ANÁLISIS DE LOS MÉTODOS DEL PROTOCOLO DE INICIO DE SESIÓN (SIP) EN ESCENARIOS QUE EMPLEEN TRADUCCIÓN DE DIRECCIONES DE RED (NAT)

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1 ANÁLISIS DE LOS MÉTODOS DEL PROTOCOLO DE INICIO DE SESIÓN (SIP) EN ESCENARIOS QUE EMPLEEN TRADUCCIÓN DE DIRECCIONES DE RED (NAT) MARILUZ TEJADA ZAPATA ANDRÉS FELIPE OSORIO HENKER BAJO LA ASESORÍA DEL PROFESOR: MAURO HIDALGO ÁLVAREZ UNIVERSIDAD SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZACIÓN EN REDES CORPORATIVAS E INTEGRACIÓN DE TECNOLOGÍAS MEDELLÍN 2010

2 TABLA DE CONTENIDO LISTA DE FIGURAS...3 LISTA DE TABLAS...4 INTRODUCCIÓN ESTADO DEL ARTE DE NAT Y SIP IMPACTO DEL NAT SOBRE SIP TÉCNICAS DE SOLUCIÓN A LA PROBLEMÁTICA DEL NAT EN SIP...46 CONCLUSIONES...62 BIBLIOGRAFÍA...63

3 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Full Cone NAT...15 Figura 2: Restricted Cone NAT...16 Figura 3: Port Restricted Cone NAT...17 Figura 4: NAT Simétrico...18 Figura 5: Topología red de Voz sobre IP...20 Figura 6: Arquitectura de un proveedor de VoIP...31 Figura 7: Arquitectura SIP Trapezoide...32 Figura 8: Principales componentes de SIP...33 Figura 9: Proceso de registro en SIP...36 Figura 10: Proceso de una llamada en SIP...37 Figura 11: Escenario de comunicación a través de NAT...44 Figura 12: Algoritmo para STUN...48 Figura 13: Requerimiento STUN...49 Figura 14: Respuesta STUN...49 Figura 15: Conexión con ALG (Invite)...55 Figura 16: Conexión con ALG (180 Ring)...56 Figura 17: Conexión sin y con Port Trigger...57 Figura 18: Conexión con Media Relay (Invite)...59 Figura 19: Conexión con Media Relay (180 Ring)...59

4 LISTA DE TABLAS Tabla 1: Códecs de VoIP...23 Tabla 2: Encabezado de una trama RTP...41

5 GLOSARIO 3GPP: (del acrónimo inglés 3rd Generation Partnership Project ) es un acuerdo de colaboración creado en el año de 1998 para la globalización de telefonía digital. A-law: Algoritmo usado en Europa y el resto del mundo para el estándar G.711. Éste no se utiliza en Norte América y Japón. Asterisk: Programa de software libre, bajo licencia GPL que proporciona funcionalidades de una central telefónica (PBX) ATA: (del acrónimo inglés Analog Telephone Adapter ) es un dispositivo usado para conectar uno o varios teléfonos analógicos estándar a un sistema de telefonía no estándar y/o digital, tal como una red de Voz sobre IP. CODEC: (es la abreviatura de Codificador - Decodificador). Algoritmo software usado para comprimir/descomprimir señales de voz o audio. Se caracterizan por varios parámetros como la cantidad de bits, el tamaño de la trama, los retardos de proceso, etc. Algunos ejemplos de codecs típicos son G.711, G.723.1, G.729 o G.726. Conmutación de circuitos: Técnica de comunicación en la que se establece un canal (o circuito dedicado) durante toda la duración de la comunicación. La red de conmutación de circuitos más ubicua es la red telefónica, que asigna recursos de comunicaciones dedicados para cada llamada telefónica. CPE: (del acrónimo inglés Customer Premises Equipment ) es un equipo de telecomunicaciones usado tanto en interiores como en exteriores para originar, encaminar o terminar una comunicación. El equipo puede proveer una combinación de servicios incluyendo datos, voz, video y un host de aplicaciones multimedia interactivos. Diffserv: (del acrónimo del inglés Differentiated Services ) es un modelo de calidad de servicio en Internet basado en servicios diferenciados, es una arquitectura de redes que específica un mecanismo simple y escalable para clasificar, manejar tráfico y proveer calidad de servicio a través de las redes IP. EMTA: (del acrónimo inglés "Embedded Multimedia Terminal Adapter") es un cable modem y un adaptador de VoIP embebidos en un mismo dispositivo. Firewall: Es una parte de un sistema o una red configurada para permitir, limitar, cifrar, descifrar, el tráfico entre los diferentes ámbitos sobre la base de un conjunto de normas y otros criterios.

6 G.711: es un estándar de la ITU-T para la compresión de audio. Este estándar es usado principalmente en telefonía, y fue liberado para su uso en el año G.723.1: es un códec de audio para compresión de voz que genera una trama de voz cada 30 ms y cada trama de voz es usualmente transmitida como un simple paquete RTP. Su nombre oficial es codificador de doble velocidad para transmisión de comunicaciones multimediales debido a que puede transmitir a 5,3kbps y 6,3 kbps. G.726: es un códec ITU-T de voz que opera a velocidades de kbit/s. El modo más utilizado frecuentemente es 32 kbit/s, ya que es la mitad de la velocidad del G.711, aumentando la capacidad de utilización de la red en un 100% G.729: es un algoritmo de compresión de data para voz que comprime el audio de la voz en pedazos de 10 millisegundos. Se utiliza mayormente en aplicaciones de Voz sobre IP por sus requerimientos de bajo ancho de banda. Gatekeeper: El gatekeeper es una entidad de red H.323 que proporciona la traducción de direcciones y el control de acceso a la red de los terminales H.323, gateways y MCUs. El gatekeeper puede también ofrecer otros servicios a los terminales, gateways y MCUs, tales como gestión del ancho de banda y localización de los gateways Gateway: (Pasarela). Dispositivo empleado para conectar redes que usan diferentes protocolos de comunicación de forma que la información puede pasar de una a otra. En VoIP existen dos tipos principales de pasarelas: la Pasarela de Medios (Media Gateways), para la conversión de datos (voz), y la Pasarela de Señalización (Signalling Gateway), para convertir información de señalización. Google Talk: cliente de mensajería instantánea y VoIP de protocolo Jabber, (parecido a Skype) desarrollado por Google. La versión beta de Google Talk fue lanzada el 24 de agosto de GSM 06.10: También denominado Full Rate (FR) o GSM FR, fue el primer estándar de codificación de la voz que se utilizó en el sistema digital GSM de telefonía móvil. La tasa de bits del codec es de 13 kbps. GSM: (del acrónimo inglés Global System for Mobile ) es un estándar en la prestación del servicio de telefonía móvil digital en donde tanto los datos de voz como de señalización son digitales. Actualmente es el sistema más usado a nivel mundial. H.323: Es un conjunto de estándares de ITU-T, los cuales definen un conjunto de protocolos para proveer comunicación de voz y videoconferencia interactiva en tiempo real en redes de área local, LAN, e Internet.

7 HFC: (del acrónimo inglés Híbrido Fibra Coaxial ) es un término que define una red que incorpora tanto fibra óptica como cable coaxial para crear una red de banda ancha. Esta tecnología permite el acceso a Internet de banda ancha utilizando las redes CATV existentes. HTTP: (del acrónimo inglés "Hypertext Transfer Protocol") es el protocolo usado en cada transacción de la World Wide Web. Es un protocolo orientado a transacciones y sigue el esquema petición-respuesta entre un cliente y un servidor. IAD: (del acrónimo inglés "Integrated Access Device") dispositivo que procesa voz y tráfico de datos en un único punto de una red local (LAN) o de área extendida (WAN). IAX: (del acrónimo "Inter-Asterisk exchange protocol") es uno de los protocolos utilizado por Asterisk. Es utilizado para manejar conexiones VoIP entre servidores Asterisk, y entre servidores y clientes que también utilizan protocolo IAX. ICANN: (del acrónimo inglés "Internet Corporation for Assigned Names and Numbers") la Corporación de Internet para la Asignación de Nombres y Números es una organización sin fines de lucro que opera a nivel internacional, responsable de asignar espacio de direcciones numéricas de protocolo de Internet (IP), identificadores de protocolo y de las funciones de gestión o administración del sistema de nombres de dominio de primer nivel genéricos (gtld) y de códigos de países (cctld), así como de la administración del sistema de servidores raíz. IETF: (del acrónimo inglés "Internet Engineering Task Force") el Grupo de Trabajo en Ingeniería de Internet es organización internacional abierta de normalización, que tiene como objetivos el contribuir a la ingeniería de Internet, actuando en diversas áreas, como transporte, encaminamiento, seguridad. Fue creada en EE. UU. en Es mundialmente conocida por ser la entidad que regula las propuestas y los estándares de Internet, conocidos como RFC. ilbc: (del acrónimo "Internet Low Bitrate Code") es un códec de voz libre de banda corta, desarrollado por Global IP Sound (GIPS). Está diseñado para aplicaciones VoIP, envíos de audio, archivo y mensajes. IMS: (del acrónimo inglés IP Multimedia Subsystem ) forma parte del núcleo de la arquitectura de las redes de siguiente generación. Estas redes son capaces de proporcionar servicios multimedia fijos y móviles. IP: (del acrónimo inglés "Internet Protocol") corresponde a la parte IP del protocolo de comunicaciones TCP/IP. Implementa el nivel de red (capa 3 de la pila de protocolos OSI), que contiene una dirección de red y se utiliza para enrutar un paquete hacia otra red o subred. IP acepta paquetes de la capa 4 de transporte (TCP o UDP), añade su propia cabecera y envía un datagrama a la capa 2

8 (enlace). Puede fragmentar el paquete para acomodarse a la máxima unidad de transmisión (MTU, Maximum Transmission Unit) de la red. IPBX: (del acrónimo inglés "Internet Protocol Private Branch Exchange") Centralita IP. Dispositivo de red IP que se encarga de conmutar tráfico telefónico de VoIP. ISP: (del acrónimo inglés "Internet Service Provider") Proveedor de Servicios Internet es una empresa que brinda conexión a Internet a sus clientes mediante una conexión a través de diferentes tecnologías como DSL, Cablemódem, GSM, Dial-up, Wifi, entre otros. Jingle: familia de extensiones XMPP que permiten iniciar y mantener sesiones entre pares. Las extensiones Jingle específicas admiten sesiones de uso compartido de archivos, transmisión de voz y transmisión de vídeo. Fue desarrollado por Google y la Fundación de los estándar XMPP. jitter: (variación de retardo). Es un término que se refiere al nivel de variación de retado que introduce una red. Una red con variación 0 tarda exactamente lo mismo en transferir cada paquete de información, mientras que una red con variación de retardo alta tarda mucho más tiempo en entregar algunos paquetes que en entregar otros. La variación de retardo es importante cuando se envía audio o video, que deben llegar a intervalos regulares si se quieren evitar desajustes o sonidos inintelegibles. LAN: (del acrónimo inglés Local Area Network ) es la interconexión de varios ordenadores y periféricos. Su extensión está limitada físicamente a un edificio o a un entorno de 200 metros o con repetidores podría llegar a la distancia de un campo de 1 kilómetro. Latencia: Es el tiempo o lapso necesario para que un paquete de información se transfiera de un lugar a otro. MGC: (del acrónimo inglés Media Gateway Controller) MGCP: del acrónimo inglés (Media Gateway Control Protocol) es un protocolo de control de dispositivos, donde un gateway esclavo (MG, Media Gateway) es controlado por un maestro (MGC, Media Gateway Controller, también llamado Call Agent). MOS: (del acrónimo inglés "Mean Opinion Score") Nota Media de Resultado de Opinión MTA: (del acrónimo inglés Multimedia Terminal Adapter") es un dispositivo de VoIP que se conecta a una red de cable. NAT: (del acrónimo inglés "Network Address Translation"). Es un estándar definido en la RFC 1631 que permite a una red de área local (LAN) utilizar un

9 conjunto de direcciones IP internamente y un segundo conjunto de direcciones externamente. El dispositivo que hace NAT se sitúa en el punto de salida a Internet y realiza todas las traducciones de direcciones IP que sean necesarias. PBX: Private Branch Exchange (Centralita Telefónica Privada) PSTN: (del acrónimo inglés Public Switched Telephone Network") Red de Telefonía Conmutada Pública QoS: (del acrónimo inglés Quality of Service ) son las tecnologías que garantizan la transmisión de cierta cantidad de datos en un tiempo dado, generalmente se asocial con la prestación de un buen servicio. Es especialmente importante para ciertas aplicaciones tales como la transmisión de video o voz. RDSI: (del acrónimo Red Digital de Servicios Integrados ) es una red que procede por evolución de la Red Digital Integrada (RDI) y que facilita las conexiones digitales extremo a extremo para proporcionar una amplia gama de servicios, tanto de voz como de otros tipos, y a la que los usuarios acceden a través de un conjunto de interfaces normalizados. Router: (encaminador, enrutador). Dispositivo que distribuye tráfico entre redes. La decisión sobre a donde enviar los datos se realiza en base a información de nivel de red y tablas de direccionamiento. Es el nodo básico de una red IP. RSVP: (del acrónimo ingles ReSerVation Protocol ) es un protocolo de la capa de transporte diseñado para reservar recursos de una red bajo la arquitectura de servicios integrados. RSVP reserva los canales o rutas en redes Internet para la transmisión por unicast y multicast con escalabilidad y robustez. RTP: (del acrónimo inglés Real Time Protocol ) es un protocolo de nivel de sesión utilizado para la transmisión de información en tiempo real, como por ejemplo audio y vídeo en una video conferencia. SCCP: (del acrónimo en inglés "Skinny Client Control Protocol") protocolo propietario de control de terminal desarrollado originariamente por Selsius Corporation. Actualmente es propiedad de Cisco Systems, Inc. y se define como un conjunto de mensajes entre un cliente ligero y el CallManager. SCIP: (de acrónimo inglés "Simple Conference Invitation Protocol") es un protocolo basado en HTTP que usaba TCP (Transmission Control Protocol) como protocolo de transporte. Como identificadores de los usuarios utilizaba direcciones de correo electrónico para permitir el uso de una misma dirección para recibir correos electrónicos e invitaciones a conferencias multimedia. SDP: (del acrónimo inglés "Session Description Protocol") protocolo de descripción de sesión que utiliza SIP para describir las capacidades multimedia de

10 los participantes en la llamada y negociar un conjunto común de capacidades multimedia a utilizar. SIP: (del acrónimo inglés Session Initiation Protocol ) es un protocolo de señalización para conferencia, telefonía, presencia, notificación de eventos y mensajería instantánea a través de Internet. Softswitch: Término genérico para cualquier software pensado para actuar de pasarela entre la red telefónica y algún protocolo de VoIP, separando las funciones de control de una llamada del media gateway. Speex: es un códec de voz de software libre, que puede ser usado en aplicaciones de Voz sobre IP y podcasting. SS7: (del acrónimo inglés "Signalling System Number 7") es un estándar global para telecomunicaciones definido por la Unión Internacional de Telecomunicaciones. Define los procedimientos y protocolos mediante los cuales los elementos de la Red Telefónica Conmutada (PSTN), intercambian información sobre una red de señalización digital para establecer, enrutar, facturar y controlar llamadas, tanto a terminales fijos como móviles. TCP: (del acrónimo inglés Transmission Control Protocol ) es un protocolo de comunicación orientado a conexión y fiable del nivel de transporte, actualmente documentado por IETF en el RFC 793. Es un protocolo de capa 4 según el modelo OSI. Telefonía IP: Servicios de comunicación como voz, fax, aplicaciones de mensajes de voz, etc. que son transportadas vía redes IP, normalmente internet, en lugar de ser transportados vía la red telefónica convencional. Los pasos básicos que tienen lugar en una llamada a través de Internet son: conversión de la señal de voz analógica a formato digital y compresión de la señal a protocolo de Internet (IP) para su transmisión. En recepción se realiza el proceso inverso para poder recuperar de nuevo la señal de voz analógica. ToS: (del acrónimo inglés Type of Service ) es un byte situado en la cabecera de un paquete IP que define la calidad de servicio deseado. UDP: (del acrónimo inglés "User Datagram Protocol") es un protocolo del nivel de transporte basado en el intercambio de datagramas. Permite el envío de datagramas a través de la red sin que se haya establecido previamente una conexión, ya que el propio datagrama incorpora suficiente información de direccionamiento en su cabecera. U-law: Algoritmo usado en Norte América y Japón para el estándar G.711

11 VBR: (del acrónimo inglés "Variable Bit Rate") tasa de bits variable que otorga el bitrate necesario a cada parte del un archivo, ya sea de audio o de vídeo, consiguiendo una calidad mayor en archivos de un tamaño reducido. VLAN: (del acrónimo inglés Virtual LAN ) es un método de crear redes lógicamente independientes dentro de una misma red física. Son útiles para reducir el tamaño del Dominio de difusión y ayudan en la administración de la red separando segmentos lógicos de una red de área local (como departamentos de una empresa) que no deberían intercambiar datos usando la red local (aunque podrían hacerlo a través de un enrutador o un switch capa 3). VoIP: (del acrónimo inglés Voice over IP ) es un grupo de recursos que hacen posible que la señal de voz viaje a través de Internet empleando un protocolo IP. VPN: (del acrónimo inglés Virtual Private Network ) es una tecnología de red que permite una extensión de la red local sobre una red pública o no controlada, como por ejemplo Internet. XMPP: (del acrónimo inglés "Extensible Messaging and Presence Protocol") Protocolo extensible de mensajería y comunicación de presencia, anteriormente llamado Jabber, es un protocolo abierto y extensible basado en XML, originalmente ideado para mensajería instantánea.

12 RESUMEN El presente trabajo propone un análisis sobre los campos del protocolo SIP que se ven afectados al pasar por un dispositivo que realiza NAT, cómo esta afectación genera una problemática en el establecimiento de la sesiones multimediales que usan SIP, y cómo diferentes técnicas y protocolos pueden ayudar solucionar esta problemática. Se hace un recorrido por el estado del arte del NAT, los diferentes tipos de NAT y el protocolo SIP. Luego hace un análisis de la afectación del NAT en el protocolo SIP y finalmente se analizan diferentes técnicas de solución a la problemática del NAT sobre SIP. PALABRAS CLAVES: SIP, VOIP, NAT, SDP, RTP, STUN, ALG, CODEC, Telefonía IP.

13 INTRODUCCIÓN Este trabajo, Análisis de los métodos del protocolo de inicio de sesión (SIP) en escenarios que empleen traducción de direcciones de red (NAT), pretende ser una guía que ayude a los usuarios, empresas o prestadores de servicios que usen SIP como el protocolo de telefonía sobre IP; entender cómo afecta el NAT a la señalización SIP y cómo esta afectación en muchas ocasiones provoca que las sesiones multimediales como las llamadas de voz, no se puedan establecer o se establezcan parcialmente. El trabajo se divide en tres capítulos que se resumen a continuación. El primer capítulo llamado, estado del arte de NAT y SIP, hace un recorrido sobre el concepto de NAT el porqué de su uso en las comunicaciones sobre IP y los diferentes tipos de NAT que implementan los dispositivos que implementan esta técnica. Luego se hace un resumen sobre el concepto de voz sobre IP, sus características, arquitectura, protocolos, ventajas y desventajas comparado con la telefonía tradicional. Por último se amplía el análisis del protocolo SIP, sus orígenes, su arquitectura en una red de voz típica, los diferentes métodos y sus respuestas y los protocolos que lo complementan que son RTP y SDP. El segundo capítulo llamado, Impacto del NAT sobre SIP, analiza cada uno de los campos en el encabezado SIP y en el mensaje SDP que se ven afectados al pasar por un dispositivo o Gateway que realiza NAT, se ejemplifica la afectación sobre la señalización y sobre los flujos de media RTP. El tercer capítulo llamado, técnicas de solución a la problemática de NAT en SIP, hace una exploración y un análisis a las técnicas y protocolos que se emplean comúnmente para dar solución a esta problemática. Estas técnicas se dividen en 3 categorías, técnicas del lado del cliente, técnicas del lado del gateway y técnicas centralizadas. Se plantean también las ventajas, desventajas y el mejor uso de cada técnica según el tipo de NAT.

14 1. ESTADO DEL ARTE DE NAT Y SIP 1.1 ESTADO DEL ARTE DE NAT Introducción al NAT Con el aumento cada vez mayor de usuarios y dispositivos en Internet y teniendo presente que el número de direcciones IP válidas que están disponibles en la versión actual del protocolo TCP/IP son limitadas, al igual que las IP asignadas a los proveedores del servicios de internet (ISP) por parte de la ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers), hace difícil que cada dispositivo que se quiera conectar a internet pueda tener una IP pública válida. También es común que por motivos de seguridad no se desea que determinados dispositivos o equipos conectados a una red corporativa se puedan ver directamente desde internet o que se les asigne IP públicas. Los motivos anteriores originaron a que se creara una técnica para que dos dispositivos con direcciones IP no compatibles entre ellas, pudieran comunicarse e intercambiar paquetes; la técnica desarrollada se denomina NAT (Network Address Translation - Traducción de Dirección de Red). Dependiendo de la necesidad se puede usar la técnica de NAT de diferentes formas, una de éstas es la llamada DNAT (Destination NAT), en este caso una única IP privada, es traducida en una única IP pública, este tipo de funcionamiento es muy usado por ejemplo cuando se desea tener un servidor dentro de un segmento privado y éste necesita ser accesible desde Internet. Sin embargo el tipo o funcionamiento de NAT más común es el llamado PAT (Port Address Translation - Traducción de Direcciones por Puerto), donde múltiples equipos con IP privadas se traducen en una única IP pública usando diferentes puertos; este tipo de NAT está implementado en gran variedad de sistemas operativos, enrutadores, puntos de acceso inalámbricos y en muchos de los CPE (Customer Premises Equipment - Equipo Local del Cliente) que ponen a disposición los ISP a sus clientes para el acceso a internet Tipos de NAT NAT implementa diferentes esquemas donde la comunicación entre un cliente y un servidor que atraviesa un dispositivo que realiza NAT, modifica de forma diferente

15 la dirección IP origen y los puertos IP origen y destino. Dependiendo de cómo se realice la modificación, se le ha asignado un nombre al NAT o se determina un tipo de NAT el cual puede impactar la comunicación IP. A continuación se presentan los diferentes tipos de NAT Full Cone NAT Este tipo de NAT consiste en mapear siempre una dirección privada y un determinado puerto origen en una única IP pública y un determinado puerto. Una vez se establece la comunicación saliente, cualquier equipo destino desde cualquier puerto origen puede comunicarse con el equipo interno a través de la IP pública y puerto asignado por el equipo que realiza NAT. Este NAT es el menos restrictivo de todos pero tiene el inconveniente que si varios equipos internos originan un requerimiento desde el mismo puerto origen, este método de NAT sólo funcionará para uno de ellos. A continuación se presenta una gráfica para ejemplificar mejor este tipo de NAT. Figura 1: Full Cone NAT Restricted Cone NAT

16 Este tipo de NAT es similar al anterior, con la restricción que el equipo que realiza NAT únicamente aceptará conexiones entrantes de la IP del equipo destino con el que estableció la comunicación inicial el equipo interno privado, esto independiente del puerto origen del requerimiento entrante. Si un equipo externo trata de comunicarse con el equipo interno y este último nunca ha establecido una comunicación con él, el dispositivo que realiza el NAT rechazará el requerimiento. A continuación veremos una gráfica con este tipo de NAT. Figura 2: Restricted Cone NAT Port Restricted Cone NAT Este tipo de NAT como el anterior pone la restricción de solo aceptar conexiones entrantes de la IP del equipo destino con el que estableció la comunicación inicial el equipo interno privado, pero adicionalmente exige que el puerto del requerimiento entrante sea el mismo que el puerto del requerimiento inicial que realizo el equipo interno. A continuación se presenta gráficamente este tipo de NAT.

17 Figura 3: Port Restricted Cone NAT NAT Simétrico Este NAT es mucho mas restrictivo que los 3 anteriores, esto debido a que el mapeo entre IP y puerto privado contra IP y puerto público no se conserva, es decir por cada requerimiento saliente se asigna un puerto aleatorio y éste varía para cada comunicación. En los tres anteriores tipos de NAT, el puerto origen de la comunicación en el equipo que realiza NAT se conservaba, pero en este caso varía y adicionalmente conserva las restricciones del Port Restricted Cone NAT. La ventaja del NAT simétrico, es que varias máquinas internas con el mismo puerto origen, pueden establecer comunicaciones al mismo tiempo y por este motivo, este tipo de NAT es una buena opción cuando varias máquinas internas salen por el mismo gateway, el cual solo tiene una IP pública y adicionalmente las aplicaciones de estos equipos originen un requerimiento desde el mismo puerto. Como veremos más adelante esto es común en aplicaciones o dispositivos que implementan el protocolo SIP, donde el puerto origen y destino tipicamente es el A continuación veremos una gráfica con este tipo de NAT.

18 Figura 4: NAT Simétrico 1.2 ESTADO DEL ARTE DE SIP Introducción a los protocolos de voz sobre IP La voz sobre IP es una tecnología para transmitir la señal de voz digitalizada sobre una red de datos usando el protocolo IP. En la voz sobre IP la información, es decir la voz, se envía por paquetes lo que se denomina conmutación de paquetes y no siempre siguiendo el mismo camino a diferencia de la telefonía tradicional, donde la voz se enviaba de forma análoga o digitalizada pero no sobre paquetes sino que se tenía un circuito dedicado permanente extremo-extremo, esto se le denomina conmutación de circuitos Arquitectura de la voz sobre IP La arquitectura básica de un sistema de voz sobre IP consta de:

19 Equipos terminales: Permiten transformar la voz análoga en digital y viseversa, posteriormente codificarla y decodificarla usando alguno de los códecs que el terminal tenga disponible. Más adelante se ampliará la información sobre los códecs de voz. Entre los equipos terminales que comunmente se tienen están : Teléfonos IP, Softphones, ATA, EMTA o CPE con puertos de voz integrados. Equipos de red: Estos dispositivos son los que permiten realizar la comunicación en IP como tal, no son exclusivos en la arquitectura de voz sino comunes a cualquier comunicación en IP con la particularidad que deben soportar o estar preparados para transmitir de forma adecuada el tráfico de voz el cual debe ser hasta donde sea posible en tiempo real. Hay ciertos parámetros asociados a la comunicación IP que deben estar dentro de un valor para que la percepción de la calidad de la voz para el usuario sea la adecuada, de estos parámetros se hablará más adelante. Los equipos de red que comúnmente se tienen son: CPE, switches, Routers. Softswitch: Es el equivalente a la central telefónica en una arquitectura de voz sobre IP. Este componente realiza el control y procesamiento de llamadas, gestiona los servicios, la autenticación y autorización de los usuarios de voz. Dependiendo del protocolo de voz sobre IP, este equipo puede recibir otros nombres como SIP proxy o SIP Server en el protocolo SIP, Gatekeeper en H.323, MGC (Media Gateway Controller) en MGCP. Gateways de voz o Media Gateways: Estos equipos permiten interconectar el softswitch hacia la PSTN. Estos equipos convierten normalmente un medio IP hacia un medio de la PSTN como análogo o digital, es decir pueden convertir un medio como IP con un protocolo por ejemplo como SIP, hacia una medio digital en un protocolo como RDSI. Cuando la llamada se establece dentro del mismo dominio IP o entre dominios IP este equipo no es necesario.

20 Figura 5: Topología red de Voz sobre IP Ventajas de la voz sobre IP La mayor ventaja y la más importante es la reducción de costos, pues una llamada mediante voz sobre IP es en la mayoría de los casos mucho más barata que su equivalente en telefonía convencional, básicamente debido a que se utiliza la misma red para la transmisión de datos y voz, adicionalmente la telefonía convencional tiene costos fijos que la telefonía IP no tiene. Las llamadas de VoIP a VoIP entre cualquier proveedor generalmente son gratis, mientras que las llamadas de VoIP a PSTN generalmente cuestan al usuario de VoIP. Esta tecnología hizo posible que los ISP pudieran aprovechar más su infraestructura de red que era únicamente usada para internet, y poder brindar más servicios sobre la misma red de datos, en este caso la voz. Esta tecnología también la han aprovechado los grandes prestadores de servicios de internet como Google, Yahoo y Microsoft para ampliar la oferta de servicios que originalmente eran de mensajería y búsquedas, y ahora todos ellos brindan servicios de transmisión de voz gratis entre usuarios registrados en sus propias redes. A estos operadores se le han unido otros como Skype, que le ha dado a la voz sobre IP una cobertura mundial. A diferencia de los prestadores anteriores, Skype fue uno de los primeros y el más grande operador que ha brindado el servicio de comunicación entrante y saliente hacia la red pública conmutada a bajos costos. Este crecimiento ha ido de la mano con la creación de nuevos protocolos y técnicas que le dan mejoras a la voz sobre IP, mejoras en aspectos como calidad de servicio, interoperabilidad entre fabricantes y operadores, ampliación de nuevos servicios y funcionalidades, incremento de la gama de dispositivos terminales como Teléfonos IP, ATA (Analogue Terminal Adapter), Softphones, EMTA (Embedded multimedia terminal adapter), etc.

21 Otra gran ventaja es que se puede realizar una llamada desde cualquier sitio siempre que exista conectividad a internet, este concepto se denomina movilidad, dado que los teléfonos IP transmiten su información a través de internet, estos pueden ser administrados por su proveedor desde cualquier lugar donde exista una conexión. Esto es una ventaja para las personas que viajan mucho, pues pueden llevar su teléfono consigo siempre teniendo acceso a su servicio de telefonía IP Desventajas de la voz sobre IP Una de las grandes desventajas que tiene la voz sobre IP comparada con la telefonía tradicional es que se pierde la telealimentación, es decir que el equipo terminal necesita una fuente de energía eléctrica para funcionar. En la telefonía tradicional la energía es suministrada por la central telefónica. Esta ventaja se pierde cuando el usuario usa teléfonos que necesitan energía eléctrica para funcionar como teléfonos inalámbricos o contestadoras automáticas. Otra de las grandes desventajas de la voz sobre IP es que la calidad de la voz o la percepción que tiene el usuario de la calidad de la voz es normalmente inferior a la de la telefonía tradicional, pero esto depende de la calidad del equipo terminal, el tipo de codec y los parámetros de transmisión de la red, estos parámetros comúnmente son el ancho de banda, el retardo, la latencia y el jitter Servicios en la voz sobre IP La mayoría de los proveedores de VoIP entregan características por las cuales las operadoras de telefonía convencional cobran tarifas aparte. Un servicio de VoIP puede incluir: Identificación de llamadas. Servicio de llamadas en espera Servicio de transferencia de llamadas Repetir llamada Devolver llamada Llamada de 3 líneas (three-way calling) Movilidad: El usuario puede cambiar de ubicación en el tiempo, es decir, puede conectar su terminal desde diferentes lugares Con base en el servicio de identificación de llamadas, existen también características avanzadas referentes a la manera en que las llamadas de un teléfono en particular son respondidas, por ejemplo, con una misma llamada en telefonía IP se puede: Desviar la llamada a un teléfono particular

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