ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ – ΣΗΜΑΤΟΔΟΣΙΑ & ΕΥΦΥΗ ΔΙΚΤΥΑ

1. ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ – ΣΗΜΑΤΟΔΟΣΙΑ & ΕΥΦΥΗ ΔΙΚΤΥΑ Β. Μάγκλαρης maglaris@netmode.ntua.gr www.netmode.ntua.gr 28/01/2013

2. ΜΕΙΚΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΣΦΑΛΟΥΣ ΠΡΟΣΒΑΣΗΣ(SSL/TLS - Secure Sockets Layer / Transport Layer Security)Επανάληψη • 1η Φάση: Handshaking • Ο χρήστης (User) Uλαμβάνει γνώση του Δημοσίου Κλειδιού του εξυπηρετητή (Server) S με Ψηφιακό Πιστοποιητικό από Certification Authority CAself-signed ή υπογραμμένο από 3ης έμπιστη οντότητα – Third Trusted Party TTP, στα πλαίσια αρχιτεκτονικής Public Key Infrastructure PKI • Ο U δημιουργεί Κοινό Συμμετρικό Κλειδί με τυχαίο αλγόριθμο και το κοινοποιεί στονSκρυπτογραφημένο με το Δημόσιο Κλειδί του S • 2η Φάση: Κρυπτογραφημένος Διάλογος με Κοινό Συμμετρικό Κλειδί • Γρήγορη συμμετρική κρυπτογραφία σε Secure Channel μεταξύS - U • ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ: • Ο Uδεν απαιτείται να έχει Πιστοποιητικό με Δημόσιο Κλειδί (ψηφιακή υπογραφή), μόνο ο S (Server Based Authentication) • Αν απαιτείται Ταυτοποίηση – Εξουσιοδότηση του Uαπό τον S (Client & Server Based Authentication) απαιτείταιμετάδοση από το secure channelDigital Identityτου Client(συνήθως User_Name/Password ήόπου υπάρχουν Client Certificates) έλεγχος στονS σεΒάση Δεδομένων Χρηστών (με πρωτόκολλο LDAP - TCP π.χ. για εφαρμογές Web, Mail… και με πρωτόκολλοRADIUS – UDP αν μεσολαβεί Remote Access Server π.χ.για πρόσβαση DSL, WiFi roaming…)

3. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΤΑΧΥΔΡΟΜΕΙΟ (1/2)Επανάληψη

4. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΤΑΧΥΔΡΟΜΕΙΟ (2/2)Επανάληψη • UA 1  MTA 1 (Session 1) • User Agent  Message Transfer Agent • SMTP (TCP Session 1) • Δυνατότητα SSL/TLS security • MTA 1  MTA 2 (Session 2) • SMTP (TCP Session 2) • Δυνατότητα κρυπτογράφησης (αν υποστηρίζεται από το Μail S/W – π.χ. sendmail) • MTA 2 (Mail Server)  UA 2 (Session 3) • Πρωτόκολλα POP/IMAP (TCP Session 3) • Δυνατότητα SSL/TLS

5. ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ ΑΝΑΦΟΡΑΣ (1) • Επίπεδο Μεταφοράς Δεδομένων – Data Plane • Μέσω καναλιών σταθερού εύρους: Μεταγωγή κυκλώματος - circuit switching π.χ. ΤηλεφωνίαPSTN Public Switched Telephone Network, ISDN Integrated Services Network (2B+D, 30B+D) 64Kbps voice B channels), Κινητή τηλεφωνία GSM • Ημι-μόνιμα κυκλώματα cross-connectsTDM, SDH/SONET & WDM • Μέσω δυναμικής κατανομής καναλιού: Μεταγωγή πακέτου – packet switching (Internet), μεταγωγή ATM, μεταγωγή Ethernet

6. ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ ΑΝΑΦΟΡΑΣ (2) • Επίπεδο Ελέγχου – Control Plane • Σηματοδοσία κατανομής καναλιού - ελέγχου μεταγωγής – δρομολόγησης μονίμων συνδέσεων circuit switching • Σηματοδοσία in-band signaling (π.χ. ψηφιακή τηλεφωνία) • Σηματοδοσία κοινού καναλιού, εξαρτημένη από τις γραμμές των υπό έλεγχο καναλιών – associated common channel signaling (π.χ. GSM & πρόσβαση ISDN - D Channel) • Σηματοδοσία κοινού καναλιού, ανεξάρτητη από την δρομολόγηση της υπό έλεγχο κλήσης (π.χ. μέσω δικτύου κοινής σηματοδοσίας – common channel signaling network – σε ψηφιακά τηλεφωνικά δίκτυα κορμού (π.χ. έλεγχος διασύνδεσης παρόχων τηλεφωνίας με πρωτόκολλο SS7) • Σηματοδοσία ελέγχου μεταγωγής – δρομολόγησης– δέσμευσης πόρων σε συνδέσεις packet switching • Μέσα στα διακινούμενα πακέτα (π.χ. επικεφαλίδες Ethernet, TCP/IP, MPLS & ATM cells) • Πακέτα υλοποίησης πρωτοκόλλων DNS, ARP, δρομολόγησης μέσα σε αυτόνομο σύστημα OSPF, δρομολόγησης μεταξύ αυτονόμων συστημάτων BGP • Σηματοδοσία για video – voice over IP: H323 (Multi-Conference Unit – MCU),

7. ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΟ ΠΡΟΤΥΠΟ ΑΝΑΦΟΡΑΣ (3) • Επίπεδο Διαχείρισης – Management Plane • Τηλεφωνικά δίκτυα (σταθερά & κινητά): Κλειστά διαχειριστικά συστήματα ανάλογα με τον προμηθευτή τηλεπικοινωνιακού εξοπλισμού κέντρων μεταγωγής, εξοπλισμού πολυπλεξίας SDH κλπ. • Διαχείριση δικτύων Internet – Intranet - Extranet: SNMP (UDP) • [Διαχείριση δικτύων OSI: CMIP/CMIS] • Δίκτυα ενοποιημένων τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών: Συστήματα διαχείρισης TMN (Telecommunications Management Network) βασισμένα σε πρωτόκολλα OSI • Διαχείριση οπτικών δικτύων DWDM: Με χρήση scripts, Java - JMX, Web Services, Q3 - TL1 - Corba…

8. ΟΡΙΣΜΟΙ • Ευφυές Δίκτυο – Intelligent Network: Διαχωρισμός ευφυίας δικτύου κορμού από μεταγωγή (βάσεις δεδομένων, υπηρεσίες προστιθέμενης αξίας) • Προσαρμογή σε ανάγκες συνδρομητών • Δυνατότητα αυτοδιαχείρισης συνδρομητών • Εκμετάλλευση πολλαπλών παρόχων από συνδρομητές,βελτιστοποίηση διασύνδεσης δικτύων • Βελτιστοποίηση παροχής υπηρεσιών (π.χ. Δρομολόγηση, περιαγωγή – roaming)

9. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΕΥΦΥΟΥΣ ΔΙΚΤΥΟΥ • Τηλεφώνημα χωρίς χρέωση (800 ΧΧΧ...) • Υπηρεσίες πληροφόρησης (900 ΧΧΧ ...) • Χρέωση με πιστωτική κάρτα • Universal Personal Telecommunications • Τηλε-ψηφοφορία • Εταιρικά Εικονικά Δίκτυα (VPN) • Φραγές, προωθήσεις, διασκέψεις, χρεώσεις καλουμένου, Caller ID κλπ. • Δυναμική δρομολόγηση κλήσεων ελαχίστου κόστους • Φορητότα αριθμού (Number Portability)

10. ΙΣΤΟΡΙΚΟΕξέλιξη τηλεφωνίας POTS (Plain Old Telephone Service), PSTN (Public Switched Telephone Network), ISDN (Integrated Services Digital Network), GSM/GPRS (κινητή τηλεφωνία 2ας γενιάς) • SPC Stored Program Control – 1960/70 • CCS Common Channel Signaling Network • Σηματοδοσία – πριν την εγκατάσταση κλήσης (call setup) • Σηματοδοσία ξεχωριστή από την κλήση • SS7 – 1970/80 • IN/1 (Intelligent Network) – 1980/1990 • Service Control Point (SCP) – εξωτερικές βάσεις δεδομένων (π.χ. για 800-XXX…, 900-xxxx κλπ.) • ITU: IN CS-1 (Capability Set 1) • Bellcore (USA): AIN (Advanced Intelligent Network) • 3G, UMTS κινητή τηλεφωνία 3ηςγενίας • VoIP (Voice over IP), H.323 (ITU - T) or SIP (Internet – IETF) signaling

11. ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗIN (Intelligent Network)

12. Intelligent Network (IN) - Έννοιες Intelligence => Πρόσβαση σε διάφορες databases =(εφαρμογές) Operator implements service logic (IN Service) STP SCP Service Control Point (a network element (ΝΕ) που περιέχει κάποια ειδική υπηρεσία η οποία λέγεταιdatabase ήregister) MAP INAP CAP ISUP Exchange SSP Service Switching Point (επιτρέπει την υλοποίησηservice triggering σε ένα Τ/Κ-exchange)

13. Τυπική κλήση με IN διαδικασία(1) 3. SCP 2. 4. SSP 5. 1. Exchange Exchange Τυπικά triggers: Τμήμα ή καλούμενος αριθμός Access code ή ώρα κλήσης Time (hour, day) ή Τοποθεσία (άλλος πάροχος)(mobile system) 1.Υποδοχή κλήσης στο (Τ/Κ)Exchange 2.Ενεργοποίηση Trigger στη κλήση Βασικού τύπου στο SSP 3. SSP ζητά πληροφορία από SCP (database) 4. SCP επιστρέφει πληροφορία 5.Δρομολόγηση κλήσης στο επόμενο Τ/Κ

14. ΦΟΡΗΤΟΤΑ ΑΡΙΘΜΟΥDN: Directory NumberSTP: Signaling Transfer Point SSP: Service Switching Point (Client-ΕXC) SCP: Service Control Point (Data Base)LNP: Local Number Portability (Φορητότητα)

15. Protocol layers (”levels”) τουSS7 Application protocols TUP ISUP MAP INAP CAP TCAP SCCP routing MTP level 3 MTP level 2 (link-layer protocol) MTP level 1 (64 kbit/s PCM time slot) • MTP - Message Transfer Part ( Sequenced ordered delivery) • SCCP - Signalling Connection Control Part • UP - User Part AP - Application Part • TUP – Telephone User Part • ISUP – ISDN User Part • TCAP = Transaction Capabilities Application Part

16. SS7 με χρήση τουSCCP SCCP (Signalling Connection Control Part) Signalling connection, not circuit switched connection (= call) User (AP) User applications User (AP) User (AP) User (AP) SCCP SCCP SSN analysis MTP MTP MTP SSP STP SCP

17. Signalingover SS7 Where is the subscriber? MAP over TCAP ISUP 2 4 3 Provide Roaming 5 Routing Info 1 6 IAM IAM 514 581 ... Κλήση από PSTN σε κινητό Mobile Call PLMN PLMN PSTN (Visitor) (Home) (SCP) HLR SCP (STP) VMSC GMSC MS BSS (SSP) (SSP) (STP) (SSP) VLR

18. ΣΗΜΕΡΙΝH ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ • SS7 & INσε περιβάλλον εναλλακτικών παρόχων σταθερής και κινητής τηλεφωνίας • Περιαγωγή (roaming), φορητότητα αριθμών, GSM  3G • ISDN Signaling  VoIP SIP (Session Initiation Protocol, IETF) • IP Telephony(Real-time Transport Protocol - RTP over UPD, RTP Control Protocol – RTCP over TCP) • Σαν υπηρεσία των ISPs ή • Σαν «ελεύθερη» υπηρεσία στο Internet, π.χ. Skype: Αρχιτεκτονική peer-to-peer(p2p) overlay (εξέλιξη Kazaa),proprietary voice/video coding • Σηματοδοσία: ITU Η.323 IETF SIP (TCP/UDP port 5060), διαλειτουργικότητα με SS7, μεταφορά υπηρεσιών IN σε περιβάλλον IP • Υποστήριξη VoIP μέσω ευφυών κινητών τηλεφώνων (iPhone, Android): Viber (σύνδεση TCP τηλέφωνου με Viber servers για SIP-like signaling, TCP Port 5242 ή 4244) • Video Conferencing σε IP • H.323 Multi-Conferencing Unit (MCU)  SIP Gateway, Skype p2p • Real-Time Transport (RTP), fast video coding • IPTV: Set-top Box σε τηλεοπτική συσκευή ή Multimedia PC • Broadcasting (HD)TV, Video on Demand, Streaming

19. ΔΙΕΥΘΥΝΣΕΙΣ H.323 - SIP • Η.323: Αριθμοί τύπου Ε.164 (μέγιστο 15 αριθμοί), IP, email, URI (Universal Resource Identifier: URL – Universal Resource Locator ή/και URNUniversal Resource Name) http://en.wikipedia.org/wiki/Uniform_resource_identifier • Αντιστοίχιση IP, H.323 Name (email, maglaris@netmode.ntua.gr) με GDS (Global Dialing Scheme, π.χ. 0011892106544721) μέσω εξυπηρετητών αριθμοδότησης - Gatekeepers (π.χ. Public Gatekeeper pgk.vc.dfn.de) • SIP:Μόνο URI και χρήση DNS • Παράδειγμα: sip:username:password@host:5860, ή TLS secure sips:username:password@host:5061)

20. ΣΥΓΚΛΗΣΗ ΤΕΞΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ • Υπηρεσίες Triple-Play (Internet, Voice, Video) πάνω σε ενοποιημένα δίκτυα IP • Converging σεIP Multimedia System (IMS) • Ανοικτό θέμα: Διασύνδεση Επιπέδων Ελέγχου σε περιβάλλον πολλαπλών διαχειριστικών περιοχών ΑΠΟ ΤΙΣ ΠΟΛΛΕΣ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΗ ΕΠΙΠΕΔΩΝ ΕΛΕΓΧΟΥ ΠΟΛΛΑΠΛΩΝ ΑΥΤΟΝΟΜΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ (Multi-domain Control Protocols) ΟΙ ΜΟΝΕΣ ΠΟΥ ΕΧΟΥΝ ΠΕΤΥΧΕΙΜΕΧΡΙ ΣΗΜΕΡΑ ΕΙΝΑΙΔΥΟ: • SS7 (διεθνής τηλεφωνία) • BGP (Internet)

21. SIP: Session Initiation Protocol [RFC 3261] Βασικά στοιχεία: • Τηλεφωνικές/video κλήσεις πάνω από την υποδομή του Internet • Οι χρήστες ταυτίζονται μπορούν να ταυτιστούν με διευθύνσεις email ή ονόματα εκτός από τηλεφωνικούς αριθμούς • Δυνατότητα να επικοινωνήσεις με κάποιον καλούμενο, ανεξάρτητα με την IP που έχει και με το σημείο στο οποίο βρίσκεται Το υλικό που ακολουθεί είναι από:

22. ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ SIP • Για την εγκαθίδρυση μιας σύνδεσης το SIP (Session Initial Protocol) παρέχει μηχανισμούς: • Ενημέρωσης του υποδοχέα της κλήσης ότι κάποιος χρήστης θέλει να επικοινωνήσει μαζί του • Επιλογής του επιθυμητού τύπου κωδικοποίησης του μέσου επικοινωνίας, τόσο από τον καλών όσο και από τον καλούμενο χρήστη • Τερματισμού της κλήσης • Για το προσδιορισμό της IP διεύθυνσης του καλούμενου: • Αντιστοιχεί ένα αναγνωριστικό στη τρέχουσα IP του καλούμενου • Για τησωστή διαχείριση μιας κλήσης, μπορεί να: • Προσθέσει νέα media streams κατά τη διάρκεια της κλήσης • Αλλάξει αν χρειαστεί τη κωδικοποίηση του μέσου κατά τη διάρκεια της κλήσης • Προσκαλέσει και άλλους χρήστες στη τρέχουσα συνομιλία • Μεταβιβάσει τη κλήση ή να την κρατήσει σε αναμονή

23. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ SIP ΜΗΝΥΜΑΤΟΣ • Στο παράδειγμα μας δε γνωρίζουμε την IP διεύθυνση του χρήστη Bob. Επομένως είναι απαραίτητη η χρήση ενδιάμεσων SIP εξυπηρετητών • Ο χρήστης Alice αποστέλλει και λαμβάνει SIP μηνύματα χρησιμοποιώντας την default πόρτα του SIP (5060) • Στο εν λόγω παράδειγμα ο χρήστης Alice καθορίζει μέσω της επικεφαλίδας ότι ο SIP client θα αποστέλλει και θα λαμβάνει SIP μηνύματα πάνω από UDP συνδέσεις • HTTP message syntax • SDP: Session Description Protocol • Το Call-ID είναι μοναδικό για κάθε κλήση

24. Δημιουργία κλήσης SIP σε γνωστήIP address • Στo SIP invite μήνυμα της η Alice δηλώνει την IP address, το port, και το επιθυμητό encoding (PCM ulaw) • O Bob στο “200 OK” message δηλώνει την IP address, το port και το επιθυμητό encoding (GSM) • Η επικοινωνία στο SIP μπορεί να γίνει είτε πάνω από TCP ή UDP. Στην περίπτωση αυτή γίνεται με χρήση RTP/UTP. • Το default port είναι το 5060

25. SIPRegistrar Όταν ο χρήστης Bob ενεργοποιεί τον SIP client της συσκευής του, γίνεται αποστολή μηνύματος καταχώρησης στον server που εξυπηρετεί τον συγκεκριμένο χρήστη Απόσπασμα επικεφαλίδας μηνύματος καταχώρησης

26. SIPProxy • H Alice αποστέλλει “invite message” στο proxy server που την εξυπηρετεί και αφορούν τον Bob (e.g. bob@hisdomain.com) • O proxy server είναι υπεύθυνος για την δρομολόγηση των SIP μηνυμάτων στον καλούμενο, ενδεχομένως μέσω ενδιάμεσων proxy • Ο καλούμενος στέλνει απάντηση μέσω της ίδιας αλληλουχίας proxy servers • O proxy server της Alice στέλνει στην Alice την IP διεύθυνση του Bob • O proxy server της Alice είναι κάτι ανάλογο με τον τοπικό DNS server του δικτύου της

27. Παράδειγμα: Ο jim@umass.edu καλεί τον keith@eurecom.fr • (1) O Jim στέλνει INVITE message στον umass SIP proxy • (2) O SIP Proxy προωθεί το μήνυμα στον upenn SIP registrar server • (3) O upenn server επιστρέφει redirect message για επικοινωνία με keith@eurecom.fr • (4) O umass proxy στέλνει INVITE message στον eurocom registrar. • (5) O eurocom registrar προωθεί το INVITE message στον SIP client του Keith • (6-8) SIP response message στον client του Jim • (9) Κατευθείαν επικοινωνία μεταξύ των SIP clients

28. «All IP» Services • IP MultimediaSubsystem (IMS) — 3GPP • Multi-Media Domain (MMD) — 3GPP2 • Voice καιvideo over IP με QoS • Καθόλου εξοπλισμόςcircuit-switchedγια μεταγωγή τηλεφωνίας • Χρήση του SIP μεταξύ των συνδρομητών • Χρήση IMS μεταξύ παρόχων

29. PSTN Mn Internet IM-MGW MRF Cx TDM IMS MGCF P-CSCF CSCF Mb Mb Mp Go ISC CPE Mb Gi/Mb Gm ISUP Mb Mg Gi Mw Signaling SIP CSCF — Call Session Control Function IM-MGW — IM-Media Gateway MGCF — Media Gateway Control Function MRF — Media Resource Function IMS Architecture Media Server Application Server SIP phone HSS PS UE GGSN SGSN