Voice over IP

Inhalt

Vorwort

Der Autor

1 Vom einfachen Telefon bis zu Next Generation Networks

1.1 Vom Telefon bis zum intelligenten Netz

1.1.1 Erfindung des Telefons

1.1.2 Vom analogen Telefonnetz zum ISDN

1.1.3 Vom ISDN zum Intelligenten Netz

1.2 Ansätze für VoIP

1.2.1 Allgemeines über Internet-Telefonie

1.2.2 Erweiterung von ISDN mit einem IP-Netz

1.2.3 IP-Netz als Backbone für PSTN/ISDN

1.2.4 Kleines IP-Netzwerk als IP-TK-Anlage

1.3 Evolution der Mobilfunknetze

1.3.1 Aufbau der Mobilfunknetze nach GSM

1.3.2 Aufbau von GPRS

1.3.3 Konzept von UMTS

1.4 VoIP und Konvergenz der Netze

1.4.1 Von Singleservice-Netzen zum Multiservice-Netz

1.4.2 Integration von Internet mit Intelligent Network

1.4.3 Gateway-Plattformen und Migration zu NGNs

1.4.4 Konzept von Parlay/OSA

1.4.5 Konzept von JAIN

1.5 IMS als Kern von Next Generation Networks

1.5.1 Allgemeines Konzept von IMS

1.5.2 Mobilität von Benutzern in NGNs

1.5.3 Registrierung der Lokation eines Benutzers

1.5.4 VoIP-Session zwischen Benutzern

1.6 VoIP-Aktivitäten bei Standardisierungsgremien, Organisationen und Foren

1.6.1 IETF und Internet-Standards

1.6.2 ITU-T und Telekommunikationsstandards

1.6.3 ETSI und VoIP

1.6.4 Organisationen und Foren mit VoIP-Aktivitäten

1.7 Schlussbemerkungen

2 Signalisierung in Telefonnetzen und ISDN

2.1 Signalisierung in Telefonnetzen

2.2 ISDN-Konzept

2.2.1 ISDN-Schnittstellen

2.2.2 Protokollbereiche im ISDN

2.3 D-Kanal-Protokoll

2.3.1 Schicht 3 des D-Kanal-Protokolls

2.3.2 Auf- und Abbau einer ISDN-Verbindung

2.4 Signalisierungssystem Nr.7

2.4.1 Funktionsteile von SS7

2.4.2 Funktionelle Struktur von SS7

2.4.3 SS7-Verlauf beim Auf- und Abbau einer ISDN-Verbindung

2.5 Schlussbemerkungen

3 TCP/IP- und VoIP-Protokolle

3.1 Protokollfamilie TCP/IP

3.2 Prinzip der Kommunikation im Internet

3.2.1 Bildung von IP-Paketen

3.2.2 Prinzip der Kommunikation im Internet

3.2.3 Interpretation von IP-Adressen

3.2.4 Zweistufige Adressierung

3.3 Internet-Protokoll IP

3.4 Transportprotokolle in IP-Netzen

3.4.1 Verbindungsloses Transportprotokoll UDP

3.4.2 Verbindungsorientiertes Transportprotokoll TCP

3.5 Einsatz von DNS

3.5.1 Aufbau des DNS-Namensraums

3.5.2 Resource Records

3.5.3 Beispiel für eine Namensauflösung

3.5.4 Ermittlung des SIP-Proxy in einer anderen Domain

3.6 Protokolle für VoIP – eine Übersicht

3.7 Bedeutung des Protokolls SCTP

3.7.1 SCTP versus UDP und TCP

3.7.2 SCTP-Assoziationen

3.8 ENUM – Konzept und Einsatz

3.8.1 Bildung von ENUM-Domainnamen und NAPTR-RRs

3.8.2 Beispiele für den ENUM-Einsatz

3.9 Schlussbemerkungen

4 VoIP und QoS in IP-Netzen

4.1 QoS-Anforderungen bei VoIP

4.1.1 Einflussfaktoren auf die VoIP-Qualität

4.1.2 Ende-zu-Ende-Verzögerung

4.1.3 Übermittlungszeit über ein IP-Netz

4.1.4 Jitter-Ausgleichpuffer und Paketverluste

4.2 Verfahren zur Garantie von QoSAnforderungen

4.3 Priorisierung von MAC-Frames

4.4 Differentiated Services

4.4.1 Differenzierung der IP-Pakete

4.4.2 DiffServ-Domäne und -Region

4.5 Queue-Management

4.5.1 Priority Queueing

4.5.2 Custom Queueing

4.5.3 Fair Queueing

4.5.4 Weighted Fair Queueing

4.5.5 Class-based Weighted Fair Queueing

4.6 Einsatz von RSVP

4.7 Schlussbemerkungen

5 Sprachcodierung und Echtzeitkommunikation mit RTP/RTCP

5.1 Sprachcodierung bei VoIP

5.1.1 Abtastwert-orientierte Sprachcodierung

5.1.2 Prinzipien der Quantisierung

5.1.3 Nichtlineare Quantisierung bei PCM

5.1.4 Nachbildung der Spracherzeugung

5.1.5 Segment-orientierte Sprachcodierung

5.1.6 VoIP-relevante Sprachcodierungsverfahren

5.1.7 Sprachqualität nach MOS-Skala

5.2 Protokolle für Sprachübermittlung

5.2.1 Bedeutung einer Session

5.2.2 RTP/RTCP und Transportprotokolle der IP-Netze

5.3 Konzept und Funktionen von RTP

5.3.1 Aufbau von RTP-Paketen

5.3.2 Statische und dynamische Payload-Typen

5.3.3 Zeitstempel – Berechnung und Nutzung

5.4 Translator und Mixer

5.4.1 Translator-Einsatz

5.4.2 Mixer-Einsatz

5.5 Protokoll RTCP

5.5.1 Funktion von RTCP

5.5.2 Typen der RTCP-Pakete

5.5.3 Struktur der RTCP-Pakete

5.5.4 Sender-Report (SR)

5.5.5 Receiver Report (RR)

5.5.6 Einsatz von RTCP XR und VoIP-Metriken

5.6 Abschätzung von QoS-Parametern

5.6.1 Garantie der Isochronität

5.6.2 Abschätzung von Jitter

5.6.3 Abschätzung des Round-Trip Time

5.6.4 Aussage über die Häufung von Paketverlusten

5.6.5 E-Modell von der ITU-T

5.7 Secure Real-time Transport Protocol (SRTP)

5.7.1 Sicherheitsfunktionen von SRTP

5.7.2 Key-Management-Protokoll und SRTP

5.7.3 Gesicherte Kommunikation nach SRTP

5.7.4 Prinzip der Integritätsprüfung und Authentifizierung

5.7.5 SRTP- und SRTCP-Pakete

5.7.6 Session Keys bei SRTP

5.7.7 Vorbereitung eines RTP-Pakets zum Senden

5.7.8 Bearbeitung eines empfangenen RTP-Pakets

5.7.9 Schritte bei der Bearbeitung eines RTP-Pakets

5.8 Kompression des RTP/UDP/IP-Headers

5.8.1 Bedeutung von CRTP und ROHC

5.8.2 Konzept der Kompression des RTP/UDP/IP-Headers

5.8.3 Kompression und Dekompression nach CRTP

5.8.4 Besonderheiten von ROHC

5.9 Schlussbemerkungen

6 VoIP nach dem Standard H.323

6.1 Systemkomponenten nach H.323

6.1.1 H.323-Domains

6.1.2 Protokollfamilie TCP/IP und H.323

6.1.3 Sprach- und Videocodierung in H.323-Systemen

6.1.4 Arten von Kanälen bei der Multimedia-Kommunikation

6.2 Signalisierung nach H.323

6.2.1 Schritte vor der Audio/Video-Übermittlung

6.2.2 Schritte nach der Audio/Video-Übermittlung

6.2.3 Fast Connect Procedure

6.3 Realisierung von RAS-Funktionen

6.3.1 Gatekeeper-Entdeckung

6.3.2 Registrierung und Deregistrierung beim Gatekeeper

6.3.3 Zulassung von Verbindungen

6.3.4 Abfrage der IP-Adresse eines Endpunktes

6.4 Signalisierung der Anrufe nach H.225.0

6.4.1 Struktur von Anruf-SIG-Nachrichten beim H.225.0

6.4.2 Anrufsignalisierung ohne Gatekeeper

6.4.3 Direkte Anrufsignalisierung beim Gatekeeper-Einsatz

6.4.4 Über Gatekeeper geroutete Anrufsignalisierung

6.4.5 VoIP im Verbund mit ISDN

6.5 Einsatz des Protokolls H.245

6.5.1 Beschreibung von Terminal-Fähigkeiten

6.5.2 Austausch von Terminal-Fähigkeiten

6.5.3 Master/Slave-Festlegung

6.5.4 Aufbau logischer Kanäle

6.5.5 Abbau logischer Kanäle

6.5.6 Änderung von Eigenschaften einer Verbindung

6.5.7 Beispiel für einen Verlauf des Protokolls H.245

6.6 Supplementary Services nach H.450.x

6.6.1 H.450.1 als Basis für Supplementary Services

6.6.2 Beispiele für Supplementary Services

6.7 Roaming bei VoIP nach H.323

6.7.1 Arten von Roaming

6.7.2 Registrierung eines Gast-Teilnehmers

6.7.3 Ankommender Anruf zu einem Gast-Teilnehmer

6.7.4 Abgehender Anruf aus einer Fremd-Domain

6.7.5 Deregistrierung eines Gast-Teilnehmers

6.8 Schlussbemerkungen

7 VoIP mit SIP

7.1 Verschiedene Aspekte des SIP-Einsatzes

7.1.1 SIP und verschiedene Transportprotokolle

7.1.2 Wichtige SIP-Besonderheiten

7.1.3 Struktur von SIP-Adressen

7.1.4 Funktion eines SIP-Proxy

7.1.5 Trapezoid-Modell von SIP

7.1.6 SIP-Verlauf im Trapezoid-Modell

7.1.7 Unterstützung von Benutzermobilität

7.1.8 Erweiterter SIP-Proxy als B2BUA

7.1.9 Typischer SIP-Verlauf

7.2 Beispiele für den Einsatz von SIP

7.2.1 Typischer Einsatz von SIP-Proxy-Servern

7.2.2 Umleitung einer Session mit Redirect-Server

7.2.3 Weiterleitung einer Session mit Proxy-Servern

7.2.4 Anrufverzweigung mit SIP

7.2.5 Einsatz eines Voice-Mail-Servers

7.3 SIP-Nachrichten – ihre Bedeutung und Struktur

7.3.1 Request-Typen

7.3.2 Response-Klassen

7.3.3 Aufbau von SIP-Nachrichten

7.4 Beschreibung von Sessions mit SDP

7.4.1 Typischer Einsatz von SDP

7.4.2 Bestandteile der Beschreibung einer Session

7.4.3 Beschreibung auf dem Session-Level

7.4.4 Zeitspezifische Angaben

7.4.5 Beschreibung von Medien

7.5 Betriebsarten bei SIP

7.5.1 Proxy-Mode und Redirect-Mode

7.5.2 Einsatz von Proxy- und Redirect-Server

7.6 Registrierung der Lokation von Benutzern

7.7 Sessionbezogene Leistungsmerkmale mit SIP

7.7.1 Klassen der Leistungsmerkmale mit SIP

7.7.2 Call Hold/Retrieve – Anhalten/Wiederaufnahme

7.7.3 Consultation Hold – Anhalten mit Rückfrage

7.7.4 Call Park – Parken einer Session

7.7.5 Call Pickup – Übernahme einer Session

7.7.6 Call Forwarding – Weiterleitung einer Session

7.7.7 Unattended Call Transfer

7.7.8 Attended Call Transfer

7.7.9 SIP-Verlauf bei Rückruf

7.8 Response- und Request-Routing

7.9 Konvergenz der IP-Netze und ISDN

7.9.1 SIP und das D-Kanal-Protokoll

7.9.2 SIP und Signalisierungssystem Nr. 7

7.10 Koexistenz von SIP und H.323

7.11 Schlussbemerkungen

8 VoIP-Gateways: Konzepte undProtokolle

8.1 VoIP und klassische Systeme fürSprachkommunikation

8.2 Konzept von MGCP

8.2.1 Grundbegriffe bei MGCP

8.2.2 MGCP-Commands

8.2.3 MGCP-Responses

8.2.4 Auf- und Abbau einer VoIP-Session nach MGCP

8.3 Protokoll Megaco

8.3.1 Konzept von Megaco

8.3.2 Megaco-Commands

8.3.3 Auf- und Abbau einer VoIP-Session nach Megaco

8.3.4 Megaco und Integration von VoIP mit ISDN

8.4 Schlussbemerkungen

9 IP-Telefonie-Routing und VoIPPeering

9.1 Typische Probleme bei VoIP

9.1.1 Routing ankommender Anrufe aus dem ISDN/PSTN

9.1.2 Routing abgehender Anrufe

9.2 Konzept und Einsatz von TRIP

9.2.1 Bedeutung von TRIP

9.2.2 TRIP als Bruder von BGP

9.3 Vernetzung von VoIP-Zonen mit H.323

9.3.1 Routing abgehender Anrufe zwischen H.323-Zonen

9.3.2 Routing der Anrufe aus dem ISDN zu einer H.323-Zone

9.4 Vernetzung von VoIP-Zonen mit SIP

9.4.1 Routing der Anrufe zwischen VoIP-Zonen mit SIP

9.4.2 Routing der ISDN-Anrufe zu VoIP-Zonen mit SIP

9.5 Peering bei VoIP mit SIP

9.5.1 Ziele und Arten von Peering

9.5.2 Prinzip von Basic Peering

9.5.3 Integrated Peering versus Decomposed Peering

9.5.4 Federation-based Peering

9.6 Schlussbemerkungen

10 Migration zum VoIP-Einsatz

10.1 Verschiedene Aspekte der Migration zu VoIP

10.1.1 Sanfte Migration zu VoIP

10.1.2 Harte Migration zu VoIP

10.1.3 Typische Fälle bei der Migration zu VoIP

10.1.4 Architekturmodelle der VoIP-Systeme

10.2 Hybride VoIP-Systemarchitekturen

10.2.1 Hybride VoIP-Systemarchitektur am Einzelstandort

10.2.2 Arten der Vernetzung von TK-Anlagen

10.2.3 Standortübergreifende hybride VoIP-Systemarchitekturen

10.3 Reine VoIP-Systemarchitekturen

10.3.1 Reine VoIP-Systemarchitektur am Einzelstandort

10.3.2 Verkabelung für die Unterstützung von VoIP

10.3.3 Standortübergreifende reine VoIP-Systemarchitekturen

10.4 Auswahl einer VoIP-Systemlösung

10.5 Hauptschritte bei der Migration zu VoIP

10.5.1 Ist-Analyse bei der Migration zu VoIP

10.5.2 Anforderungen an VoIP-System

10.5.3 Komponenten des VoIP-Systemkonzeptes

10.6 VoIP mit SIP in Netzwerken mit NAT

10.6.1 Prinzipien von NAT

10.6.2 Probleme mit SIP beim NAT-Einsatz

10.6.3 Symmetric Response – Hilfe bei der Signalisierung

10.6.4 Symmetric RTP/RTCP – Hilfe beim Medientransport

10.6.5 Einsatz von STUN

10.6.6 Nutzung von TURN

10.6.7 ICE als Lösung des NAT-Problems

10.7 Schlussbemerkungen

11 VoIP-Sicherheit

11.1 Probleme der VoIP-Sicherheit

11.1.1 Primäre Ziele der VoIP-Sicherheit

11.1.2 Verschiedene Aspekte der VoIP-Sicherheit

11.1.3 Sicherheitsproblembereiche im Netzwerk

11.1.4 Phasen des VoIP-Sicherheitsprozesses

11.1.5 Vorgehensweise bei der Planung der VoIP-Sicherheit

11.2 Bedrohungstypen und Angriffsarten bei VoIP

11.2.1 Typische Angriffe in Netzwerken

11.2.2 Typische Angriffe bei VoIP

11.2.3 Lauschangriffe bei VoIP und Gegenmaßnahmen

11.2.4 Abfangen und Modifikation von VoIP-Anrufen

11.2.5 Beeinträchtigen des VoIP-Dienstes

11.2.6 Missbrauch des VoIP-Dienstes

11.3 Sicherheit bei VoIP mit SIP

11.3.1 Gefährdungen in VoIP-Systemen mit SIP

11.3.2 SIP Digest Authentication – Einsatz und Konzept

11.3.3 Einsatz von S/MIME bei SIP

11.4 Ermittlung des Schutzbedarfs bei VoIP

11.4.1 Beschreibung der Sicherheitsschwachstelle

11.4.2 Vorgehensweise bei der Analyse von Bedrohungen

11.4.3 Aussage über den Schutzbedarf

11.4.4 Risikoanalyse

11.4.5 Erfassung des Schutzbedarfs

11.5 Festlegung von Sicherheitsanforderungen

11.5.1 Darstellung der Sicherheitsschwachstelle

11.5.2 Katalog von Sicherheitsanforderungen

11.6 Maßnahmen zur Erhöhung der VoIP-Sicherheit

11.6.1 Spezifikation von Sicherheitsmaßnahmen

11.6.2 Typische Sicherheitsschwachstellen

11.7 Schlussbemerkungen

Literatur, Standards, Webquellen

Abkürzungsverzeichnis

Index