O que é preciso saber! REV 06 Internet • Internet é uma palavra utilizada para descrever uma grande rede de computadores. • Literalmente, significa "rede.
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REV 06
O que é preciso saber!
1
Internet
•
Internet é uma palavra utilizada para descrever uma grande rede de computadores.
•
Literalmente, significa "rede de redes".
•
Ela é composta por milhares de redes menores espalhadas por todo o mundo.
•
A World Wide Web é o serviço mais utilizado na Internet. Ela mescla textos, dados e imagens, enquanto que a Internet se refere a parte física propriamente dita (computadores, cabos e fios) e suas interconexões. 2
LAN
• • •
LAN
Local Area Network Rede Local Permite compartilhamento de arquivos e serviços entre micros de uma mesma rede.
A LAN é constituída por toda infra-estrutura local dentro da empresa, composta por servidores, hub´s, switch´s, Patch Panels , micro computadores e cabos UTP, dentro de uma mesma rede de IP (IP interno).
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WAN
• • • •
WAN
Wide Area Network Rede de longa distância Interliga micros situados em cidades, países ou mesmo continentes diferentes, usando links de fibra óptica, microondas ou mesmo satélites.
Geralmente uma WAN é formada por várias LAN’s interligadas.
Por exemplo, as várias filiais de uma grande empresa.
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Arquitetura TCP/IP
• • • •
Conjunto de protocolos desenvolvido para a Internet Padrão concebido mundialmente Solução concebida para interconexão de redes heterogêneas Arquitetura definida em 4 camadas 5
Modelo TCP/IP
Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física Modelo OSI Aplicação Transporte Rede Enlace de Dados Modelo TCP/IP
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Inter-relacionamento das Camadas TCP/IP
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Endereço IP
•
• •
IP
(Internet Protocol)
Protocolo Internet. Tecnologia que permite a comunicação padronizada entre computadores .
O endereço IP é uma sequência de números composta de 32 bits, divididos em quatro partes de 8 bits, separados por ponto, recebendo o nome de octeto.
Ex.: 11000000.10101000.00001010.00000001
Os octetos são normalmente representados por sua notação decimal. Permite valores válidos no intervalo entre 0.0.0.0 e 255.255.255.255
Ex.: 192.168.10.1
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Endereço IP
• •
Um endereço é composto de campos para endereçar Redes e Hosts.
As classes de endereços IP são definidas em função do número de redes e de hosts.
Rede Host Host Host Classe A Rede Rede Host Host Classe B Rede Rede Rede Host Classe C
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Tipos de Endereçamento
•
IP Estático ou fixo
- É atribuído manualmente máquina a máquina, pelo administrador da rede. É sempre o mesmo, não sofrendo alteração no decorrer do uso.
•
IP Dinâmico
- É atribuído dinamicamente através de um servidor DHCP. Muda de tempos em tempos ou a cada nova conexão.
10
Tipos de Endereços
•
IP da rede
– Identifica a própria rede, representado o primeiro endereço IP da rede.
Ex. 192.168.10.
0
•
IP de Broadcast
– Identifica o último endereço da rede.
Ex. 192.168.10.
255
•
Máscara de rede
– Identifica a quantidade de IP´s disponível na rede, também definido como prefixo.
Ex. 255.255.255.
0
11
Tipos de Endereços
• •
IP Público
Internet.
ou
Válido.
Pertence a Zona não Militarizada (DMZ). É o endereço que é válido para toda a rede
IP Privado
ou
Inválido
– Pertence a Zona Militarizada (MZ), usado internamente e não divulgado na Internet.
•
Faixas de IP privados utilizados na Intranet: Classe A: 10.0.0.0 até 10.255.255.255
Classe B: 172.16.0.0 até 172.31.255.255
Classe C: 192.168.0.0 até 192.168.255.255
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DNS
•
• •
DNS
(
Domain Name System
nomes.
) – Serviço de resolução de O servidor DNS traduz nomes para os endereços IP e endereços IP para nomes respectivos, e permitindo a localização de hosts em um domínio determinado. Ou seja, os servidores de diretórios responsáveis por prover informações como nomes e endereços das máquinas são normalmente chamados servidores de nomes. Na Internet, os serviços de nomes usado é o DNS, que apresenta uma arquitetura cliente/servidor, podendo envolver vários servidores DNS na resposta a uma consulta.
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Espaço de Nomes DNS
Root E.U.A.
Primeiro Nível
arpa
Segundo nível
in-addr com edu gov int noao mil net org au ...
br ...
uk ...
pt ...
zw Austrália com Inglaterra va Zimbabwe 140 252 tuc sun sun.tuc.noao.edu.
oi.com.br
Domínios organizacionais oi reston cnri.reston.va.pt.
cnri Domínio de países 13 33 33.13.252.140.in-addr.arpa.
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NAT
•
NAT
(Network Address Translation) - Tradução de Endereços de Rede.
•
O NAT é um serviço e tem como premissa de trabalho o fato de ele traduzir vários endereços IP´s locais (inválidos) para vários endereços IP´s globais (válidos)
•
Isto fornece segurança uma vez que o endereço IP de um computador na LAN não é transmitido para a Internet.
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Topologia NAT
10.0.0.2
10.0.0.3
10.0.0.4
200.240.221.30
Internet
200.240.221.37
HUB 10.0.0.1
Roteador NAT
IP Inválido 10.0.0.1
10.0.0.2
10.0.0.3
10.0.0.4
Modem ADSL
Operadora IP Válido 200.240.221.30
200.240.221.31
200.240.221.32
200.240.221.33
16
PAT
•
PAT
(Port Address Translation) - Tradução de Portas de Rede.
•
O PAT traduz os diversos IP´s internos (inválidos) e suas portas em apenas um IP externo (válido).
IP Inválido 192.168.10.10
192.168.10.11
192.168.10.12
Porta 3001 3002 3003 IP válido 200.240.221.30
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Topologia PAT
10.0.0.2
Internet
10.0.0.3
10.0.0.4
HUB 10.0.0.1
Modem ADSL Servidor Proxy
IP Inválido 10.0.0.1
10.0.0.2
10.0.0.3
10.0.0.4
200.240.221.30
Porta 3001 3002 3003 3004 Operadora 18
Firewall
•
Firewall
é o nome dado ao dispositivo de rede que tem por função regular o tráfego de rede entre redes distintas e impedir a transmissão de dados nocivos ou não autorizados de uma rede a outra.
•
Um firewall tem a tarefa de restringir o tráfego entre uma rede protegida e uma rede não-confiável.
19
VPN
• • •
VPN
Virtual Private Network - Rede Privada Virtual VPNs são redes de computadores que estão separadas fisicamente e, que através de um meio público de comunicação, geralmente a Internet, comunicam-se de forma segura, através da utilização de criptografia.
Basicamente, o que uma VPN faz é criar um túnel entre os 2 pontos remotos, onde todo o conteúdo que transita dentro deste túnel é criptografado. Sendo assim, mesmo que alguém consiga interceptar este tráfego, não conseguirá interpretar ou mesmo utilizar tal conteúdo para outros fins.
Túnel Internet
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Modens Digitais
• • •
Os Modens digitais estão divididos em Famílias xDSL que representam as tecnologias DSL.
DSL significa
Digital Subscriber Line
. A letra "x" pode representar uma das seguintes tecnologias: • • • "S" de Symmetric ou ainda Single-line-high-bit-rate "H" de High-bit-rate "A" de Asymmetric • “V" de Very-high-bit-rate Exemplo:
HDSL
– modem para E1
ADSL
– modem para Internet banda larga 21
Modem ADSL
• • •
ADSL
Asymmetric Digital Subscriber Line Assimétrica.
ou Linha Digital de Assinante ADSL é uma tecnologia que permite a transferência digital de dados em alta velocidade por meio de linhas telefônicas comuns.
A denominação assimétrica vem do fato das velocidades de download e upload serem diferentes.
256 Kbps Download 128 Kbps Upload
• EMPRESA A
Internet
EMPRESA B
128 Kbps Upload 256 Kbps Download
Desta forma, na comunicação via VoIP, o fato a considerar é a velocidade do Upload (gargalo).
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O que é VoIP?
• VoIP -
V
oice
o
ver
IP
- voz sobre Protocolo de Internet. Consiste no o envio de sinais de voz em tempo real na forma de pacotes de dados, ao invés da transmissão baseada em circuitos que caracteriza as redes de telefonia convencionais. Esta transmissão de sinais de voz é feita sobre a mesma rede utilizada para transmissão de dados.
• VoIP é um conjunto de tecnologias que usa a Internet ou as redes IP privadas para a comunicação de voz, substituindo ou complementando os sistemas de telefonia convencionais.
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Realidade Atual
• Atualmente encontramos nas empresas o sistema de dados e • voz separadamente. Não existe integração entre ambos.
Sistema de Voz
, constituído pelo PABX e interligando a PSTN (Central Pública) através de linhas analógicas e digitais.
•
Sistema de Dados
, constituído de um sistema para uso da Internet e Frame Relay para uso de comunicação de dados.
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Realidade Atual
PABX
MATRIZ
Servidor Switch ADSL Internet ADSL
FILIAL
Switch E1 HDSL LINHA ANALÓGICA
Sistema de Dados
PSTN HDSL
Sistema de Voz 25
Vantagens do VoIP
• Redução de gastos com ligações locais, interurbanas nacionais e internacionais.
• Segurança • Mobilidade • Agilidade • Não necessita de link dedicado, pois utiliza o mesmo link Internet que a empresa já possui. • O retorno sobre o investimento é rápido.
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Interfaces de Voz
As interfaces de voz são as conexões analógicas ou digitais para viabilizar a comunicação via VoIP.
• Interface FXS: porta que fornece alimentação, tom de discar e ring. Em uma porta FXS conecta-se um telefone ou uma posição de tronco analógico do PABX.
• Interface FXO: porta que recebe alimentação, tom de discar e ring. Em uma porta FXO conecta-se uma posição de ramal do PABX.
• Interface E1: permite conectar um gateway VoIP com E1 diretamente na entrada E1 do PABX.
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Protocolos de Comunicação
A telefonia IP utiliza os protocolos TCP/UDP/IP da rede como infra estrutura para os seus protocolos de aplicação.
•
H.323
:
Desenvolvido pela ITU-T - International Telecommunication Union. Foi o primeiro protocolo utilizado, muito complexo e que define especificações para comunicação em tempo real de dados para vídeo e voz. Estabelece a garantia de entrega.
• SIP: Session Initiation Protocol. Desenvolvido pela IETF - Internet Engineering Task Force. Desenvolvido específicamente para telefonia IP, é muito mais simples e eficiente e por isto está substituindo gradativamente o anterior (H.323). Não estabelece a garantia de entrega.
• A maioria das empresas estão considerando o SIP, como o sucessor do H.323. O SIP reduz a complexidade do VoIP. 28
Digitalização de Sinais de Voz
• Nos sistemas tradicionais o sinal de voz utiliza uma banda de 4 kHz, e é digitalizado com uma taxa de amostragem de 8 kHz para ser recuperado adequadamente (Princípio de Nyquist).
• Como cada amostra é representada por um byte (8 bits, com até 256 valores distintos), cada canal de voz necessita de uma banda de 64 kbit/s (8.000 amostras x 8 bits).
• Esta forma de digitalização do sinal de voz atende a recomendação ITU-T G.711 - Pulse Code Modulation - PCM.
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Taxa de Compressão
A compressão de voz utiliza CODECs segundo padrões tais como: • G.729
com taxa de compressão de voz de 8 Kbps (melhor qualidade) • G.723
com taxa de 5,3 Kbps • G.723.1
com taxa de 6,4 Kbps • O VoIP usualmente é constituído de Protocolo + Voz comprimida
Protocolo
+
Voz
=
VoIP = (+/-) 40 Kbps
• Logo, para uma boa qualidade de conversação via VoIP a banda mínima recomendada é de 40 Kbps por porta.
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Padrões de Codificação
Tipo do Codec G.711
G.722
G.723
G.726
G.728
G.729
G.729A
G.723.1
Modelo de Compressão
PCM (Modulação por Código de Pulso) SB-ADPCM (Modulação por Código de Pulso Diferencial Adaptativa de Sub-banda ) 64, 56 ou 48 ADPCM (Modulação por Código de Pulso Delta Adaptativa) 40 ou 24 ADPCM (Modulação por Código de Pulso Delta Adaptativa) 40, 32, 24 ou 16 LD-CELP (Predição Linear Excitada por Código de Baixo Retardo) 16 CS-ACELP (Predição Linear Excitada por Código Algébrico com Estrutura Conjugada) CS-ACELP (Predição Linear Excitada por Código Algébrico com Estrutura Conjugada) MLQ (Codificador por Multitaxa) 64 8 8
Taxa (kbps)
6,3 ou 5,3
Retardo Algorítmico (ms)
0 Irrelevante 0,125 Muito Baixo 0,125 Muito Baixo 0,125 Muito Baixo 2,5 Baixo 10 Baixo 15 Baixo 37,5 Alto
Qualidade
Muito Boa Boa Boa Boa (40) Ruim (24) Boa Boa Razoável Boa (6,3) Razoável (5,3)
Compressão do Sinal de Voz e Supressão do Silêncio
• Os algoritmos de compressão de voz utilizam técnicas de supressão do silêncio.
• Esta técnica atua nas "pausas entre as falas", provendo uma compressão adicional.
• Durante uma conversação normal, as falas ocorrem tipicamente durante 40% do tempo, o restante é silêncio. A supressão de silêncio tira proveito destas pausas (silêncio) e somente transmite durante as rajadas de falas. Durante os períodos de silêncio, outros pacotes de voz ou dados podem usar a banda passante.
32
Supressão do Silêncio
33
QoS
• • • •
QoS
Quality of Service – Qualidade de Serviço O principal objetivo do QoS é marcar os pacotes, onde o gateway prioriza a saída de pacotes voz em detrimento aos pacotes de dados.
Através do QoS é possível definir a prioridade da voz em relação aos dados quando estes estão na origem, mas não é possível gerenciar os pacotes quando estes estão a caminho na Internet.
Para que o QoS funcione satisfatoriamente, tanto a origem quanto o destino devem estar configurados com QoS.
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Tipos de Equipamentos VoIP
Dos produtos VoIP, podemos classificar nos seguintes tipos:
• • • • •
ATA Gateway PABX IP Telefone IP Softphone
35
ATA
•
ATA
– Adaptador para Telefone Analógico (ATA): é um dispositivo para realizar a interface de adaptação para um telefone analógico convencional, possibilitando se conectar a uma rede IP.
• O ATA é conectado a um acesso de banda larga (rede IP) e a um telefone analógico convencional, que pode ser usado normalmente para fazer e receber ligações do serviço VoIP contratado.
• Basicamente os ATAs tem somente uma entrada RJ-45 para conexão no ADSL e uma saída RJ-11 para conexão no telefone analógico.
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Gateway
• • • Um Gateway, ou porta de ligação, é uma máquina intermediária geralmente destinada a interligar redes, separar domínios de colisão, ou mesmo traduzir protocolos. Exemplos de gateway podem ser os roteadores e firewalls, já que ambos servem de intermediários entre o utilizador e a rede.
O Gateway utilizado em VoIP, além das funções de roteador e firewall, converte a sinalização e o canal de voz para a rede IP, fazendo a integração com a rede de telefonia existente (PABX), permitindo utilizar os telefones analógicos ou digitais existentes.
Os Gateways tem conectores RJ-45 para LAN e WAN e conectores RJ-11 para conexões no PABX.
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PABX IP
• • • • • • • • • Solução gateway que integra numa única plataforma as facilidades de um PABX digital à tecnologia IP.
Menos conversões de sinal A/D e D/A - (Analógico/Digital).
Sem os problemas de incompatibilidade de tons.
Agenda simplificada para discagem de números VoIP.
Evita discagem de códigos complexos para ligações ponto a ponto.
PABX distribuído onde os ramais podem estar localizados em qualquer lugar do mundo.
Rota de menor custo, roteando automaticamente para ligações convencionais ou VoIP.
Programação unificada.
Existem dois conceitos:
PABX IP Puro
e
PABX IP Híbrido.
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PABX IP
PABX IP Puro:
• • • • Pode ter integrado: roteador, firewall, VPN, NAPT, QoS, etc.
Não conecta em linhas analógicas e digitais, ramais analógicos e digitais.
Conecta na WAN para comunicação externa e LAN para o comunicação interna.
Aceita somente telefones IP, tornando o sistema muito caro.
PABX IP Híbrido:
• • Tem as mesmas funções do PABX IP Puro com a vantagem de conexão com as operadoras do sistema telefônico convencional e também aproveitando toda a estrutura da instalação, ou seja, aproveita a rede existente.
Permanece com o mesmo número chave (sistema convencional), já conhecido e divulgado.
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Telefone IP
• • • É o telefone preparado para a comunicação de voz em redes IP possuindo todos os recursos necessários para um serviço VoIP.
Tem todas as funcionalidades e protocolos necessários instalados para suportar comunicação bidirecional de Voz em tempo real e a sinalização de chamadas.
Para ser usado é necessário apenas conectá-lo a um acesso de banda larga (WAN ou LAN).
40
Softphone
• Softphone é um software para fazer chamadas de VoIP usando um computador de uso geral. Comporta-se como um telefone tradicional, aparecendo às vezes como uma imagem de um telefone, com um painel de exposição e as teclas com que o usuário pode interagir. É usado geralmente com um headset conectado a placa de áudio do PC.
• Uma aplicação típica é fazer chamadas através de uma operadora VoIP.
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Redes Convergentes Características
Requisitos para transição rumo a um cenário convergente:
•
Substituição da banda estreita por banda larga
• • •
Evolução da infra-estrutura analógica por digital Substituição da comunicação fixa por móvel Utilização em larga escala do IP 42
Problemas Relacionados a Voz sobre IP
•
Congestionamento e Atrasos
•
Perda de pacotes
•
Limite de banda passante
•
Disponibilidade
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Valores de Atraso Fixo
Compressão Processamento total Transmissão Buffer Descompressão
Total de Atrasos Fixos
20-45 ms 20 ms 0,25-7 ms 20 ms 10 ms
70-102 ms
44
Perda de Pacotes
• • • • • • O congestionamento da rede geralmente resulta em perda de pacotes.
Protocolos de aplicação de dados, tal como o TCP, automaticamente retransmitem os pacotes perdidos.
Porém a retransmissão não é possível em serviços de telefonia, devido a sua necessidade de tempo real.
Em transmissão de voz, as perdas de até 5% dos pacotes são normalmente imperceptíveis para o usuário.
Perdas entre 5 e 10% podem ser perceptíveis, porém toleradas desde que seja implementado um método adequado para a prevenção de erros na fala.
Perdas acima de 10% não são toleráveis em serviços de telefonia.
45
Perda de Pacotes no ISP
46
Jitter
• •
Jitter
rede.
é uma variação estatística do retardo na entrega de dados em uma Uma das formas de minimizar a variação de atraso é a utilização de buffer, onde esse buffer vai armazenando os dados a medida que eles chegam e os encaminham para a aplicação a uma mesma cadência. 47
Produtos Digistar com soluções VoIP de pequeno e grande porte.
48
Gateway de Pequeno Porte
•
Gateway VoIP XT-50
2 FXS 49
Gateway de Grande Porte
•
Gateway MG-8
4 ou 8 FXS/FXO •
Gateway MG-20
4, 8, 12, 16 ou 20 FXS/FXO •
Gateway MG-30
1 E1 (CAS R2, ISDN) •
Gateway MG-120 (roadmap)
4 E1 (CAS R2, ISDN) 50
Telefones IP
•
KT-200B
WAN e LAN 51
PABX IP
•
XT-44 IP
44 Portas 10 FXO (Tronco Analógico) 36 FXS (Ramal Analógico) 4 canais de VoIP •
XT-74 IP
74 Portas 10 FXO 36 FXS E1 – R2/ISDN 4 canais de VoIP 52
PABX IP
•
XT-160 IP
154 Portas 56 FXO 112 FXS E1 – R2/ISDN 20 canais de VoIP 53
Aplicações
54
www.digistar.com.br
Porto Alegre - RS - Fone: (51) 3374-9200
Empresa Certificada Órgão Certificador Produto Homologado
55