sip server что это
Что такое SIP-сервер?
SIP сервер является важнейшим компонентом IP-АТС. В основном этот сервис управляет SIP-коммутациями между SIP-клиентами / конечными точками. В литературе SIP-сервер также может называться SIP-прокси или SIP-регистратором (Registrar).
Хотя этот сервер можно считать важнейшей частью телефонной системы на базе SIP, его задачи ограничиваются управлением и поддержанием SIP-сессий. Основные задачи SIP-сервера:
Установка сеанса связи между двумя (или более) конечными точками. Например, голосовая конференция может иметь несколько конечных точек.
Согласование параметров медиа для каждой сессии между конечными точками, используя протокол SDP
Подстройка или изменение параметров сессии уже после ее начала. Например, постановка вызова на удержание.
Переключение с одной конечной точки на другую. Например, перевод вызова абонента
SIP-сервер сам по себе не обрабатывает медиапотоки – это делает отдельный медиа-сервер (Media server), используя протокол RTP. В реализациях IP-АТС практически всегда SIP-сервер и его компаньон медиа-сервер находятся на одном физическом сервере.
Однако системы с очень большой нагрузкой (например, у крупных VoIP-операторов) могут использовать медиа-сервер, установленный на другой физической машине, чтобы лучше справляться с обработкой сессий. Также возможно распределение нагрузки на несколько медиа-серверов.
SIP-телефония
Вместо вступления…
В последнее время наблюдается повышенный интерес к технологиям IP-телефонии, использование которой позволяет в значительной мере снизить стоимость телефонной связи. При этом становится возможным использование сети Интернет, что позволяет сразу достичь «глобальных масштабов», а необходимость прокладки магистральных коммуникаций попросту отпадает.
Целью данной статьи является поверхностное рассмотрение возможностей IP-телефонии, использующей протокол SIP, для ознакомления с общими принципами ее работы.
Протокол SIP (Session Initiat Protocol, протокол установки соединения) не является первопроходцем в области IP-телефонии. Протокол H.323 уже давно используется для целей IP-телефонии, однако изначально он не разрабатывался для IP-сетей, что снижает «оптимальность» их совместной работы. За годы работы с протоколом H.323 накоплен большой опыт использования, который позволил выявить как его положительные черты, так и недостатки, которые были учтены при разработке протокола SIP.
Протокол H.323 использует двоичный формат. Одним из следствий этого является необходимость стандартизации всех возможностей данного протокола, так как в случае если определенная возможность не поддерживается устройством, то такие устройства из-за двоичного формата не смогут работать друг с другом. SIP-протокол использует текстовый формат сообщений, если одному из устройств не знаком определенный тип сообщения или заголовка, то оно просто игнорируется (как и в HTTP, который по своему формату очень похож формат протокола SIP). К тому же сам протокол SIP значительно проще H.323.
Возможности протокола SIP
Основные преимущества протокола SIP:
1. Масштабируемость — возможность увеличения количества клиентов при расширении сети.
2. Мобильность — возможность получения сервиса вне зависимости от местоположения (как например электронная почта), а каждому пользователю выдается персональный идентификатор, по которому он может быть найден.
3. Расширяемость — возможность дополнения протокола новыми функциями (за счет введения новых заголовков и сообщений). Как уже говорилось выше, если устройству встречается неизвестное ему расширение протокола, оно попросту игнорируется. Так как протокол H.323 использует сообщения двоичного формата, то неизвестные функции могут привести к невозможности предоставления сервиса.
Протокол SIP разрабатывался с расчетом на возможность использования любых транспортов, но, тем не менее, наиболее предпочтительным является использование UDP-пакетов (это позволяет повысить производительность по сравнению с использованием протокола TCP, но требует использования дополнительных механизмов проверки доставки сигнальных сообщений).
Так как телефония с использованием протокола SIP позволяет использовать большое количество разнообразных сервисов (помимо передачи голоса, возможна передача видео, текстовых сообщений, факсов и др.), необходим механизм обмена информацией о том, какие сервисы может использовать вызываемаявызывающая стороны. Для этой цели используется протокол SDP (Session Description Protocol) — протокол описания сессии. Данный протокол позволяет определить какие звуковые (видео и другие) кодеки и иные возможности может использовать удаленная сторона.
Собственно сама передача голоса осуществляется благодаря использованию протокола RTP (Real-time Transport Protocol, протокол транспортировки в реальном времени). Сам протокол SIP непосредственного участия в передаче голосовых, видео и других данных не принимает, он отвечает только за установление связи (по протоколам SDP, RTP и др.), поэтому под SIP-телефонией понимается не передача голоса по протоколу SIP, а передача голоса с использованием протокола SIP. Использование протокола SIP предоставляет новые возможности установления соединений (а также возможность беспроблемного расширения данных возможностей), а не непосредственной передачи голосового и других видов трафика.
Формат адресов используемых протоколом SIP напоминает формат E-Mail-адреса: имя@идентификатор_хоста. В начале адреса ствится приставка «sip:» (пример: sip:user@host.com). В качестве идентификатора хоста может служить его IP-адрес, домен или имя хоста (IP-адрес определяется с использованием DNS, так что в итоге все равно получается обращение по адресу sip: имя@IP-адрес).
Архитектура SIP-сети
Стандартными элементами в SIP-сети являются:
1. User Agent: по протоколу SIP устанавливаются соединения «клиент-сервер». Клиент устанавливает соединения, а сервер принимает вызовы, но так обычно телефонный аппарат (или программный телефон) может как устанавливать так и принимать звонки, то получается что он одновременно играет роль и клиента и сервера (хотя в реализации протокола это не является обязательным критерием) — в этом случае его называют User Agent (UA) или терминал.
2. Прокси-сервер: прокси сервер принимает запросы и производит с ним некоторые действия (например определяет местоположение клиента, производит переадресацию или перенаправление вызова и др.). Он также может устанавливать собственные соединения. Зачастую прокси-сервер совмещают с сервером определения местоположения (Register-сервер), в таком случае его называют Registrar-сервером.
3. Сервер опредления местоположения или сервер регистрации (Register): данный вид сервера служит для регистрации пользователей. Регистрация пользователя производится для определения его текущего IP-адреса, для того чтобы можно было произвести вызов user@IP-адрес. В случае если пользователь переместится в другое место и/или не имеет определенного IP-адреса, его текущий адрес можно будет определить после того, как он зарегистрируется на сервере регистрации. Таким образом клиент останется доступен по одному и тому же SIP-адресу вне зависимости от того, где на самом деле находится.
4. Сервер переадресации: обращается к серверу регистрации для определения текущего IP-адреса пользователя, но в отличие от прокси сервера только «переадресует» клиента, а не устанавливает собственные соединения.
Прокси-серверы в SIP-сети также могут вносить изменения в передаваемые сообщения — это позволяет беспрепятственно преодолевать NAT в случае если прокси-сервер стоит на NAT-маршрутизаторе (также возможна настройка прокси сервера, находящегося за NAT в случае если на последнем невозможно установить прокси сервер — для этого потребуется задать параметры переадресации так, чтобы получился прокси-сервер стал «виртуальным сервером»). Помимо этого прокси-серверы можно объединять в «цепочки», которые позволяют использовать телефонию, даже если конечная точка (UA) находится сразу за несколькими NAT-шлюзами.
Сообщения SIP
Стартовая строка различается в зависимости от того является ли сообщение запросом или ответом (в случае запроса — в ней сообщается тип запроса, адресат и номер версии протокола, а в случае ответа — номер версии протокола, статус и текстовую расшифровку статуса).
В заголовках содержатся сведения об источнике, адресате, пути следования сообщения и др. Этих заголовков может быть достаточно много и это количество может меняться на пути следования пакетов.
Информационные ответы сообщают о стадии выполнения запроса, они не являются завершением запроса. Остальные же классы ответов завершают выполнение запроса.
Пример
Рассмотрим пример процесса установления соединения с использованием SIP-протокола (пример взят из RFC 3261). Данный пример отражает работу базовых функций телефонии и соответственно не затрагивает такие возможности как видеосвязь передача текстовых сообщений и др. — общий принцип работы протокола остается неизменным.
Пользователь Alice (sip:alice@atlanta.com) вызывает пользователя Bob (sip:bob@biloxi.com).
1. Пользователь Alice посылает сообщение INVITE прокси-серверу по умолчанию (atlanta.com) Если бы пользователю Alice был известен IP-адрес пользователя Bob и он мог к нему обратиться напрямую, то запрос INVITE в этом случае мог быть послан непосредственно вызываемому пользователю.
2. Прокси-сервер посылает запрос INVITE серверу вызываемого абонента (biloxi.com).
3. Далее прокси-сервер пользователя Bob при необходимости определяет его текущий IP-адрес и посылает ему сообщение INVITE — у пользователя начинает звонить телефон, о чем сообщается в ответе 180 (Ringing).
4. Если вызываемый пользователь ответил на звонок, то на запрос INVITE высылается ответ 200 (OK).
5. Вызывающий пользователь отправляет сообщение ACK, сообщающее вызываемому о том, что он получил ответ на свой запрос INVITE, им задаются окончательные параметры соединения. На этом этапе все готово к установлению соединения по протоколу RTP (Real-time Transport Protocol).
6. Устанавливается RTP-соединение с заранее согласованными параметрами.
7. Для завершения соединения, завершающим пользователем (кладет трубку) высылается запрос BYE, на которое высылается ответ 200 (OK)
Пока сообщения установления соединения (INVITE) ходят между прокси-серверами и неизвестно доступен ли вызываемый пользователь, в ответ на INVITE посылается ответ 100 (Trying), сообщающий о попытке установления соединения.
Так как прокси-сервер может устанавливать собственные соединения, его использование позволяет вызовам без проблем преодолевать NAT. Также возможно построение нескольких прокси-серверов в одну цепочку, что позволяет преодолевать сразу несколько NAT.
Кодеки
Для передачи звука и видео используются различные алгоритмы сжатия и кодирования данных. Эти алгоритмы называются кодеками. Различные кодеки используют различную ширину полосы пропускания, а также вносят различные задержки и обеспечивают различное качество сервиса. Для звуковых кодеков обычно ширина полосы пропускания составляет от 4-х до 64 кбит/с.
Методика тестирования
Основное направления тестирования SIP-телефонии заключается в рассмотрении качества передачи голоса при ограничении ширины полосы пропускания. Также будет рассматриваться качество передачи голоса при динамическом изменении числа сеансов IP-телефонии и изменении загруженности канала связи. При тестировании IP-маршрутизаторов будет также рассматриваться поведение потоков трафика при установлении сеансов IP-телефонии.
Более четкая методика будет разрабатываться по мере нарастания основательной базы результатов тестирования SIP-оборудования различных производителей.
Заключение
По прогнозам производителей оборудования IP-телефонии, популярность SIP-телефонии будет расти и темпы этого роста будут превосходить темпы роста IP-телефонии в целом, поэтому сами производители возлагают на SIP большие надежды. По тем же прогнозам резкое возрастание интереса к SIP-протоколу (и соответственно оборудованию использующему SIP-протокол) со стороны конечных пользователей придется как раз на 2006 год. По этой причине за выпуск оборудования использующего протокол SIP вплотную взялись многие компании, работающие в области коммуникаций.
Сервер IP-телефонии
Сервер IP-телефонии предназначен для управления передачей голосовых телефонных вызовов, а также других медиапотоков через сеть коммутации пакетов, в т. ч. по протоколу IP. Другие названия этого сервера: VoIP-сервер, SIP-сервер.
Сервер IP-телефонии также может называться IP PBX (IP Private Branch Exchange). В российском написании термину PBX соответствует название УПАТС (учрежденческо-производственная автоматическая телефонная станция). Добавка приставки IP к терминам PBX или УПАТС означает, что в таком устройстве, в отличие от традиционных PBX (УПАТС), используется коммутация пакетов по протоколу IP, а не традиционная телефонная коммутация каналов.
Положение IP-PBX в сети
Пользователи телефонной системы PBX могут осуществлять внутренние вызовы в пределах своей корпоративной сети, а также (если РВХ это позволяет) делать вызовы «в город», т. е. на телефонную сеть общего пользования. Кроме того, система может выполнять такие функции, как переадресация вызова, речевая почта, запись вызова, интерактивные речевые сообщения IVR (interactive voice response), постановка вызовов в очередь и многие другие.
Известны четыре основных типа PBX:
Что такое IP-телефония?
IP-телефония (телефонная связь через протокол IP) – это набор технологий для обмена речевыми сообщениями, факсимильными изображениями, видео и другими видами мультимедийной связи через сеть коммутации IP-пакетов. Информация при этом передается в форме пакетов данных через локальные сети LAN (Local Area Network), сеть Интернет, чтобы избежать передачи по каналам телефонной сети (ТфОП, PSTN), каких всегда не хватает, они ненадежны и связь через сеть коммутации каналов стоит очень дорого.
Технологии передачи голоса и видео через сети TCP/IP начали развиваться в середине 90-х годов. Сеть Интернет, которая ранее была ориентирована на передачу файлов данных в режиме офлайн (по принципу электронной почты), стала использоваться для передачи мультимедийной информации в режиме онлайн, для чего ранее она не была предназначена.
Сегодня протокол IP стал общепринятым видом транспортировки практически для всех видов данных. Операторы связи, которые ранее противились внедрению технологий VoIP (Voice over IP, голос поверх IP), поскольку это подрывало их бизнес на основе технологий коммутации каналов, были вынуждены перестраивать свои сети на базе технологий коммутации пакетов. Вместо только речевых услуг операторы связи стали предоставлять услуги унифицированных коммуникаций UC Unified Communications (голос + видео + мультимедиа).
Протоколы IP-телефонии
SIP (Session Initiation Protocol)
Протокол инициации сессий SIP (Session Initiation Protocol) – протокол сигнализации, который устанавливает сессию связи между двумя и более участниками, модифицирует эту сессию и по окончании сеанса связи прерывает сессию. В IP-телефонии это наиболее часто используемый протокол.
Работа протокола SIP
Протокол SIP – текстовый и напоминает протокол HTTP. Передача данных производится по протоколу TCP (Transmission Control Protocol) или UDP (User Datagram Protocol) на уровне 5 модели OSI. Выбор, какой именно из этих протоколов будет использоваться для передачи данных сессии SIP, производится протоколом SDP (Session Description Protocol), сообщения которого находятся внутри сообщений SIP.
SCCP – Skinny Client Control Protocol
SCCP – VoIP-протокол для управления взаимодействием между конечными телефонными устройствами и сервером телефонной системы – IP-АТС. По своим функциям SCCP аналогичен SIP, H.323 и протоколу управления медиашлюзами MGCP (Media Gateway Control Protocol). Не следует его путать с Signaling Connection Control Part, одним из видов сигнализации системы SS7 (Signaling System #7) в телекоммуникационной сети.
Протокол H.323 разработан намного раньше, чем SIP (Session Initiation Protocol), и предназначен для установки, управления и прерывания медиасессий по IP-сети с выходом на телекоммуникационную сеть с коммутацией каналов. Он входит в набор стандартных телекоммуникационных протоколов, разработанных международной стандартизирующей организацией ITU-T (International Telecommunication Union – Telecom), который определяет способы передачи аудио- и видеоинформации через компьютерные сети.
Связь сети с коммутацией пакетов с сетью коммутации каналов через шлюз Н.323
H.323 – довольно старый протокол, в настоящее время почти полностью замещенный протоколом SIP, который намного проще, и напоминает текстовые протоколы HTTP/SMTP. Таким образом, освоить SIP для ИТ-персонала гораздо легче, чем телеком-протокол Н.323.
H.323 – двоичный, а не текстовый протокол, поэтому находить в нем ошибки гораздо сложнее. Кроме того, он не так универсален, как SIP. В прошлом производители SIP-телефонов старались заложить в них также и протокол Н.323. Однако в настоящее время подавляющее большинство устройств IP-телефонии поддерживает только SIP, и этого вполне достаточно.
RTP (Real-time Transport Protocol)
Протокол передачи в реальном времени RTP (Real-time Transport Protocol) определяет стандартный формат пакетов для передачи аудиопотока через сеть IP. Он описан в RFC 1889 IETF в 1996 году. Протокол RTP активно используется для систем связи и развлечений, которые используют стриминг (потоковую передачу) медиапотоков. Это могут быть системы телефонной связи, видеоконференций, телевидение, а также функции push-to-talk – речевой вызов по ссылке на веб-странице.
Протокол RTP используется вместе с протоколом управления транспортом в реальном времени RTCP (Real-Time Transport Control Protocol). RTP переносит медиапотоки (например, аудио и видео), а RTCP используется для мониторинга передачи и обеспечения качества услуги QoS (quality of service), а также для синхронизации передачи нескольких одновременных потоков.
RTP – это один из основных протоколов IP-телефонии и используется вместе с SIP, который устанавливает соединения по IP-сети.
SDP (Session Description Protocol)
Протокол описания сессии SDP (Session Description Protocol) устанавливает стандартные параметры для обмена медийной информацией (медиапотоками). Описание стандарта опубликовано в RFC 4566 IETF. Сообщения SDP обычно вставляются (инкапсулируются) внутри других протоколов, в т. ч. SIP. Обычно в SDP устанавливаются следующие параметры:
SDP сам по себе не переносит никакой информации, он предназначен для информирования приемной стороны о требуемых параметрах для корректного приема медиапотока.
Сравнение собственной (In-House) IP-PBX и облачной (Hosted) PBX
Современные системы IP-телефонии выполняются практически полностью на основе программ, а не оборудования. Поскольку IP-телефоны, каналы SIP (SIP-транки) и другие сервисы регистрируются на IP-PBX через локальную сеть или интернет, то место расположения IP-PBX не имеет большого значения. IP-PBX, работающая на сервере в дата-центре, называется облачной (hosted) PBX.
Однако IP-PBX может работать и в локальной сети компании (in-house PBX). Оба решения имеют как преимущества, так и недостатки.
Облачная (Hosted) PBX
В этом случае программное обеспечение устанавливается на внешнем сервере IP-телефонии в дата-центре облачного провайдера. При этом права пользователя услуг IP-телефонии определяются соглашением с провайдером облачных услуг. Оплата, как правило, зависит от объема использования услуг (трафика) и может сильно варьироваться. Облачный провайдер услуг IP PBX берет на себя заботу об обслуживании и обычно в контракте прописывается уровень доступности услуг.
Преимуществом такого подхода является то, что IP-телефоны могут регистрироваться на IP-PBX вне зависимости от их местоположения. Таким образом, пользователю, работающему дома или в удаленном филиале, доступен одинаковый спектр услуг с работником центрального офиса.
Другое преимущество: если обслуживание одного провайдера IP-PBX заказчика не устраивает, он может легко сменить провайдера.
Недостатком является то, что даже вызовы между сотрудниками компании заказчика внутри корпоративной сети должны маршрутизироваться через интернет. Поэтому качество услуг будет зависеть от качества подключения и параметров канала.
Облачная (Hosted IP PBX)
Собственные (In-House/On-Premise) IP-PBX
Собственная IP PBX дает полный контроль за функциями и параметрами IP PBX.
Начальная стоимость установки и развертывания IP-PBX может быть выше и может потребовать наличия квалифицированного персонала. При этом у внешнего провайдера будут арендоваться только соединительные каналы SIP (SIP-trunks). Месячные расходы при этом обычно бывают существенно ниже, чем при аренде сервера IP-телефонии у провайдера. Преимуществом является то, что внутренние вызовы не покидают пределы корпоративной сети.
Кроме того, как показано на рисунке ниже, собственную IP-PBX можно использовать вместе с облачной при подключении через SIP-транк.
Собственная IP PBX (Сервер VoIP)
Оборудование
Решение собственной IP-PBX предусматривает наличие специального сервера IP-телефонии. При этом сервер может быть как выделенный, аппаратный, так и виртуальный, на основе технологий VirtualBox, VMware или HyperV. Второй вариант несколько дешевле, чем выделение аппаратного сервера. При этом следует принимать дополнительные меры по резервированию и повышению надежности оборудования.
Безопасность
Хотя у IP-телефонии есть много преимуществ перед обычной телефонией, соединения через IP-сеть также подвержены специфическим рискам, поскольку IP-сеть часто является целью кибератак. Даже в том случае, если система IP-телефонии не имеет выхода в интернет, она может быть атакована внутри локальной сети LAN. Поэтому все IP-устройства, маршрутизаторы и пр. должны иметь средства безопасности.
Одна из специфических кибератак на системы IP-телефонии – это SPIT (Spam-over-Internet-Telephony), когда при помощи ложных сообщений и предложений злоумышленники могут получить персональные данные, пароли, номера кредитных карт и другую конфиденциальную информацию.
Кроме того, системы IP-телефонии могут быть подвержены атакам типа «отказ в обслуживании» DOS (Denial-of-Service), целью которых является перегрузка системы ложными запросами и, как следствие, недоступность сервисов, в т. ч. IP-телефонии.
Поэтому в системах IP-телефонии должны быть предусмотрены средства и меры информационной безопасности, как и во всей корпоративной сети в целом.
Унифицированные коммуникации UC (Unified Communication)
Услуга унифицированных коммуникаций UC (Unified Communication) – это дальнейшее развитие возможностей корпоративной IP-телефонии.
UC набирает популярность и сейчас все большее число предприятий выбирают платформу UC, чтобы объединить все корпоративные каналы связи и снизить расходы на ИТ и связь. Если все каналы связи (телефон, электронная и речевая почта, чат, мессенджеры, видеоконференция, обмен файлами и пр.) объединены на одной платформе, то это не только снижает накладные расходы на менеджмент, но и делает бизнес более эффективным в целом. Поэтому часто говорят не о UC, а о UCC (Unified Communication and Collaboration, унифицированные коммуникации и коллективная работа).
По данным аналитического агентства Mordor Intelligence за 2019 год, объем рынка облачных услуг UC достигнет в 2024 году 17165,9 млн долларов со среднегодовым темпом роста CAGR в 25,67 %.
UCC способны повысить эффективность работы предприятий практически любого размера и направления бизнеса, например за счет удаленной работы сотрудников и постоянной индикации присутствия в сети других сотрудников, готовых к обмену информацией.
Причем спектр услуг UC быстро расширяется и появляются все новые услуги, ранее казавшиеся любо невозможными технически, либо не нужными.
Основные выгоды перехода на платформу UC для предприятий
Примерный интерфейс пользователя платформы UC
Исследование 2018 года британской компании National Employee показало, что 52 % работников в Великобритании, как в госсекторе, так и в бизнесе, собираются сменить работу. Основная причина – низкая техническая оснащенность рабочих мест, недостаток эффективный коммуникационных услуг и невозможность удаленной работы. Одна из главных привлекательных черт UC – это то, что платформа может поддерживать широкий функционал присутствия сотрудника, возможность иметь доступ к корпоративным данным даже не из сети предприятия, возможность использования для работы мессенджеров и телеконференций. Таким образом, UC – хорошее средство для удержания квалифицированного персонала и повышения его лояльности компании.
В современном мире рабочие команды работают глобально, в разных странах и регионах, и обычная телефонная связь, даже VoIP, уже не в полной мере соответствует запросам распределенных рабочих команд. Системы UC, напротив, даже позволяют избавиться от централизованного «ресепшена», поскольку при вызове через UC можно быстро найти нужного сотрудника, а для внешнего заказчика – быстро найти ответственного за решение именно его вопроса. Регистрация вызовов в базе данных и использование машинного обучения позволяет идентифицировать VIP-заказчиков по голосу.
Поскольку при использовании UC все больше персонала может работать удаленно, то снижаются расходы на аренду и обслуживание офиса. UC также помогает снизить расходы на мобильную связь, поскольку телекоммуникационные расходы можно оплачивать централизованно в едином пакете.
Повышение уровня обслуживания заказчика с использованием богатых функций UC способствует росту объемов реализации продуктов и услуг предприятия. UC помогает отследить все упущенные вызовы и запросы потенциальных заказчиков, быстро реагировать на их претензии, таким образом, повысить реноме предприятия и процент успешных предложений.