FACULDADE SALESIANA DE VITÓRIA PÓS-GRADUAÇÃO EM SEGURANÇA DE REDES DE COMPUTADORES FERNANDO SCORTUZZI VILELA RENATA SIEPIERSKI WELLER

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1 FACULDADE SALESIANA DE VITÓRIA PÓS-GRADUAÇÃO EM SEGURANÇA DE REDES DE COMPUTADORES FERNANDO SCORTUZZI VILELA RENATA SIEPIERSKI WELLER UMA PROPOSTA DE IMPLEMENTAÇÃO SEGURA DE REDES VOIP COM O PROTOCOLO SIP VITÓRIA 2007

2 FERNANDO SCORTUZZI VILELA RENATA SIEPIERSKI WELLER UMA PROPOSTA DE IMPLEMENTAÇÃO SEGURA DE REDES VOIP COM O PROTOCOLO SIP Monografia apresentada ao Curso de Pós-graduação em Segurança de Redes de Computadores da Faculdade Salesiana de Vitória, como requisito parcial para obtenção do título de Especialista em Segurança de Redes de Computadores. Orientador: Prof. M.Sc. Sérgio Teixeira Co-orientador: Profª.D.Sc. Tânia Barbosa Salles Gava VITÓRIA 2007

3 Dados Internacionais de Catalogação-na-publicação (CIP) (Biblioteca da Faculdade Salesiana de Vitória, Espírito Santo, Brasil) V699p Vilela, Fernando Scortuzzi, 1960 Uma Proposta de Implementação Segura de Redes VoIP com o protocolo SIP / Fernando Scortuzzi Vilela, Renata Siepierski Weller f. : il. Orientador: Sérgio Teixeira. Monografia (pós-graduação em Segurança de Redes de Computadores) Faculdade Salesiana de Vitória. 1.Redes de Computadores - Segurança. 2. VoIP. 3. SIP. I. Weller, Renata Siepierski. II. Teixeira, Sérgio. III. Faculdade Salesiana de Vitória. IV. Título. CDU: 004.7

4 FERNANDO SCORTUZZI VILELA RENATA SIEPIERSKI WELLER UMA PROPOSTA DE IMPLEMENTAÇÃO SEGURA DE REDES VOIP COM O PROTOCOLO SIP Monografia apresentada ao Curso de Pós-graduação em Segurança de Redes de Computadores da Faculdade Salesiana de Vitória, como requisito parcial para obtenção do título de Especialista em Segurança de Redes de Computadores. Aprovada em 8 de agosto de COMISSÃO EXAMINADORA Prof. M.Sc. Sérgio Teixeira Orientador Prof. D.Sc. Tânia Barbosa Salles Gava Co-orientador Prof. M.Sc. Rodrigo Bonfá Drago Petróleo Brasileiro S.A. (PETROBRAS)

5 RESUMO Esse trabalho apresenta conceitos, fundamentos e requisitos sobre a transmissão de voz (VoIP) com segurança em uma rede TCP/IP, utilizando o protocolo SIP, buscando no decorrer do texto levantar as vantagens da convergência de serviços de voz como a telefonia para a rede de dados, as características deste tipo de tráfego e as exigências de desempenho e da rede para que a transmissão de voz seja feita com qualidade. Apresenta, ainda, algumas das formas mais comuns de ataque às redes com tráfego de voz, e as técnicas recomendadas para evitá-los. Por fim apresenta uma solução em software livre, denominada Asterisk, utilizando plataforma Linux, que implementa um sistema completo de telefonia e é capaz de efetuar ligações telefônicas utilizando a rede de dados e a internet, além da rede pública convencional. Palavras-chave: Redes de Computadores Segurança, SIP, VoIP.

6 ABSTRACT Aguardando a tradução da Renata. Nonononon nononon nononon Nonononon nononon nononon Nonononon nononon nononon Nonononon nononon nononon Nonononon nononon nononon Nonononon nononon nononon Nonononon nononon nononon Keywords: Redes de Computadores Segurança, SIP, VoIP.

7 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Representação do Modelo OSI...17 Tabela 2 Principais Protocolos do modelo H

8 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Comutação de Circuito...14 Figura 2 Comutação de Pacotes...16 Figura 3 Protocolos (esquerda) x Modelo TCP/IP (direita)...18 Figura 4 Formato Datagrama IP...20 Figura 5 Estrutura de Protocolos no Sistema VoIP...25 Figura 6 Mensagem SIP INVITE...31 Figura 7 Rede Híbrida...36 Figura 8 Ilustração de uma Rede SIP...39 Figura 9 Diagrama de uma implementação Asterisk típica...46

9 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO MOTIVAÇÃO OBJETIVOS METODOLOGIA ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO REDES VOIP COMUTAÇÃO MODELO DE REFERÊNCIA OSI X MODELO TCP/IP MODELO DE REFERÊNCIA OSI MODELO DE TCP/IP IP (INTERNET PROTOCOL) REDES CONVERGENTES QOS (QUALIDADE DE SERVIÇO) PARÂMETROS DE QOS PROTOCOLOS UTILIZADOS EM REDES VOIP PROTOCOLOS DE SINALIZAÇÃO PROTOCOLOS DE CONTROLE DE GATEWAY PROTOCOLOS DE MÍDIA SEGURANÇA EM REDES VOIP BASEADAS EM SIP VULNERABILIDADES DOS SISTEMAS VOIP BASEADOS EM SIP TIPOS DE ATAQUES MAIS FREQÜENTES CAPTURA DE TRÁFEGO E ACESSO INDEVIDO À INFORMAÇÕES CÓDIGO MALICIOSO FRAUDE FINANCEIRA, USO INDEVIDO DE RECURSOS CORPORATIVOS REPÚDIO INDISPONIBILIDADE DE SERVIÇOS UMA PROPOSTA DE IMPLEMENTAÇÃO SEGURA DE REDES VOIP COM O PROTOCOLO SIP UMA REDE VOIP COM SIP IMPLEMENTANDO SEGURANÇA NO SIP IMPLEMENTAÇÕES DE SEGURANÇA NO RTP RTP ASPECTOS DE SEGURANÇA IMPORTANTES O ASTERISK CONSIDERAÇÕES FINAIS E TRABALHOS FUTUROS REFERÊNCIAS BIOBLIOGRÁFICAS... 50

10 9 1 INTRODUÇÃO A comunicação telefônica convencional consiste no estabelecimento de um circuito entre dois assinantes, que possibilite o tráfego da conversação telefônica entre eles. Apesar da evolução ocorrida para circuitos digitais e multiplexados, a presença deste circuito é indispensável na comunicação, pois é necessário a existência de uma infra-estrutura que permita a comunicação telefônica entre duas pessoas. Soluções baseadas em Internet Protocol (IP) têm sido propostas em substituição aos modelos de telefonia convencional, com inúmeras vantagens. Com a utilização de redes de pacotes para tráfego de voz elimina-se a necessidade da presença de um circuito, já que a voz passa a ser empacotada e transmitida em redes de computadores, juntamente com os dados. Nesse contexto, tem se observado o crescimento de soluções de comunicação de voz através da tecnologia Voice Over IP (VoIP), ou voz sobre IP, utilizando o protocolo Session Initiation Protocol (SIP), que oferece uma solução de baixo custo, com pouca utilização da banda da rede e com um bom nível de segurança na privacidade da conversa telefônica. Soluções que permitem a comunicação telefônica por meio da Internet com a utilização do protocolo VOIP devem se preocupar com os aspectos de segurança, de disponibilidade e de qualidade do serviço, já que a comunicação telefônica trafegando em pacotes de dados é crítica quanto a atrasos e perda de pacotes. O tráfego de voz, pelas suas características, deve ser transmitido de forma contínua e sem intervalos de silêncio, para que a mensagem seja inteligível pelo ouvinte. Para a utilização da telefonia IP são necessários softwares que fornecem aos assinantes as facilidades de efetuar, receber e rotear uma ligação telefônica, que na telefonia convencional é feita pelo sistema de comutação. Este trabalho aborda algumas características do software Asterisk, que contém todas as funcionalidades de uma central telefônica convencional, permitindo ao usuário efetuar e receber ligações, além de vários recursos adicionais. O Asterisk é um software livre que utiliza o ambiente Linux.

11 10 A expectativa é que a telefonia IP possa substituir, com vantagens, a telefonia convencional, fazendo parte de um contexto que está sendo chamado de AoP (All Over IP), ou seja tudo sobre IP, onde os usuários passarão a ter disponíveis em uma única rede serviços de dados, telefonia e conteúdo multimídia, como TV, rádio, cinema, videoconferência, textos digitais e ensino a distância. 1.1 MOTIVAÇÃO A Internet está cada vez mais presente nos ambientes corporativos, bem como a qualquer pessoa que possua um computador e uma conexão de rede. A necessidade de comunicação entre pessoas e corporações tornam-se cada vez maior, devido principalmente à uma economia globalizada, que integra fornecedores e clientes em uma ampla rede mundial. A necessidade de reduzir custos das corporações aponta para soluções de racionalização de recursos, e existe a tendência de eliminação da infra-estrutura de telefonia, e conseqüentemente dos seus custos de instalação e manutenção, e utilizar a rede de dados para suportar a telefonia, com a implementação de serviços de voz sobre IP. Os custos com telefonia de longa distância são altos. A necessidade de redução de custos nas empresas é uma realidade, pois o mercado globalizado exige que a empresa reduza seus custos. Com a utilização da tecnologia VOIP em ligações de longa distância nacionais e internacionais é possível conseguir uma redução mensal considerável na conta telefônica. Foi constatado por meio de pesquisas na Internet e na busca de material especializado da área que existe pouco material sobre VOIP e principalmente sobre VOIP com o protocolo SIP. Portanto, esse trabalho será muito útil para profissionais da área que pretendem utilizar essa tecnologia na comunicação de voz por meio da Internet. 1.2 OBJETIVOS O escopo deste trabalho restringe-se abordagem das características da transmissão de voz em uma rede TCP/IP, utilizando o protocolo SIP, como forma de subsídio à convergência das comunicações de voz para a rede TCP/IP, e analisar as

12 11 principais vulnerabilidades a ataques propondo implementações que aumentem a segurança deste tipo de tráfego. Além disso, o trabalho aborda uma implementação de sistema telefônico em software livre, o Asterisk, com a finalidade de ilustrar a possibilidade de aplicação dos conceitos abordados. 1.3 METODOLOGIA Foi levantado, a título de subsídio para a viabilidade da solução, o custo com telefonia em unidades (agências) da Caixa Econômica Federal, e constatado que estes representam mais da metade dos custos administrativos dessas unidade. Foram realizadas entrevistas com profissionais da área de telecomunicações com a finalidade de identificar as principais tecnologias atuais empregadas em comunicação de voz. Foi pesquisado na internet as principais soluções comerciais para telefonia, tanto soluções convencionais como soluções utilizando voz sobre IP, de modo a comparar as vantagens e desvantagens de cada solução. Foram pesquisados os principais protocolos de transmissão de voz sobre IP, e optamos por estabelecer o foco no protocolo SIP, por utilizar somente pacotes User Datagram Protocol (UDP), não sobrecarrega a rede e ainda utiliza um endereçamento simplificado por meio das Uniform Resource Locator (URLs). As pesquisas seguintes foram sobre as vulnerabilidades do SIP, os ataques mais freqüentes a redes de voz sobre IP, e as características e motivações do ataque ao tráfego de voz, de modo que seja possível estabelecer um nível satisfatório de segurança e substituir a telefonia convencional pela telefonia sobre IP, mantendo-se alta disponibilidade e confidencialidade das ligações. Foram identificados os tipos mais comuns de ataques e propostas soluções para evitá-los. Por fim, foi pesquisada e apresentada uma solução para telefonia IP em software livre, o Asterisk, que utiliza a plataforma Linux e que contém todas as funcionalidades necessárias para a implementação de um moderno sistema telefônico IP, que pode se conectar com a telefonia convencional e à rede pública.

13 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO Esta monografia foi dividida em cinco capítulos. O presente capítulo faz uma pequena introdução ao tema proposto, relata os objetivos do trabalho e como ele será desenvolvido. 2 - Redes VoIP - faz uma pequena revisão do modelo de referência OSI e sobre o protocolo TCP/IP, além de abordar as características e exigências deste tipo de serviço, abordando ainda o conceito de qualidade de serviço da rede (QoS). 3 - Protocolos utilizados em redes VoIP - aborda os protocolos de rede para o estabelecimento de sessões multimídia, utilizadas para o estabelecimento de sessões e que são equivalentes à realização de chamadas telefônicas, e os protocolos utilizados para transporte de conteúdo 4 - Segurança em redes VoIP baseadas em SIP - aborda os tipos de ataques mais freqüentes à rede e as suas conseqüências. 5 - Uma proposta de implementação segura de redes voip com o protocolo sip apresenta uma proposta de implementação de segurança na rede SIP e nos protocolos de transporte RTP e RCTP. É apresentada, ainda, a solução Asterisk, que implementa um sistema completo de telefonia IP, e é um software livre que executa em uma plataforma Linux. 6 - Considerações Finais e Trabalhos Futuros - apresenta as conclusões que podemos chegar com este trabalho, e finalmente, Referências Bibliográficas, que apresenta as referências bibliográficas.

14 13 2 REDES VOIP VoIP (Voz em Redes IP) é uma tecnologia que possibilita a transmissão de voz, fax, ou aplicações de mensagens de voz em forma de pacotes, através de redes IP ou seja via Internet (IP é o protocolo utilizado na Internet que fornecer os endereços e funções de roteamento de pacotes de dados quando seguem uma rota de origem para o destino) de forma a substituir a utilização da Rede Telefônica Pública. Essa tecnologia agrega características direcionadas em qualidade, segurança, disponibilidade e confiabilidade (Qualidade de Serviço QoS), além, é claro, da redução de custos. O VoIP faz com que as redes de telefonia se misturem as redes de dados. (...) (INFOWESTER, 2005). Em 1990, surgiu o Internet Phone, primeiro sofware criado pela VocalTec Communications, que permitia a troca de pacotes IP transportando pequenas amostras de voz entre computadores, permitindo, com isso, um avanço para tecnologia VoIP. No final da década de 90, o aumento das taxas de transmissão na Internet incentivou o início da produção de equipamentos específicos para VoIP, de forma a proporcionar qualidade, eficiência e segurança de dados na utilização dessa nova tecnologia. Para entender melhor essa nova tecnologia, faz-se necessário o entendimento do que seja comutação (chaveamento), bem como das formas de comunicação existentes, apresentados a seguir. 2.1 COMUTAÇÃO A comutação é considerada um processo importante, pois gerencia (alocação e/ou liberação) os recursos da rede na utilização de algum serviço. As três formas de comutação existentes são: comutação de circuitos, comutação de mensagem e comutação de pacote. Redes de comutação de circuitos: Nesse tipo de comutação, como mostra a Figura 1, a comunicação ocorre em um caminho dedicado durante a efetivação da conexão entre duas estações e será encerrada apenas quando uma

15 14 das estações decidir em desfazer a conexão ou circuito. Um exemplo claro desse tipo de comutação é o funcionamento da Rede Pública de Telefonia Comutada (RPTC PSTN Public Switched Telephone Network). (...) caso o tráfego entre as estações não seja constante e contínuo, a capacidade do meio físico será desperdiçada. Em compensação, existe a garantia de que uma capacidade de transmissão estará sempre disponível quando as estações desejarem se comunicar, pois não há qualquer disputa por recurso. (COLCHER, 2005) Figura 1 Comutação de Circuito O avanço da Telefonia Tradicional em todo mundo trouxe para esse tipo de comutação pontos negativos, tais como: Desperdício da capacidade do meio físico (recursos da rede); Arquitetura fechada; Processo de inteligência e funcionalidade centralizados nas centrais telefônicas. Pode-se considerar como ponto positivo para as redes de comutação de circuito a permanência da conexão em uma banda dedicada, proporcionando uma QoS (Qualidade de Serviço) na transmissão da voz.

16 15 Redes de Comutação de Mensagem: Nesse tipo de comutação, o estabelecimento da comunicação ocorre em um caminho não necessariamente dedicado entre as estações. Se a estação de transmissão necessitar de um caminho dedicado para o envio de uma determinada mensagem, a mesma deverá adicionar o endereço de destino à mensagem, de forma a ser transmitida pela rede de nó 1 a nó. A comutação de mensagem possui características relevantes. São elas: Não há limitação no número de conexões; Melhor aproveitamento das linhas de comunicações; As mensagens transmitidas são sempre aceitas; Não é necessário um caminho físico entre o transmissor e o receptor; Tempo de transferência depende do tráfego da rede. Redes de Comutação de Pacotes: Enquanto a Rede de Telefonia Pública Comutada baseia-se na comutação por circuito, a tecnologia VoIP baseia-se em comutação por pacotes. Nesse tipo de comutação, como mostra a Figura 2, o tamanho dos dados transmitidos são limitados, ou seja, quando o tamanho da mensagem for maior que o tamanho limite, a mesma é quebrada em tamanhos menores, denominados pacotes, de forma a serem enviados pela rede até o destino, trafegando em diferentes enlaces 2. Esse tamanho limite é denominado MTU (Maximum Trasmit Unit ou Unidade Máxima de Transmissão), que refere ao tamanho do maior datagrama que uma determinada camada de um protocolo de comunicação pode transmitir. 1 É o local na rede onde ocorre a comutação de sinais. 2 Meio físico de transmissão que interliga dois nós.

17 16 Figura 2 Comutação de Pacotes Uma vantagem da comutação por pacote se dá pelo fato da mesma não estabelecer um canal dedicado em um processo de conversação telefônica, pois quando os participantes entram em uma conexão, no período de fala a largura da banda é utilizada pelo pacote de voz e no período de silêncio a mesma é utilizada por outros participantes, gerando, assim, uma otimização na largura da banda. Em compensação, o fator preocupante em uma comutação por pacotes é a transmissão multimídia em tempo real e transmissão em tempo real de voz. De forma a garantir que um determinado pacote não tenha problemas de atrasos e perdas de dados na rede tem-se a necessidade de uma aplicação de QoS (Qualidade de Serviço). A comutação por pacotes possui as seguintes características: Compartilhamento do meio de transmissão; Os pacotes são verificados em cada nó; A quantidade de dados enviados em cada pacote é limitado; Não é indicado para aplicações sensíveis a atrasos.

18 MODELO DE REFERÊNCIA OSI X MODELO TCP/IP MODELO DE REFERÊNCIA OSI O Modelo de Referência OSI (Reference Model for Open Systems Interconnection) desenvolvido pela organização International Organization for Standardization (ISO) tem como objetivo escrito pela mesma (ISO 84, ISO 92) o fornecimento de uma base comum que permita o desenvolvimento coordenado de padrões para interconexão de sistemas. A criação do Modelo OSI deu-se devido há um cenário com uma grande diversidade de sistemas operacionais e hardware, necessitando de uma interconexão entre eles. A Tabela 1 mostra a estrutura do Modelo OSI que é composto de sete camadas de protocolos por onde ocorre a comunicação ou transferência de pacotes na rede. Abaixo será descrito resumidamente a função de cada camada do mesmo. Camada 7 Camada 6 Camada 5 Camada 4 Camada 3 Camada 2 Camada 1 Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física Tabela 1 Representação do Modelo OSI Camada Física: Específica a transmissão de bits para a camada de enlace, bem com a definição da conexão física entre o Sistema Operacional e a rede; Camada de Enlace de Dados: Aqui a informação passa por um processo de detecção e correção caso haja algum erro na camada física, passando de uma situação não confiável de transmissão em um canal, para confiável; Camada de Rede: Essa camada é responsável por determinar rotas para que um determinado pacote chegue ao seu nó de destino;

19 18 Camada de Transporte: Efetuada o fornecimento de uma comunicação confiável de um determinado pacote; Camada de Sessão: Estabelece e encerra a comunicação de dois nós na rede; Camada de Apresentação: Camada responsável pela conversão dos dados e formato universal para os mesmos; Camada de Aplicação: Camada de ligação entre a comunicação da rede e as aplicações utilizadas pelo usuário MODELO DE TCP/IP Desenvolvido pelo Departamento de defesa norte-americano denominada ARPA (Advanced Research Project Agency) o modelo TCP/IP tem como objetivo a interligação de diferentes tecnologias de redes. A idéia parte do princípio que não existe uma tecnologia única de rede que atenda todas as necessidades e anseios da comunidade de usuários. O Modelo TCP/IP é estruturado em quatro camadas. São elas: Aplicação, Transporte, Rede e Física. Na Figura 3, mostra a esquerda os principais protocolos distribuídos nas camadas do Modelo TCP/IP que está direita. Figura 3 Protocolos (esquerda) x Modelo TCP/IP (direita)

20 19 TCP/IP: Segue abaixo resumidamente a função de cada camada do Modelo Camada Física: Importante na parte física de comunicação de bits, endereço MAC, etc.; Camada Rede: Esta camada corresponde no Medelo OSI à camada de Rede (3) e a uma parte da camada de Enlace (2), onde sua função é de ser responsável pelo roteamento (informar as rotas corretas para a comunicação de estações na rede); Camada Transporte: Inicia e finaliza a conexão, controla o fluxo de dados e verifica erros, efetuando processo de correções se necessário; Camada Aplicação: Permite que uma aplicação possa se comunicar com plataformas que possuem diferente hardware e software. 2.3 IP (INTERNET PROTOCOL) Protocolo é definido como um conjunto de regras, que possibilita a comunicação entre computadores interconectados em uma determinada rede, ou seja, os computadores necessitam de uma determina linguagem em comum para se comunicarem. A linguagem, ou seja, o idioma de comunicação dos computadores é o protocolo. Ele permite a comunicação de um computador com outro independentemente do fabricante de hardware ou software. O IP é um protocolo de rede não orientado a conexão, que utiliza tamanhos variáveis de pacotes onde a informação é transferida entre duas entidades, sem que seja necessário estabelecer uma conexão. Em contraste, o protocolo, quando é orientado à conexão, segue a premissa de que é imprescindível a criação de uma conexão antes da transferência de informações. O Protocolo IP se encontra na camada de rede, ou camada 3, do modelo de Referência OSI (Open Systems Interconnection). O Protocolo contém informações de endereçamento e controle que possibilitam que os pacotes sejam roteados e entregues ao destino através da técnica do melhor esforço (best-effort), que não assegura se determinado pacote é entregue ao destinatário, pois, durante um congestionamento na rede os pacotes podem ser perdidos.

21 20 Uma determinada mensagem, ao ser transmitida pela rede IP, pode ser separada em vários pacotes/datagramas, dividido em duas áreas: cabeçalho e dados. O cabeçalho contém informações que identificam a origem e destino do pacote, tamanho do pacote, versão do IP, checksum ou soma de verificação (código que contém o somatório de bytes de um pacote e é utilizado no processo de verificação da integridade dele antes e depois do seu envio). Já na área de dados está encapsulado o segmento da camada superior (Camada de Transporte). A Figura 4, representa o formato do datagrama IP. Figura 4 Formato Datagrama IP Cada campo do datagrama IP é responsável por uma funcionalidade que será explicada resumidamente a seguir: VERS / Versão: versão do protocolo IP que utilizado no datagrama (4bits). HLEN / Tamanho do Cabeçalho: Indica o comprimento do cabeçalho do datagrama, medido em palavras de 32 bits. SERVICE-TYPE / Tipo de Serviço: este campo especifica como o datagrama será tratado, ou seja, a qualidade da sua entrega. TOTAL-LENGTH / Tamanho Total: Indica o tamanho do datagrama medido em bytes. Um datagrama pode ter no máximo Bytes, lembrando que quanto maior for o datagrama, mais lenta fica a rede.

22 21 IDENTIFICATION / Identificação: Utilizado para identificação do datagrama caso ele seja fragmentado no caminho até o destino. FLAGS e FRAGMENTS OFFSET / Deslocamento do Fragmento: estes dois campos controlam a fragmentação e a remontagem dos datagramas. TTL (Time To Live / Tempo de Vida): especifica o tempo em segundos que o datagrama está permitido a permanecer no sistema Internet. PROTOCOL / Protocolo: especifica qual o protocolo que solicitou o envio do datagrama, utilizando um código numérico. HEADER-CHECKSUM / Checksum do Cabeçalho: assegura integridade dos valores do cabeçalho. SOURCE AND DESTINATION IP ADDRESS / Endereço IP de Origem e Endereço IP de Destino: especifica o endereço IP tanto da origem do datagrama, quanto do destino. OPTIONS / Opções: é um campo opcional. Ele pode ou não ser utilizado pelo cabeçalho. PADDING: Campo utilizado efetuar testes e verificação de erros na rede. DATA / Dados: Informações contidas no datagrama. 2.4 REDES CONVERGENTES As redes convergentes têm como função primordial consolidar em uma única infra-estrutura, tráfego de dados e multimídia (voz e vídeo). Com a junção das redes há redução de custos, gerenciamento centralizado e facilidade na criação de soluções integradas. Nos dias atuais, existem diversas tecnologias para convergir os diversos tipos de tráfego. Algumas tecnologias conhecidas são VoFR (Voice over Frame Relay), VoATM (Voice over Asynchonous Transfer Mode) e VoIP. A tecnologia VoIP é usada em larga escala mundial devido a seu baixo custo na implantação e considerando também que o maior fluxo de dados transportado sobre a Internet é IP. A Internet, residencial ou corporativa, está em crescente demanda por serviços variados, em particular os relacionados às aplicações multimídia com

23 22 transporte de vídeo, voz e dados, por exemplo, videoconferências. O mesmo requerer uma largura de banda maior e altas taxas de transmissão que garantam qualidade, desempenho e satisfação dos usuários. 2.5 QOS (QUALIDADE DE SERVIÇO) A Internet é uma rede de comunicação com o mundo, que a cada dia vem sofrendo várias modificações tecnológicas. Um dos seus principais objetivos é garantir um nível satisfatório de qualidade de serviço para o usuário em geral. Qualidade de Serviço pode ser definida como um requisito no qual determinada aplicação exige que parâmetros como, por exemplo, atrasos, perdas, vazão estejam dentro de um limite bem definido, de forma a proporcionar um desempenho aceitável desde a origem até o destino do pacote, ou seja, fim-a-fim. Desde sua origem, o protocolo IP foi desenvolvido e implementado como um protocolo de comunicação com controle de tráfego utilizando a regra do melhor esforço (Best-effort Service ou Lack of QoS), que não provê nenhum mecanismo de qualidade de serviços e, conseqüentemente, nenhuma garantia de alocação de recursos da rede. O protocolo IP básico foi desenvolvido e implementado com uma QoS denominada melhor esforço (Best-effort Service ou Lack of QoS), onde os datagramas são enviados da origem ao destino sem qualquer garantia de uma largura de banda especial ou retardo mínimo. Neste controle de tráfego, o pacote que chegar primeiro será o primeiro a ser atendido, ou seja, todas as solicitações possuem a mesma prioridade, sendo uma processada após a outra. Para adicionar recursos de qualidade de serviços à pilha TCP/IP, dois modelos de classes de serviços para tráfego Internet estão sendo considerados e desenvolvidos pela IETF (Internet Engineering Task Force): o primeiro refere-se aos serviços diferenciados, denominado Differentiated Services [ DIFFSERV ] ou ainda de Soft QoS, que provê uma tratamento diferenciado, com preferência estatística, a determinados tipos de fluxo; e o segundo refere-se aos serviços integrados ou Integrated Services [ INTSERV ], também chamado de Hard QoS, que fornece uma garantia absoluta na alocação dos recursos da rede.

24 23 A IETF (Internet Engineering Task Force) elaborou dois modelos de classes de serviços de tráfego para adicionar recursos de qualidade de serviços à pilha TCP/IP, são eles: - Serviços diferenciados (DIFFSERV ou Soft QoS), é aquele que realiza um tratamento diferenciado, com preferência estatística, a determinados tipos de fluxo; - Serviço Integrado (INTSERV ou Hard QoS), refere-se aos serviços integrados que fornecem uma garantia absoluta na alocação dos recursos da rede PARÂMETROS DE QOS A determinação de um parâmetro de QoS deve ser definido de acordo com o ambiente utilizado, pois cada aplicação possui sua particularidade. Esses parâmetros de QoS são negociados entre a aplicação e a rede, tanto no momento de estabelecimento de uma conexão, quanto após o estabelecimento da mesma, haja visto que os processos de sinalização permitam esse tipo de negociação. Segue abaixo alguns parâmetros mais utilizados para se ter uma Qualidade de Serviço em uma conexão: Taxa de Transmissão: A taxa de transmissão é definida como sendo a quantidade de dados que pode ser transferido de um nó para outro em um determinado período de tempo, sendo limitado pela largura de banda. Aplicações VoIP não exigem uma alta taxa de transmissão para suas conexões, diferentemente de aplicações de vídeo. Porém, conexões de voz simultâneas podem gerar um tráfego que comprometa a qualidade de serviço. Atraso (Delay): É o tempo que um determinado pacote leva para ser enviado do transmissor para o receptor, através de uma rede. O atraso depende de alguns fatores como o meio de transmissão, a distância a ser percorrida e, principalmente, a disponibilidade da rede. Variação do atraso (Jitter):

25 24 É a variação estatística do retardo de entrega dos pacotes em uma rede, ou seja, é a medida da variação do tempo de entrega dos dados recebidos por um nó. Uma variação do atraso alta indica que os pacotes estão chegando em intervalos irregulares de tempo, o que acaba tornando difícil a conversação através da rede. Para evitar esse problema deve ser criado um buffer onde os dados são armazenados antes de serem enviados para a aplicação, com isso, mantendo constante a taxa de entrega dos pacotes. Perda de pacotes: A perda de pacotes é definida como o porcentual de pacotes que não chegam ao seu destino. A principal causa da perda de pacotes é o congestionamento da rede. Além disso, esse problema pode ocorrer devido a erros durante o envio dos pacotes ou por atraso excessivo na sua entrega. Skew: Skew é um termo utilizado para indicar a diferença entre os tempos de chegada entre dois ou mais dados que foram enviados ao mesmo tempo.

26 25 3 PROTOCOLOS UTILIZADOS EM REDES VOIP Além da utilização dos protocolos básicos IP/TCP/UDP como infraestrutura de rede, o sistema VoIP deve também contar com os protocolos de sinalização, controle de Gateway e os de mídia, como mostra a Figura 5. Figura 5 Estrutura de Protocolos no Sistema VoIP 3.1 PROTOCOLOS DE SINALIZAÇÃO A funcionalidade dos protocolos de sinalização e o de enviar sinais para um determinado nó de destino. Os sinais, por sua vez podem estar indicando um pedido, resposta ou apenas um aviso. O Sistema VoIP é composto de dois principais protocolos de sinalização. São eles: H.323 e SIP que estão descritos abaixo. Protocolo H.323 Esse protocolo foi desenvolvido pela International Telecommunication Union (ITU) e tem como objetivo a criação e controle de sessões de videoconferência (comunicação áudio visual) em qualquer rede de pacotes. O H.323 é formado por um conjunto de protocolos, como mostra a Erro! Fonte de referência não encontrada.2, que são responsáveis pela sinalização e controle da comunicação entre os terminais.

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