Nghiên cứu và thiết kế hệ thống VoIPv6

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.

4.4.4 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 Neighbor Discovery.

Quá trình tìm kiếm, trao đổi giữa host và router thực hiện dựa trên hai dạng thông điệp sau:

- Router Solicitation được gửi bởi host tới các router trên đường link. Do vậy, gói tin được gửi tới dịa chỉ đích multicast mọi router phạm vi link (FF02::2). Host gửi thông điệp này để yêu cầu router quảng bá ngay các thông tin nó cần cho hoạt động.

- Router Advertisement chỉ được gửi bởi các router để quảng bá sự hiện diện của router và các tham số cần thiết khác cho hoạt động của các host. Router gửi định kỳ thông điệp này trên đường kết nối và gửi thông điệp này bất cứ khi nào nhận được router solicitation từ các host trong đường kết nối.

4.4.5 Cấu hình tự động địa chỉ cho IPv6 node:

Địa chỉ IPv6 được cải tiến để có thể giảm thiểu những cấu hình nhân công, 64 bit cuối cùng của địa chỉ IPv6 luôn dành để định danh giao diện, 64 bit định danh này có thể tự động cấu hình từ địa chỉ card mạng hoặc gán một cách tự động. Nhờ quy trình giao tiếp trên đường link của thử tục Neighbor Discovery, IPv6 host có thể liên lạc với router trên đường kết nối để nhận các thông tin về prefix trên link và những tham số hoạt động khác. Do vậy, các node trong IPv6 có hai cách thức cấu hình địa chỉ: cấu hình địa chỉ bằng tay, hoặc cấu hình địa chỉ tự động.

IPv6 node có hai cách thức cấu hình tự động địa chỉ cho giao diện:

- Tự động cấu hình có trạng thái (stateful): Đây là cách thức cấu hình địa chỉ cho host dựa vào sự trợ giúp của DHCPv6 server. Cách thức cấu hình này tương tự như việc sử dụng DHCP của IPv4. Hiện nay, các RFC dành cho DHCPv6 đã được IETF hoàn thiện đầy đủ. Máy chủ DHCPv6 sẽ cung cấp cho host địa chỉ và các thông tin để host cấu hình, nên được gọi là cấu hình có trạng thái (stateful).

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 97 trang tài liệu này.

- Tự động cấu hình không trạng thái (stateless): Đây là cách thức tự động trong đó, một host sẽ tự thực hiện cấu hình địa chỉ cho giao diện không cần sự hỗ trợ của bất kỳ một máy chủ DHCP nào. Host thực hiện cấu hình địa chỉ từ khi chưa có một thông tin nào hỗ trợ cấu hình (stateless) và qua trao đổi với router IPv6 trên đường kết nối.

4.4.6 Đánh số lại thiết bị IPv6:

Đánh số lại mạng IPv4 là điều mà những nhà quả trị rất ngại. Nó ảnh hưởng tới hoạt động mạng lưới và tiêu tốn nhân lực cấu hình lại thông tin cho host, node trên mạng.

Đối với địa chỉ IPv6, dựa trên nguyên tắc cấu hình tự động , các host trên mạng có thể được đánh số lại nhờ thông báo của router đặt thời gian hết thời hạn có thể sử dụng cho một network prefix. Sau đó, router thông bao prefix mới để các host tạo lạ địa chỉ IP. Trên thực tế, các host có thể duy trì sử dụng địa chỉ cũ trong một khoảng thời gian nhất định trước khi xóa bỏ hoàn toàn.

4.4.7 Phân mảnh gói tin IPv6:

Mạng quy mô lớn hay nhỏ, bao gồm các đường kết nối vật lý khác nhau. Mỗi đường kết nối có một giá trị giới hạn về kích thước thông tin truyền tải trên đó, được gọi là MTU. Trong hoạt động của thế hệ địa chỉ IPv4, trong quá trình forward gói tin, nếu IPv4 router nhận được gói tin lớn hơn giá trị MTU của đường kết nối, router sẽ thực hiện phân mảnh gói tin. Sau quá trình truyền tải, gói tin được xây dựng lại nhờ nhũng thông tin trong header.

Địa chỉ IPv6 áp dụng một mô hình khác để phân mảnh gói tin, việc phân mảnh gói tin được thực hiện tại host nguồn, nơi gửi gói tin. Mọi IPv6 router không tiến hành phân mảnh gói tin, nhờ đó tăng hiệu quả, giảm thời gian xử lý gói tin. Trong header cơ bản IPv6, các trường hỗ trợ cho việc phân mảnh va kết cấu lại gói tin của IPv4 header đã được bỏ đi. Nhũng thông tin trợ giúp cho việc phân mảnh và tái tạo gói tin IPv6 được để trong header mở rộng của gói tin IPv6. Giá trị MTU tối thiểu mặc định trên đường link IPv6 là 1280 byte. Router sẽ gửi cho các IPv6 host trên đường link giá trị MTU mặc định của đường link đó. Tuy nhiên , để đến được được đích, gói tin sẽ đi qua nhiều đường kết nối có giá trị MTU khác nhau, việc phân mảnh gói tin được thực hiên tai host nguồn, không thực hiện bởi các router trên đường truyền tải. Để truyền được tới đích, gói tin cần phải có kích thước phù hợp với giá trị MTU nhỏ nhất trên toàn bộ đường

truyền từ nguồn tới đích. Nhằm phục vụ cho host nguồn phân mảnh gói tin, phải có một cách thức nào đó để host nguồn quyết định giá trị MTU sử dụng khi gửi gói tin.

Trong địa chỉ IPv6 tồn tại hai khai niệm:

- LinkMTU: giá trị MTU trên đường kết nối trực tiếp của host

- PathMTU: giá trị MTU nhỏ nhất trên toàn bộ đường truyền

Host nguồn có thuật toán tìm Path MTU trên toàn bộ đường truyền gọi là Path MTU Discovery, và sẽ lưu giữ giá trị này để sử dụng trong giao tiếp.

CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG VoIPv6

Bước sang những năm đầu của thế kỷ XXI, ứng dụng của Internet phát triển nhằm cung cấp dịch vụ cho người dùng notebook, cellualar modem và thậm chí nó còn thâm nhập vào nhiều ứng dụng dân dụng khác như TV, máy pha cà phê… Để có thể đưa những khái niệm mới dựa trên cơ sở TCP/IP này thành hiện thực, TCP/IP phải mở rộng. Nhưng một thực tế mà không chỉ giới chuyên môn, mà ngay cả các ISP cũng nhận thức được đó là tài nguyên mạng ngày càng hạn hẹp. Việc phát triển về thiết bị, cơ sở hạ tầng, nhân lực… không phải là một khó khăn lớn. Vấn đề ở đây là địa chỉ IP, không gian địa chỉ IP ngày càng cạn kiệt, càng về sau địa chỉ IP (IPv4) không thể đáp ứng nhu cầu mở rộng mạng đó. Bước tiến quan trọng mang tính chiến lược đối với kế hoạch mở rộng này là việc nghiên cứu cho ra đời một thế hệ sau của giao thức IP, đó chính là IP version 6.

IPv6 ra đời không có nghĩa là phủ nhận hoàn toàn IPv4 (công nghệ mà hạ tầng mạng chúng ta đang dùng ngày nay). Vì là một phiên bản hoàn toàn mới của công nghệ IP, việc nghiên cứu, ứng dụng vào thực tiễn luôn là một thách thức rất lớn. Một trong những thách thức đó liên quan đến khả năng tương thích giữa IPv6 và IPv4, liên quan đến việc chuyển đổi từ IPv4 lên IPv6, làm thế nào mà người dùng có thể khai thác những thế mạnh của IPv6 nhưng không nhất thiết phải nâng cấp đồng loạt toàn bộ mạng (LAN, WAN, Internet…) lên IPv6.

5.1 Mô tả hệ thống:

Hệ thống VoIPv6 gồm có 3 tổng đài Asteriskv6, 3 tổng đài này có thể là cùng một dải mạng để chia sẻ quản lý các tài khoản điện thoại. Cũng có thể là ở 3 khu vực địa lý khác nhau để có thể cùng một công ty hoặc ở các công ty khác nhau. Mỗi tổng đài quản lý số lượng tài khoản nhất định. Ba tổng đài nói chuyện với nhau bằng giao thức IAX, các softphone nói chuyện với tổng đài bằng giao thức

SIP. Yêu cầu đặt ra của hệ thống là các tài khoản đăng ký cùng 1 tổng đài có thể

gọi được cho nhau:

IPv4 IPv6 (cả hai chiều) IPv4 IPv4 (cả hai chiều) IPv6 IPv6 (cả hai chiều)

Các tài khoản đăng ký ở các tổng đài khác nhau cũng có thể gọi được cho

nhau:

IPv4 IPv6 (cả hai chiều) IPv4 IPv4 (cả hai chiều) IPv6 IPv6 (cả hai chiều)

Và từ tài khoản có địa chỉ ipv4, IPv6 gọi ra được mạng PSTN và ngược lại:

IPv4 PSTN (cả hai chiều)

IPv6 PSTN (cả hai chiều)

5.2 Thực hiện:

Tổng đài Asteriskv6 PBX 1 cài Fedora Core 10, hai tổng đài còn lại cài trên CentOS 5. Các máy trạm cảu các tài khoản cài Ubuntu 8.10 hoặc Windows XP2, các trạm có thể dùng softphone là Linphone sử dụng cả địa chỉ IPv6 và IPv4 hoặc X-lite chỉ sử dụng địa chỉ IPv4. Dùng GW SPA3102 để giao tiếp với mạng PSTN. Sử dụng phần mềm Wireshark để bắt gói tin trên mạng Internet.

Asteriskv6 PBX 1: Có 4 tài khoản: 101, 102, 103, 104. Mỗi tài khoản có thể

nhận 1 trong 4 địa chỉ sau:

- địa chỉ IPv6 là 2001:dc9::110/64

- địa chỉ IPv4 là 192.168.1.111/24

- địa chỉ IPv4 là 192.168.1.112/24

- địa chỉ IPv6 là 2001:dc9::113/64

Asteriskv6 PBX 2: Có 2 tài khoản 202, 203. Mỗi tài khoản có thể nhận một trong hai địa chỉ sau:

- địa chỉ IPv6 là 2001:dc9::114/64

- địa chỉ IPv4 là 192.168.1.115/24

Asteriskv6 PBX 3: Có hai tài khoản là 304, 305. Mỗi tài khoản có thể nhận được một trong hai địa chỉ sau:

- địa chỉ IPv6 là 2001:dc9::116/64

- địa chỉ IPv4 là 192.168.1.117/24

Gateway có địa chỉ 192.168.1.4 nối với Asteriskv6 PBX 1

5.3 Kết quả đạt được:

Cuộc gọi IPv4 tới IPv4, IPv6 trong cùng một tổng đài và khác tổng đài thành công tốt đẹp cả hai chiều do cùng trên một hạ tầng mạng IPv4 hoặc IPv6. Nhưng cuộc gọi giữa IPv4 và IPv6 diễn ra phức tạp hơn vì có sự chuyển đổi địa chỉ trên server.

Qua kết quả khảo sát cho thấy:

+ Asteriskv6 PBX 1 đã kết nối được với 2 tổng đài còn lại bằng giao thức

IAX2 trên port 4569.

+ Các tài khoản do Asteriskv6 PBX 1 quản lý đã đăng ký thành công với tổng đài.

+ Tài khoản 104 có địa chỉ 192.168.1.111 gọi cho tài khoản 102 có địa chỉ 2001:dc9::110 trong cùng 1 tổng đài Asteriskv6 PBX 1 có địa chỉ 192.168.1.100 hoặc 2001:dc9::110. Quá trình cụ thể như sau:

- Khi tài khoản 104 bấm phím gọi cho tài khoản 102 trong cùng tổng đài, bản tin INVITE được gửi từ địa chỉ 192.168.1.111 tới tổng đài. Tổng đài trao đổi với tài khoản 104 bằng địa chỉ 192.168.1.100 và trao đổi thông tin với tài khoản 102 bằng địa chỉ IPv6 2001:dc9::100 bằng cách mở port cho IPv6 hoạt động lắng nghe các kết nối của cả 2 định dạng giao thức địa chỉ.

- Tài khoản 104 có địa chỉ 192.168.1.111 gửi bản tin INVITE tới tổng đài Asteriskv6 PBX 1 yêu cầu thiết lập phiên kết nối tới tài khoản 102 cùng thuộc tổng đài với 104. Tổng đài gửi trả bản tin 100 Trying báo đã nhận được bản tin INVITE do 104 gửi tới và đang thiết lập kết nối.

- Tổng đài gửi bản tin INVITE yêu cầu thiết lập phiên cuộc gọi tới 102 có địa chỉ 2001:dc9::110 và gửi tra 104 bản tin 180 Ringing là tín hiệu chuông chờ.

- Tài khoản 102 gửi lại tổng đài tín hiệu chuông chờ và tổng đài lại chuyển

tiếp đến tài khaonr 104.

- Khi 102 nhấc máy, bản tin 200 OK xác lập cuộc gọi thành công được gửi tới tổng đài. Tổng đài gửi tín hiệu trả lời ACK trở lại cho tài khoản 102 và gửi bản tin 200 OK thiết lập phiên kết nối thành công tới tài khoản 104. Lúc này phiên kết nối được xác lập giữa hai tài khoản.

- Khi có một tài khoản dập máy trước thi bản tin BYE được gửi tới tổng đài, tổng đài chấp nhận ngắt kết nối bằng bản tin 200 OK và gửi bản tin BYE tiếp tục tới tài khoản 104  tài khoản 104 gửi trả bản tin 200 OK chính thức kết thúc phiên kết nối giữa hai tài khoản.

+ Tài khoản 305 có địa chỉ 192.168.117 ở Asteriskv6 PBX 3 gọi sang tài khoản 103 có địa chỉ 2001:dc9::110, quá trình như sau:

- Khi tài khoản 305 có địa chỉ 192.168.117 do Asteriskv6 PBX 3 quản lý gọi sang tài khoản 103 có địa chỉ 2001:dc9::110 do Asteriskv6 PBX 1 quản lý, thì tổng đài Asteriskv6 PBX 3 trao đổi thông tin với tài khoản 305 và Asteriskv6 PBX 1 bằng địa chỉ IPv4, không sử dụng port cho IPv6. Giao tiếp từ tài khoản 305 tới Asteriskv6 PBX 3 hoàn toàn là IPv4, nhưng Asteriskv6 PBX 2 trao đổi với tài khoản 103 bằng địa chỉ IPv6. Hai tổng đài trao đổi thông tin bằng giao thức IAX 2.