通信網(wǎng)實驗報告

南京郵電大學實驗報告試驗名稱_VOIP呼喊及SIP消息分析____________________________________________________________________________課程名稱通信網(wǎng)基礎(chǔ)B_____學號______B08022812________姓名______厲晟_____________開課時間/年，第二學期VOIP呼喊過程及SIP消息分析試驗目的1、學習VOIP原理，理解PC-PC方式VOIP網(wǎng)絡的構(gòu)成、呼喊模式以及信令的過程。2、學習使用Ethereal這種協(xié)議分析軟件，用它來考察實際系統(tǒng)中傳送的分組。二、試驗設(shè)備1、硬件部分：校園網(wǎng)、PC（帶耳麥）2、軟件部分：（1）miniSipServerV2.3.2:作為SIPSERVER。（2）BOLSIPPhone：作為SIPUA。（3）WinPcap3.1：它是WIN32平臺上網(wǎng)絡分析和捕捉數(shù)據(jù)包的鏈接庫，其功能相稱于Linux/BSD/UNIX平臺下的Libpcap庫文獻。（4）Ethereal0.10.14：它可以在實時時間內(nèi)，從目前網(wǎng)絡連接處捕捉數(shù)據(jù)，或者從被捕捉文獻處讀取數(shù)據(jù)。試驗環(huán)節(jié)下載并安裝miniSipServer，并做對應設(shè)置（域名、IP、端口等等），并記錄進試驗匯報；下載并安裝BOLSIPPhone軟件，設(shè)置其中的顧客信息（賬號、密碼、服務器地址、端口號等），并記錄進試驗匯報。3、通話，呼喊另一種顧客的通話，記錄通話過程中語音質(zhì)量，包括延時和回聲；4、安裝WinPcap3.1；5、安裝并啟動Ethereal0.10.14，開始抓包（設(shè)置）；6、重新呼喊另一種顧客，開始通話；7、獲取并分析SIP信令流和語音媒體流,記錄在匯報中，詳細規(guī)定：（1）分析并記錄呼喊建立、呼喊忙、呼喊結(jié)束的信令過程。（2）分析媒體流（語音包）:從捕捉的數(shù)據(jù)單元中選一種RTP包進行分析。四、試驗過程記錄和分析1、安裝與配置miniSipServer。miniSipServer是一款基于windows操作系統(tǒng)的SIP服務器軟件。從網(wǎng)絡下載miniSipServer軟件安裝包后裝于電腦C盤中。下面對miniSipServer軟件進行配置。miniSipServer的配置分為兩步：系統(tǒng)配置信息設(shè)置；使用PC機時通過網(wǎng)線連接局域網(wǎng)。然后打開miniSipServer服務器軟件后，自動顯示如下系統(tǒng)信息：打開系統(tǒng)配置，選擇系統(tǒng)信息配置中SIP選項,得到如下成果：其中當?shù)氐刂放c端口號均為當?shù)鼐W(wǎng)賦予，即為路由器的IP地址。（2）分機設(shè)置本試驗中只需一臺電腦裝配miniSipServer服務器，它也是所有分機的服務器，打開分機選項設(shè)置分機，所得成果如下圖所示：其中藍色代表該分機在線，本次通話在2702和2703之間進行，2702作為裝有服務器的主機。X-Lite軟件的設(shè)置該軟件是虛擬的SIP終端，通過它可以撥號打電話。雙擊軟件圖標進入頁面，進行SIP賬號設(shè)置，成果如下圖所示：對分機進行SIP賬號設(shè)置時要注意服務器域名為主機的IP,即192.168.1.101。（2）登陸后頁面如下所示：（3）我們采用的通話模式為直接路由，通話雙方在同一子網(wǎng)，路由內(nèi)部。=1\*GB3①在鍵盤上輸入對方號碼：08022703；=2\*GB3②按左上方綠色“撥號”按鈕；=3\*GB3③聽到回鈴音后，對方也按下此按鈕，雙方通話開始。通話成功后，語音質(zhì)量很好，但有輕微的延時和較強的回聲。3、安裝WinPcap3.1和Ethereal，使用Ethereal軟件進行抓包（設(shè)置）。（1）安裝WinPcap3.1和Ethereal軟件于C盤。（2）啟動抓包工具Ethereal，在Capture菜單下點擊點擊Start即可開始抓包。為了抓到SIP信令消息，應在呼喊建立之前就打開抓包工具進行等待，接通后通話一段時間，掛斷電話。切換回Ethereal，便可以看到抓到的數(shù)據(jù)：這次一共抓了5300個包，其中UDP包5284個，占總數(shù)的99.7%；，ARP包16個，占0.3%；其他包0個。(3)記錄獲取的SIP消息，消息如下圖：(4)分析SIP數(shù)據(jù)包（進行了兩次通話）：該SIP消息中包括SIP100Trying包1個，SIP180Ringing包2個，SIP200OK包4個，INVITE包2個，BYE包2個，ACK包2個。（5）記錄并分析呼喊建立、呼喊忙、呼喊結(jié)束的信令過程。進行SIP過濾之后，在Statistic菜單中選擇FlowGraph選項，點擊確定，既可看到自動畫出的SIP流程圖，如下圖所示：主叫方發(fā)送一條INVITE命令到被叫，INVITE命令（包括呼喊ID、呼喊次序編號、SDP介質(zhì)格式以及路由信息），被叫發(fā)出TRYING信息應答（100）當呼喊抵達遠程端點后，電話開始振鈴，一條新的信息應答被送到被叫方，指示RINGING（180）。主叫按了呼喊到被叫收到RINGING之間的時間就是SIP呼喊建立的撥叫后延遲。被叫接通后200OK回送到主叫，主叫再發(fā)送ACK祈求，確認對INVITE祈求的成功應答。（6）選用INVITE消息中的一種包進行分析。下面是INVITE消息詳細信息分析，得下圖：主叫顧客：“B08021217”<sip:>；被叫顧客：“B08020818”<sip:>。CALL-ID:Ringing消息Sip/sd200okackBye200ok從捕捉的數(shù)據(jù)單元中選一種RTP包進行分析RTP流分析：分析成果如下圖：從上圖可以看出，該RTP語音包的源IP地址是Src：192.168.1.105，對應于本次SIP呼喊的主叫，目的的IP地址是Dst：192.168.1.102，對應于本次SIP呼喊的被叫。源端口和目的端口分別是SrcPort：44822、DstPort：30644。最高速率6.3Kb/s。對于RTP的理解：首先，IP網(wǎng)絡不是一種有同步架構(gòu)的網(wǎng)絡，隨時會出現(xiàn)重傳，丟包，亂序等狀況，對于語音和視頻等某些對時間敏感的應用，需要一種機制來維護同步。Real-TimeTransportProtocol，用來在IP網(wǎng)絡上傳播視頻或語音數(shù)據(jù)。不過它不保證適時的傳播，它重要提供了兩種關(guān)鍵特性：在每個分組上打上序列號，防止在傳播的過程中產(chǎn)生亂序；在分組上貼上時戳，使數(shù)據(jù)接受者可以控制顫動緩存器的大小。RTP不是傳播層的協(xié)議，它是運行在UDP之上，它建連接時，不是使用保留的UDP端口號，而是每條連接使用各自的端口號，可以使一臺設(shè)備提供多條并發(fā)連接，而不會產(chǎn)生沖突。五、試驗總結(jié)和體會1、試驗內(nèi)容的總結(jié)本次試驗由余雨和我完畢。本試驗重要包括如下幾種內(nèi)容：（1）VOIP網(wǎng)絡的構(gòu)成；（2）用于網(wǎng)絡電話呼喊的協(xié)議構(gòu)造：（3）使用Ethereal:0.10.14軟件對網(wǎng)絡呼喊電話數(shù)據(jù)的抓取。首先我們懂得構(gòu)成VoIP網(wǎng)絡的基本要素包括網(wǎng)關(guān)(GW)、網(wǎng)守(GK)、認證計費和綜合訪問管理中心(CAMS)、網(wǎng)管系統(tǒng)和終端設(shè)備等。VoIP網(wǎng)絡包括H.323、SIP、MGCP、MeGaCo／H.248多種語音信令。其中，SIP是IETF提出的基于文本的應用層控制協(xié)議，能建立、調(diào)整和終止多媒體的呼喊和會話，協(xié)議簡樸，易于實現(xiàn)。另一方面是理解了用于網(wǎng)絡電話呼喊的協(xié)議構(gòu)造，并對其中的協(xié)議加以掌握。最終通過使用Ethereal軟件，我們可以以便、快捷的分析網(wǎng)絡電話通話時的數(shù)據(jù)、SIP消息與信令，并對其中的INVITE消息與RTP消息包進行詳細分析。在試驗中碰到的問題以及處理的措施。剛開始試驗時重要碰到的問題是對軟件的不熟悉引起的，通過對軟件的運用加以克服。在試驗中問題最大的是使用Ethereal軟件進行抓包時，也許會出現(xiàn)抓不到的狀況，在詳細分析INVITE消息與RTP消息包時存在著無此消息的現(xiàn)象。只能通過多次的通話、抓包來實現(xiàn)。3、試驗的收獲（1）通過本試驗理解了網(wǎng)絡電話的原理及實現(xiàn)。通過設(shè)置服務器，在同一種服務器中設(shè)置分機，使用SIPPHONE軟件實現(xiàn)互相通話。（2）通過使用抓包Ethereal軟件，理解實際通話過程中的消息與信令，并對其中的消息進行了詳細分析，加強了對理論知識的理解。六、思索題1、 闡明本次試驗中網(wǎng)絡電話呼喊的協(xié)議構(gòu)造。答：協(xié)議構(gòu)造圖：SIPVoiceMediaG.711/G.723.1RTP/RTCPUDPIPEtherNet其中第一層屬OSI物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，第二層屬于網(wǎng)絡層（IP網(wǎng)際層）協(xié)議，第三層屬于傳播層（IP電話（VOIP）采用UDP作為傳播層協(xié)議）協(xié)議，第四層屬于應用層協(xié)議（用G.711/G.723.1原則進行語音的壓縮編碼，用RTP/RTCP協(xié)議進行實時傳送和控制，用SIP協(xié)議）。SIP（會話起始協(xié)議）——用于單個顧客加入點到點或單播會話的協(xié)議。G.711——在48、56和64kbps通路上3.1kbps帶寬的音頻編碼。MOS為4.4。G.723／G.723.1——在5.6和6.3kbps通路上3.1kbps帶寬的音頻編碼。MOS分別為3.6，3.4。RTP（實時傳送協(xié)議）——IETFRFC1889，應用層的實時端到端傳播協(xié)議。RTCP（RTCP控制協(xié)議）——IETFRFC2205～2209，容許對無連接的數(shù)據(jù)流進行網(wǎng)絡資源預留的信令協(xié)議。SIP協(xié)議有哪三種呼喊模型？在你試驗的過程中，采用哪種呼喊方式？答：SIP支持三種呼喊方式：由UAC向UAS直接呼喊;由UAC進行重定向呼喊（在重定向服務器輔助下呼喊）;由代理服務器代表UAC向被叫發(fā)起呼喊（通過代理服務器轉(zhuǎn)發(fā)呼喊）。SIP通信采用客戶機和服務器的方式進行?？蛻魴C和服務器是建有信令關(guān)系的兩個邏輯實體（應用程序）。前者向后者構(gòu)建、發(fā)送SIP祈求,后者處理祈求,提供服務并回送應答。SIPIP電話系統(tǒng)的呼喊路由過程是先由顧客代剪發(fā)起和接受呼喊，再由代理服務器對呼喊祈求和響應消息進行轉(zhuǎn)發(fā)，然后注冊服務器接受注冊祈求并更新定位服務器中顧客的地址映射信息。闡明RTP報文頭部開銷的含義和作用。答：V―版本。識別RTP版本。P―間隙（Padding）。設(shè)置時，數(shù)據(jù)包包括一種或多種附加間隙位組，其中這部分不屬于有效載荷。X―擴展位。設(shè)置時，在固定頭背面，根據(jù)指定格式設(shè)置一種擴展頭。CSRCCount―包括CSRC標識符（在固定頭后）的編號。M―標識。標識由Profile文獻定義。容許重要事件如幀邊界在數(shù)據(jù)包流中進行標識。PayloadType―凈荷類型。識別RTP有效載荷的格式，并通過應用程序決定其解釋。Profile文獻規(guī)定了從Payload編碼到Payload格式的缺省靜態(tài)映射。此外的PayloadType編碼也許通過非RTP措施實現(xiàn)動態(tài)定義。SequenceNumber―序列號。每發(fā)送一種RTP數(shù)據(jù)包，序列號增長1。接受方可以依次檢測數(shù)據(jù)包的丟失并恢復數(shù)據(jù)包序列。Timestamp―時間戳。反應RTP數(shù)據(jù)包中的第一種八位組的采樣時間。采樣時間必須通過時鐘及時提供線性無變化增量獲取，以支持同步和抖動計算。SSRC―同步源標識。該標識符隨機選擇，意在保證在同一種RTP會話中不存在兩個同步源具有相似的SSRC標識符。CSRC―奉獻源標識符。識別該數(shù)據(jù)包中的有效載荷的奉獻源。Payload―凈荷（也即有效載荷），為RTP報文中真正的需要傳送給對端的信息部分，而其他的均為RTP報文頭部開銷。在IP網(wǎng)絡上的傳播話音，怎樣保證端到端的延時？答：端到端的延時包括編、解碼導致的延時，打包與解包的延時及網(wǎng)絡傳送延時。時延抖動因網(wǎng)絡引起。時延是處理和傳播導致數(shù)據(jù)不能準時抵達的延遲，是影響流媒體數(shù)據(jù)傳播的一種重要原因。話音信號在端到端傳播過程中受到的時延遲滯一般包括：編解碼器引入的時延、打包與解包的時延、去抖動時延、承載網(wǎng)上的傳播節(jié)點中排隊、服務處理時延。（網(wǎng)絡傳送延時）。這些時延合計的總和將影響話質(zhì)，導致回聲干擾和交互性的劣化?？梢酝ㄟ^設(shè)定IP優(yōu)先級、路由選擇、RED（隨機初期檢查）等技術(shù)來縮短IP網(wǎng)絡的時延。其技術(shù)闡明如下：①IP優(yōu)先級是指對每個數(shù)據(jù)包的級別進行分類，不一樣級別的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡進行預留帶寬分派、通過次序、時延抖動、丟包等方面處理時，所受到的待遇不一樣，這樣可以保證語音這樣對實時性規(guī)定比較高的數(shù)據(jù)包優(yōu)先傳播，以提高傳播質(zhì)量。②選擇合適的路由繞過那些負載過重的路由器，直接連到主干網(wǎng)進行傳播。③當網(wǎng)絡擁擠發(fā)生擁塞時，RED（隨機初期檢查）就優(yōu)先丟棄某些對話音影響較小的數(shù)據(jù)包，并讓終點站減少傳播速率，防止路由器或互換設(shè)備緩沖區(qū)溢出。七、試驗總結(jié)和體會本次通信網(wǎng)試驗一共做了兩個試驗，一種是VOIP呼喊過程及SIP消息分析，另一種是網(wǎng)絡管理操作試驗，第一種試驗讓我對BOLPHONE的使用有了一定的理解，并對VOIP的呼喊模式以及信令的過程有了更深層次的掌握，學會了使用Ethereal軟件來捕捉