UNIDAD: IZTAPAPALAPA DIVISION: CBI GRADO: LICENCIATURA TÍTULO: PROTOCOLO SIP: UNA HERRAMIENTA CLAVE PARA LA TELEFONÍA EN INTERNET ALUMNOS:

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1 UNIDAD: IZTAPAPALAPA DIVISION: CBI GRADO: LICENCIATURA TÍTULO: PROTOCOLO SIP: UNA HERRAMIENTA CLAVE PARA LA TELEFONÍA EN INTERNET ALUMNOS: QUEZADA HERNANDEZ GABRIEL ZAMUDIO SOLÓRZANO JESÚS GILBERTO NOMBRE DEL ASESOR: JALPA VILLANUEVA CESAR FIRMA DEL ASESOR México D. F. a 30/06/05

2 CONTENIDO INTRODUCCION...3 TELEFONÍA SOBRE IP...5 Como funciona la voz sobre IP...5 El estándar VoIP -voz sobre IP...5 VoIP y SIP SIP: UN COMPONENTE CLAVE PARA LA TELEFONÍA EN INTERNET..10 El surgimiento de SIP SIP (Protocolo de Inicio de Sesión)...11 Funcionamiento Principales ventajas ENUM Y TRIP...17 SIP: La creación de servicios..18 Su programación...19 Calidad de servicio. 20 Comparación con los protocolos relacionados H MGCP...22 SIP es el futuro de la tecnología VoIP 23 ASTERISK Características de Asterisk...24 PUESTA EN MARCHA DE NUESTRA RED DE TELEFONÍA IP Instalación de Asterisk..25 Configuración Nuestra Red de Telefonía sobre IP Experimental 32 CONCLUSIONES Y/O COMENTARIOS. 34 REFERENCIAS

3 INTRODUCCION En este proyecto se realizó una investigación acerca del Protocolo SIP, un protocolo de señalización para servicios multimedia sobre la Internet, lo cuál se hizo para conocer en detalle su estado actual, su funcionamiento y sus capacidades. Una vez ocurrido esto, se estuvo en la posibilidad de poner en funcionamiento una red de VoIP experimental apoyándose en software adicional como lo es Asterisk, que utiliza al protocolo SIP como protocolo de señalización, las funciones y capacidades de este software van más allá de las de un PBX convencional. Además de este software que es libre y trabaja sobre la plataforma Linux, se utilizaron teléfonos software que también pueden descargarse gratuitamente desde la red, los que se utilizaron fueron Kphone y Linphone. Además del uso de este software se utilizó hardware adicional para que nuestra red pudiese tener mayores capacidades como las de comunicarse con la red de telefonía conmutada clásica. El protocolo SIP Uno de los principales atractivos de la telefonía sobre Internet fue el supuesto de que sería más barato que una llamada telefónica normal. Se estaba dispuesto a tolerar una calidad degradada o funcionalidad reducida a cambio de un bajo costo. Sin embargo, las diferencias de costo tienden a desaparecer y por lo tanto es menos fácil de aceptar una degradación en la calidad. Así, para que la telefonía sobre Internet continúe siendo una opción atractiva es necesaria otra razón además del costo. La respuesta a esto pueden ser los servicios. Algunas de las aplicaciones interesantes tienen un estatus exitoso en la Internet aunque no necesariamente en la forma de servicios multimedia. Considere la integración de servicios multimedia, tales como voz, con web, con , con lista de amigos, mensajería instantánea y juegos en línea. Un gran número de nuevos servicios, características y aplicaciones se vuelven posibles. El protocolo SIP (Session Initiation Protocol) queda idealmente situado para esto. Este protocolo tiene que ver con la iniciación de sesiones de comunicación entre usuarios. SIP maneja también la terminación y modificación de sesiones. Aunque SIP no define que es una sesión; esto está descrito por el contenido transportado en los mensajes SIP. Este protocolo tiene que ver principalmente con la iniciación, dado que realmente es el aspecto más difícil. Iniciar una sesión requiere determinar donde se encuentra realmente en un momento particular el usuario a ser contactado puesto que SIP toma en cuenta información dinámica de localización (es decir, soporta movilidad de usuario). Gracias a el uso de URL s, al soporte para MIME y su capacidad para transportar cualquier contenido (puede transportar imágenes, MP3, e incluso applets Java), al uso de mecanismos de enrutamiento , SIP puede integrarse muy bien con esta otras aplicaciones. Aparte de las tradicionales call-forwarding, follow-me y no molestar, SIP tiene el potencial para hacer posibles una competa clase de nuevos servicios que integren multimedia con web, , mensajería instantánea, y presencia. El valor que la Internet puede agregar a la telefonía sobre Internet es la comunicación de las aplicaciones existentes que pueden ser integradas con comunicaciones de voz y video. El objetivo principal de este proyecto es conocer en detalle el protocolo de señalización SIP a fin de estar en posibilidad de poner en funcionamiento un sistema (al menos experimental) de telefonía sobre Internet. El proyecto se desarrolló en varias etapas las cuales abarcaron dos trimestres. En la primera etapa se realizó un trabajo de investigación para documentar el estado actual del protocolo y las tecnologías y protocolos que hay alrededor de él. Una vez que la primer etapa fue concluida se estuvo en la posibilidad de poner en funcionamiento un sistema de telefonía sobre Internet experimental, lo cuál fue posible con la ayuda de software que utiliza el protocolo SIP como protocolo de señalización. En este reporte está incluido el trabajo de investigación que se realizó para documentar el estado del protocolo SIP. Para lo cuál se tuvo que documentar acerca de las tecnologías y protocolos 3

4 alrededor de él. Está organizado de manera que se entienda el tema de VoIP y así obtener una mejor comprensión de las funcionalidades que SIP aporta al manejo de la voz sobre IP. Una vez entendido este tema, se empieza a documentar el estado actual y funcionamiento del protocolo. Después de haber entendido el manejo de VoIP y las funcionalidades que nos aporta SIP como protocolo de señalización, se empezó atrabajar con Asterisk, el cuál es un software que se apoya en SIP para la señalización y establecimiento de comunicaciones de voz a través de redes IP. En el último apartado del reporte se explica como fue montada la red de VoIP experimental, como fue instalado y configurado todo el software y hardware utilizado para el manejo de la voz través de nuestra red IP. 4

5 TELEFONÍA SOBRE IP Frente al constante cambio de las telecomunicaciones, la telefonía sobre IP es excepcionalmente prometedora. Ante un mercado global cada vez más competitivo, las compañías telefónicas ya existentes, los proveedores de servicios de Internet (ISPs), las operadoras locales competitivas emergentes (CLECs) y las PTTs (autoridades de correo, teléfonos y telégrafos) buscan, en forma constante, maneras de aumentar sus ofertas de servicios. La telefonía sobre IP ha captado la atención de dichos proveedores de servicios en todo el mundo, ofreciendo una amplia gama de servicios nuevos y reduciendo al mismo tiempo sus costos de infraestructura. La voz sobre IP (Voice over IP VoIP) está cambiando el paradigma de acceso a la información, fusionando voz, datos, facsimile y funciones multimedia en una sola infraestructura de acceso convergente. Mediante la telefonía sobre IP, los proveedores de servicios pueden ofrecer servicios de voz básicos y ampliados a través de Internet, incluyendo la llamada en espera en Internet, el comercio en la web por telefonía ampliada y comunicaciones interactivas de multimedia. Estos servicios se integrarán de manera ininterrumpida a las redes conmutadas existentes (PSTN) a fin de permitir que se originen o terminen llamadas en teléfonos tradicionales según sea necesario. Dado que IP es una norma abierta, VoIP le brinda a los proveedores de servicios flexibilidad para personalizar sus servicios existentes e implementar nuevos servicios con mayor rapidez y eficiencia en función de los costos que antes, incluso en áreas remotas dentro de su región. Como funciona la voz sobre IP La voz sobre IP convierte las señales de voz estándar en paquetes de datos comprimidos que son transportados a través de redes de datos en lugar de líneas telefónicas tradicionales. La evolución de la transmisión conmutada por circuitos a la transmisión basada en paquetes toma el tráfico de la red pública telefónica y lo coloca en redes IP bien aprovisionadas. Las señales de voz se encapsulan en paquetes IP que pueden transportarse como IP nativo o como IP por Ethernet, Frame Relay, ATM o SONET. En la actualidad, se están proponiendo especificaciones en los consorcios industriales tales como SIP, SGCP e IPDC, las cuales ofrecen ampliaciones en lo que respecta al control de llamadas y señalización dentro de arquitecturas de voz sobre IP. El estándar VOIP- voz sobre IP Desde hace tiempo, los responsables de comunicaciones de las empresas tienen en mente la posibilidad de utilizar su infraestructura de datos, para el transporte del tráfico de voz interno de la empresa. No obstante, es la aparición de nuevos estándares, así como la mejora y abaratamiento de las tecnologías de compresión de voz, lo que está provocando finalmente su implantación. Después de haber constatado que desde un PC con elementos multimedia, es posible realizar llamadas telefónicas a través de Internet, podemos pensar que la telefonía en IP es poco más que un juguete, pues la calidad de voz que obtenemos a través de Internet es muy pobre. No obstante, si en nuestra empresa disponemos de una red de datos que tenga un ancho de banda bastante grande, también podemos pensar en la utilización de esta red para el tráfico de voz entre las distintas delegaciones de la empresa. Las ventajas que obtendríamos al utilizar nuestra red para transmitir tanto la voz como los datos son evidentes: Ahorro de costes de comunicaciones pues las llamadas entre las distintas delegaciones de la empresa saldrían gratis. Integración de servicios y unificación de estructura. 5

6 Realmente la integración de la voz y los datos en una misma red es una idea antigua, pues desde hace tiempo han surgido soluciones desde distintos fabricantes que, mediante el uso de multiplexores, permiten utilizar las redes WAN de datos de las empresas (típicamente conexiones punto a punto y frame-relay) para la transmisión del tráfico de voz. La falta de estándares, así como el largo plazo de amortización de este tipo de soluciones no ha permitido una amplia implantación de las mismas. Figura 1: Ejemplo de red con conexión de centralitas a routers CISCO que disponen de soporte VoIP. Es innegable la implantación definitiva del protocolo IP desde los ámbitos empresariales a los domésticos y la aparición de un estándar, el VoIP, no podía hacerse esperar. La aparición del VoIP junto con el abaratamiento de los DSP s (Procesador Digital de Señal), los cuales son claves en la compresión y descompresión de la voz, son los elementos que han hecho posible el despegue de estas tecnologías. Para este auge existen otros factores, tales como la aparición de nuevas aplicaciones o la apuesta definitiva por VoIP de fabricantes como Cisco Systems o Nortel-Bay Networks. Por otro lado los operadores de telefonía están ofreciendo o piensan ofrecer en un futuro cercano, servicios IP de calidad a las empresas. Por lo dicho hasta ahora, vemos que nos podemos encontrar con tres tipos de redes IP: Internet. El estado actual de la red no permite un uso profesional para el tráfico de voz. Red IP pública. Los operadores ofrecen a las empresas la conectividad necesaria para interconectar sus redes de área local en lo que al tráfico IP se refiere. Se puede considerar como algo similar a Internet, pero con una mayor calidad de servicio y con importantes mejoras en seguridad. Hay operadores que incluso ofrecen garantías de bajo retardo y/o ancho de banda, lo que las hace muy interesante para el tráfico de voz. Intranet. La red IP implementada por la propia empresa. Suele constar de varias redes LAN (Ethernet conmutada, ATM, etc.) que se interconectan mediante redes WAN tipo Frame- Relay/ATM, líneas punto a punto, RDSI para el acceso remoto, etc. En este caso la empresa tiene bajo su control prácticamente todos los parámetros de la red, por lo que resulta ideal para su uso en el transporte de la voz. A finales de 1997 el VoIP forum del IMTC ha llegado a un acuerdo que permite la interoperabilidad de los distintos elementos que pueden integrarse en una red VoIP. El VoIP tiene como principal objetivo asegurar la interoperabilidad entre equipos de diferentes fabricantes, fijando aspectos tales como la supresión de silencios, codificación de la voz y direccionamiento, y estableciendo nuevos elementos para permitir la conectividad con la infraestructura telefónica tradicional. Estos elementos se refieren básicamente a los servicios de directorio y a la transmisión de señalización por tonos multifrecuencia (DTMF). 6

7 La siguiente figura muestra la pila de protocolos que hacen posible la comunicación y transmisión de la voz a través de redes IP. Figura 2: Arquitectura de protocolos de Telefonía IP Cada uno de los protocolos que conforman esta arquitectura trabajan en conjunto para hacer posible la comunicación. Los protocolos de las capas más altas se poyan en los protocolos de las capas inferiores explotando sus funcionalidades. Un aspecto importante a reseñar es el de los retardos en la transmisión de la voz. Hay que tener en cuenta que la voz no es muy tolerante con estos. De hecho, si el retardo introducido por la red es de más de 300 milisegundos, resulta casi imposible tener una conversación fluida. Debido a que las redes de área local no están preparadas en principio para este tipo de tráfico, el problema puede parecer grave. Hay que tener en cuenta que los paquetes IP son de longitud variable y el tráfico de datos suele ser a ráfagas. Para intentar obviar situaciones en las que la voz se pierde porque tenemos una ráfaga de datos en la red, se ha ideado el protocolo RSVP, cuya principal función es segmentar los paquetes de datos grandes y dar prioridad a los paquetes de voz cuando hay una congestión en un router. Si bien este protocolo ayudará considerablemente al tráfico multimedia por la red, hay que tener en cuenta que RSVP no garantiza una calidad de servicio como ocurre en redes avanzadas tales como ATM que proporcionan QoS de forma estándar. Como ya vimos la VoIP, es posible gracias a las diferentes funciones que nos proporcionan los distintos protocolos de las diferentes capas, haciendo posible la comunicación además de proporcionarnos la calidad de servicio que se requiere. Cabe resaltar que con la ausencia de alguno de estos protocolos, la comunicación no sería posible y es por eso que cada protocolo es importante para esto, no obstante el protocolo que nos interesa es el protocolo SIP, el cuál trabaja a nivel aplicación y tiene como principal función realizar el establecimiento, modificación y terminación de la comunicación. A continuación se muestra una figura que representa las partes que conforman una red VoIP, en donde aparece una red VoIP que trabaja con el protocolo SIP y una que utiliza al protocolo H.323 7

8 el cuál tiene funciones similares a SIP, también se muestra que a pesar de que una red utilice un protocolo diferente para VoIP, es posible comunicarlas a través de una pasarela. Figura 3: Representación de una Red VoIP Solo nos interesa la parte de la red VoIP donde la tecnología SIP está involucrada, y en esta figura se incluyen los tres elementos principales para el manejo de la voz sobre IP, utilizando SIP como protocolo de señalización: un terminal (User Agent), un servidor proxy y un servidor de registro, además de la pasarela con las otras redes. El servidor de registro es una entidad que acepta las peticiones de registro de usuarios para hacer posible su localización, mientras el proxy recibe llamadas dirigidas a usuarios a los que se encarga de localizar (gracias al de registro) y las reenvía a la dirección adecuada. VoIP y SIP La VoIP, en la actualidad ya es una realidad y está teniendo un gran impacto gracias al surgimiento de nuevas aplicaciones, códecs, hardware y protocolos para el manejo de la voz sobre redes IP, todo esto para no solo ofrecer una mejor calidad en el servicio si no un mayor número de servicios que los que ofrece la red conmutada. Entre los protocolos que existen para el manejo de VoIP, surge SIP un protocolo que ha tenido un gran impacto gracias a su gran funcionalidad y flexibilidad que ofrece, por lo que la gran mayoría de aplicaciones para el Manejo de VoIP lo han adoptado como protocolo de señalización. SIP, son las siglas en Inglés del Protocolo de Inicio de Sesión, es un protocolo de señalización para establecer llamadas y conferencias en redes IP. El inicio, cambio o término de una sesión es independiente del tipo de medio o aplicación que se estará usando en una sesión; en donde una sesión puede incluir varios tipos de datos, incluyendo audio, video y muchos otros formatos. Aprovechándose de esta característica SIP se diseñó para establecer, cambiar y terminar sesiones entre uno o más usuarios en una red IP, de manera independiente al contenido de dichas sesiones. 8

9 SIP se ha reconocido rápidamente como estándar para comunicaciones integrales y aplicaciones que usan la presencia (Presencia significa la atención que una aplicación da a la ubicación y disponibilidad de un usuario), SIP traslada el control de la aplicación al punto terminal, eliminando la necesidad de funciones centrales de conmutación. 9

10 SIP: UN COMPONENTE CLAVE PARA LA TELEFONÌA EN INTERNET. SIP es un componente clave por sus principales funciones e impacto que se espera tener ya que establece, conduce, modifica y termina llamadas o comunicaciones a través de redes IP; utiliza una dirección independiente de la ubicación y permite encontrar a un usuario en un PC o en un teléfono móvil; la información de presencia permite contactar a un usuario e incorporarlo a conferencias; asimismo ofrece servicios de traducción automática de los correos de voz y reconduce llamadas. El desarrollo de SIP puede tener tanto impacto como el protocolo estándar HTTP, la tecnología que está detrás de las páginas web y que permite dentro de una simple página el uso de enlaces o vínculos hacia otros textos, audio o vídeo u otras páginas. Mientras que HTTP cumple con esta integración en una página www, SIP integra contenido diverso administrando la sesión. SIP se ha reconocido rápidamente como estándar para comunicaciones integrales y aplicaciones que usan la presencia (la atención que una aplicación da a la ubicación y disponibilidad de un usuario). Desde que fue aprobado como un estándar oficial, el Protocolo de Inicio de Sesión (SIP) ha logrado una gran aceptación en el mercado para la señalización de servicios de comunicaciones en la Internet. Todas sus características y el por que de su impacto sobre la telefonía en Internet se mencionan a continuación. El surgimiento de SIP Este protocolo tiene sus orígenes alrededor de 1996, es un componente de Mbone, perteneciente a sus utilidades y protocolos. La Mbone o mejor llamada multicast backbone fue una red multicast experimental, extendida sobre el Internet público. Fue utilizada para la distribución de contenidos multimedia, incluyendo llamadas y seminarios. Uno de sus componentes esenciales, fue un mecanismo para invitar a diferentes usuarios a iniciar una futura sesión multimedia sobre la Internet. Básicamente un protocolo de inicio de sesión, fue entonces cuando se creó SIP. Tal como la herramienta Mbone (un producto de la IETF), SIP fue diseñado con ciertos propósitos en mente, lo primero fue la escalabilidad: Hoy en día los usuarios pueden residir en cualquier parte de la Internet y es por eso que se necesita un protocolo que trabaje sobre un área extensa. Un segundo propósito que se tuvo fue el de rehúso de componentes; por ahora se inventan nuevas herramientas para los protocolos, pero estas todavía están en desarrollo por la IETF.Estas incluyen cosas como MIME, URLs, y SDP (incluso aún son utilizados protocolos tales como el SAP). Lo que resulta en la integración de un protocolo con otras aplicaciones IP tales como la web y el e- mail. La interoperabilidad también fue otro punto clave, aunque esta característica no sea propia del SIP, se sabe que el corazón de la IETF es esta. Para su interoperabilidad de SIP se pensó en algunos estándares, de los cuales se utilizó el KISS (Keep It Simple Escupid) para la implementación de esta funcionalidad. El SIP tuvo un gran progreso entre 1996 y 1997 y esto se dio gracias a que la telefonía sobre Internet comenzó a interesarse por el. La gente comenzó a observar que el SIP es una tecnología que podría usarse para voz sobre IP, y no necesariamente sesiones Mbone. Esto resultó en una intensificación del protocolo completándose en una especificación en 1998, y esta especificación se completó al término de ese año. Recibió una aprobación oficial RFC 2543, y en la actualidad tiene el RFC Esto ocasionó un crecimiento exponencial en el uso del SIP en la industria. Su escalabilidad, extensibilidad y flexibilidad del SIP, fueron causa de su gran demanda por vendedores y proveedores de servicio, ya que necesitaban una verticalidad integrada en el protocolo. Entre 1999 y 2000 el SIP fue adoptado por la mayoría de vendedores, anunciantes de red y proveedores de servicio. 10

11 SIP (Protocolo de Inicio de Sesión) SIP (Protocolo de Inicio de Sesión), como su nombre lo dice es un protocolo utilizado para el inicio de una sesión de comunicaciones interactiva entre usuarios. También se utiliza para la terminación y la modificación de tal sesión. Actualmente este protocolo no define a la sesión: esta definición se refiere al contenido de los mensajes en dicha sesión. Más bien está dedicado a la complejidad de un inicio de sesión. El inicio de una sesión, requiere determinar en un determinado instante donde se encuentra el usuario al que se desea contactar. El usuario puede tener una PC en su trabajo, una en su casa, y una dirección IP en su laboratorio. Entonces surge el dilema; de todos estos lugares a donde hay que dirigir la invitación? El usuario pude tener movilidad; un día estar en su trabajo, luego en su casa o incluso de visita en una universidad. Esta información dinámica de la ubicación del usuario, necesita ser conocida para encontrarlo. Una vez que el usuario (al que va dirigida la llamada) ha sido localizado, el SIP puede realizar su segunda principal función, la cual se trata de proporcionar la descripción de la sesión a la que el usuario ha sido invitado. El SIP no conoce por si mismo acerca de los detalles que describen a la sesión, solo contiene información acerca del protocolo usado para la descripción de esta. SIP soporta protocolos que utilizan contenidos multimedia. El protocolo mas comúnmente utilizado para describir la sesión es el SDP. SIP también puede ser utilizado para negociar un formato común para describir la sesión, ya que existen otros protocolos como el SDP que pueden ser usados. Una vez que el usuario ha sido localizado y la descripción de sesión establecida, SIP es utilizado para el envío de la respuesta de inicio de sesión (acepto, rechazo, etc); si el usuario acepta la invitación, la sesión se activa. Figura 4: Ejemplo del establecimiento de una sesión. También puede ser utilizado para modificar a la sesión activa. Esta modificación es muy fácil, únicamente el que emprendió la sesión, reinicia esta, enviando algunos mensajes por la sesión original pero con la nueva descripción de tal sesión. Es por esta razón que la modificación de sesión (modificaciones tales como el envío de voz, video, remover audio y enviar video, cambiar las codificaciones etc.) es fácilmente soportado por SIP, tales modificaciones también deberán ser soportadas por el protocolo usado para la descripción de la sesión (SDP lo soporta). 11

12 Figura 5: Ejemplo de modificación de sesión activa. Funcionamiento Los UAC s y UAS s pueden, por si solos y sin los servidores de red, ser capaces de soportar una comunicación básica (modelo de llamada básico, directamente entre endpoints). No obstante, la potencialidad de SIP se aprovecha con el empleo de los servidores de red. Los servidores de red se clasifican, desde un punto de vista lógico, de la manera siguiente: Servidores de redirección Servidores Proxy Servidores de registro Servidores de redirección (Redirect Server): procesan mensajes INVITE, que son solicitudes SIP, y retornan la dirección (o direcciones) de la parte llamada, esto es, el SIP URL (Uniform Resource Locator) de la parte llamada, o cómo contactar con ella. De lo contrario rechaza la llamada, enviando una respuesta de error (error de cliente o error de servidor). Desarrollan una funcionalidad similar al Gatekeeper H.323 cuando en la solución ITU se emplea el modelo de llamada directo. 12

13 Figura 6: Establecimiento de una sesión SIP por intermedio de un servidor de redirección Servidores proxy (Proxy Server): corren un programa intermediario que actúa como servidor y como cliente, respecto al llamante se comporta como servidor, y respecto al llamado como cliente. Un servidor Proxy puede re-enviar solicitudes hasta el destino final sin efectuar cambio alguno en ellas, o cambiar alguno de sus parámetros si se requiere, por ejemplo, en el caso de las cabeceras Via Record Route. Los servidores proxy desarrollan el routing de los mensajes de solicitudes y respuestas SIP. Pueden ser statefull o stateless. Figura 7: Llamada SIP a través de un servidor Proxy 13

14 Los servidores proxy statefull retienen información de la llamada durante el tiempo que dure el establecimiento de ésta, no así los servidores proxy stateless, los que procesan un mensaje SIP y entonces olvidan todo lo referente a la llamada hasta que vuelven a recibir otro mensaje SIP asociado a la misma. Esto se refiere al estado de la llamada, sin embargo, pueden mantener un estado para una simple transacción SIP, lo que es denominado minimal state. Figura 8: Proceso de registro a través de un servidor de registro La implementación stateless provee buena escalabilidad, pues los servidores no requieren mantener información referente al estado de la llamada una vez que la transacción ha sido procesada. Además, esta solución es muy robusta dado que el servidor no necesita recordar nada en relación con una llamada. Sin embargo, no todas las funcionalidades pueden ser implementadas en un servidor proxy stateless, por ejemplo, las funcionalidades relativas a la contabilización y facturación de las llamadas puede requerir funcionalidades proxy stateful, de manera que se le pueda seguir el rastro a todos los mensajes y estados de una comunicación. Servidores de registro (Registrar Server): registran las direcciones SIP (SIP URL) y sus direcciones IP asociadas, es decir, garantizan el mapping entre direcciones SIP y direcciones IP. Típicamente están localizados con servidores Proxy o servidores de redirección. Es un servidor que acepta solo mensajes de solicitud REGISTER, posibilitando el registro correspondiente a la localización actual de los usuarios, esto es, seguir el rastro de los usuarios, pues por diferentes razones (conexión vía ISP, usuarios móviles, conexión vía LAN con DHCP) las direcciones IP de éstos puede cambiar. También se les denomina servidores de localización (Location Server), pues son utilizados por los servidores proxy y de redirección para obtener información respecto a la localización o localizaciones posibles de la parte llamada. Ahora bien, en rigor, los Location Server (LS) no son servidores SIP, ni entidades SIP, si no bases de datos, que pueden formar parte de arquitecturas de comunicaciones que utilicen SIP. Entre un LS y un servidor SIP no se utiliza el protocolo SIP, por ejemplo, en ocasiones se emplea entre éstos el protocolo LDAP (Lightweight Directory Access Protocol). La información registrada en los servidores de registro, esto es, el registro del mapping de direcciones SIP correspondiente a un usuario, no es permanente, requiere ser refrescado periódicamente, de lo contrario, vencido un time out (por defecto, una hora), el registro correspondiente será borrado. Este valor por defecto del time out puede ser modificado según valor que se especifique en la cabecera Expires de un mensaje de solicitud REGISTER. En consecuencia, para mantener la información de registro, el terminal (o el usuario) necesita refrescarlo periódicamente. Igualmente, un registro vigente puede ser cancelado y/o renovado por el usuario. Usualmente, un servidor de red SIP implementa una combinación de los diferentes tipos de servidores SIP ya comentados: servidor proxy + servidor de registro y/o servidor de redirección + servidor de registro. 14

15 Para el inicio de una sesión, el que de sesea emprenderla (conocido como UAC, User Agent Client), envía un mensaje de INVITE (pregunta si se desea iniciar una sesión), a la dirección de la persona con la que se desea establecer la sesión (en SIP las direcciones son URL s, el formato de las URL s que define SIP son muy similares a las URL s de los s. Si el usuario tiene una dirección de jose@dynamicsoft.com, su URL SIP podría ser sip:jose@dynamicsoft.com). Pero este mensaje de INVITE no es enviado directamente al usuario que se desea contactar, en lugar de eso, se envía a una entidad conocida como servidor proxy. Este servidor es el responsable de enrutar y entregar los mensajes dirigidos al usuario que se desea contactar. Y este usuario envía su respuesta, ya sea aceptando o rechazando la invitación a través de la misma ruta que tomó el mensaje de INVITE, pero en sentido inverso. 72 AHCIET Un servidor proxy puede recibir un único mensaje INVITE, y enviar este mismo a distintas direcciones como si reprodujera varias copias de este. Consideremos el escenario en la siguiente figura. Por ejemplo el caller o UAC (jdrosen@dynamicsoft.com) desea llamar al lugar donde está joe@columbia.edu. Jdrosen envía su mensaje SIP INVITE a el proxy de dynamicsoft (paso 1). Este proxy reenvía el mensaje a la red Columbia, llegando este mensaje al servidor Columbia.edu (paso 2).Pero este servidor no es un proxy si no un servidor de redirección (SIP Redirect Server), que en lugar de reenviar la llamada, este servidor pide al usuario que contacte un nuevo servidor directamente. El servidor Columbia.edu observa que joe está en su base de datos y determina que en ese momento joe está de sabático en foo.com. En consecuencia a esto, se envía una especial respuesta (pasando por el servidor de redirección), al proxy dynamicsoft.com indicándole que se dirija a joe@foo.com (paso3). Es entonces que el proxy de dynamicsoft actúa debido a la respuesta recibida, intentado ahora contactar a joe con el nuevo URL joe@foo.com. enviando el mensaje INVITE a el servidor foo.com (paso 4).Este servidor consulta su base de datos (paso 5), y se da cuenta (paso 6) que joe está actualmente en ventas y construye un nuevo URL joe@salesfoo.com, y envía el mensaje INVITE al proxy sales.foo.com (paso 7). Entonces el proxy del departamento de ventas necesita reenviar el INVITE a la PC donde joe se encuentra. Como no conoce cuál de las PC es la de joe, SIP define otra request llamada REGISTER, el cuál es utilizado para informar al proxy de una dirección ligada. En este caso, cuando joe cambia de PC, el cliente debe registrar la liga sip:joe@sales.ingeenering.com a sip:jo@mypc.sales.foo.com lo cual permite al servidor prxy saber donde es que se encuentra actualmente joe, en un específico host dentro de la red. La liga registrada a través de SIP es periódicamente actualizada, de tal modo que si la PC se desactiva, la liga se remueve eventualmente. El proxy sales.foo.com consulta el registro en su base de datos, y reenvía el INVITE a joe@mypc.sales.foo.com (paso 8). Este mensaje INVITE llega asta la PC de joe y es cuando joe puede responder a este. SIP provee de varias respuestas las cuales son: acepto, rechazo, redirección, ocupado y ausente. La respuesta es enviada de regreso a través de los proxys utilizados para la original llamada (paso 9, 10, 11, 12). Análogamente es enviado otro tipo de request, llamado ACK en el paso 13, y la sesión es establecida. Y una vez establecida, la comunicación se hace fluida. 15

16 Figura 9: Diagrama ejemplo del funcionamiento de SIP SIP tiene muchos patrones parecidos a los de http. El formato de los mensajes textuales contiene encabezados, soporta MIME, y muchos de estos encabezados son idénticos. Un experto en http no podría distinguir la diferencia en un mensaje SIP y un mensaje http. Principales ventajas SERVICIOS: La telefonía en Internet comenzó a crecer cuando se observó que era mucho más barato que una llamada telefónica común y corriente. Los usuarios podían tolerar un degrado en la calidad del servicio o funciones reducidas, por un menor costo. Pero para continuar la existencia de la telefonía en la Internet se debían encontrar otras razones para su crecimiento. Es entonces que se opta por los servicios. La mayoría de las aplicaciones existentes, ya habían encontrado que lo mejor que se podía proporcionar eran los servicios multimedia. Ahora se propone integrar comunicaciones multimedia, tales como voz con web, , listas de usuarios, mensajes instantáneos y juegos en línea. SIP, es ideal para esto que se propone. Utiliza URL s, soporta MIME e incluso lleva contenido arbitrario (como imágenes, MP3, y applets JAVA), y utiliza el mismo mecanismo de enrutamiento de los s, y estos medios pueden integrarse con otras aplicaciones. ESCALABILIDAD: SIP utiliza el modelo de la Internet para su escalabilidad - mas rápida y simple en la parte central, pero menor tráfico sobre su periferia. Para lograr esto SIP define diversos tipos de servidores proxy. Los llamados call statefull, que generalmente se encuentran ubicados en la frontera de la red. Estos proxys conocen el estado de la llamada, además de encargarse de esta, y pueden proveer distintas clases de servicios basados en este conocimiento. En la parte central de la red se encuentran los proxys transaction statefull, los cuales son los encargados de llevar las request y responses (peticiones y respuestas), pero no conocen nada acerca de la sesión o el 16

17 estado de la llamada. Una vez que la invitación de sesión es aceptada, estos proxys se olvidan de ella. Cuando se desea finalizar la sesión este proxy solo se encarga de enviar el mensaje para finalizarla, sin tener necesidad de conocer algo acerca de esta. Finalmente los llamados proxys stateless que existen en la parte central de la red. Estos proxys reciben la request (petición, tal como el INVITE), solo la envía y una vez que se envió se desecha del proxy. El SIP provee facilidades para asegurar que la respuesta pueda ser correctamente enrutada de regreso al caller o UAC. Los proxys stateless Son mucho más rápidos pero solo pueden proveer pocos servicios, sin embargo los called statefull no son tan rápidos pero como se encuentran en la periferia de la red (donde el tráfico es menor) pueden proveer un mayor número de servicios. EXTENSIBILIDAD: Los ingenieros de la Internet han pretendido que sus protocolos consigan extenderse de una forma jamás pensada (como el y la web). Es por eso que han aprendido ha diseñar un soporte para la extensibilidad de sus protocolos. SIP tiene numerosos mecanismos para el soporte de extensiones. Pero no requiere de ninguna implementación de estas. Estas facilidades que provee, permiten a los dos partidarios (de una sesión) determinar las capacidades en común de ambos, así que un inicio de sesión siempre puede ser completado. FLEXIBILIDAD: SIP no es un sistema completo para la telefonía en Internet. Ya que no dicta arquitectura, patrones de uso, o despliegue del escenario. SIP no indica todos los servidores disponibles, como es que se comunican entre ellos o donde residen. Esto permite a los operadores una gran flexibilidad del manejo del protocolo. Una forma de explicar esto, es pensando que SIP es un bloque LEGO, de tal forma que en conjunto con otros bloquecitos con los que embona bien el SIP, se puede construir algo tan funcional como se desee. ENUM Y TRIP Se sabe que los métodos estándares de la interconexión de los servidores SIP, fueron creados para utilizar URL s parecidas a las de los s, tal como sip:jose@dynamicsoft.com, pero esto no sería provechoso si todo lo que una persona tuviese a su alcance fuera un número telefónico. Aunque la mayoría de las personas utilizarán SIP directamente con su PC, todavía hay billones de teléfonos en uso que únicamente constan de 12 dígitos de capacidad de entrada. Se tiende a pensar en llamadas telefónicas usando números de teléfono, así que por qué SIP (o cualquier otra forma de telefonía sobre Internet) debería utilizar una diferente forma de identificación? Esto es importante ya que la PSTN permanecerá por un largo tiempo. Afortunadamente SIP, puede llevar fácilmente números telefónicos, utilizando un nuevo URL telefónico por ejemplo tel: ). Pero la pregunta es si lo único que posee una persona es un número telefónico, como puede encontrar un recurso de SIP (o cualquier otro recurso en este caso) en la Internet, que esté asociado con ese número telefónico? Cuando la dirección SIP es un identificador parecido a un , el recurso es fácil de encontrar a través de una pregunta DNS, ya que este identificador, contiene un nombre de dominio. Pero el problema es más difícil para números de teléfono. Resolver este problema es tarea de la IETF ENUM WG (Telephon Number Resolution Working Group). Este trabajo se encuentra ya en un estado avanzado de desarrollo, tan es así, que se puede hablar con cierta confianza del estado de este, y lo que implica para el SIP y la telefonía en Internet en general. La definición de los números telefónicos ha sido trabajo de la ITU (International Telecommunications Union). La forma y estructura de los números telefónicos está definida en la recomendación E.164. Estos números no pueden contener más de 15 dígitos y son globalmente únicos. El plan de ENUM es introducir a los números telefónicos dentro del DNS (Domain Name System), de modo que cualquier aplicación, incluyendo SIP, pueda descubrir los recursos disponibles para cierto número telefónico. 17

18 La técnica podría trabajar así: se toma un número telefónico ( ) y se traduce a un formato que el DNS pueda entender (tal como e164.foo este proceso lo realizará el teléfono o servidor SIP automáticamente). Cada uno y todos los dígitos de la izquierda del dominio son la zona en términos del DNS, y la autoridad por zonas puede asignar estos dígitos. Esto permite tanto a individuos como empresas, el derecho de decidir en última instancia, que servicios de Internet estarán disponibles para su número telefónico. Si talvez usted tiene conectado un teléfono SIP a una red, usted simplemente deberá marcar el número como siempre lo ha hecho para comunicarse con él. El teléfono o servidor proxy SIP deben hacer la traducción del dominio del número a una resolución clásica DNS y así descubrir un registro de recursos DNS que esencialmente dice y puede ser alcanzado por SIP al contactar: sip:main.number@computertelephony.com. Su SIP UA seguiría el proceso estándar de SIP al llamar al usuario, acudiendo al número principal de las oficinas de Telefonía de Cómputo. Suena interesante, ya que el mecanismo de ENUM proporciona una amplia flexibilidad para esto. En lugar de solo contener URLs de SIP, el DNS puede introducir información que contenga una dirección de para VIPM basado en mensajes universales o LDAP que está basado en recursos de páginas blancas para una avanzada identificación de usuario. DNS también podría introducir contenido H.323 para dirigir la información. De hecho cualquier URL puede ser colocada en el interior del paquete, permitiendo a los clientes ser puestos en contacto, utilizando una gran variedad de mecanismos de comunicación. Por supuesto que ENUM depende en particular de los recursos asociados con los números telefónicos. Sin embargo la gran mayoría de los números telefónicos corresponden simplemente a teléfonos PSTN, y estos tendrán entradas que no corresponden en el DNS. Para contactar a este tipo de teléfonos un teléfono SIP debe redirigir la llamada a un gateway telefónico, el cuál deberá entablar la conexión con el PSTN. Normalmente un proveedor de servicio no es poseedor de todos los gateways que pueden ser utilizados para entablar una llamada de alguno de sus usuarios. Esto permite que los hogares u organizaciones, tengan acceso a una amplia gama de servicios de los gateways. Y como es que, un proveedor de servicio conoce cuales de estos gateways, pueden ser usados para establecer una llamada de un cierto número en particular? La tarea de resolver este problema, se lo dejamos a los protocolos de enrutamiento que proveen los servicios para el cambio de rutas. Tal es la idea detrás del TRIP (telephony routing over IP), este protocolo fue desarrollado por el trabajo en grupo de IPTEL y IETF. Basado en el protocolo BGP (Border Gateway Protocol), los servidores TRIP (normalmente colocados con los servidores proxy), renuevan e intercambian información acerca de los gateways disponibles para el establecimiento de las llamadas. Parecido al BGP, TRIP provee soporte para la agregación, escalabilidad y fiabilidad. Los gateways inhabilitados son rápidamente detectados, y unos alternos son utilizados en su lugar. TRIP permite a los proveedores de servicio, redirigir sus llamadas a través de otros gateways ajenos a estos, y con esto se optimiza el costo de la inversión de cada proveedor eliminando la duplicación innecesaria de gateways. SIP: La creación de servicios Más allá de la capacidad del SIP para crear nuevos e innovadores servicios, el protocolo tiene el potencial para la creación de servicios disponibles para las "masas". Estos servicios pueden ser creados por proveedores de servicio, empresas administrativas, departamentos de IT, incluso directamente por usuarios finales. Por esta innovación abierta al público en general, todos los tipos de nuevos servicios y rasgos que pueden ser desarrollados, abren un nuevo mercado. Se ha observado lo mismo en el espacio de la web; la accesibilidad de la web ha permitido la creación de un gran mercado para el comercio electrónico, ya que con una idea y poco dinero se puede introducir nuevo contenido en la web. En vencimiento del altamente centralizado y controlado contenido del modelo de la telefonía, y con la puesta de herramientas en tantas manos para la creación de nuevos servicios; SIP tiene aquí el potencial para deliberar que la red inteligente PSTN solo era una promesa. 18

19 Que servicios o aplicaciones pueden ser puestas a disposición por el SIP? Basados en la tradicional call-forwarding, follow-me y no molestar, SIP tiene el potencial para proporcionar una completa nueva clase de servicios que integren contenido multimedia con web, s, mensajes instantáneos, etc. El valor que la Internet aporta para la telefonía en Internet, es el juego de distintas aplicaciones que pueden ser fusionadas con voz y video-comunicaciones. Por ejemplo, al final de una llamada, un usuario desea transferir al otro a una página web en lugar de otro número telefónico, esto podría finalizar la llamada y provocar que el navegador del otro usuario saltara a esa página web. En esencia, el valor de VoIP y SIP no viene de la integración de la capa de red, mas bien viene de la capa de aplicación (un ejemplo sería el combinar tus servicios de voz con los servicios de datos). Su programación Servicios en desarrollo requieren de API s, pero, Qué tipo de API s son usados para programar servicios proporcionados por SIP? Este dilema ha provocado una significativa actividad en este tema, lo que ha resultado en la creación de numerosas interfaces, cada una con su propia distinción ya sea ofreciendo robustez o vulnerabilidad. El primer API que surgió es el CPL (call procesing language). Pero CPL no es exactamente un API mas bien es un XML basado en la escritura del lenguaje para describir los servicios de las llamadas (aunque no es un lenguaje completo de programación). Fue hecho para realizar decisiones basadas sobre las propiedades de las llamadas tales como: la hora del día, UAC (called), called party y prioridad. Y con esto puede tomar acciones tales como el enrutamiento de llamadas, rechazo de llamadas, redireccionamiento y el envío de s. CPL está diseñado para la creación de servicios para usuarios finales. Un servidor puede fácilmente analizar y validar un CPL, protegiéndose contra contenido malicioso. Su duración y requerimiento de recursos de un CPL, puede ser computarizado automáticamente. Un intérprete de los CPL, es muy flexible ya que permite a los servicios CPL ejecutarse rápidamente. Por esta razón, es posible para un usuario final escribir un CPL (básicamente con herramientas GUI), subiéndolo a la red y tener su propio verificador instantáneo en tiempo real. Algunos diseñadores de web están familiarizados con CGI http; esta es una interfase que permite a la gente generar contenido web dinámico, utilizando Perl, Tcl, o cualquier otro lenguaje de programación que se elija. Ya que http y SIP son muy similares, las interfaces de http pueden ser utilizadas para SIP. Resultando en un CGI SIP que es un 90% equivalente al CGI http. Parecido al funcionamiento de CGI http, CGI SIP pasa parámetros de mensajes a través de medios ambientes variables, para un script que corre en procesos distintos. El proceso envía instrucciones retrasadas para el servidor a través del descriptor de archivos de salida estándar. El beneficio de CGI SIP es que desarrolla servicios SIP de forma muy similar a la creación de contenido dinámico web. De hecho para los servicios SIP que contienen componentes web, solo se reflejará este beneficio en los servicios web. La importancia de las ventajas que proporcionan las herramientas web para la creación de servicios, es que muchas de las grandes clases de los desarrolladores se vuelven disponibles. CGI tiene una mayor flexibilidad que CPL, incluso ni siquiera tiene un particular lenguaje de programación, pero es mucho mas riesgoso al ejecutarse. Además debido al uso de procedimientos separados CGI SIP no escala también como el CPL. Los http servlets son ampliamente usados para el desarrollo de contenido dinámico web. Los servlets son muy parecidos al concepto GCI, pero en lugar de utilizar procesos separados, los mensajes se pasan a una clase que corre dentro de una JVM (java virtual machine) en el interior del servidor. Por consiguiente los servlets son más estrictos para Java, pero sufren menos overhead que los CGI SIP. El uso de una JVM para ejecutar los servlets, significa que el concepto de Java sandbox puede ser aplicado para proteger al servidor de los scripts. Así como en CGI SIP, los servlets SIP reflejan la operación de los servlets http, y simplemente realizan la interfase para el 19

20 soporte de una amplia serie de funciones que el proxy puede ejecutar, comparado con un servidor de origen http. Además de estos nuevos API s, los API s tradicionales (como JAIN, Parlay, JTAPI y TAPI) también pueden ser usados para el desarrollo de servicios SIP. Sin embargo el enfoque de estos API s sobre la telefonía, los restringe para la mejora de servicios que tomen avances y capacidades únicas de SIP tales como la integración de web con . Calidad de servicio Quizá el problema más irritante en VoIP, ha sido la cuestión de la calidad de servicio. El retardo en las conversaciones que muchos usuarios encuentran sobre VoIP, es causado por el jitter y la latencia del paquete entregado por la misma Internet. Es útil repasar algunos de los principios básicos de la Internet para entender que es lo que se puede hacer acerca del problema, y cuál ha sido la respuesta de la IETF y como es que impacta al SIP. La Internet ofrece un singular servicio, que tradicionalmente se refiere a best efort (el mejor esfuerzo). En otras palabras, todos los paquetes son creados de la misma forma. No hay diferencia para la Internet si se trata de un , un fichero, o la descarga de una página web. Si la Internet está muy ocupada los paquetes son desechados o retardados. Desafortunadamente el ser humano es muy sensible a la latencia en la entrega del sonido. El ser humano es capaz de detectar retardos de hasta 200 milisegundos en conversaciones de voz. SIP por si mismo, no administra la reservación de los recursos de la red o el control de admisión. Esto se debe a que los mensajes SIP pueden no estar corriendo sobre la misma red que los paquetes de voz atraviesan. La completa independencia entre los caminos del SIP y la voz, permite a los ASP s proporcionar servicios de voz sin el aprovisionamiento de la conectividad de la red. Esto es una ventaja muy importante de la arquitectura del SIP. Considerando esto, el SIP confía en otros protocolos y técnicas para proveer una mejor calidad de servicio. La mayoría de los usuarios han tratado con cuestiones QoS por la integración de banda ancha con sus redes, o por la aplicación de una compleja y extensiva serie de técnicas para el envío de tramas, tales como ATM, para el tráfico IP. Esto puede ser sensible para las configuraciones de VoIP para las Inter-Empresas ya que la red puede ser administrada directamente. Sin embargo cuando el tráfico en la Internet debe salir a un dominio o a una entidad con un particular límite de tráfico, todas deben ser desconectadas y otros métodos deben ser utilizados. Para crear QoS dentro de la Internet, se deben crear diferentes clases de servicio para paquetes. La IETF ha tomado dos: El primero es Integred Services (RFC 2211 y RFC2212), también conocido como INTSERV. El segundo es Differentiated Services (RFC 2475) o DIFFSERV. INTSERV: esencialmente crea un end-to-end, lo cual es una línea privada para paquetes de tráfico de voz que es abierta y monitoreada por cada router a lo largo del camino y los puntos finales. Los paquetes no son enviados a menos que la ruta entera señale su capacidad para encontrar y garantizar los requerimientos del servicio para la llamada. El protocolo utilizado para reservar los recursos en la red y obtener la configuración de estos, es conocido como RSVP (protocolo de reservación de recursos RFC 2205). DIFFSERV: principalmente crea clases de servicios, además de controlar la admisión del tráfico en la Internet, filtrando cada paquete al margen de la red. Aquí no hay demandas explícitas de recursos para la red. La ventaja de DIFFSERV es que no re quiere de mantenimiento del estado de la red por todos los elementos y de esa forma es que escala mejor que el RSVP. Es claro que el INTSERV, aprovecha lo que ofrecen los niveles más altos de calidad para aplicaciones sensibles tales como la voz. Para SIP, esto significa la integración transparente de dos formas de señalización: la primera es la señalización para establecer la llamada (usando SIP); de este 20