IP-Telephonie

0 Handlunsnotwendige Kenntnisse

1.1: Kennt Kriterien (inkl. Quality of Service), welche bei der Dimensionierung eines IP-Telefoniesystems angewendet werden.

2.1: Kennt technische Spezifikationen von Server- und Netzwerksystemen für IP-Telefonie.

2.2: Kennt unterschiedliche VoIP-Konzepte und Modelle, deren Vor- und Nachteile.

2.3: Kennt verwendete Protokolle (z.B. SIP- und RTP-Protokoll inkl. Codecs und Protokolle wie H.323, STUN, NAT, aLaw, uLaw).

2.4: Kennt die wichtigsten Dienste der klassischen Telefonie (analog, ISDN) sowie deren Anbindung mittels Gateway.

2.5: Kennt Möglichkeiten der Anbindung des IP-Telefoniesystems mittels IP an das Weitverkehrsnetz.

3.1: Kennt spezifische Sicherheitsmassnahmen für ein IP-Telefonie-system.

3.2: Kennt Massnahmen zur Sicherstellung der Verfügbarkeit von IP- Telefoniesystemen (z.B. Redundanz, USV).

4.1: Kennt die Möglichkeit der Anbindung an bestehende ERP- und/oder Groupwaresysteme.

4.2: Kennt die Möglichkeit der Anbindung mittels Gateway an die klassische Telefonie

4.3: Kennt verschiedene Arten von VoIP-Clients und deren Vor- und Nachteile.

5.1: Kennt grundlegende Telefoniefunktionaliäten (Call-Routing, Ringruf, Anrufbeantwortung, Weiterleitung, MOH, Blacklist usw.).

5.2 Kennt Möglichkeiten Dienste und Funktionen für Nummern/Benut¬zer zu definieren.

6.1: Kennt ein Verfahren um das IP-Telefoniesystem nachvollziehbar zu testen.

1 Anforderungen an das Telephoniesystem

1.1 Einleitung

Qualität hängt von verschiedenen Faktoren ab:

• Durchsatz (Datenmenge)
• Echo (Verzögerung / Latenz)
• Verbindungsaufbau
• Verbindungsabbau

1.2 QoS in IP-Netzen

QoS => Quality of Service

Wird mit 4 Faktoren gemessen:

• Latenz
• Jitter
• Packet Loss
• Durchsatz

Für IP-Telephonie am wichtigsten:

• Latenz
• Jitter

1.3 Realisierung in IP-Netzen

Technische Möglichkeiten:

• IntServ => Datenrate für Telephonie reservieren
• DiffServ => Flags/Parameter verwenden, Router priorisiert Pakete

=> DiffServ wird verwendet, IntServ zu instabil

2 Netzinfrastruktur vergleichen

2.1 Einleitung

"Netzinfrastruktur":

• Hardware
  • PCs
  • Laptops
  • Router
  • Switch
  • Hub
  • Firewall
  • etc.
• Übertragungsmedien
  • Kupferkabel
    • DAC
    • RJ-45
  • Lichtwellenleiter
• Protokolle
  • TCP
  • IP
  • UDP
  • SIP
  • etc.

2.2 Technische Spezifikationen von Servern, Routern und IP-Telephonen

• Mit Protokollen festgelegt
• Wichtigster Faktor: Kompatibilität

2.3 VoIP-Konzepte

2.3.1 Vorteile

• Gemeinstame Nutzung => günstig
• Installation => einfach
• Neue Möglichkeiten (Konferenzen, Streaming, etc.)

2.3.2 Nachteile

• Bei Netzwerkausfall => alles tot
• Grössere Angriffsfläche

2.4 Protokolle

2.4.1 SIP (Session Initiation Protocol)

3 Aufgaben:

• Sitzungsaufbau
• Sitzungssteuerung
• Sitzungsabbau

SIP-Adresse hat 3 Möglichkeiten:

• Unverschlüsselte SIP-Verbindung: sip:user@domain
• Verschlüsselte SIP-Verbindung: sips:user@domain
• Normale Telephonnummer: tel:nummer

2.4.2 SIP-Requests (Anfragen)

2.4.2.1 Beispiel eines Requests

INVITE sip:my@sip.server.com SIP/2.0
VIA:SIP/2.0/UDP 192.168.0.1
Call-ID:300f0gd090fgsa0f9da0gf0g@sip.server.com
From:<sip:my@sip.server.com>
To: Name <name@sip.server.com>
Call-ID:300f0gd090fgsa0f9da0gf0g@sip.server.com
CSeq:1 INVITE

2.4.3 SIP-Responses

2.4.4 Prinzip des Verbindungsaufbaus

Anrufer => User Agent Client (UAC)

Angerufener => User Agent Server (UAS)

2.4.4.1 Verbindungsaufbau bei einer direkten Verbingund zwischen Client und Server

2.4.5 SIP-Trunking

Ein Anschluss nach aussen (VoIP-Telephone können sich in Landline einwählen)

=> Funktoiniert ähnlich wie NAT

2.4.5.1 SIP-Status

Informationen, welche Server an Client gibt (wie z.B. bei HTTP: 404_NOT_FOUND)

2.4.5.1.1 Provisional

2.4.5.1.2 Successful

2.4.5.1.3 Redirection

2.4.5.1.4 Request Failures

2.4.5.1.5 Server Failures

2.4.5.1.6 Global Failures

2.4.5.1.7 Fehlercode des SIP-Protokollstapels

2.4.6 RTP (Real-Time Protocol)

• Kontinuierlicher Datenstrom (Audio/Video)
• Normalerweise via UDP übertragen

2.4.7 STUN (Session Traversal Utilities for NAT)

• Erkennt und durchquert Firewalls und NAT-Router
• Oftmals im Voicechat in Games verwendet

2.4.8 aLaw, uLaw Verfahren

• Beide ähnlich, aber nicht kompatibel
• Analoge Audioverarbeitung
• aLaw => Europa
• uLaw => USA / Japan

=> Konvertierung notwendig für EUR <-> JPN / USA

2.4.9 Codecs (Codieren, Decodieren)

Möglichst effiziente Komprimierung

2.5 Netzwerk-Elemente

2.5.1 User Agent

Schnitstelle zum Benutzer (Hardware-Telephon oder App)

2.5.2 Proxy Server

Mach Routing

2.5.3 Registrar Server

Zentrale Schalstelle für SIP (IP-Adresse <-> SIP-Accounts)

2.5.4 Redirect Server

Regelt Redirects (entlastet Proxy)

2.5.5 Session Border Controller

Wird für Sicherheitsanforderungen und NAT benötigt

2.5.6 Gateway

"Tor" ins Internet/WAN

2.6 Dienste

Nur der Vollständigkeit halber aufgeführt (eigentlich veraltet)

2.6.1 Analoge Geräte

• Fax, Modem, Analogtelephon
• Eigentlich seit 2018 ausser Betrieb

2.6.2 ISDN

Ursprünglich Ersatz für analoge Geräte, stellte sich schlechter heraus

2.6.3 Analoge Geräte, bzw. ISDN-Andindung mit Gateway

Gateway direkt an ISDN-Modem angeschlossen

2.7 IP-Telephonie ins WAN einbinden

Kostet, im LAN jedoch gratis

3 Sicherheits- und Betriebskonzepte

3.1 Einleitung

Viele Aspekte:

• Abhören
• Ausfälle
• Störungsfreier Betrieb
• Erweiterbarkeit

3.2 Sicherheit allgemein

• SIP und H.323 sind sehr beliebt
• Beide unsicher
• Datenschutz an oberster Stelle

3.2.1 Sicherheit

Verschlüsselung für Abhörsicherheit

3.2.2 Verfügbarkeit

• Strom- oder Hardwareausfall führt zu Unterbruch
• Hardware redundant installieren und mit USV betreiben

4 Endgeräte, Software und Dienste

4.1 Einleitung

• VoIP ist sehr felxibel
• Alle Systeme mit speziellen Gateways einbinden

4.2 Anbindung and Fremdsysteme

• "ERP" => Enterprise Resource Planning
• In Betrieben standard

4.3 Andbindung an bestehende Telephonanlagen

Interne Anlagen (PBX) können aufgerüstet werden

4.4 VoIP-Client

Hardware für Telephonie (z.B. Deskphone)

4.4.1 Vorteile

• Nicht vom PC abhänging
• Mehr oder weniger mobil
• Einfach zu bedienen

4.4.2 Nachteile

• Meistens kein Display
• Falls Display, dann klein
• Teuer

4.5 Hersteller von VoIP-Telephonen

Hardware-Telephone:

• Gigaset
• AVM
• Cisco
• Yealink

Software-Telephone:

• Phonerlite
• Discord
• Skype

5 Funktionalitäten implementieren

5.1 Einleitung

VoIP kann softwaretechnisch sehr einfach erweitert werden

5.2 Funktionalitäten

5.2.1 Telephonfunktionen

• Sprachleitung
• Music on Hold
• Anklopfen in bestehende Gespräche
• Unterdrückung von Caller ID (Blacklist)
• Weiterleitung
• Dreiwegkonferenz
• Wahlwiederholung
• Ausnahme von ausgewählten Gruppen
• Zwischen Anrufen umschalten
• Autom. Ablehnen von allen Anrufen (z.B. für Ferien)
• Autom. Weiterleitung
• Wählen mit URI anstatt Nummer
• Mehrere Klingeltöne
• Logging
• Kurzwahl

6 Telephoniesystem testen

6.1 Einleitung

Probleme suchen und beheben

Mögliche Ursachen:

• Hardware-Telephon
• Software-Telephon
• Netzwerk

6.1.1 Kabel, Stecker, Netzteile und Anschlussdosen

Höufige Fehlerquelle

6.1.2 Routing

Geräte können Ports für VoIP manipulieren oder VoIP blockieren

• Router
• Gateway
• Firewall

6.1.3 Konto, Passwort, Name

Falsche Kontodaten => keine Verbindung

6.1.4 Falsche Einstellung am Hardware-Telephon

Grösstes Problem: Kompatibilität

6.1.5 Falsche Einstellung am Software-Telephon

Ebenfalls grosses Kompatibilitäts-Problem

6.1.6 Netzwerkverkehr-Analyse (Monitoring)

Mit z.B. Wireshark Anomalien analysieren

6.2 Zusammenfassung

• Fehlersuche ist schwierig und komplex
• Provider um Hilfe fragen (=> Support-Ticket, Exports von Daten, etc.)

7 Anhang

Abkürzungen

Quelle

Notizen basierend auf analogem Skript (39 Seiten)

Anmerkung

Relation Kapitel -> Handlungsnotwendige Kenntnisse:

• Kapitel 1: 1.1
• Kapitel 2: 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5
• Kapitel 3: 3.1, 3.2
• Kapitel 4: 4.1, 4.2, 4.3
• Kapitel 5: 5.1, 5.2
• Kapitel 6: 6.1