования IP телефонии. Механизмы модели: разработчик. Выходы модели:
готовый проект
На рис. 12 изображена декомпозированная функциональная модель службы.
45
Рис 12 – Декомпозиция модели
1.4. Выбор средств реализации сети
1.4.1. Выбор технических средств реализации
Существует множество платформ, у всех есть свои плюсы и минусы,
рассмотрим несколько платформ.
Asterisk — программная АТС, способная коммутировать как VoIP вызовы,
так и вызовы, осуществляемые между IP-телефонами и традиционной телефонной
сетью общего пользования. Поддерживаемые протоколы: IAX, SIP, H.323, Skinny,
UNIStim.Поддерживаемые кодеки: G.711 (ulaw и alaw), G.722, G.723, G.729, GSM,
iLBC, LPC-10, Speex. Предназначена для малого бизнеса, количество абонентов
ограничено возможностями сервера, одним из плюсов является гибкость
настройки. Весь необходимый функционал может быть дописан самостоятельно
без финансовых затрат за короткий временной интервал, т.к. на одну задачу
применяется один модуль. По сравнению с Cisco или Avaya, Asteriskимеет
небольшую стоимость развертывания. Программа является бесплатной и все
затраты идут на покупку телефонов и сервера, необходимого для нормальной
работы АТС.
Cisco Unified Communication Manager (CallManager). Предназначен для сетей,
включающих до 30000 абонентов. Программно-аппаратный комплекс обеспечивает