Đề tài Nghiên cứu và thiết kế hệ thống VoIPv6

LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, sự xuất hiện của VoIP đã gây nên một sự chú ý đặc biệt trong lĩnh vực viễn thông thế giới, lợi ích mà nó mang lại là rất lớn. Đối với người tiêu dùng, lợi ích đầu tiên mà họ đạt được là chi phí cuộc gọi sẽ rẻ hơn đáng kể. Còn đối với các nhà sản xuất, cung cấp và khai thác mạng, truyền thoại qua mạng Internet mở ra những thách thức mới nhưng cũng hứa hẹn khả năng lợi nhuận đáng kể. Đây cũng là một bước đột phá trong việc tiến tới một xu thế mạng viễn thông mới. Công nghệ VoIp có rất nhiều ưu điểm như: giảm cước phí dịch vụ thoại đường dài; hỗ trợ nhiều cuộc gọi với băng tần thấp hơn; nhiều hơn và tốt hơn các dịch vụ nâng cao; sử dụng có hiệu quả nhất giao thức IP… Tuy nhiên vẫn tồn tại một số nhược điểm về bảo mật và kĩ thuật phức tạp. Với tình trạng phát triển nhanhcủa các dịch vụ mạng, dải địa chỉ IPv4 đang ngày càng cạn kiệt, VoIP không thể phát huy hết sức mạnh vốn có của nó. Để tận dụng hết những ưu điểm của truyền thoại qua mạng Internet đồng thời giải quyết được nhược điểm của cả VoIP thế hệ cũ và IPv4, thì việc nghiên cứu và thử nghiệm truyền thoại qua IPv6 đã được rất nhiều công ty, tổ chức trên thé giới chú ý. Ở Việt Nam dù vẫn còn nhiều hạn chế về cơ sở hạ tầng và nguồn lực song không thể nằm ngoài xu thế phát triển chung đó của thế giới. LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa: điện – điện tử, đã tận tình dạy bảo và dìu dắt em trong suốt thời gian học tập tại trường ĐH Kinh Tế Kỹ Thuật Công Nghiệp, để em có được kiến thức và có thể thực hiện cũng như hoàn thành đề tài này. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cô giáo Đặng Thị Hương Giang, là giáo viên hướng dẫn đã nhiệt tình giúp đỡ, chỉ dẫn cho em trong suốt quá trình làm đề tài. Và em xin cảm ơn tất cả các bạn trong và ngoài lớp điện tử 16 đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình tìm kiếm tài liệu và góp ý cho bài làm của em được tốt hơn. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình em đã tạo điều kiện cho em học tập để hôm nay em có thể hoàn thành được đề tài này. Em xin chúc các thầy, cô và các bạn cùng gia đình em sức khỏe và hạnh phúc! Hà Nội tháng 4 năm 2010 Sinh viên : Phạm Thị Huyền. MỤC LỤC Lời Nói Đầu…………………………………………………………..1 Lời Cảm Ơn…………………………………………………………..2 Mục Lục………………………………………………………………3 Danh Mục Các Từ Viết Tắt…………………………………………..5 Danh mục Các hình Vẽ……………………………………………….8 Chương 1 : Tổng quan về VoIP………………………………………9 Khái niệm VoIP…………………………………………………9 Đặc điểm của điện thoại IP và mạng VoIP……………………..11 Các hình thức truyền thoại qua IP……………………………...16 Cơ chế làm việc của VoIP……………………………………...17 Các vấn đề chất lượng của VoIP……………………………….20 Chương 2 : Kiến trúc hệ thống VoIP…………………………………23 Kiến trúc và các giao diện của mạng VoIP…………………….23 Các thành phần của mạng VoIP………………………………..24 Chương 3 : Các giao thức báo hiệu VoIP……………………………32 Giao thức báo hiệu H.323……………………………………...32 Giao thức báo hiệu SIP………………………………………...43 So sánh giao thức SIP và H.323……………………………….50 Giao thức SGCP……………………………………………….52 Giao thức MGCP………………………………………………52 Chương 4 : Tổng quan địa chỉ IPv6…………………………………54 Sự ra đời của IPv6…………………………………………….54 Sơ lược một số đặc điểm của IPv6……………………………56 Địa chỉ IPv6…………………………………………………...61 Hoạt động của địa chỉ IPv6…………………………………...68 Chương 5 : Thiết kế hệ thống VoIPv6……………………………...76 Mô tả hệ thống………………………………………………..76 Thực hiện……………………………………………………..77 Kết quả……………………………………………………….78 Kết luận…………………………………………………………….82 Tài liệu tham khảo………………………………………………….83 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Từ tiếng anh Nghĩa tiếng việt VOIP Voice over Internet Protocol Hình thức truyền thoại qua Internet TCP/IP Transport control protocol / Internet protocol Giao thức truyền và sửa lỗi đối với Các dữ liệu. LAN Local Area Network Mạng vùng cục bộ WAN Wide Area Network Mạng rộng PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại công cộng SIP Session Inititation Protocol Giao thức khởi tạo phiên PBX Private Branche Xchange Tổng đài chi nhánh riêng RTP Real Time Transport Protocol Vận chuyển thời gian thực RTCP Real Time Transport control Protocol Điều khiển truyền thời gian thực RSVP Reservation Protocol Giao thức giữ trước tài nguyên TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tin UDP User Datagram Protocol Dữ liệu người sử dụng IPv4 Internet Protocol version 4 Giao thức Internet phiên bản 4 IPv6 Internet Protocol version 6 Giao thức Internet phiên bản 6 PC Personnal Computer Máy tính cá nhân GSM Global System for Mobie Hệ thống toàn cấu cho điện thoại di động PCM Pulse Code Modulation Điều chế mã xung ETSI European Telecommunications Standards Institute Tiêu chuẩn viễn thông châu âu GK Gatekeeper Cổng quản lý mạng GW Gateway Cổng nối mạng SCN Switching Network Mạng chuyển mạch ISDN Integrated Service Digital Network Mạng dịch vụ tích hợp số DSL Digital Subcribe Line Đăng ký kỹ thuật số dòng OAM Operation And Maintenance Management Vận hành quản lý và bảo dưỡng MGW Media Gateway Cổng trung gian DTMF Dual Tone Multi Frequency SGW Singnalling Gateway Cổng báo hiệu RAS Registration Admission And Status Tình trạng đăng nhập QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ DRQ Data Read Queue Hàng đọc dữ liệu HTTP Hypertext Tranfer Protocol Giao thức chuyển siêu văn bản IETF Internet Engineering Task Force Nhiệm vụ kỹ thuật Internet UA User Agent Đại diện người sử dụng ACK Acknow Ledgement Ghi nhận SDP Sesion Descripion Protocol Phiên bản mô tả giao thức SMTP Simple Mail Tranfer Protocol Di chuyển giao thức đơn giản ITU International Telecommunication Union Liên đoàn viễn thông quốc tế RTT Radio Teletype Máy vô tuyến điện báo OPS Operations Per Second Hoạt động phụ OSP Operator Station Test Nhà điều hành trạm thử nghiệm CPL Character Per Line Ký tự trên dòng NAT Network Address Translation Công nghệ thay thế địa chỉ ID Information Divce Thiết bị thông tin mạng MAC Media Access Control Kiểm soát truy cập phương tiện truyền thông DNS Domain Name Server Hệ thống tên miền ISP Internet Service Provider Cung cấp dịch vụ Internet ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ RFC Request For Comments Tài liệu chuẩn cho Internet MSN Multicast Solicited Node Trưng cầu nút DAD Duplicate Address Detection Dò tìm địa chỉ trùng lặp ICMP Internet Control Manager ment Protocol Chữa giao thức quản lý Internet NS Network services Mạng lưới dịch vụ RA Repeat to Address Lặp lại đến địa chỉ DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình địa chỉ động MTU Maximum Transmition Unit Đơn vị tối đa có thể truyền được DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mã hóa âm thanh…………………………………………………9 Hình 1.2 Mô hình truyền thoại qua IP……………………………………..10 Hình 1.3 Cấu trúc phân lớp của hoạt động VoIP…………………………..11 Hình 1.4 Các múc độ đánh giá chất lượng thoại…………………………...21 Hình 3.1 Cấu trúc H.323…………………………………………………...32 Hình 3.2 Sơ đồ khối thiết bị đầu cuối H.323………………………………32 Hình 3.3 Mô tả hoạt động của H.323………………………………………37 Hình 3.4 Tiến trình đăng ký với gatekeeper……………………………….38 Hình 3.5 Tiến trình thiết lập kênh media…………………………………..39 Hình 3.6 Tiến trình thay đổi băng thông…………………………………...40 Hình 3.7 Thiết lập cuộc gọi nội vùng………………………………………41 Hình 3.8 Thiết lập cuộc gọi liên vùng……………………………………...42 Hình 3.9 Tiến trình ngắt kết nối liên vùng…………………………………43 Hinh 3.10 Cấu trúc của SIP………………………………………………..44 Hình 3.11 Thiết lập cuộc gọi qua Proxy Server……………………………48 Hình 3.12 Thiết lập cuộc gọi qua Redirect Server…………………………49 Hình 4.1 Định dạng IPv6 header…………………………………………..58 Hình 4.2 Địa chỉ Unicast toàn cầu…………………………………………63 Hình 4.3 Mô tả cấu trúc địa chỉ link-local…………………………………64 Hình 4.4 Mô tả cấu trúc địa chỉ Site-Local………………………………..65 Hình 4.5 Mô tả cấu trúc địa chỉ Multicast…………………………………66 Hình 4.6 Mô tả cấu trúc địa chỉ Node Solicited…………………………...68 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ VoIP Khái niệm VoIP : VoIP (viết tắt của Voice over Internet Protocol – nghĩa là “truyền giọng nói trên giao thức IP”) là truyền tiếng nói của con người (thoại) qua mạng thông tin sử dụng bộ giao thức TCP/IP. Nó sử dụng các gói dữ liệu trên mạng LAN, WAN, Internet với thông tin được truyền tải là mã hóa của âm thanh. VoIP là một trong những công nghệ viễn thông đang được quan tâm nhất hiện nay không chỉ đối với nhà khai thác, các nhà sản xuất mà còn cả với người sử dụng dịch vụ. Hình 1.1: mã hóa âm thanh VoIP là một công nghệ mà cho phép tạo cuộc gọi dùng kết nối băng thông rộng thay vì dùng đường dây điện thoại tương tự (analog). Nhiều dịch vụ dùng Voice over IP có thể chỉ cho phép bạn gọi người khác dùng cùng loại dịch vụ, tuy nhiên cũng có những dịch vụ cho phép gọi những người khác dùng số điện thoại như số nội bộ,đường dài, di động, quốc tế. Trong khi cũng có những dịch vụ chỉ làm việc qua máy tính, hay loại điên thoại qua IP(IP phone) đặc biệt. Cũng có vài dịch vụ cho phép dùng điện thoại truyền thống qua một bộ điều hợp (adaptor). VoIP cho phép thực hiện cuộc dùng máy tính qua mạng dữ liệu như Internet. VoIP chuyển đổi tín hiệu thoại từ điện thoại tương tự analog vào tín hiệu số (digital) trước khi truyền qua Internet, sau đó chuyển đổi ngược lại ở đấu nhận. Khi tạo một cuộc gọi VoIP dùng điện thoại với một bộ điều hợp, chúng ta sẽ nghe âm mời gọi, quay số sẽ xảy ra sau tiến trình này. VoIP có thể cũng sẽ cho phép tạo một cuộc gọi trực tiếp từ máy tính dùng loại điện thoại tương ứng hay dùng microphone. VoIP cho phép tạo cuộc gọi đường dài qua mạng dữ liệu IP có sẵn thay vì phải được truyền qua mạng PSTN. Ngày nay nhiều công ty đã thực hiện giải pháp VoIP của họ để giảm chi phí cho những cuộc gọi đường dài giữa nhiều chi nhánh xa nhau. Hình 1.2 Mô hình truyền thoại qua IP Nhìn chung VoIP có thể vừa thực hiện mọi cuộc gọi như trên mạng điện thoại kênh truyền thống PSTN, vừa đồng thời truyền dữ trên cơ sở mạng truyền dữ liệu. Do các ưu điểm về giá thành dịch vụ và sự tích hợp nhiều loại hình dịch vụ nên VoIP ngày nay được triển khai một cách rộng rãi. Công nghệ này bản chất là dựa trên chuyển mạch gói, nhằm thay thế công nghệ truyền thoại cũ dùng chuyển mạch kênh. Nó ghép nhiều kênh thoại trên một đường truyền tín hiệu, và những tín hiệu này được truyền qua mạng Internet, vì thế có thể giảm giá thành. Nguyên tắc của VoIP bao gồm việc số hóa tín hiệu tiếng nói, thực hiện việc nén tín hiệu số, chia nhỏ các gói nếu cần và truyền gói tin này qua mạng, tới nơi nhận các gói tin này được ráp lại theo đúng thứ tự của bản tin, giải mã tín hiệu tương tự phục hồi lại tiếng nói ban đầu. Để thực hiện việc này, điện thoại IP thường được tích hợp sẵn các nghi thức báo hiệu chuẩn như SIP hay H.323, kết nối tới một tổng đài IP ( IP PBX ) của doanh nghiệp hay của nhà cung cấp dịch vụ. Điện thoại IP có thể ở dạng như một điện thoại thông thường ( chỉ khác là thay vì nối với mạng điện thoại qua đường dây thì điện thoại IP nối trực tiếp vào mạng LAN qua cáp Ethernet ) hoặc phần mềm thoại (soft-phone) cài trên máy tính. Cấu trúc phân lớp của hệ thống VoIP phổ biến hiện nay được mô tả giống như cấu trúc phân lớp của mô hình TCP/IP và được biểu diễn như sau: H.323 RTP, RTCP, RSVP TCP, UDP IPv4, IPv6 Network, Access Hình 1.3 cấu trúc phân lớp của hệ thống VoIP 1.2 Đặc điểm của điện thoại IP và mạng VoIP: Điện thoại IP ra đời nhằm khai thác tính hiệu quả của các mạng truyền số liệu, khai thác tính linh hoạt trong quá trình phát triển các ứng dụng mới của giao thức IP và nó được áp dụng trên mạng toàn cầu là mạng Internet. Các tiến bộ của công nghệ mang đến nhưng ưu điểm như sau: Giảm chi phí cuộc gọi: Ưu điểm nổi bật của điện thoại IP so với dịch vụ điện thoại hiện tại là khả năng cung cấp những cuộc gọi đường dài giá rẻ với chất lượng chấp nhận được. Nếu dịch vụ điện thoại IP được triển khai, thì chi phí cho một cuộc gọi đường dài sẽ chỉ tương đương với chi phí truy nhập Internet. Nguyên nhân dẫn đến chi phí thấp như vậy là do tín hiệu thoại được truyền tải trong mạng IP có khả năng sử dụng kênh hiệu quả cao. Đồng thời, kỹ thuật nén thoại tiên tiến giảm tốc độ bít từ 64Kbps xuống thấp tới 8Kbps kết hợp với tốc độ xử lý nhanh của các bộ vi xử lý ngày nay cho phép việc truyền tiếng nói theo thời gian thực là có thể thực hiện được với lượng tài nguyên băng thông thấp hơn nhiều so với kỹ thuật cũ. So sánh một cuộc gọi trong mạng PSTN với một cuộc gọi qua mạng IP: + PSTN: Chi phí phải trả cho cuộc gọi trong mạng PSTN là chi phí phải bỏ ra để duy trì cho một kênh 64kbps suốt từ đầu cuối này tới đầu cuối kia thông qua một hệ thống các tổng đài. Chi phí này đối với các cuộc gọi đường dài (liên tỉnh, quốc tế) là khá lớn. + IP: Người sử dụng từ mạng PSTN chỉ phải duy trì kênh 64kbps đến Gateway của nhà cung cấp dịch vụ tại địa phương. Nhà cung cấp dịch vụ điện thoại IP sẽ đảm nhận nhiệm vụ nén, đóng gói tín hiệu thoại và gửi chúng đi qua mạng IP một cách có hiệu quả nhất để tới được Gateway nối tới một mạng điện thoại khác có người liên lạc đầu kia. Việc kết nối như vậy làm giảm đáng kể chi phí cuộc gọi do phần lớn kênh truyền 64Kbps đã được thay thế bằng việc truyền thông tin qua mạng dữ liệu hiệu quả cao Tích hợp mạng thoại, mạng số liệu và mạng báo hiệu: Trong điện thoại IP, tín hiệu thoại, số liệu và ngay cả báo hiệu đều có thể đi trên cùng một mạng IP. Điều này sẽ tiết kiệm được chi phí đầu tư để xây dựng những mạng riêng rẽ. Khả năng mở rộng: Nếu như các hệ tổng đài thường là những hệ thống kín, thì rất khó để thêm vào đó những tính năng thì các thiết bị trong mạng Internet thường có khả năng thêm vào những tính năng mới. Chính tính mềm dẻo đó mang lại cho dịch vụ điện thoại IP khả năng mở rộng dễ dàng hơn so với điện thoại truyền thống. Không cần thông tin điều khiển để thiết lập kênh truyền vật lý: Gói thông tin trong mạng IP truyền đến đích mà không cần một sự thiết lập kênh nào. Gói tin chỉ cần mang địa chỉ của nơi nhận cuối cùng là thông tin đó có thể đến được đích. Do vậy, việc điều khiển cuộc gọi trong mạng IP chỉ cần tập trung vào chức năng cuộc gọi mà không cần phải tập trung vào chức năng thiết lập kênh. Quản lý băng thông: Trong điện thoại chuyển mạch kênh tài nguyên băng thông cung cấp cho một cuộc thoại là cố định, nhưng trong điện thoại IP việc phân chia tài nguyên cho các cuộc thoại linh hoạt hơn nhiều. Khi một cuộc liên lạc diễn ra, nếu lưu lượng của mạng thấp thì băng thông dành cho liên lạc sẽ cho chất lượng thoại tốt nhất có thể, nhưng khi lưu lượng của mạng cao thì mạng sẽ hạn chế băng thông của từng cuocj gọi ở múc duy trì chất lượng thoại chấp nhận được nhằm phục vụ cùng lúc được nhiều người nhất. Điểm này cũng là một yếu tố làm tăng hiệu quả sử dụng của điện thoại IP.Việc quản lý băng thông một cách tiết kiệm như vậy cho phép người ta nghĩ tới những dịch vụ cao cấp hơn như điện thoại hội nghị (là loại điện thoại để bàn VoIP dựa trên SIP có khả năng mở rộng cao với công nghệ hàng đầu. Điện thoại hội nghị mang lại âm thanh rõ nét tuyệt vời trong toàn bộ phòng họp trên hệ thống điện thoại VoIP), điều mà với công nghệ chuyển mạch cũ thì không thực hiện vì chi phí quá cao. Nhiều tính năng dịch vụ: Tính linh hoạt của mạng IP cho phép tạo ra nhiều tính năng mới trong dịch vụ thoại như: Cho biết thông tin về người gọi tới hay một thuê bao điện thoại IP có thể có nhiều số liên lạc mà chỉ cần một thiết bị đầu cuối duy nhất. Khả năng multimedia: Trong một cuộc gọi người sử dụng có thể vừa nói chuyện vừa sử dụng các dịch vụ khác như truyền file, chia sẻ dữ liệu, hay xem hình ảnh của người nói chuyện bên kia. Sử dụng hiệu quả: Như đã biết VoIP truyền thoại qua mạng Internet và sử dụng giao thức IP, ngày nay IP là giao thức mạng được sử dụng rộng rãi nhất và có rất nhiều ứng dụng đang được khai thác trên cơ sở các giao thức của mạng IP, VoIP có thể kết hợp sử dụng các ứng dụng này để nâng cao hiệu quả sử dụng mạng. Kỹ thuật VoIP được sử dụng chủ yếu kết hợp với các mạng máy tính do đó có thể tận dụng được sự phát triển của công nghệ thông tin để nâng cao hiệu quả sử dụng, các phần mềm sẽ hỗ trợ rất nhiều cho việc khai thác các dịch vujcua mạng VoIP. Công nghệ thông tin càng phát triển thì việc khai thác càng có hiệu quả, sẽ xuất hiện nhiều dịch vụ mới hỗ trợ người sử dụng trong mọi lĩnh vực. Tuy nhiên công nghệ IP cũng có những hạn chế như: Kỹ thuật phức tạp: Truyền tín hiệu theo thời gian thực trên mạng chuyển mạch gói là rất khó thực hiện do mất gói trong mạng là không thể tránh và độ trễ không cố định của các gói thông tin khi truyền trên mạng. Để có được một dịch vụ thoại chấp nhận được cần phải có một kỹ thuật nén tín hiệu đạt được những yêu cầu khắt khe như: tỉ số nén lớn, có khả năng suy đoán và tạo lại thông tin của các gói bị thất lạc…Tốc độ xử lý của các bộ Codec (Coder and Decoder-bộ mã hóa và giải mã) phải đủ nhanh để không làm cuộc đàm thoại bị gián đoạn. Đồng thời cơ sở hạ tầng của mạng cũng cần được nâng cấp lên các công nghệ mới để có tốc độ cao hơn và có cơ chế thực hiện chức năng QoS (Quality of Service-chất lượng dịch vụ). Vấn đề bảo mật: Mạng Internet là mạng có tính rộng khắp và hỗn hợp, trông đó có rất nhiều loại máy tính khác nhau, các dịch vụ khác nhau cùng sử dụng chung một cơ sở hạ tầng. Do vậy không có gì đảm bảo rằng thông tin liên quan đến cá nhân cũng như số liên lạc truy nhập sử dụng dịch vụ của người dùng được giữ bí mật. Và nguy cơ nghe lén cuộc gọi VoIP khá cao do các gói dữ liệu phải chuyển tiếp qua nhiều trạm trung gian trước khi đến người nghe hoặc vấn đề truy cập trái phép (unauthorized access attack), hacker có thể lợi dụng các lỗ hổng bảo mật để xâm nhập vào hệ thống mạng. Ngoài ra: VoIP có thể gặp những vấn đề như không thể sử dụng được dịch vụ khi cúp điện, không thể kết nối đến các dịch vụ khẩn như: cấp cứu, báo cháy... ) Ứng dụng của VoIP: + Internet Telephone: là thiết bị giống như điện thoại thông thường nhưng có thể kết nối vào mạng máy tính đồng thời có thể hỗ trợ hoặc không hỗ trợ kết nối vào mạng điện thoại công cộng PSTN. Internet Telephone còn có khả năng truyền và nhận tín hiệu âm thanh trực tiếp từ các mạng số liệu, nó có thể sử dụng được như một thiết bị truy cập Internet thông thường. Internet Telephone trong tương lai sẽ phát triển mạnh với mô hình nhà cung cấp dịch vụ. + Gateway IP – PSTN: Để có thể sử dụng mạng VoIP với mạng điện thoại công cộng PSTN thì gateway IP – PSTN là một cổng kết nối cho phép trao đổi các thông tin trên hai mạng. Gateway có thể trực tiếp hai mạng nói trên hoặc có thể sử dụng kết hợp với các PBX. Gateway IP – PSTN có hai giao diện chính đó là: giao diện với mạng PSTN và giao diện với mạng Internet. Gateway có nhiệm vụ chuyển đổi các tín hiệu cũng như chuyển đổi và xử lý các bản tin báo hiệu sao cho phù hợp với các giao diện + Các ứng dụng mở rộng: Trên cơ sở gateway IP – PSTN, chúng ta có thể phát triển thiết kế gateway IP – mobile để có thể trực tiếp trao đổi thông tin giữa mạng di động với mạng Internet. Điều này có ý nghĩa hết sức to lớn trong thời điểm thông tin di động đang phát triển trên khắp toàn cầu. Người sử dụng máy di động không chỉ có thể liên lạc được mà còn có khả năng truy nhập thông tin và sử dụng các dịch vụ Internet. Có thể mở rộng kết hợp với các ứng dụng web phone. Ngoài ra có thể phát triển các ứng dụng VoIP như truyền hình hội thảo hay điện thoại có hình. Như vậy điện thoại IP chứng tỏ nó là một loại hình dịch vụ mới rất có tiềm năng. Trong tương lai điện thoại IP sẽ cung cấp các dich vụ hiện có của điênj thoại trong mạng PSTN và các dịch vụ mới của riêng nó nhằm đem lại lợi ích cho đông đảo người dùng. Tuy nhiên điện thoại IP với tư cách là một dịch vụ sẽ không trở nên hấp dẫn hơn PSTN vì nó chạy trên mạng IP. Khách hàng chỉ chấp nhận loại dịch vụ này vì nó đưa ra được một chi phí thấp và những tính năng vượt trội hơn so với dịch vụ điện thoại hiện tại. Các hình thức truyền thoại qua IP 1.3.1 Mô hình PC to PC Trong mô hình này, mỗi máy tính cần được trang bị một sound card, một microphone, một speraker và được kết nối trực tiếp với mạng Internet thông qua modem hoặc card mạng. Mỗi máy tính được cung cấp một địa chỉ IP và hai máy tính, vậy là đã có thể trao đổi tín hiệu thoại với nhau thông qua mạng Internet. Tất cả các thao tác như lấy mẫu tín hiệu âm thanh, mã hóa và giải mã, nén và giải nén tín hiệu đều được máy tính thực hiện. Trong mô hình này chỉ có những máy tính nối với cùng một mạng mới có khả năng trao đổi thông tin với nhau. Mô hình PC to phone Mô hình PC to phone là một mô hình được cái tiến hơn so với mô hình PC to PC. Mô hình này cho phép người sử dụng máy tính có thể thực hiện cuộc gọi đến mạng PSTN thông thường và ngược lại. Trong mô hình này mạng Internet và mạng PSTN có thể giao tiếp với nhau nhờ một thiết bị đặc biệt dó là gateway. Đây là mô hình cơ sở để dẫn tới việc kết hợp giữa mạng Internet và mạng PSTN cũng như các mạng GSM hay đa dịch vụ khác. Mô hình phone to phone Đây là mô hình mở rộng của mô hình PC to phone, sử dụng Internet làm phương tiện liên lạc giữa các mạng PSTN. Tất cả các mạng PSTN đều kết nối với mạng Internet thông qua các gateway. Khi tiến hành cuộc gọi, mạng PSTN sẽ kết nối đến gateway gần nhất, tại đây địa chỉ sẽ được chuyển đổi từ địa chỉ PSTN sang địa chỉ IP để có thể định tuyến các gói tin đến được mạng đích. Đồng thời gateway nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu thoại tương tự thành dạng số sau đó mã hóa, nén, đóng gói lại và gửi qua mạng. Mạng đích cũng được kết nối với gateway và tại đó địa chỉ lại được chuyển đổi trở thành địa chỉ PSTN và tín hiệu được giải nén, giải mã, rồi chuyển đổi ngược lại thành tín hiệu tương tự gửi vào mạng PSTN đến đích. Cơ chế làm việc của VoIP: Khi nói vào ống nghe hay microphone, giọng nói sẽ tạo ra tín hiệu điện từ, đó là những tín hiệu analog. Tín hiệu analog được chuyển sang tín hiệu số dùng thuật toán đặc biệt để chuyển đổi. Những thiết bị khác nhau có cách chuyển đổi khác nhau như IP phony hay soft phone, nếu dùng điện thoại analog thông thường thì cần một Telephone Adapter (TA). Sau đó giọng nói được số hóa sẽ được đóng vào gói tin và gởi trên mạng IP. Trong suốt tiến trình một giao thức như SIP hay H323 sẽ được dùng để điểu khiển cuộc gọi như là thiết lập, quay số, ngắt kết nối… và RTP thì được dùng cho tính năng đảm bảo độ tin cậy và duy trì chất lượng dịch vụ trong quá trình truyền. Số hóa tín hiệu Analog: Biểu diễn tín hiệu tương tự(analog) thành dạng số (digital) là công việc khó khăn. Vì bản thân dạng âm thanh như giọng nói con người ở dạng analog do đó cần một số lượng lớn các giá trị digital để biểu diễn biên độ (amplitude), tần số(frequency) và pha (phase), chuyển đổi những giá trị đó thành dạng số nhị phân (zero và one) là rất khó khăn. Cần thiết cần có cơ chế dùng để thực hiện sự chuyển đổi này và kết quả của sự phát triển này là sự ra đời của những thiết bị được gọi là codec (coder-decoder) hay là thiết bị mã hóa và giải mã. Tín hiệu đện thoại analog được đặt vào đầu vào của thiết bị codec và được chuyển đổi thành chuỗi số nhị phân ở đầu ra. Sau đó quá trình này thực hiện trở lại bằng cách chuyển chuỗi số thành dạng analog ở đầu cuối, với cùng quy trình codec. Lấy mẫu (Sampling): Tín hiệu âm thanh trên mạng điện thoại có phổ năng lượng đạt đến 10Khz. Tuy nhiên, hầu hết năng lượng đều tập trung ở phần thấp hơn trong dải này. Do đó để tiết kiệm băng thông trong các hệ thống truyền được ghép kênh theo FDM và cả TDM. Các kênh điện thoại thường giới hạn băng tần trong khoảng từ 300 đến 3400Hz. Tuy nhiên trong thực tế sẽ có một ít năng lương nhiễu được chuyển qua dưới dạng các tần số cao hơn tần số hiệu dụng 3400Hz. Vì thế phổ tẩn số có thể được mở rộng đến 4Khz, theo lý thuyết Nyquist: khi một tín hiệu thì được lấy mẫu đồng thời ở mỗi khoảng định kì và có tốc độ ít nhất bằng hai lần phổ tần số cao nhất, sau đó những mẫu này sẽ mang đủ thông tin để cho phép việc tái tạo lại chính xác tín hiệu ở thiết bị nhận. Với phổ tần số cao nhất cho thoại là 4000Hz hay 8000 mẫu được lấy trong một giây, khoảng cách giữa mỗi mẫu là 125 micro giây. Lượng tử hoá (Quantization): Tiến trình kế tiếp của số hóa tín hiệu tuần tự là biểu diễn giá trị chính xác cho mỗi mẫu được lấy. Mỗi mẫu có thể được gán cho một giá trị số, tương ứng với biên độ (theo chiều cao) của mẫu. Sau khi thực hiện giới hạn đầu tiên đối với biên độ tương ứng với dải mẫu, đến lượt mỗi mẫu sẽ được so sánh với một tập hợp các mức lượng tử và gán vào một mức xấp xỉ với nó. Qui định rằng tất cả các mẫu trong cùng khoảng giữa hai mức lượng tử được xem có cùng giá trị. Sau đó giá trị gán được dùng trong hệ thống truyền. Sự phục hồi hình dạng tín hiệu ban đầu đòi hỏi thực hiện theo hướng ngược lại. Mã hóa (Encoding): Mỗi mức lượng tử được chỉ định một giá trị số 8 bit, kết hợp 8 bit có 256 mức hay giá trị. Qui ước bit đầu tiên dùng để đánh dấu giá trị âm hoặc dương cho mẫu. Bảy bít còn lại biểu diễn cho độ lớn; bit đầu tiên chỉ nửa trên hay nửa dưới của dãy, bit thứ hai chỉ phần tư trên hay dưới, bit thứ 3 chỉ phần tám trên hay dưới và cứ thế tiếp tục. Ba bước tiến trình này sẽ lặp lại 8000 lần mỗi giây cho dịch vụ kênh điện thoại. Dùng bước thứ tư là tùy chọn để nén hay tiết kiệm băng thông. Với tùy chọn này thì một kênh có thể mang nhiều cuộc gọi đồng thời. Nén giọng nói(Voice Compression): Mặc dù kĩ thuật mã hóa PCM 64 Kps hiện hành là phương pháp được chuẩn hóa, nhưng có vài phương pháp mã hóa khác được sử dụng trong những ứng dụng đặc biệt. Các phương pháp này thực hiện mã hóa tiếng nói với tốc độ nhỏ hơn tốc độ của PCM, nhờ đó tận dụng được khả năng của hệ thống truyền dẫn số. Chắc hẳn, các mã hóa tốc độ thấp này sẽ bị hạn chế về chất lượng, đặt biệt là nhiễu và méo tần số. Packetizing voice: Mỗi khi giọng nói đã được số hoá và được nén lại, nó phải được chia thành những phần nhỏ, để đặt vào gói IP, VoIP thì không hiệu quả cho những gói tin nhỏ, trong khi những gói tin lớn thì tạo ra nhiều độ trễ, do ảnh hưởng của vài loại header mà kích thưóc cuả dữ liệu thoại (voice data ) cũng sẽ ảnh hưởng. Ví dụ header của IP, UDP, RTP là 40 byte, nếu gói tin voice cũng chỉ khoảng 40 byte thì hoàn toàn không hiệu quả, kích thước gói tin lớn nhất có thể trong môi trường Ethernet là 1500 byte, dùng 40 byte cho header còn lại 1460 byte có thể sử dụng cho phần dữ liệu thoại, tương đương với 1460 mẫu (samples) không được nén hay thời gian để đặt phần dữ liệu vào gói tin. Nếu gói bị mất nhiều hay đến đích không đúng thứ tự sẽ làm cho cuộc thoại bị ngắt quãng. Thông thường, cần khoảng 10s đến 30 s (trung bình là 20s) để đặt dữ liệu thoại vào bên trong gói tin, ví dụ phần dữ liệu thoại (voice data) vơí kích thước 160 byte không nén cần khoảng 20s để đặt phần dữ liệu thoại vào bên trong gói tin. Số lượng dữ liệu thoại bên trong gói tin cần cân bằng giữa sự hiệu quả trong sử dụng băng thông và chất lượng của cuộc thoại. Các vấn đề chất lượng của VoIP: Đòi hỏi cơ bản nhất của hệ thống VoIP là phải có chất lượng thoại tương đương với chất lượng thoại trong mạng PSTN. Chất lượng thoại được chia thành các cấp độ khác nhau, việc đánh giá chất lượng thoại còn mang tính chủ quan nhưng cũng có một số tham số được dùng để đánh giá chất lượng thoại. Có 3 tham số chính quyết định chất lượng thoại đó là : trễ, trượt và mất gói. Chất lượng như nói chuyện trực tiếp  Chất lượng điện thoại  Có thể hiểu được ý nhưng chất lượng chưa tốt lắm  Không hiểu hết từ nhưng hiểu ý của người nói  Không hiểu được từ và ý của người nói  Hình 1.4 Các mức độ đánh giá chất lượng thoại Trễ (Delay): Trễ là một nhân tố ảnh hưởng nhiều đến chất lượng thoại, thời gian trễ lớn làm giảm chất lượng thoại rất nhiều. Mỗi hệ thống truyền thông chỉ cho phép một giới hạn trễ nhất định, khi thời gian trễ trong hệ thống vượt quá 400ms thì chất lượng cuộc liên lạc là không chấp nhận được. Thời gian trễ có thể chấp nhận được nằm trong khoảng từ 200ms đến 400ms. Muốn đạt được chất lượng cuộc gọi tốt thì thời gian trễ yêu cầu không quá 200ms. Thời gian trễ được phân chia thành 2 loại là thời gian trễ cố định (như thời gian trễ truyền dẫn) và trễ biến đổi (như thời gian trễ do xếp hàng đợi ở router). Yêu cầu giảm trễ là rất cần thiết trong hệ thống VoIP để có thể nâng cao chất lượng dịch vụ. Trượt (Jitter): Trượt là sự chênh lệch về thời gian đén của các gói trong mạng gây ra do sự chênh lệch thời gian truyền dẫn của các gói thoại theo các đường khác nhau từ nguồn đến đích. Để có thể tái tạo tiếng nói một cách chính xác trung thực thì bên bên thu cần phải loại bỏ Jitter. Phương pháp được sử dụng để loại bỏ Jitter hiện đang được sử dụng là dùng bộ đệm. Các gói sau khi nhận sẽ được lưu trong bộ đệm và sẽ được xử lý lần lượt. Dùng bộ đệm sẽ tránh được những thời gian trễ lớn của các gói tin. Nhưng bù lại thì bộ đệm làm tăng thêm thời gian trễ trong hệ thống, thời gian trượt càng lớn thì dung lượng bộ đệm cũng phải lớn. Nhưng bộ đệm càng lớn thì thời gian trễ gây ra càng lớn. Do vậy việc tính toán dung lượng của bộ đệm thích hợp với từng hệ thống là rất cần thiết, sao cho tránh được trượt mà thời gian trễ không làm giảm chất lượng của hệ thống. Mất gói (packet loss): Mạng Internet không thể đảm bảo rằng tất cả các gói tin đều được chuyển giao. Các gói tin có thể bị mất trong trường hợp mạng bị quá tải, nghẽn mạng hoặc do đường kết nối không đảm bảo. Yêu cầu tỉ lệ mất gói là nhỏ hơn 10%. Do hạn chế của thời gian trễ nên các giao thức truyền bảo đảm không thích hợp để giải quyết vấn đề này. Để duy trì chất lượng thoại ở múc chấp nhận được mặc dù không thể tránh khỏi các nguyên nhân bất thường trong mạng, một số kỹ thuật đã được đưa ra. Đó là kỹ thuật thay thế các gói tin mất bằng những khoảng im lặng. Người ta cũng giảm số lượng các gói truyền qua mạng bằng kỹ thuật nén tín hiệu. Sử dụng bộ phận phát hiện tích cực thoại, khi hai bên không tích cực thoại thì không trao đổi thông tin và phát tạp âm dễ chịu, sử dụng phương pháp này làm tăng hiệu quả sử dụng kênh truyền. Ngoài ra cần nâng cao độ tin cậy của đường truyền như tăng tốc độ kênh truyền, tăng dung lượng hệ thống thiết bị truyền dẫn. CHƯƠNG 2 : KIẾN TRÚC HỆ THỐNG VoIP Kiến trúc và các giao diện của mạng VoIP : 2.1.1 Kiến trúc của mạng VoIP : Theo tiêu chuẩn của tổ chức ETSI, cấu hình chuẩn của mạng VoIP có thể gồm các phần sau: Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng IP. Mạng xương sống, mạng truy nhập Ip. Gateway điều khiển phương tiện. Gateway phương tiện. Gateway báo hiệu. Gatekeeper (GK). Mạng chuyển mạch (SCN). Thiết bị đầu cuối kết nối với mạng điện thoại SCN. Các dịch vụ đầu cuối (Back-end service). 2.1.2 Các giao diện của mạng VoIP: Các giao diện chuẩn của mạng VoIP gồm có: Giao diện A: Giao diện giữa thiết bị đầu cuối H.323 và GK. Giao diện B: Giao diện giữa thiết bị đầu cuối với gateway phương tiện. Giao diện C: Giao diện giữa gateway điều khiển phương tiện và gatekeeper. Giao diện D: giao diện giữa hai GK. Giao diện E: có hai loại giao diện E là Ea và Eb, trong đó Ea là giao diện giữa gateway phương tiện và mạng chuyển mạch, còn Eb là là giao diện giữa gateway báo hiệu với mạng SCN. Giao diện F: Giao diện giữa Back-end service và gateway điều khiển phương tiện. Giao diện G: Giao diện giữa Back-end service và GK. Giao diện H: Giao diện giữa thiết bị đầu cuối và mạng truy nhập IP. Giao diện I: Giao diện giữa mạng truy nhập IP và mạng xương sống IP. Giao diện J: Giao diện giữa gateway báo hiệu và gateway điều khiển phương tiện. Giao diện K: Giao diện giữa gateway điều khiển phương tiện và gateway phương tiện. Mỗi thiết bị đầu cuối giao tiếp với một GK và giao tiếp này giống như giao tiếp giữa thiết bị đầu cuối và GW. Có thể mỗi GK quản lý một vùng, có thể nhiều GK chia nhau quản lý từng phần của một vùng trong trường hợp một vùng có nhiều GK. Trong vùng quản lý của GK, các tín hiệu báo hiệu có thể được chuyển tiếp qua một hoặc nhiều GK. Do đó các GK phải có khả năng trao đổi các thông tin với nhau khi cuộc gọi có liên quan đến nhiều GK. Có thể sử dụng nhiều cách thức để nối hai GK hoặc một GK và một GW như: dành riêng, không dành riêng, theo khoảng thời gian hoặc theo nhu cầu. Các thành phần của mạng VoIP: 2.2.1 Thiết bị đầu cuối: Một thiết bị đầu cuối là một nút trong cấu hình chuẩn của mạng VoIP, nó có thể được kết nối với mạng sử dụng một trong các giao diện truy nhập. Một thiết bị đầu cuối có thể cho phép một thuê bao trong mạng IP thực hiện một cuộc gọi tới một thuê bao khác trong mạng chuyển mạch. Các cuộc gọi sẽ được nằm dưới sự giám sát của Gk của thiết bị đầu cuối mà thuê bao đã được đăng ký. Một thiết bị đầu cuối có thể bao gồm các khối chức năng sau: Chức năng đầu cuối H.225: thu và nhận các bản tin H.225 Chức năng đầu cuối H.245: thu và nhận các bản tin H.245 Bảo mật kênh truyền tải: đảm bảo tính bảo mật của kênh truyền tải thông tin kết nối với thiết bị đầu cuối. Bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối với thiết bị đầu cuối. Chức năng xác nhận: thiết lập đặc điểm nhận dạng khách hàng, thiết bị hoặc phần tử mạng. Non-repudiaiton evidence gathering: thu thập các thông tin dùng để xác nhận là bản tin báo hiệu hoặc bản tin chứa thông tin đã được truyền hoặc nhận chưa. Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng. Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên. Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng được ghi ra thiết bị ngoại vi. Mạng truy nhập IP: Mạng truy nhập IP cho phép thiết bị đầu cuối, gateway, gatekeeper truy nhập vào mạng IP thông qua cơ sở hạ tầng sẵn có. Một vài loại giao diện chuẩn truy nhập IP được sử dụng trong cấu hình chuẩn của mạng VoIP là: Truy nhập PSTN Truy nhập ISDN Truy nhập LAN Truy nhập cáp, DSL Truy nhập GSM Trên đây không phải là tất cả các giao diện truy nhập IP, bởi còn một vài loại khác đang được nghiên cứu để sử dụng trong mạng VoIP. Đăc điểm của các giao diện này có thể gây ảnh hưởng đến chất lượng và tính bảo mật của cuộc gọi VoIP. Gatekeeper: Gatekeeper là phần tử mạng chịu trách nhiệm quản lý việc đăng ký chấp nhận trạng thái của các thiết bị đầu cuối và gateway. Gatekeeper có thể tham gia vào việc quản lý vùng, xử lý cuộc gọi và báo hiệu cuộc gọi. Nó xác định định tuyến để truyền báo hiệu cuộc gọi và nội dung đối với mỗi cuộc gọi. Gatekeeper bao gồm các khối chức năng sau: Chuyển đổi địa chỉ E.164: chuyển đổi từ địa chỉ E.164 sang tên gọi H.323 Chuyển đổi tên gọi H.323: chuyển đổi từ tên gọi H.323 sang số E.164 Chuyển đổi địa chỉ H.225.0: chuyển đổi từ từ tên gọi H.323 sang địa chỉ Ip để truyền hoặc nhận các bản tin H.225.0 và truyền địa chỉ IP để truyền các bản tin H.225.0 bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp mạng. Dịch địa chỉ kênh thông tin: nhận và truyền địa chỉ IP của các kênh truyền tải thông tin, bao gồm cả mã lựa chọn nhà cung cấp mạng. Dịch địa chỉ kênh H.245: nhận và truyền địa chỉ IP phục vụ cho báo hiệu H.245, bao gồm cả mã lựa chọn cho nhà cung cấp mạng. GK H.225.0: truyền và nhận các bản tin H.225.0 GK H.245: truyền và nhận các bản tin H.245 Giao tiếp giữa các GK: thực hiện trao đổi thông tin giữa các GK. Đăng ký: cung cấp các thông tin cấn đăng ký khi yêu cầu dịch vụ. Xác nhận: thiết lập các đặc điểm nhận dạng của khách hàng, thiết bị đầu cuối hoặc các phần tử mạng. Điều khiển GK chấp nhận kênh thông tin: cho phép hoặc không cho phép sử dụng các kênh truyền tải thông tin. Non-repudiation evdence gathering: thu thập các thông tin để xác nhận là các bản tin báo hiệu hoặc bản tin chứa thông tin đã được truyền hoặc nhận chưa. Bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu kết nối GK với thiết bị đầu cuối. Tính cước: thu nhập thông tin để tính cước. Điều chỉnh tốc độ và giá cước: xác định tốc độ và giá cước sử dụng. Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng. Chức năng ghi các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng đã được ghi ra thiết bị ngoại vi. Gateway: Một gateway có thể kết nối vật lý một hoặc nhiều mạng IP với một hoặc nhiều mạng SCN. Một gateway có thể bao gồm: gateway báo hiệu, gateway điều khiển phương tiện và gateway phương tiện. Một hay một số chức năng này có thể thực hiện bởi GK hoặc một GW khác. Gateway báo hiệu (SGW): SGW cung cấp kênh báo hiệu giữa mạng IP và mạng SCN, SGW là phần tử trung gian chuyển đổi báo hiệu trong mạng IP và báo hiệu trong mạng SCN. SGW bao gồm các chức năng sau: Kết cuối các giao thức điều khiển cuộc gọi. Kết cuối báo hiệu từ mạng SCN: phối hợp hoạt động với chức năng báo hiệu của gateway điều khiển phương tiện. Chức năng báo hiệu: chuyển đổi giữa báo hiệu IP với báo hiệu mạng SCN khi phối hợp hoạt động với gateway điều khiển phương tiện. Bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính năng bảo mật của kênh báo hiệu từ GW. Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi các bản tin báo hiệu và bản tin thông tin truyền và nhận. Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng ra thiết bị ngoại vi. OAM & P: vận hành quản lý và bảo dưỡng thông qua các giao diện logic cung cấp các thông tin không trực tiếp phục vụ cho điều khiển cuộc gọi tới các phần tử quản lý hệ thống. Chức năng quản lý : giao diện với hệ thống quản lý mạng. Giao diện mạng chuyển mạch gói: kết cuối mạng chuyển mạch gói. Gateway truyền tải kênh thoại (MGW): MGW cung cấp phương tiện để thực hiện chức năng chuyển đổi mã hóa. Nó chuyển đổi giữa các mã hóa truyền trong mạng IP (mã này được truyền trên kênh RTP/UDP/IP) với các mã hóa truyền trong mạng SCN (mã PCM, GSM). MGW bao gồm các chức năng sau: Chức năng chuyển đổi địa chỉ kênh thông tin: cung cấp địa chỉ IP cho các kênh truyền và nhận. Chức năng chuyển đổi luồng: chuyển đổi giữa các luồng thông tin giữa mạng IP và mạng SCN bao gồm việc chuyển đổi mã hóa và triệt tiếng vọng. Chức năng dịch mã hóa: định tuyến các luồng thông tin giữa mạng IP và mạng SCN. Bảo mật kênh thông tin: đảm bảo tính riêng tư của kênh thông tin giữa mạng IP và mạng SCN. Bảo mật kênh thông tin bao gồm tất cả các phần cứng và giao diện cần thiết để kết cuối cuộc gọi chuyển mạch kênh. Nó phải bao gồm các bộ mã hóa và giải mã PCM luật A (theo tiêu chuẩn Bắc Mĩ) và PCM luật U (theo tiêu chuẩn Châu Âu). Kết nối chuyển mạch gói: bao gồm tất cả các giao thức liên quan đến việc kết nối kênh thông tin trong mạng chuyển mạch gói, gồm các bộ mã hóa và giải mã có thể được sử dụng. Giao diện với mạng SCN: kết cuối và điều khiển các kênh mạng như kênh DS0 từ mạng SCN. Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa IP và SCN: chuyển đổi giữa kênh mang thông tin thoại, fax, số liệu của SCN và các gói dữ liệu trong mạng chuyển mạch gói. Nó cũng thực hiện chức năng xử lý tín hiệu thích hợp như: nén tín hiệu thoại, triệt tiếng vọng, triệt khoảng im lặng, mã hóa, chuyển đổi tín hiệu fax, điều tiết tốc độ cho modem tương tự. Thêm vào đó nó còn thực hiện chuyển đổi giữa tín hiệu DTMF trong mạng SCN và các tín hiệu thích hợp trong mạng chuyển mạch gói khi mà các bộ mã hóa tín hiệu thoại không mã hóa tín hiệu DTMF. Chức năng chuyển đổi kênh thông tin giữa IP và SCN cũng có thể thu thập thông tin về lưu lượng gói và chất lượng kênh đối với mỗi cuộc gọi để sử dụng trong việc báo cáo chi tiết và điều khiển cuộc gọi. Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi các bản tin báo hiệu và các bản tin thông tin truyền và nhận. Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng ra thiết bị ngoại vi. OAM & P: vận hành quản lý và bảo dưỡng thông qua các giao diện logic cung cấp các thông tin không trực tiếp phục vụ cho điều khiển cuộc gọi tới các phần tử quản lý hệ thống. Chức năng quản lý: giao diện với hệ thống quản lý mạng. Giao diện mạng chuyển mạch gói: kết cuối mạng chuyển mạch gói. Gateway điều khiển truyền tải kênh thoại (MGWC): MGWC đóng vai trò phần tử kết nối MGW, SGW và GK, nó cung cấp chức năng xử lý cuộc gọi cho GK, điều khiển MGW nhận thông tin báo hiệu SCN từ SGW và thông tin báo hiệu IP từ GK. GMWC bao gồm các khối chức năng sau: Chức năng GW H.225.0: truyền và nhận các bản tin H.225.0 Chức năng GW H.245: truyền và nhận các bản tin H.245 Chức năng xác nhận: thiết lập đặc điểm nhận dạng của người sử dụng thiết bị hoặc phần tử mạng. Chức năng điều khiển GW chấp nhận luồng dữ liệu: cho phép hoặc không cho phép một luồng dữ liệu. Non-repudiaiton evidence gathering: thu thập thông tin dùng để xác nhận là bản tin báo hiệu hoặc là bản tin chứa thông tin đã được truyền hoặc nhận chưa. Báo hiệu chuyển mạch gói: bao gồm tất cả các loại báo hiệu cuộc gọi có thể thực hiện bởi các đầu cuối trong mạng. Ví dụ như theo chuẩn H.323 thì bao gồm: H.225.0, Q.913, H.225.0 RAS và H.245. Đối với một đầu cuối H.323 chỉ nhận thì nó bao gồm H225.0 RAS mà không bao gồm H.245. Giao diện báo hiệu chuyển mạch gói: kết cuối giao thức báo hiệu chuyển mạch gói. Nó chỉ lưu lại vừa đủ thông tin trạng thái để quản lý giao diện. Về thực chất giao diện báo hiệu mạng chuyển mạch gói trong MGWC không kết nối trực tiếp với MGW như là các thông tin truyền từ MGWC tới MGW thông qua chức năng điều khiển cuộc gọi. Điều khiển GW: bao gồm các chức năng điều khiển kết nối logic, quản lý tài nguyên, chuyển đổi giao diện. Giám sát tài nguyên từ xa: bao gồm giám sát độ khả dụng của các kênh trung kế của MGW, dải thông và độ khả dụng cho tỷ lệ định tuyến thành công cuộc gọi trong IP. Chức năng điều khiển cuộc gọi: lưu giữ các trạng thái cuộc gọi của GW. Chức năng điều khiển cuộc gọi bao gồm tất cả các chức năng điều khiển kết nối logic của GW. Quản lý tài nguyên MGW: cấp phát tài nguyên cho MGW. Chức năng báo hiệu: chuyển đổi giữa báo hiệu mạng IP và báo hiệu mạng SCN trong phối hợp hoạt động với SGW. Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định và ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên. Chức năng báo cáo các bản tin sử dụng: báo cáo các bản tin sử dụng được ghi ra thiết bị ngoại vi. OAM & P: vận hành quản lý và bảo dưỡng thông qua các giao diện logic cung cấp các thông tin không trực tiếp phục vụ cho điều khiển cuộc gọi tới các phần tử quản lý hệ thống. Chức năng quản lý: giao diện với hệ thống quản lý mạng. Giao diện mạng chuyển mạch gói: kết cuối mạng chuyển mạch gói. CHƯƠNG 3: CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VoIP Giao thức báo hiệu H.323: Giao thức H.323 là chuẩn do ITU-T phát triển cho phép truyền thông đa phương tiện qua các hệ thống dựa trên mạng chuyển mạch gói (ví dụ như Internet). H.323 cung cấp nền tảng kĩ thuật cho truyền thoại, hình ảnh, số liệu một cách đồng thời qua mạng IP, giải quyết các ứng dụng cốt lõi của điện thoại IP (định nghĩa tiêu chuẩn về độ trễ, các mức ưu tiên…). H323 bao gồm cả chức năng điều khiển cuộc gọi, quản lý thông tin đa phương tiện, quản lí băng thông, cung cấp giao diện giữa mạng LAN và các mạng khác. Hình 3.1 cấu trúc H.323 Hình 3.2 sơ đồ khối thiết bị đầu cuối H.323 3.1.1 Giao thức RAS (Registration Admission and Status): Các bản tin RAS được dùng để trao đổi giữa các đầu cuối và các Gatekeeper cho các chức năng như tìm Gatekeeper, đăng kí, quản lí băng thông… Kênh báo hiệu RAS được tải đi trong gói tin UDP mang thông điệp dùng trong quá trình tìm Gatekeeper và đăng ký. Các bản tin dùng trong RAS: Thông điệp Ý nghĩa Gatekeeper Request (GRQ) Gatekeeper Confirm (GCF) Gatekeeper Reject (GRJ) Registration Request (RRQ) Registration Confirm (RCF) Registration Reject (RRJ) Unregistration Request (URQ) Unregistration Confirm (UCF) Unregistration Reject (URJ) Location Request (LRQ) Location Confirm (LCF) Location Reject (LRJ) Admission Request (ARQ) Admission Confirm (ACF) Admission Reject (ARJ) Bandwidth Change Request(BRQ) Bandwidth Change Confirm(BCF) Bandwidth Change Reject (BRJ) Information Request (IRQ) Information Request Respond(IRR) Yêu cầu thăm dò gatekeeper Gatekeeper cho phép đăng ký Gatekeeper không cho phép đăng ký Yêu cầu đăng ký Xác nhận đăng ký Từ chối đăng ký Yêu cầu hủy đăng ký Xác nhận hủy đăng ký Từ chối hủy đăng ký Yêu cầu định vị Khẳng định định vị Từ chối định vị Yêu cầu kết nạp cuộc gọi Xác nhận kết nạp cuộc gọi Từ chối kết nạp cuộc gọi Yêu cầu thay đổi thông lượng cuộc gọi Xác nhận thay đổi thông lượng cuộc gọi Từ chối thay đổi thông lượng cuộc gọi Yêu cầu thông tin điểm cuối Trả lời yêu cầu thông tin 3.1.2 Giao thức báo hiệu cuộc gọi H225 (Q.931): H225 được dùng để thiết lập liên kết giữa các điểm cuối H323 ( đầu cuối, gateway ), qua liên kết đó dữ liệu thời gian thực sẽ được truyền đi. Do yêu cầu tin cậy nên các thông báo của H225 sẽ được truyền đi trong gói tin TCP. Các thông điệp Q.931 sử dụng trong báo hiệu cuộc gọi : Thông điệp Ý nghĩa Sử dụng Alerting Call proceeding Connect Connect Acknowledge Release Complete Setup Setup Acknowledge User Information Progress Hồi âm chuông Cuộc gọi đang được xử lý Bị gọi chấp nhận cuộc gọi Phúc đáp Giải phóng kênh điều khiển cuộc gọi Yêu cầu thiết lập cuộc gọi Phúc đáp Thông tin bổ xung Đang xử lý quá trình nhận Bắt buộc Bắt buộc Bắt buộc Tùy chọn Bắt buộc Bắt buộc Tùy chọn Tùy chọn Tùy chọn 3.1.3 Giao thức vận chuyển thời gian thực RTP/RTCP: RTP: Là một thủ tục dựa trên kĩ thuật IP tạo ra các hỗ trợ truyền tải các dữ liệu yêu cầu thời gian thực. RTP được coi như một giao thức truyền từ đầu cuối đến đầu cuối (end to end) phục vụ truyền dữ liệu thời gian thực như audio và video. RTP thực hiện việc quản lý về thời gian truyền dữ liệu và nhận dạng dữ liệu được truyền, nhưng RTP không cung cấp bất cứ một cơ chế nào đảm bảo thời gian truyền và cũng không cung cấp bất cứ một cơ chế nào giám sát chất lượng dịch vụ. Tương tự như các giao thức truyền dẫn khác, gói tin RTP bao gồm hai phần là header và data. Nhưng không giống các giao thức truyền dẫn khác là sử dụng các trường tong header để thực hiện các chức năng điều khiển, RTP sử dụng một cơ chế điều khiển độc lập trong định dạng của gói tin RTCP để thực hiện các chức năng này. RTCP: RTCP là giao thức hỗ trợ cho RTP, giám sát chất lượng của quá trình phân phối dữ liệu và cung cấp thông tin phản hồi về chất lượng truyền dữ liệu. Giao thức điều khiển này cho phép gửi các thông số về bên thu và sự thích nghi với bên phát cho phù hợp với bên phát. Mỗi người tham gia một phiên truyền RTP phải gửi định kỳ các gói RTCP tới tất cả những người khác cũng tham gia phiên truyền. Tùy theo mục đích mà RTCP thực hiện 4 chức năng: Chức năng chính của RTCP là cung cấp một sự phản hồi chất lượng của dữ liệu. Các thông tin đó giúp cho ứng dụng thực hieenjchuwcs năng điều khiển luồng và quản lý tắc nghẽn, các thông tin còn được sử dụng để chuẩn đoán kết quả. RTCP cung cấp sự nhận dạng mà được sử dụng để tập hợp các kiểu dữ liệu khác nhau. Điều này là cần thiết vì khả năng này không được RTP cung cấp. Nhờ việc định kỳ gửi các gói tin RTCP mà mỗi phiên truyền có thể theo dõi được số người tham gia. RTP không thể sử dụng được cho mục đích này khi một ai đó khôn gửi dữ liệu mà chỉ nhận dữ liệu từ những người khác. Cuối cùng là một chức năng lựa chọn cho phép có thêm thông tin về những người tham gia vào phiên truyền. Tùy thuộc vào giao thức RTP được sử dụng cho loại dữ liệu nào mà RTCP cung cấp các thông báo điều khiển khác nhau. Có 4 loại thông báo điều khiển chính được giao thức RTCP cung cấp là: Sender report (RT): thông báo này chứa các thông tin thống kê liên quan đến kết quả truyền như: tỷ lệ tổn hao, số gói dữ liệu bị mất, khoảng trễ. Các thông báo này phát ra từ phía phát trong một phiên truyền thông. Receiver report (RR): thông báo này chứa các thông tin thống kê liên quan đến kết quả nhận giữa các điểm cuối. Các thông báo này được phát ra từ phía thu trong một phiên truyền thông. Source description (SDES): thông báo này bao gồm các thông số mo tả nguồn như: tên, vị trí… Application (APP): thông báo cho phép truyền các dữ liệu ứng dụng. Giao thức giữ trước tài nguyên (RSVP): Giao thức RSVP được sử dụng như một giao thức báo hiệu hỗ trợ cho RTP, mục đích của RSVP là cung cấp một cơ chế đảm bảo băng thông cho các hoạt độngcủa các ứng dụng. RSVP gửi tham số chất lượng dịch vụ QoS kết hợp với các dữ liệu thời gian thực được truyền trên mạng TCP/IP. Hỗ trợ giao thức RTP, giao thức RSVP có thể giải quyết các lỗi xảy ra trên đường truyền để đảm bảo các tham số chất lượng. Thật vậy, giao thức RTP chỉ hỗ trợ việc truyền thông điểm - điểm và không quản lý các tham số liên kết trên mạng. RSVP không những tác động ở máy phát, máy thu mà còn tác động trên cả các router trong mạng. RSVP thiết lập và duy trì kết nối duy nhất cho một luồng dữ liệu, xác lập một hệ thống quản lý thứ tự các gói và tạo modun điều khiển để quản lý các nguồn tài nguyên của các nút mạng khác nhau. RSVP đưa ra một mô hình tối ưu để liên kết các dữ liệu từ một nguồn tới nhiều đích. RSVP đóng vai trò quản lý bằng cách lập các host đích để tự thích nghi các tham số chất lượng giữa khả năng cung cấp và nhu cầu đáp ứng. Việc dành riêng các tài nguyên được yêu cầu bởi bên thu bằng cách phát một yêu cầu chất lượng dưới dạng một bản tin RSVP tương thích vói nhu cầu của chúng. Thực tế sử dụng RSVP nhằm đảm bảo chất lượng trong việc truyền tin. Để đảm bảo đường truyền thông suốt các điểm cuối phải hoạt động ở chế độ kết nối. Máy thu phải thường xuyên gửi cac sbanr tin RSVP đến các router để đảm bảo thông suốt đường truyền. Hoạt động của H.323: Hình 3.3 mô tả hoạt động của H.323 Hoạt động phát hiện gatekeeper: Là hoạt động bắt buộc đối với mỗi điểm cuối khi nó đăng nhập mạng. Đầu cuối gửi bản tin yêu cầu gatekeeper (GRQ), gatekeeper đáp ứng lại với bản tin xác nhận (RCF), nếu Gatekeeper chọn không làm Gatekeeper cho điểm cuối sẽ gửi bản tin GRJ. Tiến trình phát hiện gatekeeper có thể thực hiện băng hai cơ chế: Theo cơ chế unicast: các bản tin GRQ sẽ được gởi trên cổng 1719 của giao thức UDP với đia chỉ IP mặc định đã được cấu hình cho nó. Theo cơ chế multicast: phát bản của nó theo địa chỉ multicast 224.0.1.41, vì nó không được cấu hình địa chỉ IP mặc định của gatekeeper trên mạng. Như vậy, một đầu cuối có thể nhận được nhiều bản tin GCF từ các gatekeepper trên mạng. Khi đó, nó phải có cơ chế để lựa chọn gatekeeper. Hoạt động đăng ký với gatekeeper: Khi hoạt động phát hiện gatekeeper xảy ra, tiến trình đăng ký bắt đầu. Hoạt động này định nghĩa một điểm cuối tham gia vào một vùng như thế nào và cung cấp cho Gatekeeper số cổng và địa chỉ của nó. Hình 3.4 tiến trình đăng ký với gatekeeper Điểm cuối gửi bản tin yêu cầu đăng ký RRQ tới Gatekeeper Gatekeeper đáp ứng với bản tin công nhận đăng ký RCF hoặc bản tin từ chối đăng ký RRJ. Điểm cuối hoặc gatekeeper đều có thể hủy bỏ việc đăng ký, sự hủy bỏ kết nối từ điểm cuối: Điểm cuối gửi bản tin yêu cầu hủy đăng ký URQ. Gatekeeper đáp ứng với bản tin công nhận hủy đăng ký UCF hoặc bản tin từ chối hủy đăng ký URJ. Tương tự, quá trình 5 và 6 là trình bày sự hủy đăng ký từ gatekeeper với bản tin URQ và điểm cuối đáp ứng lại với bản tin UCF. Thiết lập kênh media: Kênh điểu khiển H.245 được thiết lập giữa gateway A và gateway B, Gateway A sử dụng H.245 để đưa ra khả năng của nó bằng cách gửi bản tin Terminal Capability Set đến Gateway B. Hình 3.5 tiến trình thiết lập kênh media Tiến trình: Gateway A trao đổi khả năng của nó với Gateway B bằng cách gửi bản tin Terminal Capability Set H.245 Gateway B gửi bản tin công nhận khả năng của Gateway A bằng các bản tin công nhận Terminal Capability Set Acknowledge Gateway B trao đổi khả năng của nó với Gateway A bẳng cách gửi bản tin Terminal Capability Set Gateway a gửi bản tin công nhận khả năng của Gateway B bằng các bản tin công nhận Terminal Capability Set Acknowledge Gateway A mở kênh Media với Gateway B bằng cách gửi bản tin Open Logical Channel và địa chỉ truyền tải của kênh RTCP(nếu luồng Media được quản lý bởi RTCP) Gateway B công nhận sự thiết lập kênh logic của Gateway A bằng cách gửi bản tin Open Logical Channel Acknowledge, bản tin này gồm: Địa chỉ truyền tải RTP được phân phối bởi Gateway B (địa chỉ này sẽ được sử dụng để truyền luồng media RTP) Địa chỉ RTCP nhận được từ Gateway A Gateway B mở kênh media với Gateway A bằng cách gửi bản tin Open Logical Channel và địa chỉ truyền tải của kênh RTCP Để hoàn thành việc thiết lập kênh media hai chiểu, Gateway A công nhận việc thiết lập kênh logic của Gateway B bằng cách gửi bản tin công nhận Open Logical Channel Acknowledge, bản tin này gồm: Địa chỉ truyền tải RTP được phân phối bởi Gateway. Địa chỉ RTCP nhận được từ Gateway B. Hoạt động thay đổi băng thông: Các điểm cuối (hoặc Gateway) cũng có thề yêu cầu thay đổi băng thông. Gatekeeper phải quản lý các yêu cầu thay đổi băng thông này (tăng hoặc giảm). Hình 3.6 Tiến trình thay đổi băng thông Tiến trình: Gateway gửi bản tin yêu cầu băng thông BRQ đến Gatekeeper để yêu cầu băng thông mong muốn. Gatekeeper đáp ứng yêu cầu băng thông bằng bản tin BCF. Một kênh logic đươc thiết lập giữa 2 gateway với băng thông được chỉ định. Bản tin BRQ được gửi đến Gatekeeper để yêu cầu thay đổi băng thông kết nối (giả sử Gateway này không thỏa mãn băng thông đã chỉ định). Gatekeeper đáp ứng gateway bằng bản tin BCF để xác nhận băng thông mới. Kênh logic được thiết lập với băng thông mới. Thiết lập cuộc gọi Gatekeeper nội vùng: Hình 3.7 tiến trình thiết lập cuộc gọi nội vùng 1: Đầu cuối A quay số điện thoại B. 2: Gateway A gửi ARQ đền gatekeeper (yêu cầu cho phép gọi đến B). 3: Gatekeeper tìm B và gửi trả ACF với địa chỉ IP của gateway B. 4: Gateway A gửi bản tin Q.931 cho gateway B với số điện thoại của B. 5: Gateway B gửi ARQ cho Gatekeeper (yêu cầu cho phép trả lời cuộc gọi từ A). 6: Gatekeeper gửi trả ACF với địa chỉ IP của gateway A. 7: Gateway B thiết lập cuộc gọi đến đầu cuối B. 8: Khi B trả lời, gateway B gửi Q.931 đến gateway A. Thiết lập cuộc gọi gatekeeper liên vùng: Khác với nội vùng là có sự liên kết giữa hai Gatekeeper trên mạng để thiết lập cuộc gọi cho hai thuê bao đầu cuối. Hình 3.8 thiết lập cuộc gọi liên vùng Tiến trình: 1: Đầu cuối A quay số điện thoại B. 2: Gateway A gửi ARQ đến Gatekeeper A( yêu cầu cho phép gọi đến B). 3: Gatekeeper A tìm và không thấy sự đăng ký của đầu cuối B. Nó tra các số đầu và thấy trùng khớp với Gatekeeper B. Nó gửi bản tin LRQ cho Gatekeeper B và bản tin RIP cho Gateway A. 4: Gatekeeper B tìm và nhận thấy sự đăng ký của đầu cuối B. Nó gửi Gatekeeper A bản tin LCF với địa chỉ IP của Gateway B. 5: Gatekeeper A trả lại bản tin ACF cho Gateway A với địa chỉ IP của Gateway B. 6: Gateway A gửi bản tin thiết lập cuộc gọi Q.931 cho GatewayB với số điện thoại của B. 7: Gateway B gửi ARQ cho Gatekeeper B (yêu cầu cho phép trả lời cuộc gọi từ Gateway A). 8: Gatekeeper B gửi trả ACF với địa chỉ IP của Gateway A. 9: Gateway B thiết lập cuộc gọi đến đầu cuối B. 10: Khi B trả lời, Gateway B gửi Q.931 đến Gateway A. Ngắt kết nối giữa hai đầu cuối H.323 liên vùng: Hình 3.9 tiến trình ngắt kết nối liên vùng Đầu cuối B gác máy. Gateway B gửi bản tin DRQ đến Gatekeeper B để yêu cầu ngắt kết nối giữa A và B. Gatekeeper B gửi trả lại bản tin DCF công nhận bản tin DRQ. Gateway B gửi bản tin giải phóng kết nối Q.931 đến Gateway A. Gateway A gửi bản tin DRQ đến Gatekeeper A để yêu cầu ngắt kết nối giữa A và B. Gatekeeper A gửi trả lại bản tin DCF. Gateway A gửi bản tin ngắt kết nối đến A. Giao thức báo hiệu SIP: SIP là giao thức điều khiển báo hiệu thuộc lớp ứng dụng, được phát triển như là một chuẩn mở RFC 2543 của IEFT. Khác với H.323, nó dựa trên nguồn gốc Web (HTTP) và có thiết kế kiểu modul, đơn giản và dễ dàng mở rộng với các ứng dụng thoại SIP. SIP là một giao thức báo hiệu để thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên đa phương tiện như: thoại IP, hội nghị và các ứng dụng tương tự khác liên quan đến việc truyền thông tin đa phương tiện. Ưu điểm chính của SIP so với các phương thức báo hiệu khác là cung cấp một sự mềm dẻo. Nó được thiết kế nhanh và đơn giản. Giao thức SIP cung cấp các chức năng sau : Định vị người dùng thông qua địa chỉ tương tự như email. Năng lực người dùng : các tham số phiên có thể thương lượng giữa hai phía. - Lợi ích người dùng : xác định dựa trên kiểu bên bị gọi muốn tiến hành truyền thông. 3.2.1 Các thành phần của SIP: Hình 3.10 cấu trúc của SIP Giao thức SIP gồm hai thành phần: đại lý trạm của người sử dụng (user agent) và máy chủ mạng (network server). User agent là một ứng dụng kết cuối hệ thống mà nó bao gồm cả user agent client (UAC) khởi tạo cuộc gọi và user agent server (UAS) nó sẽ trả lời cuộc gọi. Cả UCA và UAS đều có thể kết thúc cuộc gọi. Kiến trúc của SIP cho phép thông tin ngang cấp sử dụng giao thức máy khách/máy chủ Network server gồm 4 kiểu là: Proxy server (máy chủ ủy quyền), Location server (máy chủ định vị), Redirect server (máy chủ chuyển tiếp), Register server (máy chủ đăng ký): + Máy chủ ủy quyền (Proxy server): là một chương trình trung gian, hoạt động như là một server và một client cho mục đích tạo các yêu cầu thay mặt cho các client khác. Các yêu cầu được phục vụ bên trong hoặc truyền chúng đến các server khác. Một proxy có thể dịch và nếu cần thiết có thể tạo lại các bản tin yêu cầu SIP trước khi chuyển chúng đến server khác hoặc một UA. Trong trường hợp này trường Via trong bản tin đáp ứng, yêu cầu chỉ ra các proxy trung gian tham gia vào tiến trình xử lý yêu cầu. + Máy chủ định vị (Location Server): là phần mềm định vị thuê bao, cung cấp thông tin về những vị trí có thể của thuê bao bị gọi cho các phần mềm máy chủ ủy quyền và máy chủ chuyển đổi địa chỉ. + Máy chủ chuyển đổi địa chỉ (Redirect Server): là phần mềm nhận yêu cầu SIP và chuyển đổi địa chỉ SIP sang một số địa chỉ khác và gửi lại cho đầu cuối. Không giống như máy chủ ủy quyền, máy chủ chuyển đổi địa chỉ không bao giờ hoạt động như một đầu cuối, tức là không gửi đi bất cứ yêu cầu nào. Máy chủ chuyển đổi địa chỉ cũng không nhận hoặc huỷ cuộc gọi. + Máy chủ đăng ký (Register Server): là phần mềm nhận các yêu cầu đăng ký. Trong nhiều trường hợp máy chủ đăng ký đảm nhiệm luôn một số chức năng an ninh như xác nhận người sử dụng. Thông thường máy chủ đăng ký được cài đặt cùng với máy chủ ủy quyền và máy chủ hay địa chỉ hoặc cung cấp dịch vụ định vị thuê bao. Mỗi lần đầu cuối được bật lên ( ví dụ máy điện thoại hoặc phần mềm SIP) thì đầu cuối lại đăng ký với máy chủ. Nếu đầu cuối cần thông báo cho máy chủ về địa điểm của mình thì bản tin REGISTER cũng được gửi đi. Nói chung các đầu cuối đều thực hiện việc đăng ký lại một cách định kỳ. Các bản tin trong giao thức SIP và phản hồi: Các bản tin: INVITE: Khi một UAC muốn khởi tạo một phiên mới như: video, audio hay game thì nó sẽ tạo ra một bản tin INVITE. Bản tin này gửi yêu cầu về server cho phép thiết lập một phiên làm việc. Bản tin này có thể được gửi qua các proxy, các UAS. Các UAS sẽ kiểm tra thường xuyên xem người sử dụng có đồng ý lời mời không. Nếu đồng ý (nghĩa là phiên làm việc được thiết lập) thì các UAS sẽ gửi bản tin phản hồi 2xx về. Còn nếu lời mời không dược chấp nhận thì phản hồi 3xx, 4xx, 5xx hay 6xx sẽ được gửi đi tùy theo lý do từ chối. Trước khi gửi tín hiệu phản hồi cuối cùng này, UAS còn gửi kèm một bản tin 1xx để thông báo UAC tiếp tục giữ quá trình liên lạc với người được gọi. ACK: bản tin này khẳng định máy trạm đã nhận được bản tin trả lời bản tin INVITE. SIP thực thi quá trình bắt tay qua ba bước: Phía gọi gửi bản tin INVITE; Phía được gọi gửi bản tin ACK chấp nhận yêu cầu; Phía gọi gửi bản tin ACK để thông báo quá trình bắt tay đã hoàn tất và quá trình thiết lập cuộc gọi bắt đầu. Cho dù bản tin INVITE đầu tiên bao gồm gói tin SDP (Session Description Protocol) hay không thì bản tin ACK đầu tiên sẽ có SDP của phía được gọi. Các bản tin ACK khác đượcgửi đi để kết thúc quá trình bắt tay và bao gồm SDP cần để thiết lập cuộc gọi. BYE: Được sử dụng để kết thúc một phiên làm việc cụ thể hoặc một phiên làm việc tạm thời. CANCEL: Giống như tên gọi, bản tin CANCEL được sử dụng để hủy yêu cầu trước đó được gửi từ phía cilent. Nó yêu cầu UAS tạm dừng xử lý yêu cầu và tạo ra một phản hồi lỗi cho yêu cầu đó. Bản tin này sẽ không có tác dụng đối với yêu cầu mà UAS gửi đi phản hồi cuối cùng.Vì vậy bản tin này sẽ rất có ích đối với những yêu cầu mà server mất nhiều thời gian để phản hồi. Do đó, bản tin CANCEL thích hợp nhất với bản tin INVITE, là bản tin mất nhiều thời gian để phản hồi. REGISTER: Bản tin này sử dụng để đăng ký UA với UAS. OPTIONS: Bản tin này cho phép một UA xác định khả năng có thể của Proxy Server hay UA khác. Ngoài ra còn một số giao thức khác nữa được sử dụng như: INFO, NOTIFY, SUBCRIBE, UNSUBCRIBE, UPDATE, MESSAGE, REFER… Các phản hồi: 1xx ( PROVISIONAL): phản hồi tạm thời, cho biết đã nhận được yêu cầu , tiếp tục quá trình yêu cầu. 2xx (SUCCESS): thông báo đã nhận được đầy đủ, hiểu và chấp nhận. 3xx (REDIRECTION): thông báo cần có các bản tin khác để hoàn thành yêu cầu. 4xx (CLIENT ERORR): thông báo yêu cầu chứa cấu trúc sai hoặc không được đáp ứng ở server. 5xx (SERVER ERORR): thông báo server không thể đáp ứng được yêu cầu có cấu trúc hợp lệ. 6xx (GLOBAL FAILURE): thông báo yêu cầu không thể xử lý được ở bất cứ server nào. Các bước thiết lập, duy trì và hủy cuộc gọi: Đăng ký, khởi tạo và xác định vị trí người dùng. Xác định băng thông cần thiết được sử dụng. Xác định sự sẵn sàng của phía được gọi, phía được gọi phải gửi một bản tin phản hồi thể hiện cuộc gọi (chấp nhận hay từ chối). Cuộc gọi được thiết lập. Chỉnh sửa cuộc gọi (chuyển cuộc gọi và duy trì). Kết thúc cuộc gọi. Hoạt động của SIP: Địa chỉ SIP tồn tại dưới dạng user@host. Trong đó: +) User : tên người dùng hoặc số điện thoại. +) Host: tên miền hoặc địa chỉ mạng. Mỗi địa chỉ SIP là duy nhất. Mô tả cuộc gọi SIP: +) Hoạt động của máy chủ ủy quyền (proxy server): Cuộc gọi SIP được định tuyến qua Proxy server. Hình 3.11 thiết lập cuộc gọi qua Proxy server userA@yahoo.com gửi bản tin INVITE cho UserB ở miền hostmail.com, bản tin này đến proxy server SIP của miền hostmail.com (Bản tin INVITE có thể đi từ Proxy server SIP của miền yahoo.com và được Proxy này chuyển đến Proxy server của miền hostmail.com). Proxy server của miền hostmail.com sẽ tham khảo server định vị (Location server) để quyết định vị trí hiện tại của UserB. Server định vị trả lại vị trí hiện tại của UserB (giả sử là UserB@hostmail.com). Proxy server gửi bản tin INVITE tới userB@hotmail.com. Proxy server thêm địa chỉ của nó trong một trường của bản tin INVITE. UAS của UserB đáp ứng cho server Proxy với bản tin 200 OK. Proxy server gửi đáp ứng 200 OK trở về userA@yahoo.com. userA@yahoo.com gửi bản tin ACK cho UserB thông qua proxy server. Proxy server chuyển bản tin ACK cho userB@hostmail.com. Sau khi cả hai bên đồng ý tham dự cuộc gọi, một kênh RTP/RTCP được mở giữa hai điểm cuối để truyền tín hiệu thoại. Sau khi quá trình truyền dẫn hoàn tất, phiên làm việc bị xóa bằng cách sử dụng bản tin BYE và ACK giữa hai điểm cuối. +) Hoạt động của máy chủ chuyển đổi địa chỉ (Redirect Server): Hình 3.12 thiết lập cuộc gọi qua Redirect Server Redirect server nhân được yêu cầu INVITE từ người gọi (Yêu cầu này có thể đi từ một proxy server khác). Redirect server truy vấn server định vị địa chỉ của B. Server định vị trả lại địa chỉ của B cho Redirect server. Redirect server trả lại địa chỉ của B đến người gọi A. Nó không phát yêu cầu INVITE như proxy server. User Agent bên A gửi lại bản tin ACK đến Redirect server để xác nhận sự trao đổi thành công. Người gọi A gửi yêu cầu INVITE trực tiếp đến địa chỉ được trả lại bởi Redirect server (đến B). Người bị gọi B đáp ứng với chỉ thị thành công (200 OK), và người gọi đáp trả bản tin ACK xác nhận. Cuộc gọi được thiết lập. So sánh giao thức SIP và H.323: H.323 được xây dựng nhằm tạo ra một hệ thống hoàn chỉnh, không những hoạt động tốt trong vấn đề truyền tiếng nói qua mạng IP mà còn có khả năng kế thừa và tương thích tốt với các hệ thống trước đây. Do vậy mà cấu trúc của nó rất đầy đủ và phức tạp. SIP được xây dựng với mục đích tối ưu hóa đối với mạng IP, nên giao thức của nó đơn giản và thuận tiện. Mang dáng dấp của các giao thức trên lớp ứng dụng như HTTP, SMTP. Chính vì vậy mà khả năng kết hợp của nó với các mạng phi IP là rất khó. So sánh cụ thể như sau: SIP H.323 Nguồn gốc IETF ITU-T Quan hệ mạng Ngang cấp Ngang cấp Khởi điểm Kế thừa cấu trúc HTTP Kế thừa Q.931, Q.SIG Đầu cuối SIP H.323 Server Proxy Server Redirect Server Location Serve Registrar Server H.323 Gatekeeper Khuôn dạng Text, UTF-8 Nhị phân Trễ thiết lập cuộc gọi 1.5 RTT 6.7 RTT hoặc hơn Giám sát trạng thái cuộc gọi Có hai lựa chọn: - trong thời gian thiết lập cuộc gọi. - suốt thời gian cuộc gọi. Máy chủ phải giám sát trong suốt thời gian cuộc gọi và phải giữ trạng thái kết nối TCP. Điều này hạn chế khả năng mở rộng và giảm độ tin cậy. Báo hiệu quảng bá Có hỗ trợ Không Chất lượng dịch vụ Sử dụng các giao thức khác như: RSVP, OPS, OST để đảm bảo chất lượng dịch vụ Getaekeeper điều khiển băng thông. H.323 khuyến nghị dùng RSVP để lưu dữ tài nguyên mạng. Bảo mật Đăng ký tại Registrar server có xác nhận đầu cuối và mã Chỉ đăng ký khi trong mạng có gatekeeper, xác nhận và mã hóa theo tiêu chuẩn H.232 Định vị đầu cuối và định tuyến cuộc gọi Dùng SIP-URL để đánh địa chỉ. Định tuyến nhờ sử dụng Redirect và Location Server Định vị đầu cuối sử dụng E.164 hoặc tên ảo H.323 và phương pháp ánh xạ địa chỉ nếu trong mạng có gatekeeper. Chức năng định tuyến do gatekeeper đảm nhiệm. Tính năng thoại Hỗ trợ các tính năng của cuộc gọi cơ bản Được thiết kế nhằm hỗ trợ rất nhiều tính năng hội nghị, kể cả thoại, hình ảnh và dữ liệu, quản lý tập trung nên có thể gây tắc nghẽn ở gatekeeper. Tạo tính năng và dịch vụ mới Dễ dàng, sử dụng SIP-CGI và CPL H.450.1 Khả năng mở rộng Dễ dàng Hạn chế Giao thức SGCP (Simple Gateway Control Protocol): Giao thức này cho phép các thành phần điều khiển cuộc gọi, có thể điều khiển kết nối giữa trung kế, các thiết bị đầu cuối với các gateway. Các thành phần điều khiển được gọi là call Agent. SGCP được sử dụng để thiết lập, duy trì và giải phóng các cuộc gọi qua mạng IP. Call Agent thực hiện các chức năng báo hiệu cuộc gọi và gateway thực hiện chức năng truyền tín hiệu âm thanh. SGCP cung cấp 5 lệnh điều khiển chính như sau: Notification Request: yêu cầu gateway phát các tín hiệu nhấc đặt máy và các tín hieuj quay số DTMF. Notifi: gateway sử dụng lệnh này để thông báo với call Agent về các tín hiệu được phát ở trên. Create Connection: Call Agent yêu cầu khởi tạo két nối giữa các đầu liên lạc trong GW. Modify Connection: Call Agent dùng lệnh này để thay đổi các thông số về kết nối đã được thiết lập. Lệnh này cũng có thể dùng để điều khiển luồng cho các gói tin RTP đi từ GW này sang GW khác. Delete Connection: Call Agent sử dụng lệnh này để giải phóng các kết nối đã được thiết lập. Năm lệnh trên đây điều khiển GW và thông báo cho call agent về sự kiện xảy ra. Mỗi lệnh hay yêu cầu bao gồm các thông số cụ thể cần thiết để thực thi các phiên làm việc. Giao thức MGCP: Giao thức MGCP cho phép điều khiển lệnh các Gwthoong qua các thành phần điều khiển nằm bên ngoài mạng. MGCP sử dụng mo hình kết nối tương tự như SGCP dựa trên các kết nối cở bản giữa thiết hị đầu cuối và GW. Các kết nối có thể là kết nối điểm-điểm hoặc kết nối đa điểm. Ngoài chức năng điều khiển như SGCP, MGCP còn cung cấp thêm các chức năng sau: Endpoint Configuration: Call Agent dùng lệnh này để yêu cầu GW xác định kiểu mã hóa ở phía đường dây kết nối đến thiết bị đầu cuối. Auditendpoint và Auditconnection: Call Agent dùng lệnh này để kiểm tra trạng thái và sự kết nối ở thiết bị đầu cuối. Restartin-progress: GW dùng lệnh này để thông báo với Call Agent khi nào các thiết bị đầu cuối ngừng sử dụng dịch vụ và khi nào quay lại sử dụng dịch vụ. Ngoài các giao thức chuẩn kể trên, còn có một giao thức mới đang được xây dựng và phát triển, đó là IAX – Inter Asterisk eXchange. IAX là giao thức báo hiệu VoIp được phát triển bởi tác giả của phần mềm Asterisk để khắc phục những hạn chế trong giao thức SIP. Không giống như giao thức SIP truyền tải thoại và báo hiệu trên 2 kênh khác nhau, IAX truyền tải thoại và báo hiệu trên cùng một kênh. IAX giải quyết được vấn đề NAT đề cập trên phần giao thức SIP. Mặt khác IAX là loại giao thức tối ưu trong việc sử dụng băng thông, cho phép nhiều gói dữ liệu thoại trên cùng một IP header, cơ chế truyền tải nhiều cuộc gọi trên cùng một gói IP được gọi là trung kế. Nhìn chung IAX là giao thức dành cho VoIP mới nhất cho đến thời điểm nàyvới nhiều ưu điểm hấp dẫn như: + tối thiểu sử dụng băng thông + Trong suốt với NAT + Hiệu quả với cơ chế trung kế. CHƯƠNG 4 : TỔNG QUAN ĐỊA CHỈ IPv6 Sự ra đời của IPv6: 4.1.1 Sự cạn kiệt của địa chỉ IPv4: Những thập kỷ vừa qua, do tốc độ phát triển mạnh mẽ của Internet, không gian địa chỉ IPv4 đã được sử dụng trên 60%. Những tổ chức quản lý địa chỉ quốc tế đặt mục tiêu sử dụng hiệu quả lên hàng đầu. Những công nghệ góp phần giảm nhu cầu địa chỉ IP như NAT (công nghệ biên dịch để có thể sử dụng địa chỉ IP private), DHCP (cấp địa chỉ tạm thời) được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, hiện nay nhu cầu tăng địa chỉ rất lớn: Internet phát triển tại những khu vực dân cư đông đảo như Trung Quốc, Ấn Độ. Những dạng dịch vụ mới đòi hỏi không gian địa chỉ IP cố định (tỉ lệ địa chỉ/khách hàng là 1:1) và kết nối dạng đầu cuối – đầu cuối: dịch vụ DSL, cung cấp dịch vụ Internet qua đường cáp truyền hình, việc phát triển các mạng giáo dục, game trực tuyến, thiết bị di động tham gia vào mạng Internet, truyền tải thoại, audio, video trên mạng. Hạn chế về công nghệ và nhược điểm của IPv4: IPv4 hỗ trợ trường địa chỉ 32 bit, IPv4 ngày nay hầu như không còn đáp ứng được nhu cầu sử dụng của mạng Internet. Hai vấn đề lớn mà IPv4 đang phải đối mặt là việc thiếu hụt các địa chỉ, đặc biệt là các không gian địa chỉ tầm trung (lớp B) và việc phát triển về kích thước rất nguy hiểm của các bảng định tuyến trong Internet. Thêm vào đó, nhu cầu tự động cấu hình (Auto-config) ngày càng trở nên cần thiết. Địa chỉ IPv4 trong thời kỳ đầu được phân loại dựa vào dung lượng của địa chỉ đó (số lượng địa chỉ IPv4 ). Địa chỉ IPv4 được chia thành các lớp. 3 lớp đầu tiên được sử dụng phổ biến nhất. Các lớp địa chỉ này khác nhau ở số lượng các bit dùng để định nghĩa Network ID. Ví dụ: Địa chỉ lớp B có 14 bit đầu dành để định nghĩa Network ID và 16 bit cuối cùng dành cho Host ID. Trong khi địa chỉ lớp C có 21 bit dành để định nghĩa Network ID và 8 bit còn lại dành cho Host ID… Do đó, dung lượng của các lớp địa chỉ này khác nhau. Để giảm nhu cầu tiêu dùng địa chỉ, hoạt động mạng IPv4 sử dụng phổ biến công nghệ biên dịch NAT. Trong đó, máy chủ biên dịch địa chỉ (NAT) can thiệp vào gói tin truyền tải thay thế trường địa chỉ để các máy tính gắn địa chỉ Private có thể kết nối mạng Internet. Mà mô hình sử dụng NAT của dịa chỉ IPv4 có một vài nhược điểm như: Không có kết nối điểm - điểm và gây trễ ; Việc gói tin không được giữ nguyên tình trạng từ nguồn tới đích, có những điểm trên đường truyền tải tại đó gói tin bị can thiệp, như vậy tồn tại những lỗ hổng về bảo mật. Bên cạnh những giới hạn đã nêu ở trên, mô hình này còn có một hạn chế nữachính là sự thất thóat địa chỉ nếu sử dụng các lớp địa chỉ không hiệu quả. Mặc dù lượng địa chỉ IPv4 hiện nay có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng trên thế giới, nhưng cách thức phân bổ địa chỉ IPv4 không thực hiện được chuyện đó. Ví dụ: một tổ chức có nhu cầu triển khai mạng với số lượng Host khoảng 300. để phân địa chỉ IPv4 cho tổ chức này, người ta dùng địa chỉ lớp B. Tuy nhiên, địa chỉ lớp B có thể dùng để gán cho 65536 Host. Dùng địa chỉ lớp B cho tổ chức này làm thừa hơn 65000 địa chỉ. Các tổ chức khác sẽ không thể nào sử dụng khoảng địa chỉ này. Đây là điều hết sức lãng phí. Nguy cơ thiếu hụt địa chỉ IPv4 cùng những hạn chế của nó đưa ra yêu cầu cấp thiết phải nghiên cứu để đưa ra một giao thức Internet mới, khắc phục những hạn chế của giao thức IPv4 và đem lại những đặc tính mới cần thiết cho dịch vụ và cho hoạt động mạng thế hệ tiếp theo. IETF đã đưa ra quyết định thúc đẩy thay thế cho IPv4 là IPv6 - giao thức địa chỉ Internet phiên bản 6 còn được gọi là giao thức IP thế hệ mới. Địa chỉ Internet phiên bản 6 có chiều dài gấp 4 lần so với phiên bản 4: 128 bit địa chỉ. Sơ lược một số đặc điểm của IPv6: Khi phát triển phiên bản mới, IPv6 hoàn toàn dựa trên nền tảng IPv4. Nghĩa là tất cả những chức năng của IPv4 đều được tích hợp vào IPv6. Tuy nhiên, IPv6 cũng có một vài điểm khác biệt: Tăng kích thước của tầm địa chỉ: IPv6 sử dụng 128 bit địa chỉ trong khi IPv4 chỉ sử dụng 32 bit; nghĩa là IPv6 có tới 2128 địa chỉ khác nhau; 3 bit đầu luôn là 001 được dành cho các địa chỉ khả định tuyến toàn cầu (Globally Routable Unicast –GRU). Nghĩa là còn lại 2125 địa chỉ. Một con số khổng lồ. Điều đó có nghĩa là địa chỉ IPv6 sẽ chứa 1028 tầm địa chỉ IPv4. Tăng sự phân cấp địa chỉ: IPv6 chia địa chỉ thành một tập hợp các tầm xác định hay boundary: 3 bit đầu cho phép biết được địa chỉ có thuộc địa chỉ khả định tuyến toàn cầu (GRU) hay không, giúp các thiết bị định tuyến có thể xử lý nhanh hơn. Top Level Aggregator (TLA) ID được sử dụng vì 2 mục đích: thứ nhất, nó được sử dụng để chỉ định một khối địa chỉ lớn mà từ đó các khối địa chỉ nhỏ hơn được tạo ra để cung cấp sự kết nối cho những địa chỉ nào muốn truy cập vào Internet; thứ hai, nó được sử dụng để phân biệt một đường (Route) đến từ đâu. Nếu các khối địa chỉ lớn được cấp phát cho các nhà cung cấp dịch vụ và sau đó được cấp phát cho khách hàng thì sẽ dễ dàng nhận ra các mạng chuyển tiếp mà đường đó đã đi qua cũng như mạng mà từ đó Route xuất phát. Với IPv6, việc tìm ra nguồn của 1 Route sẽ rất dễ dàng. Next Level Aggregator (NLA) là một khối địa chỉ được gán bên cạnh khối TLA, những địa chỉ này được tóm tắt lại thành những khối TLA lớn hơn, khi chúng được trao đổi giữa các nhà cung cấp dịch vụ trong lõi Internet, ích lợi của loại cấu trúc địa chỉ này là: Thứ nhất, sự ổn định về định tuyến, nếu chúng ta có 1 NLA và muốn cung cấp dịch vụ cho các khách hàng, ta sẽ cố cung cấp dịch vụ đầy đủ nhất, tốt nhất. Thứ hai, chúng ta cũng muốn cho phép các khách hàng nhận được đầy đủ bảng định tuyến nếu họ muốn, để tạo việc định tuyến theo chính sách, cân bằng tải... Để thực hiện việc này chúng ta phải mang tất cả các thông tin về đường đi trong Backbone để có thể chuyển cho họ. Đơn giản hóa việc đặt địa chỉ Host: IPv6 sử dụng 64 bit sau cho địa chỉ Host, trong 64 bit đó có cả 48 bit là địa chỉ MAC của máy, do đó, phải đệm vào đó một số bit đã được định nghĩa trước mà các thiết bị định tuyến sẽ biết được những bit này trên subnet. Ngày nay, ta sử dụng chuỗi 0xFF và 0xFE (:FF:FE: trong IPv6) để đệm vào địa chỉ MAC. Bằng cách này, mọi Host sẽ có một Host ID duy nhất trong mạng. Sau này nếu đã sử dụng hết 48 bit MAC thì có thể sẽ sử dụng luôn 64 bit mà không cần đệm. Địa chỉ Anycast: IPv6 định nghĩa một loại địa chỉ mới: địa chỉ Anycast. Một địa chỉ Anycast là một địa chỉ IPv6 được gán cho một nhóm các máy có chung chức năng, mục đích. Khi packet được gửi cho một địa chỉ Anycast, việc định tuyến sẽ xác định thành viên nào của nhóm sẽ nhận được packet qua việc xác định máy gần nguồn nhất.Việc sử dụng Anycast có 2 ích lợi: Một là, nếu chúng ta đang đến một máy gần nhất trong một nhóm, chúng ta sẽ tiết kiệm được thời gian bằng cách giao tiếp với máy gần nhất. Thứ hai là việc giao tiếp với máy gần nhất giúp tiết kiệm được băng thông. Địa chỉ Anycast không có các tầm địa chỉ được định nghĩa riêng như Multicast, mà nó giống như một địa chỉ Unicast, chỉ có khác là có thể có nhiều máy khác cũng được đánh số với cùng scope trong cùng một khu vực xác định. Anycast được sử dụng trong các ứng dụng như DNS... Việc tự cấu hình địa chỉ đơn giản hơn: Một địa chỉ Multicast có thể được gán cho nhiều máy, địa chỉ Anycast là các gói Anycast sẽ gửi cho đích gần nhất (một trong những máy có cùng địa chỉ) trong khi Multicast packet được gửi cho tất cả máy có chung địa chỉ (trong một nhóm Multicast). Kết hợp Host ID với Multicast ta có thể sử dụng việc tự cấu hình như sau: khi một máy được bật lên, nó sẽ thấy rằng nó đang được kết nối và nó sẽ gửi một gói Multicast vào LAN; gói tin này sẽ có địa chỉ là một địa chỉ Multicast có tầm cục bộ (Solicited Node Multicast address). Khi một Router thấy gói tin này, nó sẽ trả lời một địa chỉ mạng mà máy nguồn có thể tự đặt địa chỉ, khi máy nguồn nhận được gói tin trả lời này, nó sẽ đọc địa chỉ mạng mà Router gửi; Sau đó, nó sẽ tự gán cho nó một địa chỉ IPv6 bằng cách thêm Host ID (được lấy từ địa chỉ MAC của interface kết nối với subnet đó) với địa chỉ mạng, Do đó, tiết kiệm được công sức gán địa chỉ IP. Header hợp lý: Header của IPv6 đơn giản và hợp lý hơn IPv4. IPv6 chỉ có 6 trường và 2 địa chỉ, trong khi IPv4 chứa 10 trường và 2 địa chỉ. IPv6 Header có dạng: Hình 4.1 định dạng IPv6 header IPv6 cung cấp các đơn giản hóa sau: Định dạng được đơn giản hóa: IPv6 header có kích thước cố định 40 octet với ít trường hơn IPv4 nên giảm được thời gian xử lý header, tằn độ linh hoạt. Không có Header checksum: Trường checksum của IPv4 được bỏ đi vì các liên kết ngày nay nhanh hơn và có độ tin cậy cao hơn vì vậy chỉ cần các Host tính checksum còn Router thì khỏi cần. Không có sự phân đoạn theo từng hop: Trong IPv4, khi các packet quá lớn thì Router có thể phân đoạn nó. Tuy nhiên, việc này sẽ làm tăng them Overhead cho packet. Trong IPv6 chỉ có Host nguồn mới có thể phân đoạn một packet theo các giá trị thích hợp dựa vào một MTU path mà nó tìm được. Do đó, để hỗ trợ Host thì IPv6 chứa một hàm giúp tìm ra MTU từ nguồn đến đích. Bảo mật: IPv6 tích hợp tính bảo mật vào trong kiến trúc của mình bằng cách giới thiệu 2 Header mở rộng tùy chọn: Authentication Header (AH) và Encrypted Security Payload (ESP) Header. Hai Header này có thể được sử dụng chung hay riêng để hỗ trợ nhiều chức năng bảo mật. AH quan trọng nhất trong Header này là trường Integriry Check Value (ICU). ICU được tính bởi nguồn và được tính lại bởi đích để xác minh. Quá trình này cung cấp việc xác minh tính toàn vẹn và xác minh nguồn gốc của dữ liệu. AH cũng chứa cả một số thứ tự để nhận ra một tấn công bằng các packet replay giúp ngăn các gói tin được nhân bản. ESP Header: ESP Header chứa một trường: Security Parameter Index (SPI) giúp đích của gói tin biết payload được mã hóa như thế nào. ESP Header có thể được sử dụng khi tunneling, trong tunnelling thì cả Header và payload gốc sẽ được mã hóa và bỏ vào một ESP Header bọc ngoài, khi đến gần đích thì các gateway bảo mật sẽ bỏ Header bọc ngoài ra và giải mã để tìm ra Header và payload gốc. Tính di động: IPv6 hỗ trợ tốt các máy di động như laptop. IPv6 giới thiệu 4 khái niệm giúp hỗ trợ tính toán di động gồm: Home address; Care-of address; Binding; Home agent. Trong IPv6 thì các máy di động được xác định bởi một địa chỉ Home address mà không cần biết hiện tại nó được gắn vào đâu. Khi một máy di động thay đổi từ một subnet này sang subnet khác; nó phải có một Care-of address qua một quá trình tự cấu hình. Sự kết hợp giữa Home address và Care-of address được gọi là một Binding. Khi một máy di động nhận được một Care-of address, nó sẽ báo cho Home agent của nó bằng gói tin được gọi là Binding update để Home agent có thể cập nhật lại Binding cáche của Home agent về Care-of address của máy di động vừa gửi. Home agent sẽ duy trì một ánh xạ giữa các Home address và Care-of address và bỏ nó vào Binding cáche. Một máy di động có thể được truy cập bằng cách gửi một packet đến các Home address của nó. Nếu máy di động không được kết nối trên subnet của Home agent thì Home agent sẽ gửi packet đó cho máy di động qua Care-of address của máy đó trong Binding cáche của Home agent (Lúc này, Home agent được xem như máy trung gian để máy nguồn có thể đến được máy di động). Máy di động sau đó sẽ gửi một gói tin Binding update cho máy nguồn của gói tin. Máy nguồn sau đó sẽ cập nhật Binding cáche của nó, thì sau này máy nguồn muốn gửi đến máy di động, chỉ cần gửi trực tiếp đến cho máy di động qua Care-of address chứa trong Binding cáche của nó mà không cần phải gửi qua Home address. Do đó, chỉ có gói tin đầu tiên là qua Home agent. Hiệu suất: IPv6 cung cấp các lợi ích sau: Giảm được thời gian xử lý Header, giảm Overhead vì chuyển dịch địa chỉ: vì trong IPv4 có sử dụng private address để tránh hết địa chỉ, Do đó, xuất hiện kỹ thuật NAT để dịch địa chỉ, nên tăng Overhead cho gói tin. Trong IPv6 do không thiếu địa chỉ nên không cần private address, nên không cần dịch địa chỉ. Giảm được thời gian xử lý định tuyến: nhiều khối địa chỉ IPv4 được phânphát cho các user nhưng lại không tóm tắt được, nên phải cần các entry trong bảng định tuyến làm tăng kích thước của bảng định tuyến và thêm Overhead cho quá trình định tuyến. Ngược lại, các địa chỉ IPv6 được phân phát qua các ISP theo một kiểu phân cấp địa chỉ giúp giảm được Overhead. Tăng độ ổn định cho các đường: trong IPv4, hiện tượng route flapping thường xảy ra, trong IPv6, một ISP có thể tóm tắt các route của nhiều mạng thành một mạng đơn, chỉ quản lý mạng đơn đó và cho phép hiện tượng flapping chỉ ảnh hưởng đến nội bộ của mạng bị flapping. Giảm Broadcast: trong IPv4 sử dụng nhiều Broadcast như ARP, trong khi IPv6 sử dụng Neighbor Discovery Protocol để thực hiện chức năng tương tự trong quá trình tự cấu hình mà không cần sử dụng Broadcast. Multicast có giới hạn: trong IPv6, một địa chỉ Multicast có chứa một trường scope có thể hạn chế các gói tin Multicast trong các Node, trong các link, hay trong một tổ chức. Không có checksum. 4.3 Địa chỉ IPv6: 4.3.1 Cách viết địa chỉ IPv6: Địa chỉ IPv6 128 bit được chia thành 8 khối mỗi khối 16 bit, mỗi khối này được chuyển sang dạng số hexa 4 bit và được phân biệt với nhau bằng dấu hai chấm. Ví dụ : cho 1 địa chỉ IPv6 dưới dạng nhị phân như sau: 00100001110110100000000011010011000000000000000000101111001110110000001010101010000000001111111111111110001010001001110001011010 Địa chỉ này được chia ra thành các khối 16bit như sau: 0010000111011010 0000000011010011 0000000000000000 0010111100111011 0000001010101010 0000000011111111 1111111000101000 1001110001011010 Mỗi khối này được chuyển sang chữ số hexa và chia cách nhau bằng dấu hai chấm, kết quả là: 21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A Việc viết địa chỉ IPv6 có thể đơn giản hóa bằng cách xóa bỏ 0 đứng đầu trong mỗi khối 16 bit. Tuy nhiên mỗi khối phải có ít nhất một số đơn. Trong ví dụ trên, địa chỉ trên được đơn giản hóa thành: 21DA:D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A Prefix của IPv6: Prefix là một phần của địa chỉ IPv6, nó chỉ ra các bit có giá trị cố định hoặc là các bit đóng vai trò là ID của mạng. Các prefix cho định danh mạng con của IPv6, các tuyến, các vùng địa chỉ được biểu diễn như trong ký hiệu CIDR (classless Inter-Domain Routing) cho IPv4. Ví dụ 21DA::/48 cho một địa chỉ Prefix tuyến và 21DA:D3:0:2F3B::/64 cho 1 prefix mạng con. Trong đó IPv6 chỉ dùng prefix chứ không dùng mặt nạ mạng con như IPv4. Các dạng địa chỉ IPv6: Địa chỉ unicast: Một địa chỉ unicast xác định một giao diện đơn trong phạm vi của loại địa chỉ unicast. Với một topology định tuyến unicast thích hợp, các gói được đánh địa chỉ unicast được chuyển đến một giao diện đơn. Địa chỉ multicast: Một địa chỉ multicast xác định nhiều giao diện. Với topo định tuyến thích hợp thì các gói được đánh địa chỉ multicast sẽ được chuyển tới tất cả các giao diện mà được xác định bởi địa chỉ này. Một địa chỉ multicast được dùng trong truyền thông một-nhiều, được chuyển đến nhiều giao diện. Địa chỉ anycast: Một địa chỉ Anycast xác định nhiều giao diện. Với topology định tuyến thích hợp thì các gói được đánh địa chỉ anycast được chuyển đến một giao diện đơn gần nhât được xác định bởi địa chỉ anycast này. Khái niệm giao diện gần nhất được xác định gần nhất trong giới hạn khoảng cách định tuyến. Địa chỉ anycast được dùng trong truyền thông 1-1 trong nhiều. Địa chỉ unicast: Địa chỉ unicast IPv6 bao gồm các loại sau: địa chỉ unicast toàn cầu, địa chỉ link-local, địa chỉ site-local và địa chỉ đặc biệt. Địa chỉ Unicast toàn cầu: Địa chỉ Unicast toàn cầu tương ứng với địa chỉ public của IPv4. Nó có thể định tuyến toàn cầu trong Internet. Không giống như Internet dựa trên IPv4 có sự định tuyến trên cả dạng phẳng và phần phân cấp Internet IPv6 được thiết kế từ nền móng của nó là hỗ trợ cho việc định tuyến và đánh địa chỉ phân cấp và hiệu quả. Các trường của địa chỉ Unicast toàn cầu được mô tả như sau: - Phần cố định được gán cho giá trị là 001. - Prefix định tuyến toàn cầu: chỉ prefix định tuyến toàn cầu cho một site của một tổ chức cụ thể. Ba bit cố định cùng với 45 bit prefix định tuyến toàn cầu tạo thành một prefic site 48 bit, prefix này được cấp cho một site cá nhận của một tổ chức. Một khi đã được cấp các bộ định tuyến trên Internet IPv6 sẽ chuyển lưu lượng IPv6 phù hợp với prefix 48 bit đến các bộ định tuyến thuộc site của tổ chức. - Subnet ID: Subnet ID được dùng cho site của tổ chức để xác định các mạng con. Kích thước của trường này là 16 bit. Site của tổ chức có thể dùng 16 bit này với site của nó để tạo 65.536 mạng con hoặc nhiều mức độ của sự phân cấp đánh địa chỉ và một cơ sở hạ tầng định tuyến hiệu quả. - Giao diện ID: chỉ giao diện trên một subnet cụ thể của một site. Kích thước của trường này là 16 bit. Các trường với địa chỉ unicast toàn cầu tạo ra cấu trúc 3 cấp như hình vẽ: Hình 4.2 Địa chỉ Unicast toàn cầu Topology công cộng là tập hợp của các ISP lớn hơn và nhỏ hơn mà cung cấp truy nhập vào Internet IPv6. Topo của site là tập hợp của các mạng con trong cùng site của tổ chức. Chỉ thị giao diện chỉ một giao diện cụ thể trên một mạng con trong cùng site của một tổ chức. Địa chỉ Unicast dùng nội bộ. Có 2 loại : địa chỉ link-local và địa chỉ site-local * Địa chỉ Link-Local: Các địa chỉ link-local được dùng bởi các node khi truyền thông với các node láng giềng trên cùng 1 liên kết. Ví dụ như trên mạng IPv6 liên kết đơn không có bộ định tuyến, các địa chỉ link-local được dùng để truyền thông giữa các host trên link. Một địa chỉ link-local cần thiết cho các quá trình xử lý tìm kiếm láng giềng và luôn luôn được tự động được cấu hình ngay cả khi không có tất cả các địa chỉ unicast khác. Hình 4.3 Mô tả cấu trúc của địa chỉ link-local Các địa chỉ link-local luôn luôn bắt đầu với FE80. Với 64 bit xác định giao diện. Prefix cho địa chỉ link-local luôn luôn là FE80::/64. Một bộ định tuyến IPv6 chuyển lưu lượng link-local vượt ngoài giới hạn liên kết. * Địa chỉ Site khu vực (Site-Local): Các địa chỉ site-local tương ứng với không gian địa chỉ IPv4 riêng ( 10.0.0.0, 172.16.0.0/24 và 192.168.0.0/16). Ví dụ các mạng nội bộ riêng mà không có một hướng, định tuyến kết nối đến Internet IPv6 có thể dùng các địa chỉ site-local mà không xung đột với các địa chỉ Unicast toàn cầu. Các địa chỉ site-local không đến được từ các site khác và các bộ định tuyến phải không được chuyển lưu lượng site-local ra ngoài site. Các địa chỉ site-local có thể được dùng thêm vào các địa chỉ unicast toàn cầu. Một site là một mạng tổ chức hoặc 1 phần của mạng tổ chức mà được định nghĩa về mặt địa lý, như 1 cơ quan hay 1 tổ hợp cơ quan, một trường học. Không giống như các địa chỉ link-local, các địa chỉ site-local không được tự động cấu hình và được cấp phát bởi các quá trình cấu hình địa chỉ stateful hay stateless. Cấu trúc của địa chỉ site-locak như sau: Hình 4.4 Mô tả cấu trúc của địa chỉ Site-Local 10 bit đầu tiên luôn luôn cố định cho các địa chỉ site-local ( FEC0::/10). Sau 10 bit cố định là trường ID Subnet cung cấp 54 bit mà ta có thể tạo ra một cơ sở hạ tầng định tuyến có thể tóm tắt và phân cấp trong cùng 1 site. Sau trường ID mạng con là 64 bit trường ID giao diện mà chỉ thị một giao diện cụ thể trên một subnet. Địa chỉ IPv6 đặc biệt: * Địa chỉ không chỉ rõ: Địa chỉ “0:0:0:0:0:0:0:0” hay “::” chỉ được dùng để chỉ sự không có mặt của một địa chỉ. Nó tương thích với địa chỉ không rõ trong IPv4 là “0.0.0.0”. Địa chỉ không chỉ rõ thường được dùng như là một địa chỉ nguồn cho các gói cố gắng để xác nhận sự có mặt duy nhất của một địa chỉ không chỉ rõ. Địa chỉ không chỉ rõ không được cấp cho 1 giao diện hoặc là dùng như 1 địa chỉ đích đến. * Địa chỉ loopback: Địa chỉ loopback “0:0:0:0:0:0:0:1” hoặc “::1” được dùng để xác định 1 giao diện loopback cho phép 1 node có thể gửi các gói gửi ngược về chính nó. Nó tương đương với địa chỉ loopback “127.0.0.1” trong IPv4. Các gói được đánh địa chỉ cho địa chỉ loopback phải không được gửi trên đường liên kết hoặc được chuyển tiếp bởi 1 bộ định tuyến IPv6. Địa chỉ Multicast IPv6: Trong IPv6 lưu lượng multicast hoạt động giống như ở IPv4. Các node IPv6 được định vị tùy ý có thể lắng nghe lưu lượng multicast trên 1 địa chỉ multicast tùy ý. Các node IPv6 được định vị tùy ý có thể lắng nghe nhiều địa chỉ multicast tại cùng 1 thời điểm. Các node có thể tham gia hoặc rời khỏi nhóm multicast bất cứ lúc nào. Địa chỉ multicast IPv6 có 8 bit đầu tiên là 1111 1111. Một địa chỉ IPv6 multicast có thể dễ dàng nhận ra vì nó luôn bắt đầu bằng FF. Các địa chỉ multicast không thể được dùng như là các địa chỉ nguồn hoặc là các đích trung gian trong 1 tiêu đề định tuyến. Phía sau 8 bit đầu tiên địa chỉ multicast bao gồm cấu trúc thêm vào để xác định các cờ, phạm vi và nhóm multicast. Hình 4.5 Mô tả cấu trúc của địa chỉ Multicast Các trường trong địa chỉ multicast là: - Cờ: chỉ các cờ được thiết lập trong địa chỉ multicast. Kích thước của trường này là 4 bit. Như RFC 3513 cờ chỉ được định nghĩa là cờ T( transient: tạm thời). Cờ T dùng bit bậc thấp của trường cờ. Khi được set về 0 cờ T chỉ ra rằng địa chỉ multicast là một địa chỉ multicast được cấp thường trực, được cấp phát bởi IANA (Internet Assigned Number Authority). Khi được set lên 1, cờ T chỉ ra địa chỉ multicast này là địa chỉ multicast tạm thời. - Phạm vi: chỉ phạm vi của liên mạng IPv6 cho lưu lượng multicast được dự định. Kích thước của trường này là 4 bit. Thêm vào đó thông tin cung cấp bởi các giao thức định tuyến multicast , các bộ định tuyến dùng phạm vi multicast để xác định nơi mà lưu lượng multicast sẽ được chuyển đi. Các giá trị thông thường nhất cho trường phạm vi là 1 ( phạm vi giao diện cục bộ), 2 ( phạm vi liên kết nội bộ) và 5 (phạm vi site nội bộ). Ví dụ lưu lượng với địa chỉ multicast là FF02::2 có 1 phạm vi liên kết nội bộ thì 1 bộ định tuyến IPv6 sẽ không chuyển lưu lượng này ra liên kết nội bộ. - ID nhóm: chỉ nhóm multicast và là duy nhất đối với mỗi phạm vi. Kích thước của trường này là 112 bit. Các ID nhóm được gán thường trực không phụ thuộc vào phạm vi. Các ID nhóm tạm thời chỉ liên quan đến 1 phạm vi cụ thể. Các địa chỉ từ FF01:: đến FF0F:: là các địa chỉ để lưu trữ và được biết đến nhiều. Để xác định tất cả các node cho các phạm vi liên kết nội bộ và giao diện nội bộ, các địa chỉ sau được định nghĩa: FF01::1 ( giao diện-local scope all-nodes multicast address) FF02::1 ( link-local scope all-node multicast address Để xác định tất cả các bộ định tuyến cho phạm vi giao diện nội bộ và site nội bộ, các địa chỉ sau được định nghĩa: FF01::2 ( giao diện-local scope all-bộ định tuyếns multicast address) FF02::2 ( link-local scope all-bộ định tuyếns multicast address) FF05::2 ( site-local scope all-bộ định tuyếns multicast address) Với 112 bit cho ID nhóm thì có thể có 2112 ID nhóm địa chỉ. Tuy nhiên theo cách mà các điạ chỉ multicast IPv6 ánh xạ sang các địa chỉ MAC multicast của Ethernet nên RFC 3513 khuyến cáo cấp phát ID nhóm từ 32 bit bậc thấp của địa chỉ multicast IPv6 và xét các bit ID nhóm còn lại là 0. Bằng cách chỉ sử dụng 32 bit bậc thấp mỗi ID nhóm ánh xạ 1 địa chỉ MAC multicast duy nhất. Địa chỉ Node Solicited: Điạ chỉ node solicicated làm cho thuận tiện trong việc query các node mạng trong việc chuyển địa chỉ. Trong IPv4, các khung ARP Request được gửi sang broadcast cấp độ MAC, gửi đến tất cả các node trong từng đoạn mạng, bao gồm các địa chỉ không chạy IPv4. IPv6 dùng các bản tin Neighbor Solicitation để thực hiện việc chuyển đổi địa chỉ. Tuy nhiên thay vì dùng địa chỉ multicast tất cả các node phạm vi liên kết nội bộ như các đích bản tin Neighbor Solicitation, sẽ gửi đến tất cả các node IPv6 trên liên kết nội bộ, địa chỉ multicast solicited node được dùng. Địa chỉ multicast solicited node bao gồm prefix FF02::1:FF00:0/104 và 24 bit sau cùng của điạ chỉ IPv6 được chuyển sang. Hình 4.6 Mô tả cấu trúc của địa chỉ Node Solicited Địa chỉ Anycast IPv6: Một địa chỉ anycast được cấp cho nhiều giao diện. Các địa chỉ được đánh địa chỉ anycast được chuyển sang giao diện gần nhất mà địa chỉ anycast được cấp. Để dễ dàng cho việc phân phát, cơ sở hạ tầng phải nhận biết được các giao diện được gán địa chỉ anycast và khoảng cách của chúng trong giới hạn của metric định tuyến. Hiện tại thì địa chỉ anycast chỉ được dùng như các địa chỉ đích và chỉ được gán cho các bộ định tuyến. Các địa chỉ anycast cấp không gian địa chỉ unicast và phạm vi của một địa chỉ unicast là phạm vi của kiểu địa chỉ unicast từ địa chỉ anycast được cấp. Địa chỉ anycast Subnet - Route được định nghĩa trước và là cần thiết. Nó được tạo ra từ prefix mạng con cho một giao diện cho trước. Để thiết kế địa chỉ anycast Subnet-Bộ định tuyến, các bit trong prefix subnet được cố định tại các giá trị thích hợp và các bit còn lại được xét về 0. Tất cả các giao diện của bộ định tuyến kết nối đến đến 1 mạng con được cấp địa chỉ anycast Subnet - Route cho mạng con đó. Địa chỉ anycast Subnet – Route được dùng cho việc truyền thông với một trong nhiều bộ định tuyến được nối đến mạng con ở xa. Hoạt động của địa chỉ Ipv6: 4.4.1 Phân giải địa chỉ: Trong địa chỉ Ipv4, quy trình này được đảm nhiệm bởi thủ tục ARP. Node cần phân giải địa chỉ sẽ gửi gói tin truy vấn tới địa chỉ đích là địa chỉ broad cast, tác động đến mọi node khác trên đường link. Trong địa chỉ của Ipv6, đây là một trong số những quy trình thủ tục Neighbor Discovery đảm nhiệm. Để phục vụ cho việc phân giải tương ứng địa chỉ lớp mạng và địa chỉ vật lý, các node IPv6 đều duy trì một bảng cache thông tin về các node lân cận gọi là “neighbor cache”. Trong hệ điều hành window, chúng ta có thể xem thông tin trong bảng này với lệnh “nesth>interface ipv6>show neighbors”. Khi một IPv6 node cần tìm địa chỉ lớp link – layer (ví dụ địa chỉ MAC trên đường link Ethernet) tương ứng với một địa chỉ unicast IPv6 nào đó, thay vì gửi gói tin truy vấn tới địa chỉ multicast mọi node phạm vi link (FF02::1) để tác động tới mọi node trên đường link tương đương địa chỉ broadcast trong IPv4, node đó chỉ gửi tới địa chỉ Multicast Solicited Node tương ứng địa chỉ unicast cần phân giải. Như chúng ta cũng biết, một node IPv6, khi được gắn một địa chỉ unicast, ngoài việc lắng nghe lưu lượng tại địa chỉ unicast đó, node IPv6 sẽ lập tức nghe và nhận lưu lượng của một dạng địa chỉ multicast tương ứng là Multicast Solicited Node tương ứng địa chỉ unicast này. Như vậy, trong quá trình phân giải địa chỉ của IPv6, chỉ những node đang nghe lưu lượng tại địa chỉ MSN phù hợp mới nhận và xử lý gói tin. Điều này giảm thiểu việc tác động đến mọi node trên đường link, tăng hiệu quả hoạt động. Để thực hiện quy trình phân giải địa chỉ, hai node IPv6 trong một đường link trao đổi thông điệp Neighbor Solicitation và Neighbor Advertisement. Khi một node cần phân giải địa chỉ, nó gửi đi trên đường link thông điệp Neighbor Solicitation: - Địa chỉ nguồn: địa chỉ IPv6 của giao diện gửi gói tin. - Địa chỉ đích: địa chỉ IPv6 MSN tương ứng địa chỉ unicast cần phân giải địa chỉ. - Thông tin chứa trong phần dữ liệu có chứa địa chỉ lớp link- layer của nơi gửi (trong Option Source Link-layer Address) Trên đường link, node đang nghe lưu lượng tại địa chỉ MSN trùng với địa chỉ đích của gói tin sẽ nhận được thông tin. Nó thực hiện những hành đọng sau: - cập nhật địa chỉ lớp link-layer ( địa chỉ MAC trong trường hợp kết nối Ethernet) của nơi gửi vào bảng neighbor cache. - gửi thông điệp Neighbor Advertisement đáp trả tới địa chỉ đích là địa chỉ nguồn đã gửi gói tin, thông tin trong phần dữ liệu có lớp địa chỉ lớp link-layer của nó (chứa trong Option Target Link-Layer Address). Khi nhận được thông điệp Neighbor Advertisement, node cần phân giải địa chỉ sẽ sử dụng thông tin trong đó để thực hiện liên lạc đồng thời cập nhật thông tin vào bảng neighbor cache của mình. Kiểm tra trùng lặp địa chỉ: Tự động cấu hình địa chỉ là một trong nhưng đặc tính nổi bật của thế hệ địa chỉ IPv6. Đặc tính này có được nhờ việc node IPv6 có khả năng tự cấu hình 64 bit định danh giao diện (Interface ID) từ địa chỉ của card mạng, hoặc nhận ID là một con số ngẫu nhiên. Do 64 bit định danh giao diện có thể là con số ngẫu nhiên, hoàn toàn có khả năng trên đường kết nối, địa chỉ IPv6 node dự định sử dụng đã được một node khác sử dụng rồi. Do vậy chúng cần một quy trình để kiểm tra sự trùng lặp địa chỉ trong đường link. Đó là quy trình DAD. DAD cũng sử dụng hai thông điệp ICMPv6 Neighbor Solicitation và Neighbor Advertisement. Tuy nhiên một số thông tin của gói tin này khác với gói tin sử dụng trong quá trình phân giải địa chỉ. Khi một node cần kiểm tra trùng lặp địa chỉ, nó gửi gói tin Neighbor Solicitation: - Địa chỉ IPv6 nguồn: là địa chỉ unspeccified “::”. Điều này đẽ hiểu, địa chỉ dự định được gắn cho giao diện sẽ chưa thể được sử dụng chừng nào chưa kiểm tra là không có sự trùng lặp. - Gói tin Neighbor Solicitation sẽ chứa địa chỉ IPv6 đang được kiểm tra trùng lặp. Sau khi gửi NS, node sẽ đợi, nếu không có phản hồi thì có nghĩa là địa chỉ này chưa được sử dụng, còn nếu địa chỉ này đã được mọt node nào đó sử dụng rồi , node này sẽ gửi thông điệp Neighbor Advertisement đáp trả: - Địa chỉ nguồn: Địa chỉ IPv6 node giao diện gửi gói tin - Địa chỉ đích: Địa chỉ IPv6 multicast mọi node phạm vi link (FF02::1) - Gói tin sẽ chứa đại chỉ bị trùng lặp Nếu node đang kiểm tra địa chỉ trùng lặp nhận được thông điệp RA phản hồi lại RS mình đã gửi, nó sẽ hủy bỏ việc sử dụng địa chỉ này. Kiểm tra tính có thể đạt tới của node lân cận: Thông điệp Neighbor Solicitation và Neighbor Advertisement được sử dụng trong quá trình phân giải địa chỉ, kiểm tra trùng lặp địa chỉ cũng được sử dụng cho những mục đích khác như: quá trình kiểm tra tính có thể đạt tới của một node lân cận. Các IPv6 node duy trì bảng thông tin về các neighbor của mình gọi là neighbor cache, và sẽ cập nhật bảng này khi có sự thay đổi tình trạng mạng. Bnagr này lưu thông tin đối với cả router và host. Biết được node lân cận có thể đạt tới hay không rất quan trọng đối với một node vì nó sẽ điều chỉnh cách thức cư xử của mình theo kết quả nhận được, Ví dụ nếu biết một node lân cận không đạt tới được, host sẽ ngừng gửi gói tin, biết một router đang không thể đạt tới được, host có thể thực hiện quy trình tìm kiếm một router khác. Nếu một host muốn kiểm tra tình trạng có thể nhận gói tin của node lân cận, nó gửi thông điệp Neighbor Solicitation. Nếu nhận được Neighbor Advertisement phúc đáp, nó biết tình trạng của node lân cận là đạt tới được và cập nhật bảng neighbor cache tương ứng. Tất nhiên tình trạng này chỉ được coi là tạm thời và có một khoảng thời gian dành cho nó, trước khi node cần thực hiện kiểm tra lại trạng thái neighbor. Khoảng thời gian quy định này cũng như một số các tham số hoạt động khác host sẽ nhận được từ thông tin quảng bá Router Adertisement của router trên đường kết nối. Tìm kiếm router: Đối với hoạt động của địa hcir IPv6, sự trao đổi giữa các host với nhau, giữa host với router là rất quan trọng. Trong mạng router là thiết bị đảm nhiệm việc chuyển tiếp lưu lượng củ các host từ mạng này sang mạng khác. Một host phải nhờ vào router để có thể gửi thông tin tới những node nằm ngoài đường kết nối của mình. Do vậy, trước khi một host có thể thực hiện các hoạt động giao tiếp với các mạng bên ngoài, nó cần tìm một router và học được những thông tin quan trọng về router, cũng như về mạng. Trong thế hệ địa chỉ IPv6, để có thể cấu hình địa chỉ, cũng như có những thông số cho hoạt động, IPv6 host cần tìm thấy router và nhận được những thông tin từ router trên đường kết nối. Router IPv6 ngoài việc đảm trách chuyển tiếp gói tin cho host, nó còn đảm nhiệm một hoạt động không thể thiếu là quảng bá sự hện diện của mình và cung cấp các tham số trợ giúp host trên đường kết nối cấu hình địa chỉ và các tham số hoạt động. Thực hiện những hoạt động trao đổi thông tin giữa host và router là một nhiệm vụ rất quan trọng của thủ tục Neighbo