INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ANÁLISIS DE LA TECNOLOGÍA DE VOZ SOBRE IP APLICADA A LA EMPRESA FÁRMACOS NACIONALES S.A. DE C.V.

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1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA UNIDAD CULHUACAN TESINA Seminario de Titulación: Las tecnologías aplicadas en redes de computadoras DES/ ESME-CU /08/10 ANÁLISIS DE LA TECNOLOGÍA DE VOZ SOBRE IP APLICADA A LA EMPRESA FÁRMACOS NACIONALES S.A. DE C.V. Que como prueba escrita de su exámen Profesional para obtener el Título de: Licenciado en Ciencias de la Informática Presentan: RAUL GARATE PANTOJA MANUEL ALEXANDER RUIZ SANTIAGO JOSÉ ANTONIO TELLEZ MEJIA NALLELY TRINIDAD CRUZ JOSÉ DE JESÚS ZERMEÑO GUTIÉRREZ México D.F Junio 2010.

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3 Dedicatoria Le doy gracias a Dios por LA OPORTUNIDAD DE VIVIR Y DARME UNA FAMILIA MARAVILLOSA. Dedico esta tesina a mis padres y hermana, por darme toda su confianza y apoyo incondicional en todo momento, por enseñarme que a pesar que la vida no es fácil y existen obstáculos en el camino, tenemos que superarlos poco a poco, día a día. Porque ellos me han enseñado que los problemas se pueden resolver juntos y los triunfos se disfrutan de igual forma. A TODAS MIS AMIGAS QUE SIEMPRE HAN ESTADO PARA ALENTARME Y APOYARME EN LOS MOMENTOS DIFICILES. LA GLORIA DE UN HIJO, ES EL HONOR DE LOS PADRES José de Jesús Agradecimientos. Primero que nada agradezco al INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL por darme la oportunidad de pertenecer a esta gran institución de la cual me siento muy orgulloso desde el nivel medio hasta el nivel superior. A todos los profesores de UPIICSA que nos han compartido sus conocimientos y experiencias y que nos han guiado a lo largo de nuestra carrera. También agradezco a todos los profesores que impartieron este seminario y nos dieron la oportunidad de estar en el dentro de las instalaciones de ESIME CULHUACAN. Agradezco a mi familia que me ha apoyado a lo largo de mi trayectoria como estudiante, principalmente a mi madre por su apoyo y esfuerzo. Agradezco a mis hermanos que no perdieron la fe en mí y por aguantar mis malos ratos. A mi novia que me ha estado apoyando incondicionalmente y la que me da la fuerza para seguir adelante. Y por último a todos mis compañeros de equipo que me han brindado su amistad y con los que he compartido diversas experiencias a lo largo de la carrera. RAÚL

4 AGRADECIMIENTOS A mis padres Lore y Leo a quienes les agradezco de todo corazón su amor, apoyo y comprensión, por formarme con excelentes valores gracias a su ejemplo, en todo momento los llevo conmigo. A mis hermanos Eugenio, Rigo y Deysi por su apoyo en los momentos difíciles, por su cariño, comprensión y porque creyeron en mi, sé que cuento con ellos siempre. A quienes considero también mis hermanas Lley, Oli y a mis sobrinos Leo, Angel y Elenita los quiero mucho. A la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas del IPN, mi casa de estudios por formarme como profesional. Finalmente a todas las personas, amigos y familiares que en algún momento de mi vida me han tendido su mano. Gracias a Dios por todo. José Antonio Agradezco enormemente a las personas que me brindaron su apoyo durante mi formación profesional porque sé que gracias a ellos pude conseguir este triunfo. A Dios por haberme permitido llegar hasta aquí con vida, a mis ángeles de la guarda que me guiaron por el camino de la sabiduría y de la verdad llenándome de muchas bendiciones. A mis padres, hermanos, amigos, y todas aquellos que creyeron en mí aconsejándome para ser una persona determinada, firme y con valores que me lleven al éxito de mis logros. En fin MUCHAS GRACIAS por todo su amor y ya ven Somos un éxito y logramos lo que planeamos NALLELY

5 Agradecimientos: A Dios: Por tantas bendiciones a mi vida, por los sueños que ha venido a sembrar en mí camino y darme la oportunidad de realizar y sobre todo por la fe y la fortaleza para seguir adelante. A mis padres: Que con su amor y ejemplo de vida me han ensenado a luchar, a creer, que todo es posible. A mis hermanos: Que han sido mi modelo a seguir, mi alegría en las adversidades, y mi deseo de superación. A mis sobrinos: Mis pedacitos de cielo, mi motivo, mi alegría, mi pasión por ser mejor, porque ya me tocara a mi apoyarlos, cuidarlos y aprender de sus ganas de vivir, de su amor por la vida. A mi alma mater UPIICSA-IPN, a toda mi familia, a mis amigos, que a pesar de la distancia, a pesar del tiempo, aun mantenemos ese cariño mutuo y esos buenos deseos. Alexander

6 INDICE OBJETIVOS... 1 JUSTIFICACIÓN... 1 INTRODUCCIÓN... 2 CAPITULO I. ANTECEDENTES HISTÓRICOS Origen del Internet y su uso en la VoIP Historia de la Voz sobre IP Año Año Año Año Año Año Año Año Año Antecedentes de la empresa Fármacos Nacionales S.A. de C.V Año Año Año Año Año Año Apertura de sucursales de la empresa Fármacos Nacionales S.A. de C.V Año Año Año

7 CAPITULO 2: VOZ SOBRE IP Diferencias entre telefonía ip y voz IP Telefonía IP Voz sobre IP Estructura de la red VoIP Funciones básicas que debe realizar un sistema de voz sobre IP Digitalización de la voz Paquetización de la voz Enrutamiento de los paquetes Protocolos Protocolo H Protocolo SIP Digitalización y compresión de la voz IP-PBX y Teléfonos IP CAPITULO 3: SEGURIDAD DE LA VOIP Seguridad Tipos de ataques Tipos de protección CAPITULO 4. VOZ SOBRE IP APLICADA A LA EMPRESA FÁRMACOS NACIONALES S.A DE C.V Aplicaciones Consideraciones que Fármacos Nacionales S.A. de C.V. tomo en cuenta para la implementación de VoIP Calcular ancho de banda Selección de proveedores Establecer medidas de seguridad Configurar el Equipo de Negocios

8 4.3 Esquema de la Red de Voz AVAYA IP Softphone Ventajas y desventajas de la aplicación de la VOIP Ventajas Desventajas CONCLUSIONES GLOSARIO BIBLIOGRAFIA

9 OBJETIVOS Analizar los beneficios en la utilización de la tecnología de Voz sobre IP en la empresa Fármacos Nacionales S.A. de C.V. Proporcionar un conocimiento acerca del diseño e implementación de los servicios y tecnologías de redes acerca de Voz sobre IP (VoIP). Determinar si la empresa es más competitiva, productiva y rentable utilizando este servicio, sin descuidar la atención al cliente. Evaluar las ventajas y desventajas que tiene la migración de telefonía tradicional a telefonía IP en la empresa Fármacos Nacionales S.A. de C.V., considerando la infraestructura tecnológica con la que cuenta. JUSTIFICACIÓN Siendo consciente del gran crecimiento de la necesidad de intercambiar información de una forma ágil y segura, las redes de computadoras entran como una tecnología eficaz y confiable para soportar y proporcionar ayuda al mercado que requiere de los datos en forma vital. Si tomamos en cuenta que el propósito de la empresa Fármacos Nacionales S.A. de C.V es brindar un servicio personal, profesional y amistoso a través de todos sus colaboradores ofreciendo un buen servicio o producto, entonces la implementación de la tecnología IP resulta ser una herramienta que soporta todas las formas de comunicación permitiendo mayores beneficios con los clientes logrando así reducir los costos de las llamadas de larga distancia por lo que se considera una buena razón para introducir VoIP.. 1

10 INTRODUCCIÓN Internet es tanto un conjunto de comunidades como un conjunto de tecnologías y su éxito se puede atribuir tanto a la satisfacción de las necesidades básicas de la comunidad como a la utilización de esta comunidad de un modo efectivo para impulsar la infraestructura. En este siglo la tecnología va en constante crecimiento lo que nos lleva a mantenernos actualizados con todos los avances que la ciencia nos entrega. La Telefonía IP (Protocolo Internet) hasta hace una década era solo un mito, pero ahora se ve como una realidad que promete y gracias a ella el usuario puede hacer llamadas a distintos lugares de la Tierra a bajos costos. Sin embargo, algunas de sus desventajas son la calidad de la comunicación (ecos, interferencias, interrupciones, sonidos de fondo, distorsiones de sonido, etc.), que puede variar según la conexión a Internet y la velocidad de conexión ISP: Internet Service Provider (Proveedor de Servicios Internet: PSI); sólo lo pueden usar aquellas personas que poseían una computadora con módem y una línea telefónica; algunos servicios no ofrecían la posibilidad de que la computadora recibiera una llamada, ni tampoco funcionara a través de un servidor Proxy. Ver figura A Figura A. Servidor Proxy 2

11 La Telefonía IP es una aplicación inmediata que permite la realización de llamadas telefónicas ordinarias sobre redes IP u otras redes de paquetes utilizando un computadora, gateway: Dispositivo empleado para conectar redes que usan diferentes protocolos de comunicación de forma que la información puede pasar de una a otra. (Ver figura B), y teléfonos estándares. En general, son los servicios de comunicación voz, fax, aplicaciones de mensajes de voz; quienes son transportadas vía redes IP, Internet normalmente, en lugar de ser transportados vía la red telefónica convencional. Figura B. Gateway Las redes desarrolladas a lo largo de los años para trasmitir las conversaciones vocales, se basan en el concepto de conmutación de circuitos, o sea, la realización de una comunicación requiere el establecimiento de un circuito físico durante el tiempo que dura ésta, lo que significa que los recursos que intervienen en la realización de una llamada no pueden ser utilizados en otra hasta que la primera no finalice, incluso durante los silencios que suceden dentro de una conversación típica. De modo, que el cambio fundamental en esta tecnología se produce en la red de transporte; ahora esta tarea es llevada a cabo por una red basada en el protocolo IP, de conmutación de paquetes, en donde se encuentra como ejemplo Internet. 3

12 CAPITULO I. ANTECEDENTES HISTÓRICOS 1.1 Origen del Internet y su uso en la VoIP Gracias al avance tecnológico, en los años sesenta la comunicación sufrió cambios importantes a lo largo de su historia, con el origen del Internet, al que antes de llevar este nombre, se le denominó representada por una serie de puntos y rayas [A. Gallo, 2002]. En aquel entonces, el tráfico de voz se transportaba sobre una red analógica, en la que una PBX (Central Telefónica Privada) se conectaba a la central de conmutación del operador a través de una interfaz también analógica y por otra parte se conectaba a un conjunto de teléfonos analógicos mediante unos cables convencionales de pares trenzados. En los años ochenta la tecnología analógica comienza a reemplazarse por tecnología digital [M. Huidobro, 2003]. A mediados de los años noventa surgió la idea de usar la computadora personal como un teléfono para realizar y contestar llamadas. También supuso la primera oportunidad de procesar eventos de llamadas en aplicaciones basadas en redes LAN. Sin embargo, no sería hasta finales de los años noventa cuando la voz sobre paquetes comenzó a ver la luz por primera vez, convirtiéndose en la puerta de entrada a nuevos servicios apenas imaginados. 4

13 1.2 Historia de la Voz sobre IP La Voz IP también llamado VoIP por sus siglas en ingles Voice Over Internet Protocol, que significa "voz sobre un protocolo de internet" es una tecnología relativamente nueva que permite la transmisión de voz a través de internet. La voz se convierte, mediante un adaptador telefónico o ATA: Analog telephony adapter(adaptador Telefónico Analógico), en paquetes de datos y se transmite vía Internet hasta su destino final, donde se desempaqueta para ser convertida por un Gateway en voz viva nuevamente. Esto se logra mediante el protocolo SIP: Session Initiation Protocol (Protocolo de Inicio de Sesión). Ver Figura 1.1 Figura 1.1 Funcionamiento de la VoIP Año 1995 La VoIP comenzó como el resultado del trabajo de un grupo de jóvenes en Israel durante éste año. En aquella época la única comunicación posible era de PC-a-PC. Poco más tarde Vocaltec, Inc. anuncio el lanzamiento del primer softphone (en inglés, combinación de Software y de Telephone, es un software que hace una simulación de teléfono convencional por computadora) que llamaron Internet Phone Software. Este softphone estaba hecho para ser usado en una PC hogareña que tenia tarjeta de sonido, micrófono, bocinas y modem. El software comprimía la señal de voz, convirtiéndola en paquetes de voz que eran enviados por Internet (exactamente igual que hoy). Sólo funcionaba si las dos PC tenían el mismo software y el mismo hardware. Y fue comercialmente un fracaso principalmente porque las comunicaciones de banda ancha todavía no estaban disponibles. 5

14 1.2.2 Año 1996 Nació Access Power como una oferta de Advanced Communications Company ofreciendo una gama de productos relacionados con el transporte de comunicaciones PC a teléfono, o teléfono a teléfono, destinados al usuario final Año 1997 Jeff Pulver decide juntar por primera vez a los pocos usuarios, fabricantes, e interesados en esta tecnología en Von, la primer feria/congreso que actualmente sigue siendo el mayor evento de VoIP. Pulver organiza Von 2 veces por año en EEUU, y también una vez por año en varios países de Europa. También formó una compañía prestadora de servicio VoIP llamada FreeWorldDialup comúnmente llamada FWD (que puede confundirse con el término FWD = transferencia de llamadas) y es co-fundador de Vonage, el proveedor de VoIP mas grande de EEUU Año 1998 La VoIP dio otro gran salto. Un grupo de emprendedores comenzó a fabricar los primeros ATA/gateways para permitir las primeras comunicaciones PC-a-teléfono convencional y finalmente las primeras comunicaciones entre teléfonos convencionales (con ATAs en cada extremo). Algunos de estos emprendedores inicialmente daban el servicio sin cargo a sus clientes para que pudieran probar la calidad y la tecnología. Estas llamadas contenían publicidad en el inicio y al final de cada comunicación. A menudo debía comenzarse la comunicación a través de una PC para luego pasar a un teléfono convencional. En este punto VoIP sumaba el 1% del total del tráfico de voz. Durante 1998 tres fabricantes comenzaron a fabricar switches (dispositivos que permite la interconexión de redes sólo cuando esta conexión es necesaria) de Layer 3 con QoS. 6

15 1.2.5 Año 1999 Cisco vende sus primeras plataformas corporativas para VoIP. Se utilizaba principalmente el protocolo H323 de señalización (Estándar de la ITU-T para voz y videoconferencia interactiva en tiempo real en redes de área local, LAN, e Internet) Año 2000 VoIP representaba más del 3% del tráfico de voz. El mismo año Mark Spencer un estudiante de la Universidad de Auburn crea Asterisk, la primer central telefónica / conmutador basada en Linux con una PC hogareña con un código fuente abierto. Asterisk hoy ofrece una solución freeware (en inglés combinación de Free: gratis y de Software tipo de software de computadora que se distribuye sin costo, disponible para su uso y por tiempo ilimitado) para hogares/pequeñas empresas y soluciones IP-PBX corporativas. Mark Spencer es el CEO (Chief Executive Officer, Oficial Ejecutivo en Jefe) de Digium Año 2002 Protocolo SIP. Es un protocolo desarrollado por el IETF MUSIC Working Group, con objeto de ser un protocolo estándar para la inicialización, modificación y finalización de sesiones interactivas de usuarios, para el intercambio de voz, datos y multimedia. Así como el protocolo HTML sirve para poder abrir páginas web en Internet, el protocolo SIP sirve para permitir establecer una sesión de telefonía por Internet. El protocolo SIP comienza a desplazar al H323. 7

16 1.2.8 Año 2003 Dos jóvenes universitarios - Jan Friis y Niklas Zenntrom - crean un softphone gratuito fácilmente instalable en cualquier PC que puede atravesar todos los firewalls: programa que sirve para filtrar lo que entra y sale de un sistema conectado a una red. (Ver Figura 1.2) y routers (dispositivos que distribuye tráfico entre redes) inclusive los corporativos. Figura1.2 Firewall Ese producto es skype, que se propaga con una velocidad increíble, y llega en Diciembre de 2005 a contar con 50 millones de usuarios. Ver Figura 1.3 USUARIOS 60,000,000 50,000,000 40,000,000 30,000,000 20,000,000 10,000,000 0 agosto diciembre diciembre diciembre Figura 1.3 Evolución de Skype 8

17 Skype es un servicio que permite realizar llamadas de alta calidad a través de Internet. Para su funcionamiento se basa en el protocolo VoIP, que permite convertir una computadora en un teléfono Año 2005 Skype es comprada en U$ 2600 millones por Ebay. Skype tiene un solo problema: los usuarios de Skype no usan un protocolo estándar sino uno propio, que skype no divulga. Eso no permite a un usuario de Skype comunicarse con otro usuario que no sea de Skype. 1.3 Antecedentes de la empresa Fármacos Nacionales S.A. de C.V. A finales de los años 70 el Sr. José Antonio Pérez Pérez, se dio cuenta de la falta de medicamentos para el tratamiento del cáncer en nuestro país, creando así un grupo de empresas dedicadas al ámbito farmacéutico Año 1978 Se crea Farmacias Especializadas S.A. de C.V. Ver Figura Año 1983 Figura 1.4 Farmacias Especializadas Se crea Farmacias de Especialidades Médicas Sur S.A. de C.V. Ver Figura 1.5 Figura 1.5 Farmacias de Especialidades Médicas Sur 9

18 1.3.3 Año 1984 Se crea el Grupo Fármacos Especializados S.A. de C.V. Ver Figura 1.6 Figura 1.6 Grupo Fármacos Especializados Año 1987 Se crea Selecciones Médicas del Centro S.A. de C.V. Ver Figura 1.7 Figura 1.7 Selecciones Médicas del Centro Año 1994 Se crea EQUIMED del Centro S.A. de C.V. Ver Figura 1.8 Figura 1.8 EQUIMED del Centro 10

19 1.3.6 Año 1996 La empresa Fármacos Nacionales S.A. de C.V. surge en marzo de 1996 con sede en la Ciudad de México. Ver Figura 1.9 Figura 1.9 Fármacos Nacionales S.A. de C.V. Fármacos Nacionales S.A. de C.V. es una empresa mexicana que distribuye a farmacias y hospitales un amplio surtido de medicamentos, perfumería, misceláneos, varios y material de curación buscando satisfacer las necesidades de salud de nuestra sociedad 11

20 1.4 Apertura de sucursales de la empresa Fármacos Nacionales S.A. de C.V Año 2006 Enero. Sucursal Chihuahua. Ver Figura 1.10 Figura 1.10 Sucursal Chihuahua Marzo. Sucursal Villahermosa. Ver Figura 1.11 Figura 1.11 Sucursal Villahermosa 12

21 Junio. Sucursal Tijuana. Ver Figura Año 2007 Figura 1.12 Sucursal Tijuana Febrero. Sucursal Hermosillo. Ver Figura 1.13 Figura 1.13 Sucursal Hermosillo Marzo. Sucursal Mérida. Ver Figura 1.14 Figura 1.14 Sucursal Mérida 13

22 1.4.3 Año 2008 Octubre. Almacén y Distribución FINSA. Ciudad de México. Ver Figura 1.15 Figura 1.15 Almacén y Distribución FINSA La empresa empezó a implementar en todas sus sucursales VoIP a partir del año 2002, abarcando en un 95% este tipo de tecnología y telefonía IP, utilizando el 5% restante para telefonía analógica: Fax. 14

23 CAPITULO 2: VOZ SOBRE IP 2.1 Diferencias entre telefonía ip y voz IP VoIP sólo se refiere al método de transferencia de voz de un lugar a otro en una red de datos, siendo una parte importante, dentro del concepto de Telefonía IP. Telefonía IP se refiere a toda la infraestructura que posibilita el realizar una llamada a través de Internet. Existen teléfonos que se conectan a la red de datos (TCP/IP) y con digitar un número puedes llamar a otro teléfono conectado por Internet. Pero también puedes desde un teléfono IP llamar a otro en una red de telefonía convencional. Esto no lo logra sólo el teléfono, existe todo una estructura para lograrlo, esto es conocido, en forma general, como Telefonía IP. 2.2 Telefonía IP La Telefonía IP utiliza la red de datos IP (su red local) para proporcionar comunicaciones de voz a toda la empresa, a través de una sola red. Esta convergencia de servicios de voz y datos implica ventajas como un menor coste de capital, procedimientos simplificados de soporte, configuración, mayor integración de las ubicaciones remotas y oficinas sucursales en las instalaciones de la red corporativa. Las soluciones de Telefonía IP permiten a las empresas que se potencie las inversiones actuales en tecnología y puedan migrar a una red completamente convergente a su propio ritmo. La telefonía IP aprovecha las conexiones de datos que existen entre las distintas sucursales, ya sean conexiones normales a Internet o Redes Privadas Virtuales. Al tratar la voz como datos, las llamadas entre las distintas sucursales se realizan utilizando estas conexiones. 15

24 2.3 Voz sobre IP. Consiste en aprovechar la infraestructura desplegada de la transmisión de datos para transmitir voz, utilizando el protocolo IP que se ha convertido en el más utilizado en todo el mundo. Es un campo complejo que requiere de conceptos de telefonía, de redes y de ingeniería de tráfico. Las señales digitales últimamente han prevalecido sobre las analógicas puesto que ofrecen mayores ventajas entra las que se pueden resaltar: Facilidad para multicanalizar las señales, fácil señalización, generación de señales, baja razón señal-ruido y una encriptación eficiente de la señal, la cual importa mucho en las comunicaciones militares. Comparando el envío de voz de manera analógica con la forma digital se puede observar que al mandar la voz por PSTN: Public Switched Telephone Network (Red telefónica pública conmutada), si la comunicación se establece entre muy largas distancias, resulta necesario implementar amplificadores que permitan mejorar la señal. Al amplificar el audio también se amplifica el ruido de la línea, en pocas palabras, si se distorsiona la señal durante la transmisión, el amplificador simplemente amplifica la señal distorsionada. Esto no ocurre en las redes digitales ya que los repetidores o amplificadores no sólo amplifican la señal sino que la filtran y la limpian del ruido de la línea antes de retransmitirla. La red IP comenzó a desarrollarse exponencialmente con el surgimiento del Internet. Surgieron los conceptos de nodos, servidores, ruteadores, repetidores, puentes, switches, Gateway y demás elementos que conforman una red de paquetes conmutados bastante útil para el intercambio de datos. Poco a poco la información que se buscaba transmitir empezó a ser más demandante, al grado de aplicaciones populares como un chat que no sólo comunica a dos usuarios por medio de mensajes escritos en tiempo real, sino que también les otorgaba la oportunidad de establecer una conversación oral y visual con sólo una PC, micrófono, bocinas, cámara web y una conexión a Internet. 16

25 Llegó un momento en el que por la red viajaban datos multimedia como videoconferencias a buena taza de transmisión y mostraron una fuerte evolución en las comunicaciones digitales. Fue así como surgió la idea de implementar una red IP donde pudiera viajar la voz. En esta red existe un control de llamadas que se encarga de traducir direcciones IP y planes de numeración telefónica, relacionarlos y establecer la comunicación. Se ha preferido la red de paquetes conmutados sobre la red de circuitos conmutados puesto que la segunda exige un ancho de banda definido o fijo durante toda la transmisión punto a punto incluso cuando no se esté utilizando por completo este recurso, por ejemplo cuando ambas personas guardan silencio por instantes. Todo lo contrario ocurre en la red de paquetes conmutados, donde el ancho de banda es aprovechado al máximo. Lo anterior se puede traducir en la diferencia de costos invertidos en cada red. Un objetivo de voz sobre IP es unificar las redes de voz y las de datos. De esta forma se adquieren muchos beneficios. Por ejemplo, dentro de una empresa utilizando un IP-PBX y organizando bien la infraestructura de la red, se puede tener la red de datos en conjunto con los servicios telefónicos como transferencia de llamadas, conversación de tres o más a la vez, identificación de los números, etc. Sin embargo las ventajas no terminan ahí, si a lo anterior se le añade que la empresa maneje DHCP que asigna un IP dinámico a cada nodo de la red, se puede dar mayor servicio y no obstante tenga diferente IP, el número de teléfono no cambia inclusive cuando el usuario se traslade de oficina o de edificio. 17

26 2.4 Estructura de la red VoIP. Dentro de la estructura básica de una red VoIP hay que diferenciar tres elementos fundamentales: Terminales: Son los dispositivos que utilizarán los usuarios para comunicarse. Implementados tanto en hardware como en software realizan las funciones de los teléfonos tradicionales. Gateways: De forma transparente se encargan de conectar las redes VoIP con las redes de telefonía tradicional. Gatekeepers: Son el centro neurálgico de las redes VoIP. Se encargan de realizar tareas de autenticación de usuarios, control de admisión, control de ancho de banda, encaminamiento, servicios de facturación y temporización, etc. En la Figura 2.1 se muestra el esquema de una infraestructura básica de VoIP entre 2 sucursales. Figura 2.1 Elementos fundamentales 18

27 En los PBX utilizados para la red PSTN se comenzó añadir un CTI (Computer Telephone Integration: Integración de Telefonía Informática) el cual permitía nuevas funciones y mayores posibilidades de control. Por ejemplo: Un usuario llama y el PBX manda parte de la información al CTI, éste puede reconocer de quién es el número, relacionarlo con la base de datos de la empresa y reconocer si el usuario tiene algún tipo de antecedentes. Además de desplegar la información sobre la pantalla. Actualmente muchas innovaciones se han puesto en marcha con otro tipo de tecnología dejando atrás esta clase de PBX y la red de circuitos conmutados. La estructura de la red de voz sobre IP es la misma estructura que se maneja en lo que se conoce como Internet. Las aplicaciones, los medios de transporte, la organización del ruteo sobre la red, los modos de enlace y la transmisión de la señal por los medios físicos deben formar parte del modelo OSI (Open System Interconnection). Ver Figura 2.2 Figura 2.2 Modelo OSI La ventaja de la red VoIP es que no importa el tipo de aplicación mientras ésta pueda transformar su información en paquetes, segmentos, datagramas, tramas y finalmente bits. El protocolo que se utiliza para la capa de transporte es el RTP (Real-time Transfer Protocol: Protocolo de transporte en tiempo real, y define un formato de paquete estándar para el envío de audio y video sobre Internet) en datagramas de tipo UDP (User Datagram Protocol: Protocolo de Datagrama de Usuario) sobre IP. Se ha escogido éste sobre el TCP dado que, TCP es caracterizado por ser un protocolo donde se deben recibir señales de reconocimiento por parte del receptor antes de enviar el siguiente segmento. 19

28 A ello se le conoce como protocolo orientado a conexión y ofrece seguridad a la transmisión y recepción de los paquetes aunque introduce retardos en la comunicación. UDP funciona de manera diferente, se le denomina también protocolo orientado a no conexión. Simplemente se encarga de enviar el paquete y no requiere de ningún reconocimiento. La voz debe ser enviada en tiempo real, con la menor cantidad de retardos posibles. Los retrasos en la red de voz son los mismos que existen en la red IP, éstos son: Retardo de Procesamiento, aquel que agregan los dispositivos intermedios al momento de hacer avanzar los paquetes por la red, aquí también se incluyen los retardos por colas. Retardo de Transmisión o de Serialización el cual se produce al introducir los bits de señal dentro de la línea. Retardo de Propagación cuyo valor depende del tipo de enlace físico con el que se estructure la red. Los enlaces troncales digitales que más se utilizan actualmente son las instalaciones T1 y E1. Con los enlaces troncales digitales, los bits son robados de las tramas específicas y se utilizan para propósitos de señalización. Esta explicación se centra en los enlaces troncales digitales T1. El T1 tiene dos tipos de formato de trama: 1. La supertrama. 2. Formato ampliado de supertramas. En el primer caso, los bits menos significativos son robados de las tramas 6 y 12; mientras que para el segundo caso esto se hace a las tramas 6, 12, 18 y

29 El equivalente del concepto de conmutador (central local, central de grupo, etc.) en VoIP es el MGC (Media Gateway Controller). Éste es un conjunto de productos, protocolos y aplicaciones capaz de permitir que cualquier dispositivo acceda a los servicios de Internet y servicios de Telecomunicaciones sobre las redes IP. Es la pieza central en la red de telefonía IP, capaz de manejar inteligentemente las llamadas en la plataforma de servicio de los ISP s (Internet Service Provider. Sirven como plataformas de integración para aplicaciones e intercambio de servicios y son capaces de transportar tráfico de voz, datos y video de una manera más eficiente que los equipos existentes. El trabajo dentro del Media Gateway Controller es realizado por medio de hardware y software inteligentes; denominados por algunos autores como Softswitch y Gatekeeper. En sí, estos tres elementos forman parte del mismo sistema, en otras palabras, el Gatekeeper es el hardware, el SoftSwitch es el software y ambos son controlados por el Media Gateway Controller. Todas las tareas se pueden dividir en cinco secciones: 1) Gateway Controller 2) Media Gateway 3) Signaling Gateway 4) Media Server 5) Feature Server Las funciones principales son: control de llamada, protocolos de establecimiento de llamadas como H.323 y SIP, protocolos de control de media por ejemplo MGCP y H.248, control sobre la calidad y clase de servicio, conocimiento del enrutamiento, plan de marcado local, detalle de las llamadas para facturación, control de manejo del ancho de banda, crear un puente entre la señalización SS7 y VoIP, asignación del canal DS0, entre muchas otras más. En la Figura 2.3 se muestra la estructura de la red VoIP y se agregan dos elementos que son el FXO (Foreign Exchange Office) y el FXS (Foreign Exchange Station), estos son las interfases de salida de la red IP que interactúan con la telefonía convencional. 21

30 Figura 2.3 Estructura de VoIP, mas FXO y FXS El primero conecta VoIP con Centrales de Conmutación de la PSTN mientras el segundo convierte de VoIP a canal analógico a nivel línea de abonado. Así mismo puede observarse que la red de VoIP tiene las mismas características que la red IP. Las redes pueden ser inalámbricas, de área local o de amplia cobertura, y contienen elementos como ruteadores, servidores, en conjunto con los elementos particulares de VoIP como el Media Gateway Controller, los IP-PBX, las interfases de salida hacia otras redes y usuarios de servicios especiales de VoIP como el Chat.. 22

31 2.5 Funciones básicas que debe realizar un sistema de voz sobre IP Digitalización de la voz a) Muestreo Se toman muestras de la señal a intervalos regulares. Estos intervalos deben ser tales que cumplan con el teorema de muestreo: La mínima frecuencia a la que puede ser muestrada una señal y luego reconstruida es el doble de la frecuencia máxima de dicha señal. b) Cuantificación Los valores de las muestras se cuantifican en cantidades discretas. La cantidad total de valores discretos debe introducir la menor cantidad posible de ruido de cuantificación c) Codificación Los valores cuantificados se codifican en números que pueden ser luego transmitidos y procesados digitalmente Paquetización de la voz La "paquetización" de la voz mediante tecnología IP permite utilizar un mismo cableado (tanto dentro como fuera de la empresa) para varias conversaciones, e incluso para varias aplicaciones, simultáneamente. Es esta optimización en el uso de los recursos existentes la que redunda en las asombrosas tasas de ahorro Enrutamiento de los paquetes Esto significa que realiza el ruteo dentro de un solo sistema autónomo. Los protocolos exteriores de entrada, tales como BGP, realizan el ruteo entre diversos sistemas autónomos. 23

32 2.6 Protocolos La red de voz sobre IP es muy grande y eficiente. Como ya se dijo, es una red de paquetes conmutados. La voz es empaquetada y enviada por diferentes rutas, siempre buscando la ruta más corta y/o menos congestionada. Es ahí cuando los protocolos entran en acción. Los protocolos mas utilizados son: SGCP, MGCP, H.323 y SIP, entre otros (Ver Tabla 2.1); definidos por instituciones y organismos reguladores con normativas de control como: la ITU-T, la IETF, el ETSI o el EIA-TIA. Estos protocolos tienen interfaces abiertas y estándares definidos, y cuentan con una buena infraestructura de paquetes. Tabla 2.1 Protocolos Nombre H. 323 Simpe Gateway Control Protocol (SGCP) Descrición Es un protocolo que fue establecido por la ITU-T y originalmente su objetivo era enviar video y datos a través de redes no fiables, asegurando su correcta recepción. Tiene un grado alto de complejidad y H.323 el tráfico de voz es simplemente un aplicación más de datos multimedia. Este protocolo utiliza en conjunto otros estándares y otros protocolos para su laborioso funcionamiento. Es un protocolo que administra todos los Gateway de la red. Manipulándolos para prestar un servicio más eficaz. Tienen un Simple Gateway controlador de switch virtual. Este controlador permite ver a toda la red Control Protocol de voz como un switch que debe ser conmutado en diferentes (SGCP) direcciones. Incluso este tipo de protocolos es muy útil para hacer converger la PSTN con la red de voz sobre IP y la telefonía celular. Media Gateway Control Protocol (MGCP) Es un protocolo que soporta un control de señalización de llamada escalable. El control de QoS se integra en el Gateway o en el controlador de llamadas. Tiene sus orígenes en SGCP. IP Device Control (IPDC) Es una familia de protocolos, donde sus componentes pueden actuar individualmente o en grupo para realizar control de conexiones, de IP Device datos multimedia y señalización. Funciona de manera muy parecida al Control (IPDC) MGCP pero con mejor disposición a la administración, gestión y operación de los recursos. 24

33 Session Initiation Protocol (SIP) Como su nombre lo dice, busca crear sesiones entre varios usuarios. Se dice que tiene una manera inteligente de controlar los Gateway y los end-points ya que es un protocolo que funciona también en la capa de aplicación del sistema OSI. Para garantizar la interoperabilidad entre la red telefónica y las redes de transmisión de datos es necesario utilizar grupos de protocolos. Los más utilizados son H.323 y SIP Protocolo H.323 El protocolo H.323 tiene varias versiones: I. En la primera no se garantizaba una calidad del servicio (QoS) sobre redes LAN. II. III. En la versión 2 se definió VoIP como un tipo de dato multimedia aparte. A la versión 3 se le agrego el servicio de fax sobre IP y conexiones rápidas (eliminando parte del tiempo de solicitud de conexión) entre otros servicios. La estructura H.323 incorpora una variedad de formatos de medios y estructuras de aplicación, tal y como se muestra en la Tabla 2.2: Tabla 2.2 Formatos Medio Audio Formato G.771, G.722, G.723, G.728, G.729, GSM, ISO/IEC e ISO/IEC Vídeo H.261, H.262, H.263 Protocolos de Datos Series T

34 Un mensaje H.323 consiste en seis fases las cuales son: 1. Descubrimiento: La terminal envía un mensaje multicast de petición a los gatekeepers más cercanos para solicitar el que preste servicio al área donde se encuentre la terminal. La terminal manda una petición GRQ (Gatekeeper Request) y el gatekeeper puede responder con una aceptación GCF (Gatekeeper Confirmation) o un rechazo GRJ (Gatekeeper Reject). Si no se encuentra en condiciones de responder, entonces manda un mensaje RIP (Request in Progress) para indicar que está procesando la respuesta. De otra manera puede responder con un mensaje donde se sugiera un gatekeeper alternativo. 2. Registro: A través de mensajes RRQ (Registration Request), RCF (Registration Confirmation) y RRJ (Registration Reject) la terminal informa sus direcciones de transporte y alias al gatekeeper. 3. Localización: En caso de que exista un alias y la terminal o el gatekeeper quieran obtener más información sobre este contacto, entonces se realiza una petición de localización LRQ (Location Request) con su respectiva confirmación. 4. Admisión: La petición de admisión por parte de la terminal al gatekeeper contiene un requerimiento del ancho de banda en formato Q.931. Dentro del mismo mensaje de petición se envía el comando que habilita la reservación de ancho de banda. 5. Ancho de banda: Durante la conexión, la terminal o el gatekeeper puede solicitar un cambio en el ancho de banda del canal a través del mensaje BCR (Bandwith Change Request). 6. Estado: El gatekeeper envía periódicamente un mensaje para determinar el estado y requerir diagnóstico de la terminal. Esto mediante mensajes IRQ (Information Request) e IRR (Information Response). 26

35 Figura 2.4 Proceso H.323 Esta Figura 2.4 muestra de manera gráfica el proceso anteriormente mencionado. La llamada se reduce al enlace entre dos troncales y no de dos host para simplificar el diagrama Protocolo SIP Una alternativa al H.323 surgió con el desarrollo del Session Initiation Protocol (SIP). SIP es un protocolo mucho mas lineal, desarrollado específicamente para aplicaciones de Voip pequeñas y más eficientes que H.323. SIP toma ventaja de los protocolos existentes para manejar ciertas partes del proceso. 27

36 SIP es un protocolo de control que se encuentra en la capa de aplicación para crear, modificar y terminar sesiones con uno o más participantes. Las sesiones incluyen: llamadas telefónicas, transferencias de datos multimedia, y conferencias en tiempo real. Las invitaciones SIP usadas para crear sesiones, llevan consigo la descripción de la sesión y esto permite a los participantes buscar la compatibilidad. SIP utiliza elementos llamados servidores proxy para ayudar a enrutar las peticiones a los usuarios de una zona, autentificar y autorizar servicios para éstos, e implementar políticas para el ruteo de llamadas. SIP puede viajar sobre cualquier protocolo de transporte. Los usuarios son denominados user agent y éstos se pueden desplazar a través de la red y obtener diferentes denominaciones y mandar diversos tipos de datos (voz, texto, video). SIP ofrece la ventaja de invitar a los nuevos participantes a la sesión creando una nueva infraestructura en donde todos los user agent pueden registrarse, invitar a nuevas sesiones, modificar las características de la sesión, etc. A pesar de la movilidad del usuario, su identificador puede ser permanente sin importar la red en la que se encuentre. SIP funge con las siguientes funciones principales: Determina los tipos de hosts que pretenden establecer una comunicación. Determina la disponibilidad de la persona que recibe la llamada para conectarse. Determina el tipo de datos y sus parámetros necesarios que se usarán durante la comunicación. Establece los parámetros de la sesión tanto en la persona que llama como en la que es llamada. Administra la sesión, en otras palabras, inicialización, transferencia, modificación y terminación de sesiones. SIP es un protocolo propuesto por la IETF (Internet Engineering Task Force), el cual no trabaja de manera única sino que, lo hace en conjunto con otros protocolos de la IETF para crear una arquitectura multimedial más completa. Estos otros protocolos son: el RTP (Realtime Transport Protocol) para el envío de datos y revisar la calidad del servicio, RTSP (Real Time Streaming Protocol) para controlar el envío de datos multimedia, MEGACO (Media Gateway Control) para controlar las conmutaciones con la red PSTN y el SDP para 28

37 la descripción de las diferentes sesiones. SIP funciona tanto con IPv4 como IPv6. IPv4 son direcciones IP de 32 bits que debido al crecimiento exponencial de la red, se están ocupando casi todas, por eso se busca emigrar a IPv6 con 128 bits para poder obtener mayor número de direcciones. En la figura 2.5 se muestra una invitación sencilla donde faltan algunos elementos como la descripción del tipo de la sesión, con el protocolo SDP, sin embargo muestra un campo importante que es el de Call-id el cual es un identificador único global para esta llamada. Éste es generado por la combinación de una cuerda aleatoria, el nombre del dominio y la dirección IP. Al final se establece una conexión punto a punto entre los dos user agents. El proceso de registro es cuando un user agent ingresa a la red, transmite un mensaje hacia el servidor, en este caso Veracruz.com, para que pueda localizarlo cuando se conecte en la oficina, en alguna otra parte, esto otorga libertad de movimiento al usuario. Esta operación la realiza cuando recientemente se conecta a la red e inclusive en intervalos por el momento en el que dure activo. Si después de un tiempo se detienen los mensajes entonces el servidor proxy no lo reconoce más y por lo tanto necesita reiniciar el proceso de registro. Figura 2.5 Invitación sencilla 29

38 El protocolo SIP está estructurado en cuatro capas o elementos lógicos que son: 1) Capa de sintaxis y codificación: Relacionada a la estructura de los mensajes y la codificación de los mismos. 2) Capa de transporte: Define cómo el cliente y el servidor envían peticiones y reciben respuestas sobre la red, todos los elementos de SIP contienen una capa de transporte. 3) Capa de transacción: Es una petición enviada por el cliente a un servidor junto con las peticiones enviadas por el servidor hacia el cliente. Se encarga de todas las transmisiones. Cualquier operación que realiza el cliente user agent, requiere una serie de transacciones. 4) Capa de usuario-transacción: Básicamente gobierna sobre las tres anteriores. Existen varios tipos de sesiones que se pueden iniciar con el protocolo SIP en cuanto a telefonía concierne. Éstas se muestran a continuación: PC a teléfono: Efectúa llamadas full-duplex (Cualidad de los elementos que permiten la entrada y salida de datos de forma simultánea. Ver Figura 2.6) y en tiempo real a cualquier lugar del mundo desde su computadora de escritorio y con tarifas muy reducidas. comunicación Figura 2.6 Comunicación full-duplex PC a PC: Conduce conversaciones de voz en tiempo real desde un PC a otro PC. PC a fax: Envía facsímiles desde su computadora de escritorio a prácticamente cualquier máquina de fax del mundo con tarifas muy económicas. 30

39 Mensajería: Envía, graba y escucha mensajes de correo electrónico de voz en forma gratuita. Teléfono IP a teléfono IP: Establece comunicación entre dos teléfonos IP cuya estructura interna define todos los servicios y funciones que se encuentran dentro de la PC. De esta forma ocupar ambos equipos simultáneamente. Teléfono a teléfono IP: La última pero no la menos importante, primero la voz debe enviarse por la PSTN y luego SIP se encarga del resto a partir de que la señal llegue al Gateway. 2.7 Digitalización y compresión de la voz Existen muchos y diversos algoritmos para digitalizar la voz. Éstos se escogen según las necesidades, características e implementaciones del sistema. El algoritmo más utilizado es el PCM y provee al sistema de excelente calidad para todo tipo de señales de entrada, tanto voz como datos, a un buen costo y una taza de transmisión de 64 kbps. La digitalización se puede dividir en dos categorías: a) La primer técnica comúnmente referida con el nombre de Vocoder, trata la codificación del habla procurando usar la menor cantidad de ancho de banda posible y un bit rate bajo de aproximadamente 1.2 kbps. Un ejemplo son las contestadoras telefónicas automáticas, debido a que se usa el mínimo de recursos, la voz se escucha aunque entendible, con muchas deficiencias. b) La segunda categoría procura codificar la forma de la onda analógica con la mayor exactitud posible al grado de realizar una copia perfecta en digital. Esta categoría es donde yacen los problemas de codificación y decodificación. Se utilizan en la mayoría de los sistemas tres técnicas de codificación: PCM: Pulse Code Modulation, PCM diferencial y Modulación Delta. Con estas técnicas se pretende modular la forma de onda de la voz en telefonía. 31

40 2.8 IP-PBX y Teléfonos IP La primera diferencia que hay entre los PBX y los IP-PBX es, que el concepto de extensiones para cada usuario, se convierte en puertos para los usuarios. La segunda diferencia es la infraestructura y tecnología que manejan. La tercera es la mayor cantidad de servicios que ofrece. Por otra parte, el objetivo de ser una red de intercambio de voz privada es el mismo. La principal diferencia entre un teléfono convencional y un teléfono IP es que el segundo, actualmente puede transmitir llamadas dentro de la red de la compañía, normalmente vía 10BaseT o Ethernet Inalámbrica. El teléfono IP puede ser situado en cualquier parte del mundo donde haya una conexión hacia la red TCP/IP. Tienen la posibilidad de conectarse a un hub y éste a una sola línea 10BaseT, de esta manera se simplifica mucho el cableado, en otras palabras, los teléfonos convencionales necesitan estar cableados cada uno, en cambio los teléfonos IP pueden ser multiplexados pues puede haber varias líneas IP sobre hub o un switch. Los paquetes de voz viajan por cualquier tipo de red por lo que el usuario no debe preocuparse si el cableado es fibra óptica, ATM, Ethernet Inalámbrica, etc. En una infraestructura SIP vamos a encontramos básicamente cuatro tipos de servidores: 1. Servidor Proxy SIP: Realiza las funciones intermediador entre le UAC y el UAS. Una vez le llega una petición de inicio de llamada de UAC decide a que servidor debería ser enviada y entonces retransmite la petición, que en algunos casos pude llegar a atravesar varios proxys SIP antes de llegar a su destino. 2. Servidor de Redirección: Genera respuestas de redirección a las peticiones que recibe. Este servidor reencamina las peticiones hacia el próximo servidor. 3. Servidor de Registro: Acepta peticiones de registro de los usuarios y guarda la información de estas peticiones para suministrar un servicio de localización y traducción de direcciones en el dominio que controla. 4. Servidor de Localización: Facilita información al Proxy o Redirect sobre la ubicación del destinatario de una llamada. 32

41 CAPITULO 3: SEGURIDAD DE LA VoIP 3.1 Seguridad A medida que crece su popularidad aumentan las preocupaciones por la seguridad de las comunicaciones y la telefonía IP. VoIP es una tecnología que ha de apoyarse necesariamente en muchas otras capas y protocolos ya existentes de las redes de datos. Por eso en cierto modo la telefonía IP va a heredar ciertos problemas de las capas y protocolos ya existentes, siendo algunas de las amenazas más importantes de VoIP problemas clásicos de seguridad que afectan al mundo de las redes de datos. Por supuesto, existen también multitud de ataques específicos de VoIP. Como vemos en la Figura 3.1 la seguridad de VoIP se construye sobre muchas otras capas tradicionales de seguridad de la información. Figura 3.1 Capas de Seguridad 33

42 En la Tabla 3.1 se detallan algunos de los puntos débiles y ataques que afectan a cada una de las capas. Tabla 3.1 Ataques y vulnerabilidades Capa Ataques y vulnerabilidades Contraseñas débiles. Ej: Contraseña del Voic . Políticas y Procedimientos Mala política de privilegios. Accesos permisivos a datos comprometidos. Acceso físico a dispositivos sensibles. Ej: Acceso físico a Seguridad Física un gatekeeper. Reinicio de máquinas. Denegaciones de servicio. DDoS Seguridad de Red ICMP unreacheable SYN floods Gran variedad de floods SQL injections Seguridad en los Servicios Denegación en DHCP DoS Buffer overflows Seguridad en el S.O. Gusanos y virus Malas configuraciones. Fraudes SPIT (SPAM) Seguridad en las Vishing (Phising) Aplicaciones y protocolos de Fuzzing VoIP Floods (INVITE,REGISTER,etc..) Secuestro de sesiones (Hijacking) Interceptación (Eavesdroping) Redirección de llamadas (CALL redirection) Reproducción de llamadas (CALL replay) 34

43 Se puede apreciar que algunos de estos ataques tendrán como objetivo el robo de información confidencial y algunos otros degradar la calidad de servicio o anularla por completo (DoS). Para el atacante puede ser interesante no solo el contenido de una conversación (que puede llegar a ser altamente confidencial) sino también la información y los datos de la propia llamada, que utilizados de forma maliciosa permitirán al atacante realizar registros de las llamadas entrantes o salientes, configurar y redirigir llamadas, grabar datos, utilizar información para bombardear con SPAM, interceptar y secuestrar llamadas, reproducir conversaciones, llevar a cabo robo de identidad e incluso realizar llamadas gratuitas a casi cualquier lugar del mundo. Los dispositivos de la red, los servidores, sus sistemas operativos, los protocolos con los que trabajan y prácticamente todo elemento que integre la infraestructura VoIP podrá ser susceptible de sufrir un ataque. 3.2 Tipos de ataques Desafortunadamente existen numerosas amenazas que conciernen a las redes VoIP; muchas de las cuales no resultan obvias para la mayoría de los usuarios. Los dispositivos de redes, los servidores y sus sistemas operativos, los protocolos, los teléfonos y su software, todos son vulnerables. La información sobre una llamada es tan valiosa como el contenido de la voz. Por ejemplo, una señal comprometida en un servidor puede ser usada para configurar y dirigir llamadas, del siguiente modo: una lista de entradas y salidas de llamadas, su duración y sus parámetros. Usando esta información, un atacante puede obtener un mapa detallado de todas las llamadas realizadas en tu red, creando grabaciones completas de conversaciones y datos de usuario. La conversación es en sí misma un riesgo y el objetivo más obvio de una red VoIP. Consiguiendo una entrada en una parte clave de la infraestructura, como una puerta de enlace de VoIP, un atacante puede capturar y volver a montar paquetes con el objetivo de escuchar la conversación. O incluso peor aún, grabarlo absolutamente todo, y poder retransmitir todas las conversaciones sucedidas en la red. 35