Компьютерные сети. 6-е изд. - Эндрю Таненбаум

Теперь ПК устанавливает TCP-соединение с привратником, чтобы осуществить телефонный звонок. Для этого используются существующие протоколы телефонной сети, ориентированные на установление соединения (поэтому и требуется TCP). Для сравнения, в телефонной системе нет RAS, которые позволяли бы телефонным аппаратам заявлять о своем присутствии. Разработчики H.323 могли выбрать для передачи RAS-сообщений как UDP, так и TCP. Они остановились на UDP — протоколе с наименьшими издержками.

Когда терминалу уже выделена пропускная способность, он может отослать по TCP-соединению сообщение SETUP (стандарт Q.931). В нем указывается номер вызываемого абонента (или IP-адрес и порт, если вызывается удаленный компьютер). Привратник отвечает Q.931-сообщением CALL PROCEDING, подтверждая корректный прием запроса. Затем он пересылает сообщение SETUP на шлюз.

Шлюз (наполовину компьютер, наполовину — телефонный коммутатор) осуществляет стандартный звонок на обычный телефон. Оконечная телефонная станция вызываемого абонента выполняет привычную работу (у абонента раздается звонок), а также отсылает обратно Q.931-сообщение ALERT, извещая ПК о том, что началась серия звонков. Когда абонент поднимает трубку, оконечная телефонная станция отправляет сообщение CONNECT, сообщая компьютеру, что соединение установлено.

После установления соединения привратник перестает принимать участие в этом процессе, хотя шлюз, конечно, продолжает работать, обеспечивая двустороннюю связь. Пакеты идут в обход привратника и направляются напрямую по IP-адресу шлюза. Такую ситуацию можно сравнить с обычным каналом между двумя сторонами. Это просто соединение физического уровня, по которому передаются биты, не больше. Ни одна из сторон ничего не знает о другой.

Для переговоров о параметрах звонка применяется протокол H.245. Он использует всегда открытый управляющий канал H.245. Прежде всего, стороны сообщают о своих возможностях, например о поддержке видео (H.323 может это делать), конференц-связи, используемых кодеках и т.п. После этого создаются два однонаправленных канала, с которыми ассоциируются определенные кодеки и которым присваиваются заданные параметры. Поскольку на каждой из сторон может быть разное оборудование, возможна ситуация, когда каждый однонаправленный канал использует свой кодек. После достижения договоренности по всем вопросам можно начинать передачу данных (по протоколу RTP). Управление производится RTCP, контролирующим перегрузку. Если передаются видеоданные, RTCP занимается синхронизацией аудио- и видеоряда. На илл. 7.38 показаны различные виды логических каналов. Когда на одной из сторон вешают трубку, по каналу Q.931 передается сигнал окончания связи, чтобы высвободить ресурсы, которые больше не нужны после завершения звонка.

После разрыва соединения вызывающий ПК должен снова связаться с привратником и отправить ему RAS-сообщение с запросом освобождения зарезервированной пропускной способности. Впрочем, вместо этого он может осуществить новый звонок.

Мы до сих пор не касались качества обслуживания применительно к H.323, а ведь на самом деле это довольно важный фактор для успешной передачи конференций в реальном времени. Дело в том, что QoS не входит в область рассмотрения H.323. Если сеть способна обеспечить между ПК и шлюзом стабильное соединение без джиттера, значит, нам повезло и QoS во время звонка будет хорошим; в противном случае — плохим. Однако любой телефонный звонок будет лишен перебоев благодаря дизайну телефонной сети.

Илл. 7.38. Логические каналы между звонящим и вызываемым абонентами во время разговора

SIP — протокол установления сеанса

Стандарт H.323 был разработан МСЭ. Многим представителям интернет-сообщества он показался типичным телекоммуникационным продуктом: громоздким, сложным и недостаточно гибким. Было решено организовать специальный комитет IETF для создания более простой и гибкой системы передачи речи поверх IP. Основным результатом деятельности комитета стал протокол установления сеанса (Session Initiation Protocol, SIP), последняя версия которого описана в RFC 3261. Данный протокол определяет способы установления телефонного интернет-соединения, организации видеоконференций и создания других мультимедийных соединений. В отличие от стандарта H.323, представляющего собой целый набор протоколов, SIP — это единый модуль, способный взаимодействовать с разнообразными интернет-приложениями. Например, номера телефонов определяются в виде URL-адресов, то есть на веб-страницах можно размещать гиперссылки, щелкнув по которым пользователь может начать телефонный звонок (аналогично схема mailto позволяет написать e-mail и отправить его по указанному в ссылке адресу).

SIP позволяет устанавливать и двусторонние сеансы (обычные телефонные соединения), и многосторонние (когда каждый из участников может слушать собеседников и говорить), и широковещательные (когда один из участников говорит, а остальные могут только слушать). Во время сеанса связи может передаваться звук, видео или другие данные. Эта возможность используется, например, в сетевых многопользовательских играх в реальном времени. SIP занимается только установлением, управлением и разрывом соединений. Для передачи данных используются другие протоколы, например, RTP/RTCP. SIP — это протокол прикладного уровня, работающий поверх TCP или UDP.

SIP предоставляет разнообразные службы, включая поиск вызываемого абонента (который может быть далеко от своего домашнего компьютера), определение его возможностей, поддержку механизмов установления и разрыва телефонного соединения. В самом простом случае SIP устанавливает сеанс связи между компьютерами звонящего и вызываемого абонентов. Именно эту ситуацию мы сейчас и рассмотрим.

Телефонные номера в SIP представлены в виде URL с помощью sip-схемы. Например, sip:[email protected] свяжет вас с пользователем по имени Ilse, хост которого имеет DNS-имя cs.university.edu. SIP URL могут содержать также адреса формата IPv4, IPv6 или реальные номера телефонов.

Протокол SIP является текстовым и построен по модели HTTP. Одна из сторон отсылает ASCII-сообщение, в котором первая строка содержит имя метода, а ниже следуют дополнительные строки с заголовками для передачи параметров. Многие заголовки взяты из стандарта MIME, что позволяет SIP взаимодействовать с существующими интернет-приложениями. Шесть методов базовой спецификации перечислены на илл. 7.39.

Метод

Описание

INVITE

Запрос установления сеанса связи

ACK

Подтверждение установления сеанса

BYE

Запрос окончания сеанса

OPTIONS

Опрос возможностей хоста

CANCEL

Отмена запроса

REGISTER

Информирование сервера переадресации о текущем местоположении пользователя

Илл. 7.39. Методы SIP

Для установки сеанса связи звонящий должен либо создать TCP-соединение с вызываемым абонентом и передать по нему сообщение INVITE, либо отправить это же сообщение в UDP-пакете. В обоих случаях заголовки во второй и всех последующих строках описывают структуру тела сообщения, содержащего информацию о возможностях звонящего, типах мультимедиа и форматах. Если вызываемый абонент принимает звонок, он отсылает в качестве ответа трехзначный код результата, подобный HTTP (группы этих кодов перечислены на илл. 7.26, код 200 означает прием вызова). Следом за строкой с кодом результата вызываемый абонент может также сообщить данные о своих возможностях, типах мультимедиа и форматах.

Соединение устанавливается по протоколу «тройного рукопожатия»; звонящий высылает ACK для окончания работы протокола и подтверждения приема кода 200.

Любая из сторон может отправить запрос окончания сеанса связи, для этого используется метод BYE. Сеанс