BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG
KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề Tài:
NGHIÊN CỨU GIAO THỨC TRONG MẠNG VOIP
GVHD: BÙI THỊ KIM CHI
SVTH: NGUYỄN ĐỖ ANH VIỆT
Lớp: CĐĐTVT 06B
Khóa: 2006-2009
HỒ CHÍ MINH - 2009
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG
KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề Tài:
NGHIÊN CỨU GIAO THỨC TRONG MẠNG VOIP
GVHD: BÙI THỊ KIM CHI
SVTH: NGUYỄN ĐỖ ANH VIỆT
Lớp: CĐĐTVT 06B
Khóa: 2006-2009
HỒ CHÍ MINH - 2009
LỜI CẢM ƠN
Trước hết em xin gửi tới cô Bùi Thị Kim Chi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đã
trực tiếp hướng dẫn , chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình em làm Đồ án tốt nghiệp.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Trường Cao Đẳng Kĩ
Thuật CAO THẮNG đã hết lòng dạy bảo, giúp đỡ em trong những năm học Cao Đẳng,
giúp em có những kiến thức và kinh nghiệm quý giá trong chuyên môn và cuộc sống.
Những hành trang đó là một tài sản vô giá nâng bước cho em tới được với những thành

Đây là một minh chứng rõ nét về việc triển khai các giao thức VoIP đã nghiên cứu
trong toàn bộ nội dung bài Luân văn tốt nghiệp vào bài toán viễn thống thực tế.
MỤC LỤC
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG VOIP ................................................................. 2
1.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG VOIP ........................................................................ 2
1.2. ĐẶC TÍNH CỦA MẠNG VOIP .......................................................................... 4
1.2.1. Ưu điểm ........................................................................................................ 4
1.2.2. Nhược điểm .................................................................................................. 5
1.3. YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG ĐỐI VỚI VOIP ....................................................... 6
Chương 2. CÁC GIAO THỨC TRUYỀN TẢI TRONG MẠNG VOIP ......................... 8
2.1. MÔ HÌNH KIẾN TRÚC TỔNG QUAN CỦA MẠNG VOIP .............................. 8
2.2. GIAO THỨC IP ................................................................................................... 9
2.2.1. Giao thức IP phiên bản 4 (IPv4) .................................................................. 10
Như vậy, ta có 6 bit để đánh địa chỉ trạm trong mạng (tức là 26-2=62 máy; vì phải
trừ 2 địa chỉ subnet và broastcast của subnet). ....................................................... 14
2.2.2. Giao thức IP phiên bản 6 (IPv6) .................................................................. 14
2.3. GIAO THỨC TCP/IP ........................................................................................ 15
2.4. GIAO THỨC UDP ............................................................................................ 21
2.5. GIAO THỨC SCTP ........................................................................................... 22
2.6. GIAO THỨC RTP ............................................................................................. 26
2.7. GIAO THỨC RTCP .......................................................................................... 32
Chương 3. GIAO THỨC BÁO HIỆU VOIP ................................................................ 35
3.1. GIAO THỨC BÁO HIỆU H.323 ....................................................................... 35
3.1.1. Các thành phần trong mạng ......................................................................... 35
3.1.2. Giao thức H.323 .......................................................................................... 39
3.1.3. Thiết lập cuộc gọi VoIP sử dụng giao thức H.323 ....................................... 44
3.2. GIAO THỨC BÁO HIỆU SIP ........................................................................... 48
3.2.1. Các thành phần trong mạng SIP .................................................................. 49
3.2.2. Bản tin SIP .................................................................................................. 51
3.2.3. Mô tả cuộc gọi SIP ..................................................................................... 56

Modulation
Bộ mã hóa mã xung
SNMP
Simple Network
Management Protocol
Giao thức quản trị mạng đơn giản
SIP
Session Initiation
Protocol
Giao thức thiết lập phiên
ATM
Asynchronous
Transfer Mode
Chế độ truyền không đồng bộ
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
ToS Type of Service Kiểu dịch vụ
IP Internet Protocol Giao thức Internet
IPv4 IP version 4 Giao thức Internet phiên bản 4
IPv6 IP version 6 Giao thức Internet phiên bản 6
TCP
Transmission Control
Protocol
Giao thức điều khiển truyền thông tin
UDP
User Datagram
Protocol
Giao thức Datagram người dùng
SCTP
Stream Control
Transmission Protocol

SSP Switch Service Point Điểm dịch vụ chuyển mạch
SCP Signal Control Point Điểm điều khiển báo hiệu
STP Signal Tranfer Point Điểm truyền báo hiệu
MTP Message Tranfer Part Phần truyền bản tin
TCAP
Transaction
Capabilities
Application Part
Phần ứng dụng cung cấp giao dịch
TUP Telephone User Part Phần người dùng điện thoại
ISUP ISDN User Part Phần người dùng ISDN
ISDN
Integrated Services
Digital Network
Mạng tích hợp dịch vụ số
SCCP
Signaling Connection
Control Part
Phần điều khiển kết nối báo hiệu
M2UA MTP2 User Adapter Bộ chuyển đổi người dùng MTP2
M2PA MTP L2 Peer-to-Peer Bộ chuyển đổi bản tin lớp 2 ngang hàng
Adapter
M3UA MTP3 User Adapter Bộ chuyển đổi người dùng MTP3
IUA ISDN User Adapter Bộ chuyển đổi người dùng ISDN
SUA SCCP User Adapter Bộ chuyển đổi người dùng SCCP

MỞ ĐẦU
Mạng VoIP ra đời như là một cuộc các mạng của hệ thống viễn thông và xã hội.
Với những ưu điểm vượt trội, mạng VoIP đã chứng tỏ được sức sống và tính thực tiễn
cao của nó. Sự phát triển quá nhanh của mạng VoIP cũng đặt ra một vấn đề nan giải đó

không chỉ đối với các nhà khai thác, các nhà sản xuất mà còn cả với người sử dụng dịch
vụ. VoIP có thể vừa thực hiện cuộc gọi thoại như trên mạng điện thoại kênh truyền
thống (PSTN) đồng thời truyền dữ liệu trên cơ sở mạng truyền dữ liệu. Như vậy, nó đã
tận dụng được sức mạnh và sự phát triển vượt bậc của mạng IP vốn chỉ được sử dụng để
truyền dữ liệu thông thường.
Để có thể hiểu được những ưu điểm của VoIP mang lại, trước hết chúng ta đi vào
nghiên cứu sự khác biệt giữa mạng kênh PSTN hiện có với mạng chuyển mạch gói nói
chung và mạng VoIP nói riêng.
Kỹ thuật chuyển mạch kênh (Circuit Switching): Một đặc trưng nổi bật của kĩ
thuật này là hai trạm muốn trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ được thiết lập
một “ kênh” (circuit) cố định, kênh kết nối này được duy trì và dành riêng cho hai trạm
cho tới khi cuộc truyền tin kết thúc. Thông tin cuộc gọi là trong suốt. Quá trình thiết lập
cuộc gọi tiến hành gồm 3 giai đoạn:
• Giai đoạn thiết lập kêt nối: Thực chất quá trình này là liên kết các tuyến giữa các
trạm trên mạng thành một tuyến (kênh) duy nhất dành riêng cho cuộc gọi. Kênh
này đối với PSTN là 64kb/s (do bộ mã hóa PCM có tốc độ lấy mẫu tiếng nói 8kb/
s và được mã hóa 8 bit).
• Giai đoạn truyền tin: Thông tin cuộc gọi là trong suốt. Sự trong suốt thể hiện qua
hai yếu tố: thông tin không bị thay đổi khi truyền qua mạng và độ trễ nhỏ.
2
• Giai đoạn giải phóng (huỷ bỏ) kết nối: Sau khi cuộc gọi kết thúc, kênh sẽ được
giải phóng để phục vụ cho các cuộc gọi khác.
Qua đó, ta nhận thấy mạng chuyển mạch kênh có những ưu điểm nổi bật như chất
lượng đường truyền tốt, ổn định, có độ trễ nhỏ. Các thiết bị mạng của chuyển mạch
kênh đơn giản, có tính ổn định cao, chống nhiễu tốt. Nhưng ta cũng không thể không
nhắc tới những hạn chế của phương thức truyền dữ liệu này như:
• Sử dụng băng thông không hiệu quả: Tính không hiệu quả này thể hiện qua hai
yếu tố. Thứ nhất, độ rộng băng thông cố định 64k/s. Thứ hai là kênh là dành
riêng cho một cuộc gọi nhất định. Như vậy, ngay cả khi tín hiệu thoại là “lặng”
(không có dữ liệu) thì kênh vẫn không được chia sẻ cho cuộc gọi khác.

Bên cạnh những ưu điểm thì mạng chuyển mạch gói cũng bộ lộ những nhược
điểm như:
• Trễ đường truyền lớn: Do đi qua mỗi trạm, dữ liệu được lưu trữ, xử lý trước khi
được truyền đi.
• Độ tin cậy của mạng gói không cao, dễ xảy ra tắc nghẽn, lỗi mất bản tin
• Tính đa đường có thể gây là lặp bản tin, loop làm tăng lưu lượng mạng không
cần thiết.
• Tính bảo mật trên đường truyền chung là không cao.
1.2. ĐẶC TÍNH CỦA MẠNG VOIP
1.2.1. Ưu điểm
• Giảm chi phí: Đây là ưu điểm nổi bật của VoIP so với điện thoại đường dài
thông thường. Chi phí cuộc gọi đường dài chỉ bằng chi phí cho truy nhập Inter-
net. Một giá cước chung sẽ thực hiện được với mạng Internet và do đó tiết kiệm
đáng kể các dịch vụ thoại và fax. Sự chia sẻ chi phí thiết bị và thao tác giữa
những người sử dụng thoại và dữ liệu cũng tăng cường hiệu quả sử dụng mạng.
Đồng thời kỹ thuật nén thoại tiên tiến làm giảm tốc độ bit từ 64Kbps xuống dưới
8Kbps, tức là một kênh 64Kbps lúc này có thể phục vụ đồng thời 8 kênh thoại
độc lập. Như vậy, lý dó lớn nhất giúp cho chi phí thực hiện cuộc gọi VoIP thấp
chính là việc sử dụng tối ưu băng thông.
• Tích hợp dịch vụ nhiều dịch vụ: Do việc thiết kế cơ sở hạ tầng tích hợp nên có
khả năng hỗ trợ tất cả các hình thức thông tin cho phép chuẩn hoá tốt hơn và
giảm thiểu số thiết bị. Các tín hiệu báo hiệu, thoại và cả số liệu đều chia sẻ cùng
mạng IP. Tích hợp đa dịch vụ sẽ tiết kiệm chi phí đầu tư nhân lực, chi phí xây
dựng các mạng riêng rẽ.
4
• Thống nhất: Vì con người là nhân tố quan trọng nhưng cũng dễ sai lầm nhất
trong một mạng viễn thông, mọi cơ hội để hợp nhất các thao tác, loại bỏ các
điểm sai sót và thống nhất các điểm thanh toán sẽ rất có ích. Trong các tổ chức
kinh doanh, sự quản lý trên cơ sở SNMP (Simple Network Management Proto-
col) có thể được cung cấp cho cả dịch vụ thoại và dữ liệu sử dụng VoIP. Việc sử

thì kỹ thuật nén càng phức tạp, cho chất lượng không cao và đặc biệt là thời gian
xử lý sẽ lâu, gây trễ.
• Vấn đề tiếng vọng: Nếu như trong mạng thoại, độ trễ thấp nên tiếng vọng không
ảnh hưởng nhiều thì trong mạng IP, do trễ lớn nên tiếng vọng ảnh hưởng nhiều
đến chất lượng thoại.
• 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 được 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 thiết phải có một kỹ thuật nén tín hiệu đạt được
những yêu cầu khắt khe: tỉ số nén lớn (để giảm được tốc độ bit xuống), 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) 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 như Frame Relay, ATM,... để có tốc độ cao hơn hoặc phải có một
cơ chế thực hiện chức năng QoS (Quality of Service). Tất cả các điều này làm
cho kỹ thuật thực hiện điện thoại IP trở nên phức tạp và không thể thực hiện
được trong những năm trước đây
Ngoài ra có thể kể đến tính phức tạp của kỹ thuật và vấn đề bảo mật thông tin (do
Internet nói riêng và mạng IP nói chung vốn có tính rộng khắp và hỗn hợp, không có gì
bảo đảm rằng thông tin cá nhân được giữ bí mật).
1.3. YÊU CẦU CHẤT LƯỢNG ĐỐI VỚI VOIP
Từ những nhược điểm chính của mạng chuyển mạch gói đã đặt ra những yêu cầu
cho VoIP như sau:
• Chất lượng thoại phải ổn định, độ trễ chấp nhận được.
• Mạng IP cơ bản phải đáp ứng được những tiêu chí hoạt động khắt khe gồm giảm
thiểu việc không chấp nhận cuộc gọi, mất mát gói và mất liên lạc. Điều này đòi
hỏi ngay cả trong trường hợp mạng bị nghẽn hoặc khi nhiều người sử dụng
chung tài nguyên của mạng cùng một lúc.
• Việc báo hiệu có thể tương tác được với báo hiệu của mạng PSTN.
6

thể thấy được rõ ràng vai trò của từng thành phần trong mạng cũng như chức năng của
các giao thức truyền tải được sử dụng. Báo hiệu VoIP có thể sử dụng giao thức TCP hay
UDP tùy thuộc vào giao thức báo hiệu được sử dụng (SIP hay H.323) và cấu hình được
chọn (UDP hay TCP với trường hợp SIP).
Bản tin báo hiệu được định tuyến thông qua VoIP Server. Ở đây, ta không đề cập
tới việc đăng kí và xác thực người dùng vì nó còn tùy thuộc vào từng giao thức cụ thể
lại có sự khác nhau nhất định. Ở đây có một chú ý là với trường hợp sử dụng UDP,
chúng ta cần sử dụng bản tin Connect ACK để xác nhận rằng hai bên đã bắt tay xong và
bắt đầu tiến hành cuộc gọi do UDP là giao thức không tin cậy.
2.2. GIAO THỨC IP
Giao thức mạng IP được thiết kế để liên kết các mạng máy tính sử dụng phương
pháp truyền thông và nhận dữ liệu dưới dạng gói. Giao thức IP cho phép truyền các gói
dữ liệu từ điểm nguồn tới điểm đích có địa chỉ cố định. Đơn vị dữ liệu được trao đổi là
các gói dữ liệu. Các chức năng được thực hiện ở IP là:
• Đánh địa chỉ: tất cả các host trong mạng và trong liên mạng đều được cung cấp
một địa chỉ IP duy nhất. Theo giao thức IP version 4, mỗi địa chỉ IP gồm 32bit và
được chia làm 5 lớp A,B,C,D,E. Các lớp A,B,C được sử dụng để định danh các
host trên các mạng. Lớp được sử dụng cho quá trình truyền đa điểm còn lớp E để
dự phòng.
9
• Định tuyến: giúp xác định đường đi (tuyến)cho gói tin khi được truyền trên
mạng. Nó giúp lựa chọn đường đi tối ưu cho các gói dữ liệu. Nếu hai host cần
liên lạc không nằm trên một subnet thì bảng định tuyến sẽ được sử dụng để quyết
định việc chuyển dữ liệu và các bộ định tuyến thường xuyên trao đổi và cập nhật
thông tin trong bảng định tuyến tùy thuộc vào phương pháp định tuyến được sử
dụng.
• Truyền đa điểm:
Hiện nay có ba cách truyền các gói IP là:
o Truyền một điểm đích (unicast): các gói tin được truyền từ host nguồn
đến host đích duy nhất.

là 576 byte gồm 512 byte dữ liệu và 64 byte tiêu đề. Các host chỉ có thể gửi
các gói tin cố độ dài lớn hơn 576 byte khi biết trước là host đích có khả năng
xử lý gói này.
• Indentification: cùng với trường địa chỉ nguồn, đích dùng để định danh duy
nhất cho một gói tin trong khoảng thời gian nó tồn tại.
• Flag : có độ rộng 3 bit, chỉ độ phân đoạn của gói tin
o Bit 0: luôn bằng 0
11
o Bit 1 (DF):
 DF=0: có phân đoạn
 DF=1: không phân đoạn
o Bit 2 (MF):
 MF=0: mảnh cuối cùng
 MF=1: không phải mảnh cuối cùng
• Fragment Offset: độ rộng 13 bit, chỉ rõ vị trí của phân mảnh trong gói tin tính
theo đơn vị 64bit.
• Time to Live: độ rộng 8 bit, quy định thời gian tồn tại của gói tin.
• Protocol: độ rộng 8 bit, xác định giao thức tầng giao vận. Ví dụ
o Protocol = 6: giao thức TCP
o Protocol=17: giao thức UDP
• Header Checksum: độ rộng 16 bit, mã kiểm tra CRC-16 của phần tiêu đề cho
phát hiệnlỗi
• Source Address: độ rộng 32 bit, xác định địa chỉ nguồn.
• Destination Address: độ rộng 32 bit, xác định địa chỉ đích
• Option: có độ dài thay đổi để lưu thông tin tùy biến của người dùng
• Padding: có độ dài thay đổi, đảm bảo độ dài của header luôn là bội 32 bit
• Data: có độ dài tối đa là 65535 byte chứa dữ liệu lớp cao hơn.
Đánh địa chỉ trong IPv4
Hệ thống địa chỉ này được thiết kế mềm dẻo qua một sự phân lớp, có 5 lớp địa chỉ
IP là: A, B, C, D, E. Sự khác nhau cơ bản giữa các lớp địa chỉ này là ở khả năng tổ chức

13
Khi đó, để xác định địa chỉ mạng của trạm, ta cần phải biết mặt nạ mạng tương
ứng với IP được chia. Việc tính toán ra địa chỉ mạng của IP được tính như sau:
Dạng thập phân Dạng nhị phân
Địa chỉ IP của trạm 192.168.5.130 11000000.10101000.00000101.10000010
Mặt nạ mạng 255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11000000
Địa chỉ mạng subnet 192.168.5.128 11000000.10101000.00000101.10000000
Như vậy, ta có 6 bit để đánh địa chỉ trạm trong mạng (tức là 2
6
-2=62 máy;
vì phải trừ 2 địa chỉ subnet và broastcast của subnet).
2.2.2. Giao thức IP phiên bản 6 (IPv6)
Trong IPv4 trường địa chỉ nguồn và đích có độ dài 32 bit nên không thể đáp ứng
đủ nhu cầu đánh địa chỉ của mạng. Ngoài ra, do sự phát triển của Internet, bảng định
tuyến của router không ngừng lớn lên và khả năng định tuyến đã bộc lộ hạn chế. Yêu
cầu nâng cao chất lượng dịch vụ và bảo mật được đặt ra. IPv6 là giao thức Internet mới
được kế thừa đặc điểm chính của IPv4 và có nhiều cải tiến để khắc phục những hạn chế:
• Tăng kích thước địa chỉ từ 32 bit lên 128 bit
• Phạm vi định tuyến đa điểm: giao thức này hỗ trợ phương thức truyền mới
“anycasting”. Phương thức này sử dụng để gửi các gói tin đến một nhóm xác
định.
• Phần tiều đề của IPv6 được đơn giản hóa hơn IPv4. Điều đó cho phép xử lý
gói tin nhanh hơn. Ngoài ra, IPv6 còn cung cấp một số tiêu đề phụ cho phép
giao thức IPv6 có thể sử dụng một cách mềm dẻo hơn hẳn so với IPv4.
Cấu trúc gói tin IPv6 như sau:
Hình 4.Cấu trúc gói tin IP phiên bản 6
14
Ý nghĩa các trường như sau:
• Version: có giá trị bằng 6 với IPv6
• Traffic Class: độ dài 8 bit, xác định độ ưu tiên