Luận văn Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống IMS trên nền mạng NGN

ng quyết định chính sách dịch vụ S-PDF: dưới yêu cầu của các ứng dụng, sẽ tạo ra các quyết định về chính sách bằng việc sử dụng các luật chính sách và chuyển những quyết định này tới A-RACF. S-DPF cung cấp một cách nhìn trừu tượng về các chức năng truyền tải với nội dung hay các dịch vụ ứng dụng. Bằng cách sử dụng S-DPF, việc xử lý tài nguyên sẽ trở nên độc lập với việc xử lý dịch vụ. Chức năng điều khiển chấp nhận kết nối và tài nguyên truy nhập A-RACF: nhận các yêu cầu về tài nguyên QoS từ S-PDF. A-RACF sẽ sử dụng thông tin QoS nhận được từ S-PDF để quyết định chấp nhận hay không chấp nhận kết nối. A-RACF cũng thực hiện chức năng đặt trước tài nguyên và điều khiển các thực thể NAT hoặc Firewall. CHƯƠNG 3: MỘT SỐ THỦ TỤC TRONG MẠNG IMS Chương này mô tả quá trình đăng ký đến thiết lập phiên để sử dụng dịch vụ của một UE. Quá trình này sẽ liên quan đến nhiều thực thể trong IMS [2]. Mục đích chương này không nhằm thể hiện chính xác những điều xảy ra trong thực tế mà chỉ giúp người đọc có cái nhìn tổng quan về vai trò của các khối trong hệ thống. Đầu tiên, UE phải thực hiện việc đăng kí với hệ thống mới có thể sử dụng được dịch vụ. Tùy thuộc vào trạng thái của UE mà S-CSCF sẽ phân phối phù hợp. THỦ TỤC LIÊN QUAN ĐẾN QUÁ TRÌNH ĐĂNG KÝ Thủ tục đăng ký Hình 3.1: Thủ tục đăng ký Các bước thực hiện: Bước 1: UE gửi bản tin REGISTER tới Proxy chứa thông tin đăng kí như: khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, tên miền Home Network, địa chỉ IP của người dùng. Bước 2: Khi nhận thông tin đăng ký, P-CSCF thực hiện kiểm tra tên miền Home Network để tìm thực thể mạng nhà và Proxy sẽ gửi luồng thông tin đăng ký tới I-CSCF gồm: địa chỉ hoặc tên của P-CSCF, khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, nhận dạng mạng của P-CSCF, địa chỉ IP của UE. Bước 3: I-CSCF sẽ gửi bản tin Cx-Query hoặc Cx-Select-Pull qua điểm tham chiếu Cx để truy vấn HSS về: khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, nhận dạng mạng của P-CSCF. Bước 4: HSS sẽ gửi Cx-Query Resp hoặc Cx-Select-Pull Resp cho I-CSCF Bước 5: I-CSCF gửi thông tin đăng ký lên S-CSCF kèm thêm thông tin đáp ứng từ HSS Bước 6: S-CSCF gửi Cx-Put hoặc Cx-Pull gồm: khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, tên S-CSCF đến HSS. Bước 7: HSS lưu trữ tên S-CSCF cho UE và gửi Cx-Put Resp hoặc Cx-Pull Resp chứa thông tin của UE đến S-CSCF Bước 8: Dựa trên bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gởi thông tin đăng kí tới mặt phẳng điều khiển dịch vụ và thực hiện bất cứ thủ tục điều khiển dịch vụ thích hợp nào. Bước 9: S-CSCF gửi bản tin chấp nhận 200 OK cho I-CSCF, nó chứa thông tin để UE tiếp xúc với mạng nhà Bước 10: I-CSCF gửi bản tin chấp nhận 200 OK cho P-CSCF, bản tin này chứa thông tin đê UE tiếp xúc với mạng nhà. Bước 11: P-CSCF gửi bản tin chấp nhận 200 OK cho UE Bảng 3.1: Tóm tắt trạng thái các khối trong thủ tục đăng ký Thực thể Trước đăng ký Trong lúc đăng ký Sau khi đăng ký UE Địa chỉ của P-CSCF, tên miền mạng nhà, khóa nhận dạng chung và khóa nhận dạng riêng địa chỉ của P-CSCF, tên miền mạng nhà, khóa nhận dạng chung và riêng, thông số bảo mật,… Địa chỉ của P-CSCF, tên miền mạng nhà, khóa nhận dạng chung và riêng, thông số bảo mật, thông tin định tuyến đến S-CSCF và có thể chứa thêm khóa nhận dạng người dùng chung ẩn cấu hình P-CSCF Địa chỉ UE, khóa nhận dạng chung và riêng đã được mã hóa, thông số bảo mật Địa chỉ S-CSCF, địa chỉ UE, khóa nhận dạng người dùng đã đăng ký, thông số bảo mật, địa chỉ khối CDF I-CSCF Địa chỉ HSS hoặc SLF Địa chỉ của HSS hoặc SLF, P-CSCF, S-CSCF Địa chỉ HSS hoặc SLF S-CSCF Địa chỉ HSS hoặc SLF Tên hoặc địa chỉ của HSS, thông tin của người dùng, tên hoặc IP của P-CSCF, địa chỉ IP của UE. Tên hoặc địa chỉ của HSS, thông tin người dùng, tên hoặc IP của P-CSCF, địa chỉ IP của UE. HSS Thông tin của người dùng, thông số để chọn S-CSCF Thông tin của người dùng, thông số chọn S-CSCF, thông số mạng khách nếu người dùng chuyển vùng Thông tin người dùng, thông số chọn S-CSCF, thông tin về những người dùng đã đăng ký, tên S-CSCF cho người dùng. Thủ tục đăng ký lại Đăng ký lại là một hoạt động định kì của UE nhằm cập nhật lại một sự đăng ký đã tồn tại hoặc cập nhật những thay đổi về trạng thái đăng ký của UE. Các bước trong quá trình đăng ký lại được thực hiện tương lúc đăng ký, nhưng vì có một S-CSCF đã được ấn định cho UE trong lúc đăng ký nên I-CSCF sẽ không gởi bản tin Cx-SELECT PULL yêu cầu S-CSCF. Thủ tục xóa đăng ký Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi UE Khi UE muốn xóa đăng ký khỏi mạng IMS thì UE phải thực hiện một thủ tục xóa đăng ký ở mức ứng dụng. Thủ tục này phải được thực hiện khi đã hết thời gian đăng ký. Các bước thực hiện thủ tục xóa đăng ký cũng giống như thủ thủ tục đăng ký với thời gian đăng ký là 0 giây. Hình 3.2: Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi UE Các bước thực hiện như sau: Bước 1: UE gởi yêu cầu REGISTER mới với yêu cầu thời gian là 0 giây. Thông tin đăng ký được gởi đến P-CSCF bao gồm: khóa nhận dạng người dùng chung, nhận dạng người dùng riêng, tên miền Home network, địa chỉ IP của UE. Bước 2: P-CSCF kiểm tra tên miền mạng nhà, chuyển tiếp bản tin REGISTER đến I-CSCF với các thong tin: khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, nhận dạng mạng Proxy, địa chỉ IP của UE. Bước 3: I-CSCF sẽ gửi luồng thông tin Cx-Query tới HSS có chứa: khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, nhận dạng mạng P-CSCF. Bước 4: HSS sẽ xác định người dùng này hiện đã đăng kí chưa. HSS sẽ gửi Cx-Query Resp chứa tên S-CSCF tới I-CSCF. Bước 5: I-CSCF sử dụng tên của S-CSCF để xác định địa chỉ của S-CSCF. I-CSCF gởi bản tin REGISTER đến S-CSCF có nội dung gồm: tên hoặc địa chỉ P-CSCF, khóa nhận dạng chung, khóa nhận dạng riêng, địa chỉ IP của UE, I-CSCF trong trường hợp mạng muốn ẩn cấu hình. Bước 6: Dựa vào bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gửi thông tin xóa đăng kí tới mặt phẳng điều khiển dịch vụ và bất kì mặt phẳng nào chứa các thủ tục điều khiển dịch vụ cần thiết. Mặt phẳng điều khiển dịch vụ sẽ xóa tất cả các thông tin liên quan đến thuê bao này. Bước 7: Tùy thuộc vào nhà khai thác lựa chọn S-CSCF có thể gửi Cx-Put (chứa khóa nhận dạng người dùng chung, nhận dạng người dùng riêng, xóa tên S-CSCF) hoặc Cx-Put (gồm khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, giữ tên S-CSCF), với những thuê bao không được coi là đã đăng kí lâu ở S-CSCF. Sau đó HSS sẽ xóa bỏ hoặc giữ lại tên S-CSCF cho thuê bao đó theo yêu cầu. Trong cả hai trường hợp, trạng thái của nhận dạng thuê bao không được lưu trữ vì không được đăng kí ở HSS. Nếu như tên của S-CSCF được giữ lại thì HSS sẽ cho phép xóa bỏ sự phục vụ S-CSCF bất cứ lúc nào. Bước 8: HSS sẽ gửi đáp ứng Cx-Put Resp tới S-CSCF để báo nhận Cx-Put Bước 9: S-CSCF sẽ đáp ứng lại bằng bản tin 200 OK tới I-CSCF. S-CSCF sẽ xóa tất cả các thông tin của thuê bao sau khi gửi bản tin 200 OK Bước 10: I-CSCF sẽ gửi bản tin 200 OK tới P-CSCF. Bước 11: P-CSCF sẽ gửi bản tin 200 OK tới UE và thực hiện việc xóa thông tin liên quan đến thuê bao này. Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi nhà khai thác mạng Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi nhà khai thác mạng thực hiện khi: Hết thời hạn đăng ký Bảo dưỡng mạng: không tương thích dữ liệu ở nút lỗi, mất SIM, kết thúc phiên không tốt như: pin UE yếu, thuê bao di chuyển quá nhanh, … Ngăn chặn đăng ký hai lần hoặc lưu trữ thông tin trái ngược nhau. Trường hợp này sẽ xảy ra lúc trao đổi các tham số chuyển vùng giữa hai nhà vận hành. Quản lí thuê bao: hợp đồng đã hết hạn, phát hiện sự gian lận, thay đổi dịch vụ mà S-CSCF đã chỉ định không có khả năng đáp ứng Thủ tục xóa đăng ký do bảo dưỡng mạng có thể thực hiện bởi HSS hoặc S-CSCF. Xóa đăng ký khi hết thời gian Hình 3.3: Thủ tục xóa đăng ký khi hết thời gian đăng ký Khi UE đăng ký thành công, có một bộ Timer được bật lên. Khi Timer này hết hạn, mà UE không thực hiện thủ tục xóa đăng ký thì thủ tục xóa đăng ký được tiến hành bởi nhà khai thác mạng. Các bước thực hiện như sau: Bước 1: P-CSCF cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong của nó để xóa khóa nhận dạng thuê bao chung đã được đăng ký Bước 2: Dựa vào bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gửi thông tin xóa đăng kí tới mặt phẳng điều khiển dịch vụ và mặt phẳng này xóa các thông tin liên quan đến thuê bao này. Bước 3: Tùy thuộc vào nhà khai thác, S-CSCF có thể gửi là bản tin Cx-put ( gồm có khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, xóa tên S-CSCF) hoặc Cx-Put (gồm nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, giữ tên S-CSCF) với thuê bao không đăng kí dài lâu ở S-CSCF. Sau đó HSS sẽ xóa hoặc giữ lại tên của S-CSCF cho thuê bao đó tùy theo yêu cầu. Trong cả hai truờng hợp đó, trạng thái nhận dạng thuê bao được lưu trữ như chưa được đăng kí ở HSS. Nếu như tên của S-CSCF được giữ lại thì HSS sẽ cho phép xóa sự phục vụ của S-CSCF bất cứ lúc nào. Bước 4: HSS sẽ gửi Cx-Put Resp tới S-CSCF để báo nhận sự gửi Cx-Put. Xóa đăng ký khởi tạo bởi HSS Các bước thực hiện: Bước 1: HSS khởi tạo xóa đăng kí, gửi một bản tin Cx-Deregister chứa lí do để xóa đăng kí. Bước 2: S-CSCF sẽ gửi thông tin xóa đăng kí tới mặt phẳng điều khiển dịch vụ. Bước 3: Chuyển tiếp bản tin De-register chứa lý do xóa đăng ký đến P-CSCF và P-CSCF cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong nó để xóa UE. Bước 4: P-CSCF sẽ thông báo cho UE lý do xóa đăng ký trừ khi không kết nối được với UE Bước 5: P-CSCF gửi đáp ứng tới S-CSCF và cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong của nó để xóa đăng kí của UE. Hình 3.4: Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi HSS Bước 6: Khi có thể, UE gửi một đáp ứng tới P-CSCF để báo nhận xóa đăng kí. Một UE không có khả năng giao tiếp hoặc nằm ngoài P-CSCF sẽ không thể trả lời cho yêu cầu xóa đăng kí. P-CSCF sẽ thực hiện xóa đăng ký trong bất kì trường hợp nào. Bước 7: S-CSCF đáp trả các thực thể đã khởi tạo xử lí. Xóa đăng ký khởi tạo bởi S-CSCF Các bước thực hiện như sau: Bước 1: S-CSCF nhận thông tin xóa đăng kí từ mặt phẳng điều khiển dịch vụ và thực hiện bất kì các thủ tục điều khiển dịch vụ hợp lí nào. Thông tin này có thể bao gồm cả lí do xóa đăng ký. Bước 2: S-CSCF gởi bản tin xóa đăng ký (Deregister) về phía P-CSCF và cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong của nó để xóa đăng kí UE. Lí do xóa đăng ký cũng được truyền đi nếu có thể. Bước 3: P-CSCF sẽ thông báo cho UE lý do xóa đăng ký trừ khi không kết nối được với UE Bước 4: P-CSCF gửi đáp ứng tới S-CSCF và cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong của nó để xóa đăng ký của UE. Bước 5: Khi có thể, UE gửi một đáp ứng tới P-CSCF để báo nhận xóa đăng kí. Một UE không có khả năng giao tiếp hoặc nằm ngoài P-CSCF sẽ không thể trả lời cho yêu cầu xóa đăng kí. P-CSCF sẽ thực hiện xóa đăng kí trong bất kì trường hợp Bước 6: Tùy thuộc vào nhà khai thác, S-CSCF có thể gửi là bản tin Cx-put (gồm khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, xóa tên S-CSCF) hoặc Cx-Put (chứa khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, giữ tên S-CSCF) với thuê bao không đăng kí dài lâu ở S-CSCF. Sau đó HSS sẽ xóa hoặc giữ lại tên của S-CSCF cho thuê bao đó tùy theo yêu cầu. Trong cả hai truờng hợp đó, trạng thái nhận dạng thuê bao được lưu trữ như chưa được đăng kí ở HSS. Nếu như tên của S-CSCF được giữ lại thì HSS sẽ cho phép xóa sự phục vụ của S-CSCF bất cứ lúc nào. Bước 7: HSS sẽ gửi Cx-Put Resp tới S-CSCF để báo nhận sự gửi Cx-Put. Hình 3.5: Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi S-CSCF THỦ TỤC THIẾT LẬP PHIÊN Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc hai mạng IMS Khi một thuê bao IMS (UE#1) cần thiết lập phiên đến một thuê bao IMS khác (UE#2) thì quá trình thiết lập phiên được thực hiện như sau: Bước 1: Sau khi biết được địa chỉ của P-CSCF#1, UE#1 gởi bản tin INVITE đến P-CSCF Bước 2: P-CSCF#1 kiểm tra các thông số truyền thông. Nếu các thông số không phù hợp với chính sách mạng IMS đưa ra, P-CSCF#1 sẽ loại bỏ việc khởi tạo phiên. Bước 3: P-CSCF#1 chuyển tiếp bản tin INVITE đến S-CSCF#1 mà UE#1 đã biết khi đăng ký. Bước 4: S-CSCF#1 có thể truy cập AS để kiểm tra và đáp ứng yêu cầu về dịch vụ cho UE Bước 5: S-CSCF chuyển tiếp bản tin đến I-CSCF#2 Bước 6: I-CSCF#2 truy vấn HSS để tìm địa chỉ của S-CSCF#2 ứng với UE#2 Bước 7: I-CSCF#2 chuyển tiếp bản tin INVITE đến S-CSCF#2 Bước 8: S-CSCF có thể truy cập AS để kiểm tra và đáp ứng các dịch vụ mà bản tin INVITE yêu cầu Bước 9: S-CSCF chuyển bản tin INVITE đến P-CSCF#2 theo địa chỉ đã thiết lập khi UE#2 đăng ký Bước 10: P-CSCF#2 sẽ kiểm tra các thông số trong bản tin INVITE. Nếu những thông số không phù hợp với chính sách đặt ra thì sẽ từ chối thiết lập phiên Bước 11: P-CSCF#2 chuyển bản tin INVITE đến UE#2 Bước 12-17: Tín hiệu chuông được chuyển từ UE#2 đến UE#1 Bước 18: Thiết lập các thông số dự trữ tài nguyên Bước 19: UE#2 chấp nhận thiết lập phiên bằng cách gởi bản tin 200 OK đến P-CSCF#2 Bước 20: Tùy thuộc vào chính sách của nhà khai thác dịch vụ mà P-CSCF#2 sẽ cho phép tài nguyên cần thiết Bước 21-24: Bản tin 200 OK được chuyển về UE#1 Bước 25: Tùy thuộc vào chính sách của nhà khai thác dịch vụ mà P-CSCF#1 sẽ cho phép tài nguyên cần thiết Bước 26: Bản tin 200 OK được gởi từ P-CSCF đến UE#1 Bước 27-31: Bản tin ACK được gởi từ UE#1 đến UE#2 để xác nhận thiết lập phiên Bước 32: Cuộc gọi được thiết lập, luồng thông tin đa phương tiện truyền giữa UE#1 và UE#2 Hình 3.6: Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc hai mạng IMS Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc mạng IMS và mạng PSTN Bước 1: UE gởi bản tin INVITE đến P-CSCF để khởi tạo phiên, sau đó P-CSCF dựa vào tên S-CSCF đã được gán cho UE trong bản tin mà sẽ chuyển tiếp bản tin đến S-CSCF tương ứng. Bước 2: S-CSCF thực hiện bất kì một logic điều khiển dịch vụ nào phù hợp để thiết lập phiên. Bước 3: S-CSCF thực hiện phân tích địa chỉ đích để xác định được rằng thuê bao đích thuộc PSTN và phải chuyển yêu cầu tới BGCF. Bước 4: BGCF xác định MGCF ở cùng mạng, vì vậy cần phải lựa chọn một MGCF phù hợp. Yêu cầu INVITE được chuyển tới MGCF. Thông tin kết cuối PSTN được chuyển đi sau. Bước 5-7: Các khả năng truyền thông của thuê bao đích được phản hồi theo tuyến báo hiệu như trả lời SDP, như các thủ tục kết cuối PSTN. Bước 8: Người khởi tạo quyết định đưa ra các phương tiện truyền thông và chuyển tiếp thông tin này tới S-CSCF bằng các thủ tục khởi tạo. Bước 9-10: S-CSCF chuyển tiếp SDP đã được đưa ra tới các điểm đầu cuối phía kết cuối như các thủ tục kết cuối PSTN thông qua phiên đã thiết lập. Bước 11-13: Các điểm đầu cuối phía kết cuối trả lời SDP đã đưa ra và bản tin thông báo này được chuyển qua phiên đã thiết lập tới các điểm đầu cuối phía khởi tạo. Bước 14-16: Khi điểm đầu cuối phía khởi tạo hoàn thành thủ tục đặt trước tài nguyên, nó sẽ gửi thông báo đặt trước tài nguyên thành công tới S-CSCF bằng các thủ tục khởi tạo và được chuyển tới điểm đầu cuối phía kết cuối thông qua tuyến phiên. Bước 17-19: Điểm đầu cuối phía kết cuối bao nhận kết quả và thông báo này được chuyển tới điểm đầu cuối phía khởi tạo thông qua tuyến phiên. Bước 20-21: Điểm đầu cuối phía kết cuối phát ra bản tin báo hiệu chuông và chuyển tiếp nó tới BGCF, sau đó BGCF chuyển tiếp bản tin tới S-CSCF. Bước 22: S-CSCF chuyển tiếp bản tin báo hiệu chuông đó tới người khởi tạo bằng các thủ tục khởi tạo. Bước 23: Khi người dùng đích trả lời, các kết quả của thủ tục kết cuối được chứa trong đáp ứng SIP 200 OK tới BGCF. Bước 24-25: BGCF chuyển thông tin này tới S-CSCF và sau đó nó được chuyển tiếp tới điểm đầu cuối phía khởi tạo. Bước 26: Bản tin 200 OK được đáp trả lại điển đầu cuối khởi tạo bằng các thủ tục khởi tạo từ điểm đầu cuối kết cuối. Bước 27: Điểm đầu cuối phía khởi tạo gửi báo nhận cuối cùng tới S-CSCF bằng các thủ tục khởi tạo. Hình 3.7: Các bước thiết lập cuộc gọi giữa UE (IMS) và UE (PSTN) CHƯƠNG 4: CÁC GIAO THỨC CHÍNH SỬ DỤNG TRONG PHÂN HỆ IMS Chương này trình bày nội dung các giao thức dùng trong báo hiệu IMS, bao gồm giao thức SIP, Diameter, COPS, MEGACO/H.248. Theo đó là các khái niệm, thành phần và hoạt động của từng giao thức trong phân hệ IMS. Trong đó, SIP và Diameter là hai giao thức dựa trên khuôn dạng text, đóng vai trò quan trọng nhất trong lớp điều khiển của NGN [1]. GIAO THỨC SIP Tổng quan về giao thức SIP SIP là giao thức khởi tạo phiên, dùng để thiết lập, sửa đổi và kết thúc các cuộc gọi điện thoại VoIP. SIP được phát triển bởi IETF và ban hành trong tài liệu RFC 3261 vào tháng 5 năm 2003. SIP có thể sử dụng cho rất nhiều các dịch vụ khác nhau trong mạng IP như dịch vụ tin nhắn, thoại, hội nghị thoại, hội nghị truyền hình, email, dạy học từ xa, quảng bá, … SIP sử dụng khuôn dạng text, một khuôn dạng thường gặp trong mạng IP. Nó kế thừa các các nguyên lý và khái niệm của các giao thức Internet như HTTP và SMTP. Nó được định nghĩa như một giao thức client-server, trong đó các yêu cầu được phía client đưa ra và các đáp ứng được server trả lời. SIP sử dụng một số kiểu bản tin và các trường header của HTTP, xác định nội dung luồng thông tin theo header. Cấu trúc SIP Server Là một chương trình ứng dụng chấp nhận các bản tin yêu cầu từ Client để phục vụ các yêu cầu này và gửi trả các đáp ứng cho các yêu cầu đó. Ta có các loại server sau: Hình 4.1: Cấu trúc SIP Proxy Server: là phần mềm trung gian, hoạt động như là Server, vừa là Client cho các mục đích tạo các yêu cầu thay mặt cho các Client khác. Các yêu cầu được xử lý bên trong hoặc chuyển chúng đến Server khác có chức năng định tuyến. Trong IMS, khối P-CSCF đóng vai trò là Proxy Server nhằm chuyển các yêu cầu của UE đến thực thể thích hợp. Redirect Server: là một Server chấp nhận một yêu cầu SIP, ánh xạ địa chỉ trong yêu cầu thành địa chỉ mới và trả lại địa chỉ này trở lại Proxy Server. Registrar Server: là máy chủ chấp nhận yêu cầu đăng kí. Một Registrar Server được xếp đặt với một Proxy Server hoặc một Server gởi lại và có thể đưa ra các dịch vụ định vị. Registrar Server dùng để đăng kí các đối tượng SIP trong miền SIP và cập nhật lại vị trí hiện tại của chúng. Location Server: Cung cấp chức năng phân giải tên cho SIP Proxy hoặc Redirect Server. Sever này có thuật toán để phân giải tên. Các cơ chế này bao gồm một database của nhà đăng ký hoặc truy nhập đến những công cụ phân giải tên được sử dụng phỗ biến như whois, LDAP, hoặc các hệ thống hoạt động độc lập khác. Registrar server có thể là một thành phần con của location server; registrar server chịu trách nhiệm một phần trong việc populating database mà được liên kết với Location Server. Trong IMS, HSS đóng vai trò như một Registrar Server chứa cơ sở dữ liệu về thuê bao và dịch vụ thuê bao đã đăng ký. S-CSCF chính là Location Server, đảm nhiệm phụ vụ cho một nhóm thuê bao trong mạng đó hoặc chuyển vùng sang mạng IMS. I-CSCF thực hiện chức năng như một Redirect Server, giao tiếp với S-CSCF của mạng khác khi UE sử dụng dịch vụ liên mạng. Client Client trong giao thức SIP chính là UE, là các thiết bị mà người dùng sử dụng để khởi tạo yêu cầu SIP đến các Server. Thiết bị này có thể là Hardphone hay Softphone. Hardphone là các thiết bị phần cứng hỗ trợ chuẩn SIP như điện thoại IP. Softphone là phần mềm hỗ trợ chuẩn SIP như Express Talk, Sidefisk,… hay hỗ trợ cả IMS như: Mercuro IMS Client, UCT Client, OpenIC_Lite,. . . Bản tin SIP SIP sử dụng các bản tin để khởi tạo, hiệu chỉnh và kết thúc phiên giữa các người dùng. Bảng 4.1: Bản tin yêu cầu SIP Bản tin Ý nghĩa INVITE Khởi tạo một phiên ACK Khẳng định rằng client đã nhận được bản tin đáp ứng cho bản tin INVITE BYE Yêu cầu kết thúc phiên CANCEL Yêu cầu kết thúc phiên Register Đầu cuối SIP đăng ký với Register server OPTIONS Đầu cuối SIP đăng ký với Register server INFO Sử dụng để tải các thông tin Bảng 4.2: Bản tin đáp ứng SIP Bản tin Ý nghĩa 1xx Các bản tin chung 2xx Thành công 3xx Chuyển địa chỉ 4xx Yêu cầu không được đáp ứng 5xx Sự cố Server 6xx Sự cố toàn mạng GIAO THỨC DIAMETER Tổng quan về giao thức Diameter Ban đầu, con người muốn truy cập vào internet đến một Server cụ thể nào đó, người đó phải cung cấp thông tin về user name và password. Trong hầu hết các trường hợp, thông tin về user name và password không được lưu ở máy chủ đáp ứng truy cập mà được lưu ở một nơi khác, có thể là Lightweight Directory Access Protocol. Do đó nảy sinh vấn đề cần một giao thức truyền thông đáng tin cậy để trao đổi thông tin giữa máy chủ truy cập và máy lưu thông tin về user name và password. Vì thế, vào 1995 RADIUS ra đời, được dùng để chứng thực, quản lý quyền truy cập dịch vụ, thông tin tài khoản người dùng. Khi công nghệ di động ngày càng phát triển thì RADIUS không đáp ứng được yêu cầu về QoS và không hỗ trợ chuyển vùng. Điều này là một trở ngại lớn trong sự phát triển dịch vụ. Một yêu cầu đặt ra là tìm ra một công nghệ mới không chỉ đáp ứng được tính năng của RADIUS mà còn khắc phục được những nhược điểm của giao thức này. Đến 1996, IETF chuẩn hóa Diameter trong RFC 3588. Giao thức này thỏa mãn các yêu cầu đặt ra ở trên. Hình 4.2: Giao thức Diameter Giao thức Diameter chia ra 2 phần: Diameter Base Protocol và Diameter Application. Diameter Base Protocol cần thiết cho việc phân phối các đơn vị dữ liệu, khả năng thương lượng, kiểm soát lỗi và khả năng mở rộng. Diameter Application định nghĩa những ứng dụng dữ liệu riêng. Tại thời điểm này, ngoài ứng dụng chuẩn trong RFC3588, một số ứng dụng đã được định nghĩa như: Mobile IP, NASREQ, EAP, Diameter điều khiển tính phí và ứng dụng Diameter trong giao thức SIP,… Diameter là giao thức truyền thông hoạt động trên giao diện Sh giữa HSS, AS, S-CSCF. Cấu trúc giao thức Diameter Trong Diameter có 3 thành phần chính là Server, Client và Agent. Client là một thiết bị ở biên, thực hiện các truy vấn và sử dụng dịch vụ. Một Diameter Agent thực hiện chức năng như một Proxy, Relay, Redirect Agent va dịch các bản tin. Diameter Server quản lý các yêu cầu về AAA cho một hệ thống. Diameter Replay Agent Diameter Relay Agent là một thực thể chấp nhận các yêu cầu và định tuyến các bản tin đến một thực thể khác dựa trên thông tin tìm được trong bản tin như tên miền đích đến của bản tin. Thông tin định tuyến này được thực hiện dựa vào bảng định tuyến được lưu trữ tại các nút mạng. Bảng định tuyến này chứa các trường sau: tên miền, mã ứng dụng, hoạt động cục bộ, nhận dạng Server, cấu hình tĩnh hoăc động, thời gian hết hạn. Mã ứng dụng được dùng như trường quan trọng thứ 2 để tìm kiếm một entry. Trường hoạt động cục bộ chứa một trong bốn giá trị: Local, Relay, Proxy, Redirect. Dựa vào trường này mà Diamter Relay sẽ biết xử lý gói tin hay chuyển tiếp gói tin. Trường nhận dạng Server để xác định nút mạng kế tiếp cần đi đến. Cấu hình tĩnh hay động cho biết entry này được cấu hình tĩnh hoặc tự động tìm ra nút kết tiếp. Nếu là cấu hình động thì có thời gian hết hạn mà entry đó phải được cập nhật lại. Tổng hợp những yêu cầu đến các miền khác nhau và phân bố gói tin đến đích thích hợp giúp giảm nhẹ cấu hình máy chủ truy cập cũng như thuận tiện cho việc thay thế, thêm hoặc bỏ máy chủ truy cập. Diameter Relay Agent thay đổi bản tin bằng cách chèn vào hoặc bỏ các thông tin định tuyến mà không thay đổi bất kì phần nào khác của bản tin. Relay Agent sẽ không duy trì trạng thái phiên mà chỉ duy trì trạng thái giao dịch để thực hiện chức năng Accouting. Diameter Proxy Agent Giống như Relay, Proxy Agent định tuyến các bản tin Diameter sử dụng bảng định tuyết. Tuy nhiên, giữa hai thành phần có sự khác nhau về cách thay đổi bản tin để thực hiện chính sách Diameter Redirect Agent Diameter Reditect Agent thực hiện việc đinh tuyến các bản tin sang tên miền khác. Nó cũng sử dụng bảng định tuyến để xác định chặng tiếp theo của đường đi đến đích đã được yêu cầu. Thay tự vì định tuyến những yêu cầu, Redirect Agent sẽ đáp ứng lại địa chỉ của chặng kết tiếp để Proxy Agent định tuyến. Diameter Translation Agent Diameter Translation Agent là thành phần thực hiện việc chuyển đổi dịch vụ giữa Diameter và một giao thức thực hiện chức năng AAA khác. Translation Agent sử dụng để tương thích với các dịch vụ trên cơ sở hạ tầng mạng sẵn có phỗ biến như RADIUS, TACACS,…. Bản tin Bản tin Diameter chứa một header và một số cặp giá trị thuộc tính AVP. Header gồm nhiều trường với dữ liệu dạng nhị phân giống header của giao thức IP. Hình 4.3: Cấu trúc bản tin trong giao thức Diameter Diameter Header chứa các trường: vertion, Message Length, application ID, Hop-by-hop Identifier, end-to-end identifier. Trường vertion cho biết phiên bản hiện tại của giao thức là 1. Message cho biết chiều dài bản tin. Appliction ID chứa loại ứng dụng được phục vụ. Hai trường cuối dùng để xác định người dùng và địa chỉ chặng kế tiếp trong đường đi. AVP chứa thông tin chứng thực, ủy quyền, và thông tin về tài khoản người dùng để định tuyến, bảo mật, thông tin cấu hình có liên quan đến yêu cầu và đáp ứng bản tin. Mỗi AVP chứa AVP header và AVP data. AVP Header chứa AVP code để xác định thuộc tính của trường Vendor-ID, AVP length: chiều dài của AVP data, AVP Flag qui định về mã hóa, có nhận hay chuyển bản tin,… Trường AVP data có thể là rỗng hoặc nhiều octet chứa thông tin về