通信网实验报告

南京邮电大学实验报告试验名称_VOIP呼喊及SIP消息分析____________________________________________________________________________课程名称通信网基础B_____学号______B08022812________姓名______厉晟_____________开课时间/年，第二学期VOIP呼喊过程及SIP消息分析试验目的1、学习VOIP原理，理解PC-PC方式VOIP网络的构成、呼喊模式以及信令的过程。2、学习使用Ethereal这种协议分析软件，用它来考察实际系统中传送的分组。二、试验设备1、硬件部分：校园网、PC（带耳麦）2、软件部分：（1）miniSipServerV2.3.2:作为SIPSERVER。（2）BOLSIPPhone：作为SIPUA。（3）WinPcap3.1：它是WIN32平台上网络分析和捕捉数据包的链接库，其功能相称于Linux/BSD/UNIX平台下的Libpcap库文献。（4）Ethereal0.10.14：它可以在实时时间内，从目前网络连接处捕捉数据，或者从被捕捉文献处读取数据。试验环节下载并安装miniSipServer，并做对应设置（域名、IP、端口等等），并记录进试验汇报；下载并安装BOLSIPPhone软件，设置其中的顾客信息（账号、密码、服务器地址、端口号等），并记录进试验汇报。3、通话，呼喊另一种顾客的通话，记录通话过程中语音质量，包括延时和回声；4、安装WinPcap3.1；5、安装并启动Ethereal0.10.14，开始抓包（设置）；6、重新呼喊另一种顾客，开始通话；7、获取并分析SIP信令流和语音媒体流,记录在汇报中，详细规定：（1）分析并记录呼喊建立、呼喊忙、呼喊结束的信令过程。（2）分析媒体流（语音包）:从捕捉的数据单元中选一种RTP包进行分析。四、试验过程记录和分析1、安装与配置miniSipServer。miniSipServer是一款基于windows操作系统的SIP服务器软件。从网络下载miniSipServer软件安装包后装于电脑C盘中。下面对miniSipServer软件进行配置。miniSipServer的配置分为两步：系统配置信息设置；使用PC机时通过网线连接局域网。然后打开miniSipServer服务器软件后，自动显示如下系统信息：打开系统配置，选择系统信息配置中SIP选项,得到如下成果：其中当地地址与端口号均为当地网赋予，即为路由器的IP地址。（2）分机设置本试验中只需一台电脑装配miniSipServer服务器，它也是所有分机的服务器，打开分机选项设置分机，所得成果如下图所示：其中蓝色代表该分机在线，本次通话在2702和2703之间进行，2702作为装有服务器的主机。X-Lite软件的设置该软件是虚拟的SIP终端，通过它可以拨号打电话。双击软件图标进入页面，进行SIP账号设置，成果如下图所示：对分机进行SIP账号设置时要注意服务器域名为主机的IP,即192.168.1.101。（2）登陆后页面如下所示：（3）我们采用的通话模式为直接路由，通话双方在同一子网，路由内部。=1\*GB3①在键盘上输入对方号码：08022703；=2\*GB3②按左上方绿色“拨号”按钮；=3\*GB3③听到回铃音后，对方也按下此按钮，双方通话开始。通话成功后，语音质量很好，但有轻微的延时和较强的回声。3、安装WinPcap3.1和Ethereal，使用Ethereal软件进行抓包（设置）。（1）安装WinPcap3.1和Ethereal软件于C盘。（2）启动抓包工具Ethereal，在Capture菜单下点击点击Start即可开始抓包。为了抓到SIP信令消息，应在呼喊建立之前就打开抓包工具进行等待，接通后通话一段时间，挂断电话。切换回Ethereal，便可以看到抓到的数据：这次一共抓了5300个包，其中UDP包5284个，占总数的99.7%；，ARP包16个，占0.3%；其他包0个。(3)记录获取的SIP消息，消息如下图：(4)分析SIP数据包（进行了两次通话）：该SIP消息中包括SIP100Trying包1个，SIP180Ringing包2个，SIP200OK包4个，INVITE包2个，BYE包2个，ACK包2个。（5）记录并分析呼喊建立、呼喊忙、呼喊结束的信令过程。进行SIP过滤之后，在Statistic菜单中选择FlowGraph选项，点击确定，既可看到自动画出的SIP流程图，如下图所示：主叫方发送一条INVITE命令到被叫，INVITE命令（包括呼喊ID、呼喊次序编号、SDP介质格式以及路由信息），被叫发出TRYING信息应答（100）当呼喊抵达远程端点后，电话开始振铃，一条新的信息应答被送到被叫方，指示RINGING（180）。主叫按了呼喊到被叫收到RINGING之间的时间就是SIP呼喊建立的拨叫后延迟。被叫接通后200OK回送到主叫，主叫再发送ACK祈求，确认对INVITE祈求的成功应答。（6）选用INVITE消息中的一种包进行分析。下面是INVITE消息详细信息分析，得下图：主叫顾客：“B08021217”<sip:>；被叫顾客：“B08020818”<sip:>。CALL-ID:Ringing消息Sip/sd200okackBye200ok从捕捉的数据单元中选一种RTP包进行分析RTP流分析：分析成果如下图：从上图可以看出，该RTP语音包的源IP地址是Src：192.168.1.105，对应于本次SIP呼喊的主叫，目的的IP地址是Dst：192.168.1.102，对应于本次SIP呼喊的被叫。源端口和目的端口分别是SrcPort：44822、DstPort：30644。最高速率6.3Kb/s。对于RTP的理解：首先，IP网络不是一种有同步架构的网络，随时会出现重传，丢包，乱序等状况，对于语音和视频等某些对时间敏感的应用，需要一种机制来维护同步。Real-TimeTransportProtocol，用来在IP网络上传播视频或语音数据。不过它不保证适时的传播，它重要提供了两种关键特性：在每个分组上打上序列号，防止在传播的过程中产生乱序；在分组上贴上时戳，使数据接受者可以控制颤动缓存器的大小。RTP不是传播层的协议，它是运行在UDP之上，它建连接时，不是使用保留的UDP端口号，而是每条连接使用各自的端口号，可以使一台设备提供多条并发连接，而不会产生冲突。五、试验总结和体会1、试验内容的总结本次试验由余雨和我完毕。本试验重要包括如下几种内容：（1）VOIP网络的构成；（2）用于网络电话呼喊的协议构造：（3）使用Ethereal:0.10.14软件对网络呼喊电话数据的抓取。首先我们懂得构成VoIP网络的基本要素包括网关(GW)、网守(GK)、认证计费和综合访问管理中心(CAMS)、网管系统和终端设备等。VoIP网络包括H.323、SIP、MGCP、MeGaCo／H.248多种语音信令。其中，SIP是IETF提出的基于文本的应用层控制协议，能建立、调整和终止多媒体的呼喊和会话，协议简朴，易于实现。另一方面是理解了用于网络电话呼喊的协议构造，并对其中的协议加以掌握。最终通过使用Ethereal软件，我们可以以便、快捷的分析网络电话通话时的数据、SIP消息与信令，并对其中的INVITE消息与RTP消息包进行详细分析。在试验中碰到的问题以及处理的措施。刚开始试验时重要碰到的问题是对软件的不熟悉引起的，通过对软件的运用加以克服。在试验中问题最大的是使用Ethereal软件进行抓包时，也许会出现抓不到的状况，在详细分析INVITE消息与RTP消息包时存在着无此消息的现象。只能通过多次的通话、抓包来实现。3、试验的收获（1）通过本试验理解了网络电话的原理及实现。通过设置服务器，在同一种服务器中设置分机，使用SIPPHONE软件实现互相通话。（2）通过使用抓包Ethereal软件，理解实际通话过程中的消息与信令，并对其中的消息进行了详细分析，加强了对理论知识的理解。六、思索题1、 阐明本次试验中网络电话呼喊的协议构造。答：协议构造图：SIPVoiceMediaG.711/G.723.1RTP/RTCPUDPIPEtherNet其中第一层属OSI物理层和数据链路层协议，第二层属于网络层（IP网际层）协议，第三层属于传播层（IP电话（VOIP）采用UDP作为传播层协议）协议，第四层属于应用层协议（用G.711/G.723.1原则进行语音的压缩编码，用RTP/RTCP协议进行实时传送和控制，用SIP协议）。SIP（会话起始协议）——用于单个顾客加入点到点或单播会话的协议。G.711——在48、56和64kbps通路上3.1kbps带宽的音频编码。MOS为4.4。G.723／G.723.1——在5.6和6.3kbps通路上3.1kbps带宽的音频编码。MOS分别为3.6，3.4。RTP（实时传送协议）——IETFRFC1889，应用层的实时端到端传播协议。RTCP（RTCP控制协议）——IETFRFC2205～2209，容许对无连接的数据流进行网络资源预留的信令协议。SIP协议有哪三种呼喊模型？在你试验的过程中，采用哪种呼喊方式？答：SIP支持三种呼喊方式：由UAC向UAS直接呼喊;由UAC进行重定向呼喊（在重定向服务器辅助下呼喊）;由代理服务器代表UAC向被叫发起呼喊（通过代理服务器转发呼喊）。SIP通信采用客户机和服务器的方式进行。客户机和服务器是建有信令关系的两个逻辑实体（应用程序）。前者向后者构建、发送SIP祈求,后者处理祈求,提供服务并回送应答。SIPIP电话系统的呼喊路由过程是先由顾客代剪发起和接受呼喊，再由代理服务器对呼喊祈求和响应消息进行转发，然后注册服务器接受注册祈求并更新定位服务器中顾客的地址映射信息。阐明RTP报文头部开销的含义和作用。答：V―版本。识别RTP版本。P―间隙（Padding）。设置时，数据包包括一种或多种附加间隙位组，其中这部分不属于有效载荷。X―扩展位。设置时，在固定头背面，根据指定格式设置一种扩展头。CSRCCount―包括CSRC标识符（在固定头后）的编号。M―标识。标识由Profile文献定义。容许重要事件如帧边界在数据包流中进行标识。PayloadType―净荷类型。识别RTP有效载荷的格式，并通过应用程序决定其解释。Profile文献规定了从Payload编码到Payload格式的缺省静态映射。此外的PayloadType编码也许通过非RTP措施实现动态定义。SequenceNumber―序列号。每发送一种RTP数据包，序列号增长1。接受方可以依次检测数据包的丢失并恢复数据包序列。Timestamp―时间戳。反应RTP数据包中的第一种八位组的采样时间。采样时间必须通过时钟及时提供线性无变化增量获取，以支持同步和抖动计算。SSRC―同步源标识。该标识符随机选择，意在保证在同一种RTP会话中不存在两个同步源具有相似的SSRC标识符。CSRC―奉献源标识符。识别该数据包中的有效载荷的奉献源。Payload―净荷（也即有效载荷），为RTP报文中真正的需要传送给对端的信息部分，而其他的均为RTP报文头部开销。在IP网络上的传播话音，怎样保证端到端的延时？答：端到端的延时包括编、解码导致的延时，打包与解包的延时及网络传送延时。时延抖动因网络引起。时延是处理和传播导致数据不能准时抵达的延迟，是影响流媒体数据传播的一种重要原因。话音信号在端到端传播过程中受到的时延迟滞一般包括：编解码器引入的时延、打包与解包的时延、去抖动时延、承载网上的传播节点中排队、服务处理时延。（网络传送延时）。这些时延合计的总和将影响话质，导致回声干扰和交互性的劣化。可以通过设定IP优先级、路由选择、RED（随机初期检查）等技术来缩短IP网络的时延。其技术阐明如下：①IP优先级是指对每个数据包的级别进行分类，不一样级别的数据包在网络进行预留带宽分派、通过次序、时延抖动、丢包等方面处理时，所受到的待遇不一样，这样可以保证语音这样对实时性规定比较高的数据包优先传播，以提高传播质量。②选择合适的路由绕过那些负载过重的路由器，直接连到主干网进行传播。③当网络拥挤发生拥塞时，RED（随机初期检查）就优先丢弃某些对话音影响较小的数据包，并让终点站减少传播速率，防止路由器或互换设备缓冲区溢出。七、试验总结和体会本次通信网试验一共做了两个试验，一种是VOIP呼喊过程及SIP消息分析，另一种是网络管理操作试验，第一种试验让我对BOLPHONE的使用有了一定的理解，并对VOIP的呼喊模式以及信令的过程有了更深层次的掌握，学会了使用Ethereal软件来捕捉