Principales Protocolos de VoIP de Acuerdo al Modelo OSI

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Principales Protocolos de VoIP de Acuerdo al Modelo OSI Define todo lo necesario (componentes, protocolos, señalización, codecs, etc.) para llevar a cabo la comunicación y garantizar así la compatibilidad entre dispositivos. H.323 consta de una serie de protocolos y una serie de codecs.Es utilizado comúnmente para Voz sobre IP (VoIP, Telefonía de Internet o Telefonía IP) y para videoconferencia basada en IP.

Es un conjunto de normas (recomendación paraguas) ITU para comunicaciones multimedia que hacen referencia a los terminales, equipos y servicios estableciendo una señalización en redes IP. No garantiza una calidad de servicio, y en el transporte de datos puede, o no, ser fiable; en el caso de voz o vídeo, nunca es fiable. Además, es independiente de la topología de la red y admite pasarelas, permitiendo usar más de un canal de cada tipo (voz, vídeo, datos) al mismo tiempo..

La topología clásica de una red basada en H-323.

-Portero: realiza el control de llamada en una zona. Es opcional pero su uso está recomendado, de modo que si existe, su uso será obligatorio. Traduce direcciones, ofrece servicio de directorio, control de admisión de terminales, control de consumo de recursos y procesa la autorización de llamadas, así como también puede encaminar la señalización.
-Pasarela: es el acceso a otras redes, de modo que realiza funciones de transcodificación y traducción de señalización.
-MCU: soporte multiconferencia. Se encarga de la negociación de capacidades.

ROTOCOLO SIP (Session Initiation Protocol)

Fue diseñado por IETF como una alternativa a H.323. SIP tiene como propósito, configurar sesiones entre dispositivos de voz y video. SIP no está diseñado para transferir audio, video y demás. Es un protocolo de señalización para el establecimiento, mantenimiento y terminación de sesiones interactivas entre usuarios; estas sesiones pueden tratarse de conferencias multimedia, chat, sesiones de voz o distribución de contenidos multimedia.

El protocolo SIP adopta el modelo cliente-servidor y es transaccional. El cliente realiza peticiones que el servidor atiende y genera una o más respuestas. El servidor responde, ya sea rechazando o aceptando esa petición en una serie de respuestas. Las respuestas llevan un código de estado que brindan información acerca de si las peticiones fueron realizadas con éxito o si se produjo un error. La petición inicial y todas sus respuestas constituyen una transacción.

Los servidores SIP pueden ser de tres tipos:

-Proxy server: retransmiten solicitudes y deciden a qué otro servidor deben remitir, alternando los campos de la solicitud en caso de ser necesario. Es una entidad intermedia que actúa como cliente y servidor con el propósito de establecer llamadas entre los usuarios. Este servidor tiene una funcionalidad semejante a la de un Proxy HTTP que tiene una tarea de encaminar las peticiones que recibe de otras entidades más próximas al destinatario.

-Registrar server: es un servidor que acepta invitaciones de registro de los usuarios y guarda la información de estas peticiones para suministrar un servicio de localización y traducción de direcciones en el dominio que controla.

-Redirect server: es un servidor que genera respuestas de redirección a las peticiones que recibe. Este servidor reencamina las peticiones hacia el próximo servidor.

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PROTOCOLO MGCP (Media Gateway Control Protocol)

Es un protocolo interno de VoIP cuya arquitectura se diferencia del resto de los protocolos VoIP por ser del tipo cliente – servidor. MGCP está definido informalmente en la RFC 3435, y aunque no ostenta el rango de estándar, su sucesor, Megaco está aceptado y definido como una recomendación en la RFC 3015.

Está compuesto por:

· un MGC, Media Gateway Controller

· uno o más MG, Media Gateway

· uno o más SG, Signaling Gateway.

Separa conceptualmente estas funciones en los tres elementos previamente señalados. Así, la conversión del contenido multimedia es realizada por el MG, el control de la señalización del lado IP es realizada por el MGC, y el control de la señalización del lado de la red de Conmutación de Circuitos es realizada por el SG.

Introduce esta división en los roles con la intención de aliviar a la entidad encargada de transformar el audio para ambos lados, de las tareas de señalización, concentrando en el MGC el procesamiento de la señalización.

Tomado de: https://sites.google.com/site/redescovergentesingluis/unidad-iii/3–principales-protocolos-de-voip-de-acuerdo-al-modelo-osi

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Procesos de voip

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1. Señalización: El propósito del sistema de señalización de VoIP es el establecimiento y finalización de llamadas entre usuarios. A través de la señalización se administran las características de ciertas funcionalidades del sistema, como el desvió a buzón de voz, transferencia de llamadas, llamadas en espera, etc. Los protocolos Session Initial Protocol (SIP), H.323 y Inter Asterisk eXchange (IAX2) [14] son utilizados para este proceso. Además existen protocolos de señalización propietarios como SCCP de Cisco.

2. Transporte y Codificación: Una vez que la llamada está establecida, la voz debe codificarse en formato digital y luego transmitirse de manera segmentada en un flujo de paquetes. En el extremo receptor, el flujo de paquetes debe re-ordenarse (el protocolo IP no garantiza la entrega ordenada de paquetes) y decodificarse (transformarse desde el formato digital al formato análogo, que permite que el parlante del equipo receptor reproduzca la información de audio). Real-time Transfer Protocol (RTP) [15] es el protocolo encargado de realizar esta tarea. El protocolo IAX2 también incluye este proceso como una de sus tareas, pero a través de mini frames (ver cap ́ıtulo 4), ya que IAX2 es principalmente un protocolo de
Señalización.

3. Control de medios ( Gateway control ): Un usuario de VoIP puede generar una llamada telefónica hacia un dispositivo de la red telefónica tradicional. En este caso, los paquetes de voz codificados, generados por VoIP, deben poder transportarse a través de la red telefónica tradicional para alcanzar al usuario final. Para esto, los paquetes de voz deben ser traducidos al formato utilizado por la telefonía tradicional (SS7 [16]). Los dispositivos encargados de esta traducción se denominan gateways. Para decidir cual gateway utilizar, se ejecuta un proceso denominado control de medios. Los protocolos de control de medios comúnmente usados son Media Gateway Control Protocol (MGCP) [17] y Media Gateway Control.

Procesos VoIP

Procesos VoIP

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En la figura muestra un ejemplo genérico de una llamada entre un terminal IP (B) y un softphone (A), donde participan los procesos de señalización y transporte y codificación. El proceso de señalización se realiza a través de la central telefónica (PBX),

Todos los terminales de la red interna, que soliciten realizar una llamada, deben interactuar en primera instancia con la central telefónica. Luego de establecer la señalización con el terminal que inicia la llamada (A), la central establece el proceso de señalización con el terminal receptor de la llamada (B). A diferencia del proceso de señalización, el proceso de transporte y codificación se realiza principalmente entre los terminales A y B.

Esta comunicación se puede establecer debido a los parámetros intercambiados previamente en el proceso de señalización, le indican a un terminal las direcciones IP de los terminales participantes en la llamada y las características soportadas.

Tomado de:
Liberona, M. (2010). Seguridad en voz sobre ip (tesis de pregrado). Universidad Técnica Federico Santa Mária, Valparaiso, Chile.

Fuente:
http://www.telematica.utfsm.cl/telematica/site/artic/20121011/asocfile/20121011110145/liberonamaria.pdf

DataCenter VoIP

Los edificios que alojan a los servidores en Europa y Estados Unidos son los centros de datos más ecológicos y fueron construidos como idea de almacén de datos. La ubicación estratégica en Europa central y en Estados Unidos son las ventajas principales.

Los Data Centers están perfectamente situados para garantizar conexiones rápidas a todos los territorios de Europa y América para que todos los clientes se beneficien de la mejor calidad en el servicio brindado. Por otra parte, el edificio que está situado en Europa se encuentra en una de las zonas más ricas de agua subterránea, lo que abre la posibilidad a ServerVoIP de realizar un innovador, ecológico y único sistema de refrigeración de forma natural.

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Idiomas VoIPBox del Software VoIP Switch

Manipulación de la Señalización

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A continuación se detallan algunos de los ataques que se pueden conseguir capturando y manipulando los mensajes de señalización previos al establecimiento de la llamada.

Suplantación de identidad en el registro

El registro de usuarios es la primera comunicación que se estable en el entorno VoIP en treel usuario y el servidor de registro. Necesariamente esta comunicación debe de realizarse de forma segura, ya que en caso contrario no hay garantías de que el usuario registrado sea quien dice ser durante todo el resto de la sesión. A través de los mensajes REGISTER, los agentes de usuario SIP informan al servidor de su localización actual de manera que el servidor sepa dónde tiene que enviar peticiones posteriores.

Si un servidor no autentica las peticiones REQUEST cualquiera puede registrar cualquier contacto para cualquier usuario, y por lo tanto secuestrar su identidad y sus llamadas. Cuando un Proxy recibe la petición para procesar la llamada (INVITE), el servidor realiza una búsqueda para identificar donde puede s er encontrado el destinatario.

En la figura podemos observar un mensaje de respuestas del servidor de registro a una petición de búsqueda de un Proxy Server.

El mensaje REGISTER contiene el campo en la cabecera Contact: que indica la dirección IP del hardware o software VoIP del usuario destino Para generar la petición se ha utilizado la herramienta SiVus:

Sivus escanner de vulnerabilidades

Sivus escanner de vulnerabilidades

El ataque funciona de la siguiente manera:

1. Deshabilitando el registro legítimo del usuario.
2. Enviando el mensaje REGISTER con la IP del atacante.
3. En el servidor de registro queda registrado con la dirección IP del hacker.
4. Cuando recibe la llamada, el servidor Proxy consul a la dirección del destinatario, pero obtendrá la dirección IP del atacante.
5. El ataque ha tendido éxito. El intruso ha suplanta do la identidad y mientras mantenga el registro todas las llamadas llegara a s u teléfono IP.

Ataque envió de mensaje register

Ataque envió de mensaje register

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Este ataque es posible llevarlo a cabo por el hecho de que lo mensajes de señalización se envían en texto plano, lo que permite al intruso capturarlos, modificarlo y retransmitirlo como él quiera. Es posible que el servidor requiera autenticación, aspecto que no plantea ninguna problema si previamente el intruso a esnifado y crackeado la contraseña del usuario tal y como se explicaba en el apartado de Autenticación SIP. A partir de la técnica de secuestro de registro se puede realizar alguna variante del ataque.

En el caso anterior evitábamos que el destinatario legítimo recibiera la llamada, pero en algunos casos se puede conseguir realizar u n ataque de Main in the middle a nivel de red. De esta forma el destinatario legítimo recibirá la llamada y el atacante actuara a modo de servidor Proxy. Se trataría entonces de un ejemplo claro de eavesdroping.

Ejemplo de eavesdroping

Ejemplo de eavesdroping

Además de la potente herramienta SiVus existen un conjunto de tres herramientas para manipular los aspectos del registro de usuarios en SIP:

Desregistrar Usuarios

El desregistro de usuarios legítimos es una necesidad para conseguir suplantar su identidad como hemos visto en el ejemplo anterior. Básicamente el intruso podrá conseguirlo de las siguientes formas: • Realizando un ataque de DoS al usuario. • Generando una condición de carrera en la que el atacante envía repetidamente peticiones REGISTER en un corto espacio de tiempo con el objetivo de superponerse a la petición de registro legítima del usuario. • Desregistrando el usuario con mensajes REGISTER. El intruso puede ser capaz de desregistrar fácilmente un usuario, enviando al servidor de registro una petición REGISTER (simulan do ser la victima) con el siguiente campo “Contact: *” y valor del atributo “ Expires” a cero. Esta petición eliminará cualquier otro registro de la dirección del usuario (especificada en el campo “To” de la cabecera). El atacante deberá realizar este envío periódicamente para evitar el re8registro del usuario legítimo o en su defecto provocarle una ata que DoS para evitar que vuelva a registrarse al menos por el tiempo que necesite p ara realizar el secuestro de la llamada.

Desconexión de Usuarios

El hecho de que muchos de los protocolos se utiliza n sin encriptación alguna y de que los mensajes no se autentican de forma adecuada , es trivial para un intruso desconectar a los usuarios de sus llamadas enviando mensajes BYE con la identidad falsificada simulando ser el usuario del otro lado de la línea.

Ejemplo desconexión de usuario

Ejemplo desconexión de usuario

Se puede realizar un ataque similar utilizando mensajes CANCEL, pero solo afectan cuando se está estableciendo la llamada, es decir, antes de que el destinatario descuelgue el teléfono.

Redirección de llamadas

La redirección de llamadas suele ser otro de los ataques comunes en las redes VoIP. Existen diferentes métodos que van desde compromete r los servidores o el call manager de la red para que redirijan las llamadas donde el intruso quiera, hasta las técnicas ya mostradas de suplantación de identidad en el registro, man in the middle, etc. Otra posibilidad es utilizar una herramienta como Redirect Poison que escucha la señalización SIP hasta encontrar una petición INVIT E y responder rápidamente con un mensaje SIP de redirección, causando que el sistema envié un nuevo INVITE a la localización especificado por el atacante.

Otro modo de redirección el flujo de datos se consigue con las herramientas: sipredirectrtp y rtpproxy. Se basan en utilizar mensajes la cabecera SDP para cambiar la ruta de los paquete RTP y dirigirlas a un rtproxy que a su vez serán reenviados donde el intruso quiera.

Tomado de:
Arroba, M, & Salazar, M. (2011). Propuesta de soluciónes a las vulnerabilidades del protocolo de señalización SIP en voz sobre IP: Red IP-PBX (tesis de pregrado). Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.

Fuente:
http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/872/1/38T00263.pdf

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Desventajas al Usar la Telefonia por Internet (VoIP)

Señalización en telefonía tradicional

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Las centrales telefónicas son los “routers” de la RTB. Un Foreign Exchange Office (FXO) es cualquier dispositivo que, desde el punto de vista de la central telefónica, actúa como un teléfono tradicional. Un FXO debe ser capaz de aceptar señales de llamada o ring, ponerse en estado de colgado o descolgado, y enviar y recibir señales de voz. Asume que un FXO es como un “teléfono” o cualquier otro dispositivo que “suena” (como una máquina de fax o un módem).

Un Foreign Exchange Station (FXS) es lo que está situado al otro lado de una línea telefónica tradicional (la estación). Un FXS envía el tono de marcado, la señal de llamada que hace sonar los teléfonos y los alimenta. En líneas analógicas, un FXS alimenta al FXO. El FXS utiliza alrededor de 48 voltios DC par a alimentar al teléfono durante la conversación y hasta 80 voltios AC (20 Hz) cuando genera el tono de llamada (ring).

Una PBX que integra periféricos FXO y FXS puede conectarse a la RTB e incorporar teléfonos analógicos. Las líneas telefónicas que vienen del operador se tienen que conectar a una interfaz FXO. Los teléfonos se deben conectar a las interfases FXS de la centralita.

a) Un teléfono analógico es un dispositivo FXO conectado a una línea telefónica (RTB) actuando como FXS. Un FXS necesita estar conectado a un FXO (como una línea telefónica necesita estar conectada a un teléfono) o viceversa.

b) Un PBX puede incorporar tanto interfases FXS como FXO.

c) Un adaptador telefónico o ATA actúa como FXS. Un FXS suministra energía (elemento activo) a un teléfono FXO (elemento pasivo).

Tomado de:
Méndez, V. (2008). Implementación de conmutador de voz IP (PBX virtual) sobre una red de datos (tesis de pregrado). Instituto Politecnico Nacional, Culhuacan, México.

Fuente:
http://itzamna.bnct.ipn.mx:8080/dspace/bitstream/123456789/6880/1/ice180.pdf

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SIP Telefonía e IVR (Respuesta Automática)

Direccionamiento, Señalización y Compresión de voz

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La VoIP/H.323 comprende a su vez una serie de estándares y se apoya en una serie de protocolos que cubren los distintos aspectos de la comunicación:

Direccionamiento:

“RAS (Registration, Admision and Status). Protocolo de comunicaciones que permite a una estación H.323 localizar otra estación H.323 a través del Gatekeeper.

DNS (Domain Name Service). Servicio de resolución de nombres en direcciones IP con el mismo fin que el protocolo RAS pero a través de un servidor DNS”

Señalización:

Q.931 Señalización inicial de llamada
H.225 Control de llamada: señalización, registro y admisión, y paquetización / sincronización del stream (flujo) de voz.
H.245 Protocolo de control para especificar mensajes de apertura y cierre de canales para streams de voz.

Compresión de Voz:

Codecs utilizados para transmisión de voz de los cuales se clasifican en:
– Requeridos: G.711 y G.723
– Opcionales: G.728, G.729 y G.722”

Tomado de:
Guevara, D, & Tirado, C. (2009). Implementación de una Central Telefónica de Voz sobre Internet (Voip) basado en Software Libre para la Empresa Proveedora de Internet Speedy com Cía Ltda (tesis de pregrado). Universidad Técnica de Ambato, Ambato, Ecuador.

Fuente:
http://repositorio.uta.edu.ec/jspui/handle/123456789/300

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Ruteo, Señalización y Protocolos

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Otro tema importante es el «ruteo» entre centrales, es decir, cómo sabe la central del abonado con que central se tiene que conectar.

Vamos a denominar señalización a la información relacionada con una llamada que se transmite entre dos equipos (la definición en sí es mas amplia, pero esto es en particular lo mas relevante para el caso). Podemos dividirla en dos grupos: la que refiere al abonado y las llamadas en sí (levantó, marcó, cortó), y otra parte entre las centrales (que se le caiga algo y le quiera avisar, etc).

A través de la señalización, la central puede ubicar a qué otra central tiene que llamar, a qué abonado dentro de esa central hay que llamar, saber que se cortó la comunicación, que dio ocupado, etc.

Las centrales entre sí se comunican utilizando diversos protocolos, los cuales generalmente son estándares públicos, aunque en muchos casos las especificaciones no son fáciles (o baratas) de conseguir. Los protocolos más comunes son tres: R2, PRI y SS7.

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El protocolo R2, es uno de los más viejos y tiene muchas variantes distintas, hay -incluso- una variante argentina, y pasa toda su información utilizando 4 bits. SS7 es, por otra parte, uno de los más nuevos y complejos.

Se necesita que las dos centrales que se están queriendo comunicar puedan hablar un mismo protocolo, de manera que si se quieren intercomunicar dos centrales que no soportan los mismos protocolos, es necesario que utilicen una central intermedia que traduzca la información.

Acerca del enlace por el cual se pasa tanto la señalización como la voz en sí, existen muchísimos tipos. Los más conocidos y comunes son E1 o E3 (europeos), con sus variantes T1 o T3 (utilizadas principalmente en los Estados Unidos). Son cables de cobre, muy parecidos al cable coaxial, que pueden ser de 75 o 120 ohms. El E1 tiene 2Mbps (32 canales de 64kbps), el E3 tiene 32Mbps (512 canales de 64kbps).

En muchos ámbitos cuando se habla de este tipo de enlaces se le da importancia solo al ancho de banda; sin embargo en nuestro caso también nos interesa el número de times – slots en el cual se puede dividir.
Sin embargo, no se pueden ocupar todos los canales para pasar todos los abonados. En necesario poder avisar que hay llamadas y ese tipo de información. Por ejemplo, en el caso de una E1 se suelen utilizar 30 canales para el paso de la voz, 1 para framing (el 0) y 1 para señalización (el 15). En el de framing se suele encontrar (entre otras cosas) el CRC de los otros 31 (aunque depende de la configuración), de manera que si un determinado frame está mal, se le puede notar y actuar en consecuencia.

Tomado de:
Dominguez, U, & Hernandez, R. (xxxx). Principio de Funcionamiento de VoIP (Tesina de Titulación).

Fuente:
www.icicm.com/files/VOIP.doc

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Diferencia entre SIP y H.323

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h323_vs_sip

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La principal diferencia es la velocidad: SIP hace en una sola transacción lo que H. 323 hace en va rios intercambios de mensajes. Adicionalmente, SIP usa UDP mientras que H.323 debe usar necesariamente TCP para la señalización (H.225 y H.245), lo que origina que una llamada SIP sea atendida más rápido [HER1999].

Otra diferencia importante es que H.323 define canales lógicos antes de enviar los datos, mientras que una unidad SIP simplemente publicita los codecs que soporta, más no defi ne canales, lo que puede generar saturación de tráfico en cas os de muchos usuarios, pues no se separa la tasa de bits necesaria para la comunicación [MAR2006].

Tomado de:
Diego, Q.C.(2007). Diseño e implementación de una red de telefonía ip con un software libre en la RAAP. (tesis de pregrado). Pontifica Universidad Católica del Perú. Lima, Peru.

Fuente:
http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/bitstream/handle/123456789/205/QUINTANA_DIEGO_DISENO_RED_TELEFONIA_IP_RAAP.pdf?sequence=2

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