Orientaciones: Para lograr un buen entendimiento del tema es importante que refresque sus conocimientos de:

Transcripción

1 IAX Orientaciones: Para lograr un buen entendimiento del tema es importante que refresque sus conocimientos de: El papel que juega la señalización en los sistemas telefónicos con Conmutación de circuitos. El sistema de señalización de abonados analógicos en la PSTN. La arquitectura de protocolos para el transporte de medios en VoIP Mecanismo ARQ para el control de errores Protocolo para el intercambio entre sistemas Asterisk (IAX). El protocolo descrito en el documento es la versión 2 del protocolo IAX, comúnmente conocida como IAX2. Ésta viene a reemplazar a la versión 1 del protocolo, por ello simplemente nos referimos a IAX. Se sobreentiende que las subsecuentes referencias a IAX serán de la versión 2. Introducción IAX (Inter-Asterisk exchange) define un mecanismo para el intercambio entre servidores Asterisk aunque actualmente se han implementado clientes que también soportan este protocolo. Es un protocolo que provee transporte para la multimedia y señalización para el video y el sonido. Ha sido desarrollado por la compañía Digium, inspirado en protocolos como SIP y MGCP pero con la intención de tener uno solo para la señalización y el transporte de información. Importante: IAX es un protocolo que incluye señalización (control de la llamada) y el transporte de medios de manera más simple a como lo hace H.323.

2 Se caracteriza por ser robusto y simple en comparación con otros protocolos. Permite manejar una gran cantidad de CODECs y transportar cualquier tipo de datos. Sus objetivos son: Reducir el consumo de ancho de banda para la señalización y el transporte de información o media. Proveer transparencia en el NAT (Network Address Translation). Ser capaz de transmitir información respecto al plan de numeración. Generalidades del Protocolo IAX fue creado en la filosofía código abierto. El principio básico de IAX consiste en la multiplexación de señalización y flujos multimedia sobre un único flujo UDP entre dos terminales. Esto lo capacita para atravesar los NAT de manera transparente, usando el puerto UDP 4569 y 15 bits para multiplexar todos los flujos, así mantiene un número mínimo de puertos abiertos. Importante: IAX utiliza de manera estática un solo puerto UDP, lo cual deriva en facilidades para los proveedores de red a la hora de conformar, priorizar y pasar por los firewalls este tipo de tráfico. Así mismo IAX utiliza el mismo puerto UDP para la señalización y los mensajes multimedia, por lo que todas las comunicaciones relacionadas con la llamada son realizadas sobre el mismo trayecto. Los problemas existentes, con los otros protocolos de VoIP, al pasar por el NAT son minimizados con la utilización del IAX2. IAX es un protocolo robusto y provisto de muchas características que lo convierten en una opción viable para la transmisión multimedia. Sin embargo sus características han sido optimizadas para la transmisión de llamadas VoIP, en las cuales se necesita bajo consumo de ancho de banda y la adición del menor número de bytes a los encabezados. Por ejemplo: cuando se transmite un flujo de voz codificado a 8 Kbps con un tiempo de paquetización de 20ms, cada paquete de datos posee una tara de 20bytes. IAX añade un 20% de encabezado o sea 4 bytes mientras que otro protocolo como el ya estudiado RTP añade un 60%, es decir 12 bytes, lo que sin dudas nos demuestra la superioridad en este aspecto del IAX. El protocolo IAX tiene un punto muy fuerte, su habilidad de unir dos PBX Asterisk, que recibe el nombre de trunk, siendo capaz de multiplexar varias llamadas entre éstos utilizando el mismo encabezado de trama.

3 Consideraciones de seguridad Tiene tres maneras de autenticarse que son el método plano, MD5 e intercambio de llaves RSA. Con esto no se logra una comunicación cifrada, pero sí seguridad de quién es el otro extremo. Aunque tiene opciones que permiten que se cifre todo el flujo de información entre los puntos de la comunicación, hay que valorar que esto causa un uso adicional del enlace. IAX, escrito e implementado por los desarrolladores de la plataforma Asterisk, nació con el sistema en sí, es el más apropiado sin lugar a dudas para la conexión entre los servidores de Asterisk, uno porque se ahorra el espacio del encabezado RTP y además dado que se multiplexan las llamadas de modo tal que viajan en el mismo entramado, por lo que se ahorra el encabezado (Ethernet o FR)/IP/UDP, haciendo a la comunicación más eficiente que mediante otros protocolos, si por más eficiente se entiende más transmisión de información y menos encabezado. Operación IAX es un protocolo multimedia de señalización punto a punto. Lo que significa que los dispositivos mantienen conexiones asociadas con las operaciones del protocolo. La señalización que este utiliza es muy parecida a la señalización SIP. El protocolo IAX multiplexa la señalización y múltiples flujos sobre una única asociación UDP entre dos Hosts, utilizando el puerto bien conocido 4569 para comunicar todos los paquetes como se muestra en la siguiente figura. Múltiples llamadas sobre una única asociación UDP La transmisión de secuenciamiento y timing (temporizado) de la información, es incluida en los paquetes IAX. Éste realiza la función de dos protocolos, funciona como un protocolo de señalización de sesiones y como un protocolo de transporte multimedia en tiempo real. Esta estructura difiere de la arquitectura general de los protocolos basados en la IETF que separan la señalización y el flujo multimedia en diferentes protocolos.

4 Establecimiento de llamada El valor 0 es un número de llamada reservado en cada Host. Cuando se intenta establecer una llamada, el número del host de destino aún no es conocido. El número de teléfono de destino 0 se emplea en esa situación. En la parte superior de la figura siguiente se ilustra el flujo de mensajes básico que se emiten para establecer una comunicación de voz. En este ejemplo el Host A inicia la comunicación enviando un mensaje New (nuevo) al Host B. El Host B inmediatamente envía un mensaje ACCEPT (aceptado) de conformidad, indicando al Host A que ha recibido la petición (solicitud) y que está listo para comenzar la comunicación. El Host A envía un mensaje ACK (reconocimiento o confirmación) al Host B indicando la recepción del mensaje ACCEPT. Una vez que el host B comienza a dar señal de timbrado al teléfono B, envía un mensaje RINGING (sonando) al Host A. Así el Host A envía un mensaje ACK al Host B para indicar la recepción del mensaje RINGING. Finalmente, cuando el teléfono es descolgado, el Host B envía un mensaje ANSWER (respuesta) al Host A. El Host A entonces envía un mensaje ACK al Host B indicando la recepción del mensaje ANSWER y el establecimiento de la comunicación está completado. Después de esta etapa entre A y B la información viaja de modo full-duplex como se observa en el medio de la figura utilizando tramas completas (F: full) y mini-tramas (M). Flujo básico de mensajes para establecer, mantener y terminar una comunicación de voz

5 Liberación de la llamada En la parte inferior de la figura anterior se ilustra el flujo de mensajes para la terminación de la comunicación de voz. En el ejemplo, el Host A inicia la conclusión de la llamada enviando un mensaje HANGUP (colgado) al Host B. El Host B inmediatamente debe enviar un mensaje ACK, indicando la recepción de la solicitud de liberación y que la llamada se ha terminado en su lado. Flujo de información multimedia La siguiente figura ilustra un flujo multimedia IAX. Para una comunicación de voz real existirán dos de estos flujos, uno en cada sentido de la comunicación, como se ilustra en la figura anterior. Cada flujo está compuesto principalmente de mini-tramas IAX, marcadas como M en la figura, que contienen una cabecera simple de 4 bytes, evidenciando la eficiencia en el uso del ancho de banda. El flujo se complementa por las tramas full periódicas donde se incluye la información de sincronización. Flujo multimedia IAX. Es importante subrayar que las mini-tramas se envían de forma poco confiable. Es decir, las tramas full que son parte de la transmisión son reconocidas por el Host B pero las mini-tramas no. Definiciones de Tramas Los mensajes IAX son llamados frames (tramas). Existen varios tipos de tramas que a continuación serán descritas en detalle. Existen varios campos comunes dentro de estas tramas como se verá más adelante. Se usa un bit F para indicar cuándo una trama es completa (full) o no. Un valor 1 en este campo indica trama completa y valor 0 indica que no lo es. El número de identificación es un entero de 15 bit que se emplea para identificar los extremos (Hosts) de un flujo multimedia. El valor 0 es un número especial que indica que el número de identificación es desconocido. Una llamada telefónica tiene 2 números asociados a ella, uno en cada sentido. La marca de tiempo puede ser un valor de 32 bits en una trama full o un valor abreviado de 16 bits. En el caso de un campo de 16 bits, se toma el valor de los 16 bits menos significativos de los 32 bits representativos que son mantenidos por el Host extremo. Trama completa (full) Las tramas full pueden ser empleadas para enviar señalización o información (audio o video) de modo confiable. Las tramas completas son el único tipo de tramas que son

6 transmitidas de modo confiable. Esto significa que el Host receptor debe enviar algún tipo de mensaje al Host remitente, inmediatamente tras la recepción, como acuse de recibo. En algunos casos el protocolo puede requerir que un mensaje en particular sea enviado de inmediato, de lo contrario el receptor debe enviar un reconocimiento explícito. Como se vio antes, tras recibir un mensaje NEW, el receptor debe enviar de vuelta un ACCEPT al remitente inmediatamente. En este caso no se requiere un ACK explícito. Luego cuando un mensaje RINGING se envía al remitente, al Host A, se debe enviar de vuelta un mensaje ACK explícito, ya que el IAX no requiere mandar ningún otro mensaje en ese momento. La siguiente figura ilustra el formato binario de una trama full. Formato binario de trama full La tabla siguiente describe cada campo de esta trama. El bit R es puesto a 1 si la trama está siendo retransmitida. La retransmisión ocurre luego de algún período sin recibir confirmación y se intentan en varias ocasiones, dependiendo del contexto. El número de secuencia del flujo de salida (OSeqno) siempre comienza en 0 y se incrementa monótonamente. OSeqno es empleado por el receptor para seguir el orden de las tramas de información transmitidas. ISeqno (Número de secuencia del flujo de entrada) es similar a OSeqno, excepto que éste es empleado en dar acuse de recibo de las tramas entrantes (recibidas). Específicamente, ISequo es el próximo número de secuencia esperado en el flujo para las tramas de información entrantes. Los tipos de tramas (Frame Type) identifican las clases de mensajes como se define en la tabla más abajo. El bit C determina cómo debe ser interpretado el valor de subclase (Subclass). Si C está puesto a 1, el valor de subclases es interpretado como potencia de 2. Si C está a 0, la subclase es interpretada como un simple valor entero, sin signo, de 7 bits.

7 Descripción de los campos de una trama completa La siguiente tabla muestra los valores definidos para los diferentes tipos de tramas en el campo Frame Type. Además muestra sus descripciones junto con una breve descripción de cómo el campo de la subclase en la trama full es usado para el tipo de trama y otra breve descripción del formato del campo de datos. Las celdas en blanco de la tabla, significa que este campo no se usa en la full trama. Tipos de tramas. Cuando una trama completa es empleada para transportar dígitos DTMF, la subclase contiene el dígito actual que está siendo transportado. Para voz, video o flujo de imagen, el campo subclase especifica el formato de compresión y la porción de datos de la trama completa contiene paquetes de datos de voz o video. Los formatos de compresión para voz se brindan en la tabla siguiente.

8 Valores de formato de compresión de audio de la subclase de datos de voz. Existen dos tipos de control de la información que se intercambian entre dos puntos empleando tramas completas, éstos son: tramas de control y tramas de control IAX. Las tramas de control brindan control de sesión referente al control de los dispositivos conectados a los extremos de IAX. Las tramas de control IAX proveen la administración específica de estos extremos, es decir, se emplean para administrar (controlar) las interacciones del protocolo IAX que son generalmente independientes del tipo de punto final. En las tablas siguientes se muestran los valores de subclase de una trama full para tramas de control y tramas de control de IAX respectivamente. Valores de subclase de la trama de control

9 Valores de subclase de la trama de control de IAX

10 Mini trama La mini trama es usada para enviar multimedia con una cabecera de protocolo mínima en la trama. La siguiente figura ilustra el formato binario de una mini trama y la tabla más abajo describe los campos presentes. Formato binario de mini trama Descripción de los campos de mini trama El timestamp (marca de tiempo) en la mini trama está truncado. El cliente generalmente mantiene un timestamp completo de 32 bits. Cuando se envían mini tramas, los 16 bits menos significativos del timestamp se envían en este campo. Cuando el time stamp de 16 bits se va a transmitir, una trama completa es enviada para permitir a la otra punta sincronizar su contador de marca de tiempo de 32 bits. Nota: Si estás interesado en conocer sobre las distintas máquinas de estado que son implementadas en los extremos IAX puedes dirigirte al anexo F. Nota: Si aún no has realizado el ejercicio -2 del laboratorio # 2 este puede ser un buen momento para hacerlo y comprobar el funcionamiento de IAX.

11 Desventajas El IAX2, a pesar de ser muy efectivo y lograr solventar muchas de las necesidades de los sistemas de comunicaciones actuales, posee algunas desventajas en su estructura. Primeramente IAX2 utiliza un mecanismo de negociación del CODEC punto a punto, que limita su dimensionamiento debido a que cada nodo IAX interviniendo en una conversación, debe soportar los CODECs utilizados. La definición de los CODECs es controlada internamente por una máscara de 32 bits, por lo que los CODECs deben ser definidos en el protocolo, esto implica que el máximo número de CODECs a utilizar se encuentra limitado. Uno de los puntos fuertes de diseño del IAX posee un problema potencial. La utilización de un solo y bien conocido puerto UDP, convierte al protocolo en un blanco fácil para diversos ataques piratas. Las aplicaciones en tiempo real son especialmente sensibles a estos tipos de ataques. Comprobación: En este momento debes ser capaz de: Comparar las funcionalidades de IAX con el resto de los protocolos de señalización estudiados pudiendo señalar semejanzas y diferencias.