DIRECTION CENTRALE DES SYSTEMES D INFORMATION ET TELECOMMUNICATIONS 22 AVENUE JEAN MEDECIN NICE

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1 DIRECTION CENTRALE DES SYSTEMES D INFORMATION ET TELECOMMUNICATIONS 22 AVENUE JEAN MEDECIN NICE Mémoire de stage de Romain BENOIT

2 Romain BENOIT La voix sur IP 2

3 Sommaire I) Introduction page 3 II) Généralités sur la téléphonie IP page 3 Principe Comparaison avec la téléphonie traditionnelle Les fonctionnalités à assurer Différents types de téléphonie sur IP Téléphonie entre micro-ordinateurs ("PC to PC") Téléphonie entre micro-ordinateur et poste téléphonique ("PC to phone") Téléphonie entre postes téléphoniques ("phone to phone") III) Situation actuelle de la téléphonie sur IP page 12 La qualité de service Applications actuelles ou envisagées Etat de l'offre en matière de voix sur IP IV) Principes techniques page 15 Modèle OSI Les normes Les protocoles Les équipements V) Architectures de téléphonie sur ip page 25 Qualité des réseaux réels Les solutions de convergence Scénario 0 : Téléphonie classique (rappel) Scénario 1 : Architecture de voix sur Ip (architecture hybride) Scénario 2 : Solution «Full IP» VI) Les aspects économiques de la téléphonie sur IP page 28 Les acteurs du marché Les gains objectifs de la téléphonie sur IP Les coûts envisageables en cas de généralisation VII) Réflexion page 30 Etude d opportunité Etude de faisabilité Analyse de l existant Les risques Avenir de la VoIP Stratégies de migration Les composantes organisationnelle Calcul du retour sur investissement VIII) Adaptation au réseau de la mairie de NICE page 41 Scénarios de migration Remplacement du PABX par PBX hybride Solution Tout IP Plate-forme d essai Incidents constatés Solutions IX) Conclusion page 43 X) Annexes page 44 Romain BENOIT La voix sur IP 3

4 I) Introduction Direction Centrale des systèmes d Information et de Télécommunications Avec plus de 100 millions d'utilisateurs au niveau mondial au début de 1998, Internet représente à l'évidence un phénomène en forte croissance (exponentielle depuis plusieurs années) dans le domaine des nouveaux moyens de communication. Plus récemment, il est apparu que la transmission de la voix sur Internet, expérimentée avec succès depuis le début des années 1980 dans les laboratoires, pouvait se développer à grande échelle. Enfin, des "opérateurs" mettent en place des passerelles entre Internet et le réseau téléphonique classique et offrent un service de téléphonie sur Internet concurrent du service habituel. Service marginal? Service appelé au contraire à supplanter le téléphone classique? Promis à un grand avenir d après certains DSI reconnus, la mairie de Nice qui possède une Direction Centrale des systèmes d Information et de Télécommunications (DCSIT) à l écoute des nouveautés, m a confié, sous la tutelle de M. THOMAS et de M. TRIGLIA, l étude de cette nouvelle technologie de communication téléphonique qu est la téléphonie IP. Nous pouvons distinguer une différence entre la Voix sur IP (VoIP) et la Téléphonie sur IP (ToIP). Ici, nous ne traiterons que de la ToIP II) Généralités sur la téléphonie IP II-1) Principe : Qui n'a pas entendu parler de téléphonie sur Ip ou de voix sur Ip? Beaucoup de monde à l'heure actuelle. Laissons le terme "Voix sur IP" à son utilisation, c'est à dire : technologie utilisée pour transporter le service de téléphonie sur IP. La téléphonie sur IP est un service de téléphonie fourni sur un réseau de télécommunication ouvert au public ou privé utilisant principalement le protocole de réseau IP. Cette technologie permet d'utiliser une infrastructure existante de réseau IP pour raccorder des terminaux IP que l'on nomme IP-PHONE, ainsi que des logiciels sur PC raccordés sur le même réseau IP que l'on nomme SOFTPHONE. Les réseaux voix et données aujourd'hui : Dans la plupart des organisations, voix et données sont sur des réseaux séparés : La voix utilise les réseaux téléphoniques commutés (RTC) dédiés à la voix. Romain BENOIT La voix sur IP 4

5 Avant: Après: II-2) Comparaison avec la téléphonie traditionnelle : De manière générale, le principe de la téléphonie sur réseau de données par paquets consiste à partir d'une numérisation de la voix (par exemple à 64 kbit/s comme en téléphonie numérique), à comprimer ensuite éventuellement le signal numérique correspondant (pour diminuer son débit, donc la quantité d'informations à transmettre), à découper le signal obtenu en paquets de données, enfin à transmettre ces paquets sur un réseau de données utilisant la même technologie. A l'arrivée, les paquets transmis sont ré-assemblés, le signal de données ainsi obtenu est décomprimé puis converti en signal analogique pour restitution sonore à l'utilisateur. En téléphonie numérique traditionnelle (c'est la technologie actuellement la plus répandue), les opérations de numérisation de la voix au départ et de conversion en signal analogique à l'arrivée existent déjà. Romain BENOIT La voix sur IP 5

6 La technique de compression / décompression est également possible en téléphonie traditionnelle mais n'a été utilisée jusqu'à présent que sur des circuits à très grande distance et non entre "abonnés" c'est-à-dire entre utilisateurs finals ; cependant l'essor de la téléphonie mobile a redonné à ces techniques un développement spectaculaire de manière à permettre une économie maximale sur la ressource rare que constituent les fréquences disponibles. Quant au réseau, la technologie utilisée actuellement est essentiellement celle de la commutation de circuits, c'est-à-dire de l'établissement d'une liaison permanente entre les deux abonnés pendant toute la durée de la conversation. Dans un système de téléphonie sur réseau de données par paquets, deux cas peuvent être distingués : - le premier consiste à utiliser un réseau de paquets à liaison permanente de type X25, ce qui permet de garantir la transmission de bout en bout de l'intégralité des paquets et qui plus est dans l'ordre d'émission ; des essais techniques ont été effectués sur le réseau TRANSPAC mais n'ont jamais donné lieu à ouverture d'un service ; la même technique a été imaginée sur réseau ATM avec les mêmes caractéristiques ; - le deuxième consiste à utiliser un réseau de type Internet, basé sur le protocole IP, dans lequel les paquets sont acheminés par les nœuds du réseau qui comportent des "routeurs", c'est-à-dire des équipements utilisant un algorithme "heuristique" pour transmettre le paquet vers un nœud supposé être dans la bonne direction pour atteindre le lieu de l'abonné demandé ; les paquets arrivent alors à destination dans un ordre pouvant être différent de celui de l'émission, donc avec des durées de transmission variables, à charge pour l'équipement d'arrivée de reconstituer le signal numérique (c'est le principe même de transmission des données par un réseau IP type Internet) ; il y a donc là une différence fondamentale, pour des applications de type téléphonie, avec les réseaux à commutation de circuits ou même avec des réseaux de type X25 ou ATM basés sur des liaisons permanentes. La téléphonie sur Internet ou plutôt sur IP, objet de la présente étude, est de ce deuxième type. II-3) Les fonctionnalités à assurer : Dans une communication téléphonique, le problème du transport de la voix est une chose, l'établissement (et la rupture) de la communication en est une autre : il faut que l'utilisateur appelant puisse indiquer les coordonnées du correspondant qu'il veut joindre (en téléphonie traditionnelle : il décroche et compose le numéro de ce correspondant), que ce dernier soit prévenu de l'appel (son poste téléphonique sonne), qu'il accepte l'appel (il décroche son combiné téléphonique), que les lignes des deux correspondants soient considérées comme occupées pendant toute la durée de la communication (tout tiers cherchant à appeler l'un des deux correspondants est prévenu par la tonalité d'occupation), enfin que les lignes des deux correspondants soient à nouveau réputées libres lorsque les correspondants mettent fin à la communication (ils raccrochent). Toutes ces opérations sont rendues possibles en téléphonie traditionnelle par le biais des "signaux de service" que s'échangent les postes téléphoniques et les différents centraux téléphoniques traversés par la communication : c'est ce que l'on appelle la "signalisation", qui est acheminée par le réseau en plus de la conversation. Romain BENOIT La voix sur IP 6

7 En téléphonie sur IP, le problème est différent selon que l'utilisateur met en œuvre son microordinateur (avec microphone et haut-parleurs) ou son poste téléphonique classique et, dans ce dernier cas, selon que le poste téléphonique est lui-même raccordé uniquement au réseau téléphonique ou raccordé également au réseau IP par l'intermédiaire d'un boîtier (voir plus loin les différents types de téléphonie sur IP). Si le correspondant demandé utilise son micro-ordinateur, il faut qu'il ait été prévenu par un autre moyen du souhait de communication du demandeur, par exemple par un rendez-vous convenu d'avance et pris par mail ou tout autre moyen ; il faut aussi bien sûr qu'il ait activé son logiciel de voix sur IP de manière à être prévenu de l'arrivée d'une communication. Dans le cas où le correspondant a la possibilité de rester connecté en permanence sur Internet, ces opérations se déroulent automatiquement, car il a pu, à la connexion, déclarer sa disponibilité à un "annuaire centralisé dynamique" accessible par le correspondant demandeur ; de plus, le logiciel de son micro-ordinateur peut alors se mettre en attente des appels entrants. Si le demandeur utilise son micro-ordinateur, c'est lui qui prend l'initiative de se mettre en mesure de transmettre de la voix sur IP. S'il appelle un correspondant sur micro-ordinateur, on est dans le cas indiqué ci-dessus où un rendez-vous préalable est nécessaire si le demandé ne s'est pas connecté et déclaré à l'annuaire centralisé. S'il appelle un correspondant utilisant son poste téléphonique normal, il faut passer par un "intermédiaire" connecté à la fois sur le réseau IP et sur le réseau téléphonique traditionnel et qui se charge du processus de signalisation. Si le demandeur utilise son poste téléphonique, il faut qu'il fasse appel, par le réseau téléphonique normal, à un intermédiaire auquel il communiquera le numéro du correspondant qu'il souhaite joindre et qui se chargera à la fois du processus de signalisation et de l'acheminement de la voix sur le réseau IP. Les services de la téléphonie analogique : Etablir une communication -Appel automatique au décrochage (immédiat ou à retardement) -Appel interne -Appel local sur groupement -Appel local sur interphone -Ligne directe -Macrotouches -Touches ABCD -Préparation d'un appel -Numérotation par bloc -Code d'affaire (également à distance) Répondre à un appel -Appel avec et sans sonnerie -Répondre à un appel en attente -Répondre à un appel avec intrusion Intercepter un appel -Interception d'un appel de groupement -Interception d'un appel de poste -Interception de la sonnerie centrale Romain BENOIT La voix sur IP 7

8 -Interception d'un appel général -Récupération d'un appel parqué Pendant une conversation -Appel courtier -Conférence -Renvoi sur ligne réseau -Attente générale et exclusive -Envoyer des signaux DMTF -Informations tarifaires -Enregistrement des appels malveillants -Intrusion -Protection contre intrusion -Transférer -Transfert externe protégé -Parquer un appel et récupérer un appel parqué -Code d'affaire Dévier des appels -Déviation immédiate (CFU) -Activation / annulation (CFU à distance) -Déviation en cas d'absence (CFNR) -Activation / annulation (CFNR à distance) -Déviation vers la recherche de personne -Déviation sur occupation (CFB) -Ne pas déranger -Déviation sélective -Déviation externe via réseau Mobilité -Suivez-moi -Parquer un appel et récupérer un appel parqué -Substitution Groupes -Groupe séquentiel, cyclique et parallèle -Se retirer d'un groupe et revenir dans un groupe -Groupe de travail -Directeur-secrétaire -Supervision des appels de groupe Services pour utilisateurs privilégiés -Configurer la date et l'heure du système -Programmer le répertoire collectif -Déviation du système -Reprogrammer le code d'accès d'un autre poste -Programmer le nom d'une destination interne -Consulter le compteur tarifaire d'un autre poste -Remettre à zéro le compteur tarifaire d'un autre poste -Commutateur jour/nuit -Verrouiller / Déverrouiller un autre poste Divers -Rappel des rendez-vous -Consulter le compteur tarifaire total -Interphone -Intrusion interphonique -Verrouiller poste -Musique de fond Romain BENOIT La voix sur IP 8

9 -Annulation générale -Renvoi sur occupation -Renvoi sur non-réponse -Numéro privé Fonctions du système -Activation des fonctions avec * -Désactivation des fonctions avec % -DISA -Transit -Messagerie vocale intégrée -Répertoire collectif: 300 -Répertoire individuel -Programmation à distance (RNIS) -Déviation du système -Protection contre la déviation du système -Activer / annuler la déviation du système à distance -Réseau privé virtuel -Appel général -Intercepter un appel général -Réexpédition d'un appel -Activer / annuler l'annonce à distance -Touche jour/nuit -Contact d'alarme -Touche d'alarme -Mise en ou hors service d'une ligne analogique via préfixe -Supervision des appels d'opérateurs -Macrocommandes -Touches ABCD pour les fonctions -Diode électroluminescente (LED) rouge Services Euro-RNIS -Consultation d'un appel en attente -Identification de la ligne connectée (COLP) -Identification du demandeur (CLIP) -Identification du prix de revient total -Numéros d'appel multiples (NAM) -Numérotation par bloc -Suspend / resume -Répertoire des appels auxquels il n'a pas été répondu -Secret de l'identité du demandeur (CLIR) -Sélection directe (DDI) -Signalisation d'usager à usager -Sous-adressage -Télésecrétariat -Identification des appels malveillants -Fonction point-à-point -Fonction point-à-multipoint (MSN) Terminaux -Postes analogiques -Postes IDS avec module optionnel SO + TAPI ou SO avec alimentation -Equipement RNIS Les services de la téléphonie sur IP : Romain BENOIT La voix sur IP 9

10 16 Fonctions (appelées Sipping 16) Identification de l appelant, transfert renvoi, gestion multi-lignes,mise en attente, audioconférence, rappel automatique, fonctions de recherche et de suivi, fonctions avancées de serveur vocal. II-4) Différents types de téléphonie sur IP : On peut, en première approche, distinguer trois types de téléphonie sur IP selon le terminal utilisé par chacun des deux correspondants. Téléphonie entre micro-ordinateurs ("PC à PC") On l'a vu, ce mode de fonctionnement nécessite actuellement que les correspondants se fixent un rendez-vous préalable sur Internet ou soient connectés en permanence et, bien sûr, qu'ils utilisent des logiciels de voix sur IP compatibles. De plus, les adresses IP changeant à chaque connexion, les correspondants doivent se mettre d'accord sur la consultation d'un annuaire ("dynamique", car mis à jour à chaque connexion par chaque correspondant potentiel qui doit s'y enregistrer) pour permettre à l'appelant de connaître l'adresse de l'appelé (cette procédure est grandement facilitée pour des utilisateurs connectés en permanence à Internet. Grand public : En entreprise : Téléphonie entre micro-ordinateur et poste téléphonique L'un des correspondants est sur son micro-ordinateur ; s'il désire appeler un correspondant sur le poste téléphonique de celui-ci, il doit se connecter sur un service spécial sur Internet, offert par un fournisseur de service (un "ISP") ou par son fournisseur d'accès à Internet (son "IAP"), mais qui doit mettre en œuvre une "passerelle" avec le réseau téléphonique. C'est cette passerelle qui se chargera de l'appel du correspondant et de l'ensemble de la "signalisation" relative à la communication téléphonique, du côté du correspondant demandé. Romain BENOIT La voix sur IP 10

11 Téléphonie entre postes téléphoniques Deux méthodes utilisables en téléphonie grand public existent pour faire dialoguer deux postes téléphoniques ordinaires via un réseau IP. utilisation de passerelles analogues à ce que l'on vient de voir au paragraphe précédent Cela signifie qu'un opérateur a mis en place des passerelles entre le réseau téléphonique et le réseau IP, que le correspondant appelle le numéro d'une passerelle et lui communique le numéro du correspondant qu'il cherche à joindre. Les deux passerelles dont dépendent les deux correspondants gèrent alors la communication, y compris la signalisation avec le réseau téléphonique et les conversions à l'entrée et à la sortie du réseau IP. (parfois est adjoint un "Garde-barrière" - Gatekeeper - qui participe à la gestion de la communication en prenant en charge les aspects facturation, la possibilité de services tels que le transfert d'appel,...) On voit que l'intérêt en termes de coûts, qui repose sur une utilisation des seuls réseaux téléphoniques locaux aux deux bouts, n'a sa pleine mesure que si le(s) opérateur(s) installe(ent) un nombre suffisant de passerelles, mais chaque opérateur voudra alors se rémunérer pour amortir ses passerelles et répercutera donc le coût sur le prix qu'il fera payer à l'utilisateur quand il se connectera sur sa passerelle. utilisation de boîtiers d'adaptation entre postes téléphoniques et réseau IP C'est la solution mise en œuvre par une Société française dénommée APLIO pour utilisation sur Internet. Cette Société commercialise des boîtiers dont le prix actuel se situe autour de 230 ; parallèlement, elle met en œuvre sur Internet un serveur spécial pour gérer l'établissement de la communication. Le correspondant demandeur lance sa communication comme sur un réseau de télécommunications classique ; la communication est d'ailleurs établie dans une première phase sur ce réseau mais, aussitôt après, les boîtiers s'échangent les informations nécessaires à la deuxième phase (la méthode utilisée fait l'objet d'un brevet) ; la communication traditionnelle est alors rompue et les boîtiers établissent, grâce aux informations qu'ils se sont échangés et avec l'aide du serveur spécial d'aplio, la communication téléphonique sur Internet. Romain BENOIT La voix sur IP 11

12 Pour une communication à longue distance, l'utilisateur paie alors la première taxe d'établissement de la communication augmenté du coût d'une communication locale (mais il doit, tout comme son correspondant, amortir l'achat du boîtier APLIO ). En grand public : En entreprise : III) Situation actuelle de la téléphonie IP III-1) La qualité de service : Une des difficultés essentielles de la téléphonie sur IP concerne la qualité de service, actuellement inférieure, tout au moins sur Internet ou en extra net, à celle que les utilisateurs ont l'habitude de constater sur les réseaux traditionnels de télécommunications. Le mode de transmission des informations lui-même introduit deux facteurs de dégradation de la qualité de la communication : Romain BENOIT La voix sur IP 12

13 il s'agit d'une part des éventuelles pertes de paquets dont l'incidence reste modérée si le taux de perte reste faible ; il s'agit surtout du délai global de transmission, incluant le temps nécessaire pour reconstituer l'ordre des paquets à l'arrivée et compenser les fluctuations de délais de transmission. Pour ce qui est du deuxième facteur, on sait en effet qu'une communication téléphonique n'admet guère un retard de plus de 2 à 300 ms dans la transmission de la parole pour ne pas nuire à l'interactivité du dialogue. Or, on admet actuellement que le temps de traitement et de compression / décompression de la voix introduit un retard d'environ 50 ms ; la transmission proprement dite des paquets prend entre 50 et 100 ms (incluant leur remise en ordre et la compensation des fluctuations) ; dans le réseau, les routeurs eux-mêmes introduisent environ 50 ms dans le cas d'un intranet, davantage et même parfois un temps indéterminé (heures de pointe) dans le cas de l'utilisation d'internet. De plus, les broadcast (envoi d'un même message à plusieurs machines sur un réseau). Le message sera envoyé n fois, et son volume multiplié par n sera transmis, augmentant encore le retard puisque le réseau se trouvera saturé. Les réseaux virtuels Vlans sont notre solution. Certains des ports d un ou plusieurs commutateurs sont associés en domaine de broadcast et toutes les stations raccordées sur ces ports partageront les dits broadcast. Cette capacité permet notamment de ne plus lier l appartenance logique d un poste de travail à sa localisation physique. Il en résulte que, dans les conditions actuelles de la technique et du dimensionnement des équipements intervenant dans Internet, la téléphonie sur IP est exploitable sur un Intranet, plus aléatoire sur Internet. Toutefois, des systèmes de corrections d'erreur par codage redondant - notamment pour pallier la perte de paquets - commencent à exister et peuvent même être rendus adaptatifs, c'est-à-dire variables en fonction des pertes de paquets statistiquement constatées sur le réseau à un moment donné, comme ceux que développe l'équipe de Jean Bolot à l'inria à Sophia Antipolis. De tels systèmes permettent d'obtenir de très bonnes qualités de son même sur Internet, avec une difficulté supplémentaire liée au problème de délai total de transmission qu'il faut maîtriser lorsqu'il s'agit d'applications telles que le téléphone proprement dit, nécessitant de maîtriser les retards de transmission. En revanche, une application telle que la transmission de fax sur IP, moins exigeante en termes de retard, n'est pas concernée par cet inconvénient. Un autre paramètre de la qualité de service concerne la sécurité de fonctionnement et la disponibilité du service. Enfin, la qualité de service comporte un volet plus global si l'on considère les problèmes de plans de numérotage et d'annuaires. Dans les réseaux de télécommunications traditionnels, les opérateurs gèrent un plan de numérotage qui permet d'attribuer à chaque utilisateur un numéro d'appel par lequel le réseau pourra l'atteindre ; l'ensemble de ces numéros figurent, pour un opérateur donné, dans un annuaire qui permet à tout un chacun de savoir comment appeler son correspondant. Romain BENOIT La voix sur IP 13

14 III-2) Applications actuelles ou envisagées : Ce qui a déjà été abordé jusqu'ici laisse entrevoir plusieurs types d'applications possibles de la téléphonie sur IP. Les applications purement professionnelles sont faciles à imaginer dès lors que l'on a vu l'intérêt de l'utilisation d'un Intranet pour les problèmes de qualité de service. Une entreprise multisites ayant à mettre en place ou à faire évoluer un réseau dédié de données pour les transferts d'informations entre ses différents sites peut avoir intérêt à prévoir ce réseau en technologie IP et à l'organiser en tenant compte de son trafic "voix", quitte à répartir la charge des échanges d'information entre jour (pour la voix, les données urgentes et les applications interactives) et nuit (pour les données non urgentes). Les possibilités de secours par le réseau téléphonique traditionnel, telles que mentionnées ci-dessus, viennent encore renforcer l'intérêt de cette solution. Une autre application professionnelle importante devrait être, en marge de la voix proprement dite, la transmission de fax par Internet. Cette application concerne le "fax to fax", c'est-à-dire l'équivalent du "phone to phone", puisque le "PC to PC" peut se faire, dans ce domaine, directement sous la forme de "mail". De nombreux constructeurs de passerelles commencent à commercialiser un modèle de passerelle dédié au fax, qui diffère de la passerelle pour le téléphone par le fait que la contrainte "temps réel" est quasi inexistante : en effet, on peut se permettre, dans le cas du fax, de différer si nécessaire la transmission de plusieurs secondes, ce qui reste du quasi temps réel vis-à-vis de l'utilisateur tout en permettant de s'affranchir des problèmes de variation de temps de traversée d'internet si contraignants dans le cas de la voix ; on peut donc faire du fax sur Internet avec une qualité comparable à celle du fax via un Intranet. III-3) Etat de l'offre en matière de voix sur IP: Evolution du trafic téléphonique international sur IP (en millions de minutes). Romain BENOIT La voix sur IP 14

15 En termes d'offre, de nombreux constructeurs (plus d'une centaine rien que pour les passerelles) offrent des systèmes (équipements et / ou logiciels) permettant à des internautes sur PC d'ajouter la dimension vocale, à des entreprises d'interconnecter leurs PBX et leurs réseaux intranet pour la voix, à des fournisseurs d'accès ou de service Internet d'offrir des services de voix et de fax sur IP, Vocaltec, Lucent technologies, Array Telecom (Canada), Callworks, Cheapcall, FreeTel, e- Fusion, Dialmaster, Netspeak, i.next technologies, Latic communications, Netpbx, Spiritec, Arbinet, Netrue, 3COM, Natural Microsystems, Vienna Systems, Nortel (y compris Micom et Bay Networks), Radvision, PhoNet Communications, Selsius Systems, Nuera, Voxware, Newbridge, Siemens, Dialogic, Linkon, ArelNet, Netphone,... Position Challenger Leaders Les nouveaux Etendue de l offre Ascom EADS Telecom Ericsson Tenovis Siemens 3com Mitel Networks Alcatel Avaya Cisco Romain BENOIT La voix sur IP 15

16 IV) Principes Techniques IV-1) Le modèle OSI : Le modèle théorique O.S.I. qui décrit comment l'o.s. réseau doit être construit. Il décrit l'architecture en 7 couches logicielles présentant chacune des interfaces standard pour communiquer entre elles. Considérations générales. Même si ce modèle reste très théorique, il a le mérite d'être le plus méthodique. (C'est d'ailleurs sa raison d'être). Il y a deux points qu'il convient de bien comprendre avant tout: Chaque couche est conçue de manière à dialoguer avec son homologue, comme si un liaison virtuelle était établie directement entre elles. Chaque couche fournit des services clairement définis à la couche immédiatement supérieure, en s'appuyant sur ceux, plus rudimentaires, de la couche inférieure, lorsque celle-ci existe. La couche physique: 1. C'est la couche spécifique à la "tuyauterie" du réseau. Elle permet de transformer un signal binaire en un signal compatible avec le support choisi (cuivre, fibre optique, HF etc.) et réciproquement. La couche liaison: 2. Cette couche assure le contrôle de la transmission des données. Elle est elle-même divisée en deux sous-couches. Romain BENOIT La voix sur IP 16

17 La sous-couche MAC (Medium Access Control). C'est à ce niveau que l'on trouve le protocole de diffusion de l'information: Ethernet, Token Ring, ATM, etc. Pour un réseau domestique, c'est Ethernet qui est utilisé. Par ailleurs, cette couche fournit des services de base pour la transmission de données. Ces services peuvent être classés en trois groupes: Les services sans connexion et sans acquittement. Les services sans connexion, mais avec acquittement. Les services orientés connexion. Nous aurons l'occasion de reparler de ces notions plus loin, dans les protocoles UDP et TCP. Cette couche fournit des outils de transmission de paquets de bits (trames) à la couche supérieure. Les transmissions sont "garanties" par des mécanismes de contrôle de validité. La couche Réseau: 3. Cette couche assure la transmission des données sur les réseaux. C'est ici que la notion de routage intervient, permettant l'interconnexion de réseaux différents. En plus du routage, cette couche assure la gestion des congestions. Il faudrait beaucoup développer ce chapitre pour être clair. Disons simplement que lorsque les données arrivent sur un routeur, il ne faudrait pas que le flot entrant soit plus gros que le flot sortant maximum possible, sinon il y aurait congestion. Une solution consiste à contourner les points de congestion en empruntant d'autres routes. Cette couche est la plus haute dans la partie purement "réseau". Cette couche fournit des outils de transmission de paquets de bits (trames) à la couche supérieure. Les transmissions sont routées et la congestion est contrôlée. La couche Transport: 4. Cette couche apparaît comme un superviseur de la couche Réseau. Il n'est par exemple pas du ressort de la couche réseau de prendre des initiatives si une connexion est interrompue. C'est la couche Transport qui va décider de réinitialiser la connexion et de reprendre le transfert des données. Son rôle principal est donc de fournir à la couche supérieure des outils de transport de données efficaces et fiables. La couche Session: 5. La notion de session est assez proche de celle de connexion Cette couche fournit donc à la couche supérieure des outils plus souples que ceux de la couche transport pour la communication d'informations, en introduisant la notion de session. La couche Présentation: 6. La couche de présentation gère la représentation des données. Pour représenter les données, il existe ASCII, EBCDIC... Un langage commun doit être utilisé pour une bonne compréhension entre les différents nœuds du réseau. La couche Application: 7. Cette couche propose des services de transfert de fichiers, (FTP), de messagerie (SMTP) de documentation hypertexte (HTTP) Romain BENOIT La voix sur IP 17

18 IV-2) Les normes implémentant la VoIP : Les différents protocoles non-propriétaires sont les trois suivants : H323 développé par l'itu (International Télécommunications Union) Le protocole H323 est le plus connu et se base sur les travaux de la série H.320 de la visioconférence sur RNIS. C'est une norme stabilisée avec de très nombreux produits sur le marché (terminaux, gatekeeper, gateway, logiciels). Il existe actuellement 5 versions du protocole (V1 à V5). H323 est par ailleurs utilisée par le système "Net meeting" de Microsoft permettant de tenir des téléconférences sur micro-ordinateurs. Cette norme est devenue le standard incontournable de la téléphonie sur Internet et s applique sur tous les réseaux de paquets. Ce protocole n'est pas à l'abri de failles de sécurité. Ces trous de sécurité pourraient être exploites pour exécuter des commandes arbitraires ou provoquer un déni de service sur le système vulnérable. La criticité de ces problèmes sur les différents équipements / logiciels semble varier d'un produit a l'autre. Les systèmes touchés sont les téléphones IP et les visioconférences IP. Exemple : Une faille critique a été identifiée dans le filtre H.323 de Microsoft ISA Server 2000, ce qui pourrait permettre à un attaquant de saturer la mémoire tampon du pare-feu Microsoft (Microsoft Firewall Service). Cette faille résulte d'une erreur située au niveau du filtre H.323 qui ne gère pas correctement certains paquets H.323. Un attaquant pourrait exploiter cette faille via le port 1720/TCP, afin d'exécuter le code de son choix et prendre le contrôle du système. Les ordinateurs exécutant ISA Server en mode cache ne sont pas vulnérables (pare-feu désactivé par défaut). Romain BENOIT La voix sur IP 18

19 SIP (Session Invitation Protocol) développé par l'ietf (Internet Engineering Task Force) Le protocole SIP est natif du monde Internet (HTTP) et est un concurrent direct de l'h323. A l'heure actuelle, il est moins riche que H.323 au niveau des services offerts, mais il suscite actuellement un très grand intérêt dans la communauté Internet et télécoms. Contrairement au protocole HTTP, qui est basé sur TCP, SIP devra utiliser UDP pour les applications multimédia. Pour transporter plusieurs transactions à la fois, SIP peut utiliser une simple connexion TCP(mode flux) ou des data grammes UDP(mode bloc). Seulement, les data grammes UDP, tout en-têtes compris, ne doivent pas excéder une certaine longueur(m.t.u. pour Maximum Transmission Unit). «Le protocole UDP» utilise IP pour acheminer, d'un ordinateur à un autre, en mode non fiable des data grammes qui lui sont transmis par une application UDP n'utilise pas d'accusé de réception et ne peut donc pas garantir que les données ont bien été reçues. Il ne réordonne pas les messages si ceuxci n'arrivent pas dans l'ordre dans lequel ils ont été émis et il n'assure pas non plus de contrôle de flux. MGCP (Media Gateway to Media Controller Protocols) Le protocole MGCP est complémentaire à H.323 ou SIP, et traite des problèmes d'interconnexion avec le monde téléphonique. Romain BENOIT La voix sur IP 19

20 Ce protocole de contrôle de passerelle de média (MGCP) répond aux besoins des réseaux de téléphonie IP des transporteurs. Le protocole est utilisé par des contrôleurs de passerelle de média. Dans un environnement MGCP, l intelligence se trouve au centre du réseau, dans le MGC. En outre, le protocole MGCP est de nature maître-esclave. Le maître contrôle les esclaves à distance. Avec le protocole MGCP, les points terminaux n ont pas la capacité de communiquer directement entre eux ou d exécuter des tâches importantes sans l intervention du MGC. Ce protocole convient aux transporteurs ou aux fournisseurs de services Internet qui veulent garder le contrôle des transmissions VoIP, à des fins de facturation et de sécurité. Synthèse H. 323 SIP Organisme initiateur ITU (Monde des Télécoms) IETF (Monde l Informatique) Protocole du transport TCP TCP ou UDP Caractéristiques Lourd et robuste Simple et léger Evolutivité Peu évolutif, codecs prédéfinis, Protocole supportant les Déploiement structure rigide de la trame Standard mature, inter opérable avec le RTCP extensions Peu déployé, normalisé IV-3) Les protocoles utilisés pour une connection multimédia : TCP (Transmission Control Protocol) Le protocole TCP est défini dans le but de fournir un service de transfert de données de haute fiabilité entre deux ordinateurs "maîtres" raccordés sur un réseau de type "paquets commutés", et sur tout système résultant de l interconnexion de ce type de réseaux. Utilisation d'une signalisation avec TCP (Transmission Control Protocol) est un des principaux protocoles de la couche transport du modèle TCP/IP. Les caractéristiques principales du protocole TCP sont les suivantes: TCP permet de remettre en ordre les datagrammes en provenance du protocole IP TCP permet de vérifier le flot de données afin d'éviter une saturation du réseau TCP permet de formater les données en segments de longueur variable afin de les "remettre" au protocole IP TCP permet de multiplexer les données, c'est-à-dire de faire circuler simultanément des informations provenant de sources (applications par exemple) distinctes sur une même ligne TCP permet enfin l'initialisation et la fin d'une communication de manière courtoise Grâce au protocole TCP, les applications peuvent communiquer de façon sûre (grâce au système d'accusés de réception du protocole TCP), indépendamment des couches inférieures. Cela signifie que les routeurs (qui travaillent dans la couche Internet) ont pour seul rôle l'acheminement des données sous forme de datagrammes, sans se préoccuper du contrôle des données, car celui-ci est réalisé par la couche transport (plus particulièrement par le protocole TCP). Romain BENOIT La voix sur IP 20

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