Голос по Интернет-протоколу ( VoIP [a] ), также называемому IP-телефонией , представляет собой метод и группу технологий голосовых вызовов для доставки сеансов голосовой связи через сети Интернет-протокола (IP), такие как Интернет .
Более широкие термины Интернет-телефония , широкополосная телефония и широкополосная телефонная связь конкретно относятся к предоставлению голосовых и других коммуникационных услуг ( факс , SMS , голосовые сообщения ) через Интернет, а не через коммутируемую телефонную сеть общего пользования (PSTN), также известную как как обычная старая телефонная служба (POTS).
Шаги и принципы, необходимые для совершения телефонных вызовов VoIP, аналогичны традиционной цифровой телефонии и включают в себя передачу сигналов, настройку канала, оцифровку аналоговых речевых сигналов и кодирование. Вместо передачи по сети с коммутацией каналов цифровая информация пакетируется, и передача происходит в виде IP-пакетов по сети с коммутацией пакетов . Они транспортируют медиапотоки с помощью специальных протоколов доставки мультимедиа, которые кодируют аудио и видео с помощью аудиокодеков и видеокодеков . Существуют различные кодеки, которые оптимизируют медиапоток в зависимости от требований приложения и пропускной способности сети; некоторые реализации полагаются на узкополосную и сжатую речь , тогда как другие поддерживают высококачественные стереокодеки.
Наиболее широко используемые стандарты кодирования речи в VoIP основаны на методах сжатия с линейным предсказанием (LPC) и модифицированным дискретным косинусным преобразованием (MDCT). Популярные кодеки включают AAC- LD на основе MDCT (используется в FaceTime ), Opus на основе LPC/MDCT (используется в WhatsApp ), SILK на основе LPC (используется в Skype ), версии G с μ-law и A-law. .711 , G.722 и голосовой кодек с открытым исходным кодом , известный как iLBC , кодек, который использует только 8 кбит/с в каждом направлении и называется G.729 .
Первые поставщики услуг передачи голоса по IP использовали бизнес-модели и предлагали технические решения, отражающие архитектуру устаревшей телефонной сети. Поставщики второго поколения, такие как Skype , построили закрытые сети для частных пользователей, предлагая преимущества бесплатных звонков и удобства, потенциально взимая плату за доступ к другим сетям связи, таким как PSTN. Это ограничивало свободу пользователей комбинировать аппаратное и программное обеспечение сторонних производителей. Поставщики третьего поколения, такие как Google Talk , приняли концепцию федеративного VoIP . [2] Эти решения обычно обеспечивают динамическое соединение между пользователями в любых двух доменах Интернета, когда пользователь желает совершить звонок.
Помимо телефонов VoIP , VoIP также доступен на многих персональных компьютерах и других устройствах доступа в Интернет. Звонки и текстовые SMS-сообщения можно отправлять через Wi-Fi или мобильную сеть передачи данных оператора . [3] VoIP обеспечивает основу для консолидации всех современных коммуникационных технологий с использованием единой системы унифицированных коммуникаций .
Передача голоса по IP реализована с использованием собственных протоколов и протоколов, основанных на открытых стандартах, в таких приложениях, как телефоны VoIP, мобильные приложения и веб-коммуникации .
Для реализации VoIP-связи необходимы разнообразные функции. Некоторые протоколы выполняют несколько функций, тогда как другие выполняют только некоторые и должны использоваться согласованно. Эти функции включают в себя:
Протоколы VoIP включают в себя:
Услуги VoIP для массового рынка используют существующий широкополосный доступ в Интернет , с помощью которого абоненты совершают и принимают телефонные звонки почти так же, как они это делают через PSTN. Телефонные компании с полным спектром услуг VoIP предоставляют входящие и исходящие услуги с прямым входящим набором номера . Многие предлагают безлимитные внутренние звонки, а иногда и международные звонки за фиксированную ежемесячную абонентскую плату. Телефонные звонки между абонентами одного и того же провайдера обычно бесплатны, если услуга с фиксированной оплатой недоступна. [7]
Телефон VoIP необходим для подключения к поставщику услуг VoIP. Это можно реализовать несколькими способами:
Поставщики телекоммуникационных услуг все чаще используют VoIP-телефонию через выделенные и общедоступные IP-сети в качестве транзитной линии для подключения коммутационных центров и взаимодействия с другими поставщиками телефонных сетей; это часто называют транзитным соединением IP . [8] [9]
Смартфоны могут иметь SIP-клиенты, встроенные в прошивку или доступные для загрузки в виде приложения. [10] [11]
Из-за эффективности использования полосы пропускания и низких затрат, которые может обеспечить технология VoIP, предприятия переходят от традиционных телефонных систем с медным проводом к системам VoIP, чтобы снизить ежемесячные расходы на телефонную связь. В 2008 году 80% всех новых линий частных АТС , установленных на международном уровне, были VoIP. [12] Например, в Соединенных Штатах Администрация социального обеспечения переводит свои полевые офисы с 63 000 сотрудников с традиционных телефонных установок на инфраструктуру VoIP, переносимую через существующую сеть передачи данных. [13] [14]
VoIP позволяет осуществлять передачу голоса и данных в одной сети, что может значительно снизить затраты на инфраструктуру. Цены на расширения по VoIP ниже, чем на АТС и ключевые системы. Коммутаторы VoIP могут работать на обычном оборудовании, например на персональных компьютерах . Вместо закрытой архитектуры эти устройства используют стандартные интерфейсы. [15] Устройства VoIP имеют простой, интуитивно понятный пользовательский интерфейс, поэтому пользователи часто могут вносить простые изменения в конфигурацию системы. Двухрежимные телефоны позволяют пользователям продолжать разговор при перемещении между внешней сотовой связью и внутренней сетью Wi-Fi , поэтому больше нет необходимости носить с собой одновременно настольный и сотовый телефон. Обслуживание становится проще, поскольку требуется контролировать меньше устройств. [15]
Решения VoIP, предназначенные для предприятий, превратились в услуги унифицированных коммуникаций , которые рассматривают все коммуникации — телефонные звонки, факсы, голосовую почту, электронную почту, веб-конференции и т. д. — как отдельные единицы, которые могут быть доставлены любыми средствами и на любой телефон. включая мобильные телефоны. В этом пространстве работают два типа поставщиков услуг: один ориентирован на VoIP для средних и крупных предприятий, а другой ориентирован на рынок малого и среднего бизнеса (SMB). [16]
Skype , который первоначально позиционировал себя как услуга среди друзей, начал обслуживать предприятия, обеспечивая бесплатные соединения между любыми пользователями сети Skype и подключаясь к обычным телефонам PSTN и обратно за определенную плату. [17]
В общем, предоставление систем VoIP-телефонии организациям или отдельным пользователям можно разделить на два основных метода доставки: частные или локальные решения или решения, размещенные на внешнем хостинге, предоставляемые сторонними поставщиками. Методы доставки на территории больше похожи на классическую модель развертывания УАТС для подключения офиса к локальным сетям PSTN.
Хотя многие варианты использования по-прежнему остаются для частных или локальных систем VoIP, более широкий рынок постепенно смещается в сторону облачных или хостинговых решений VoIP. Хостинговые системы также, как правило, лучше подходят для небольших или личных развертываний VoIP, где частная система может быть нежизнеспособна для этих сценариев.
Хостинговые или облачные решения VoIP предполагают, что поставщик услуг или оператор связи размещает телефонную систему в качестве программного решения в своей собственной инфраструктуре.
Обычно это один или несколько центров обработки данных, географически соответствующих конечному пользователю(ам) системы. Эта инфраструктура является внешней по отношению к пользователю системы и развертывается и поддерживается поставщиком услуг.
Конечные точки, такие как телефоны VoIP или приложения для программных телефонов (приложения, работающие на компьютере или мобильном устройстве), будут подключаться к службе VoIP удаленно. Эти соединения обычно осуществляются через общедоступные интернет-каналы, такие как локальная фиксированная глобальная сеть или услуги мобильного оператора.
В случае частной системы VoIP сама основная система телефонии расположена в частной инфраструктуре организации конечного пользователя. Обычно система развертывается локально на объекте, находящемся под прямым контролем организации. Это может обеспечить многочисленные преимущества с точки зрения контроля качества обслуживания (см. ниже), масштабируемости затрат и обеспечения конфиденциальности и безопасности коммуникационного трафика. Однако ответственность за обеспечение производительности и отказоустойчивости системы VoIP преимущественно возлагается на организацию конечного пользователя. Это не относится к хостинговому решению VoIP.
Частные системы VoIP могут представлять собой физические аппаратные устройства УАТС, объединенные с другой инфраструктурой, или они могут быть развернуты как программные приложения. Обычно последние два варианта представляют собой отдельное виртуализированное устройство. Однако в некоторых сценариях эти системы развертываются на «голой металлической» инфраструктуре или устройствах Интернета вещей. С помощью некоторых решений, таких как 3CX, компании могут попытаться объединить преимущества размещенных и частных локальных систем, внедрив собственное частное решение, но во внешней среде. Примеры могут включать услуги совместного размещения центров обработки данных , общедоступные или частные облачные хранилища.
В локальных системах локальные конечные точки в одном и том же месте обычно подключаются напрямую через локальную сеть . Для удаленных и внешних конечных точек доступные варианты подключения аналогичны вариантам хостинга или облачных решений VoIP.
Однако трафик VoIP в и из локальных систем часто также может передаваться по защищенным частным каналам. Примеры включают персональную VPN, межсетьевую VPN , частные сети, такие как MPLS и SD-WAN, или через частные SBC (пограничные контроллеры сеансов). Хотя исключения и варианты частного пиринга существуют, обычно эти методы частного подключения предоставляются провайдерами хостингового или облачного VoIP.
Связь в IP-сети воспринимается как менее надежная в отличие от телефонной сети общего пользования с коммутацией каналов, поскольку она не обеспечивает сетевой механизм, гарантирующий, что пакеты данных не будут потеряны и доставлены в последовательном порядке. Это сеть, обеспечивающая максимальную эффективность, без фундаментальных гарантий качества обслуживания (QoS). Голос и все другие данные передаются пакетами по IP-сетям с фиксированной максимальной пропускной способностью. Эта система может быть более склонна к потере данных при перегрузке [b], чем традиционные системы с коммутацией каналов ; система с коммутацией каналов недостаточной пропускной способности будет отклонять новые соединения, а остальные передавать без ухудшения, в то время как качество данных в реальном времени, таких как телефонные разговоры в сетях с коммутацией пакетов, резко ухудшается. [19] Таким образом, реализации VoIP могут столкнуться с проблемами, связанными с задержкой , потерей пакетов и джиттером . [19] [20]
По умолчанию сетевые маршрутизаторы обрабатывают трафик в порядке очереди. Фиксированными задержками невозможно управлять, поскольку они вызваны физическим расстоянием, на которое проходят пакеты. Они особенно проблематичны, когда задействованы спутниковые каналы из-за большого расстояния до геостационарного спутника и обратно; типичны задержки 400–600 мс. Задержку можно минимизировать, помечая голосовые пакеты как чувствительные к задержке с помощью методов QoS, таких как DiffServ . [19]
Сетевые маршрутизаторы на каналах с большим объемом трафика могут создавать задержку, превышающую допустимые пороговые значения для VoIP. Чрезмерная нагрузка на канал может привести к перегрузке и связанным с ней задержкам в очереди и потере пакетов . Это сигнализирует транспортному протоколу, такому как TCP , о необходимости снизить скорость передачи, чтобы уменьшить перегрузку. Но VoIP обычно использует UDP, а не TCP, поскольку восстановление после перегрузки посредством повторной передачи обычно влечет за собой слишком большую задержку. [19] Таким образом, механизмы QoS могут избежать нежелательной потери пакетов VoIP, немедленно передавая их перед любым массовым трафиком в очереди по тому же каналу, даже если канал перегружен массовым трафиком.
Конечным точкам VoIP обычно приходится ждать завершения передачи предыдущих пакетов, прежде чем можно будет отправить новые данные. Хотя можно вытеснить (прервать) менее важный пакет в середине передачи, это обычно не делается, особенно на высокоскоростных каналах, где время передачи короткое даже для пакетов максимального размера. [21] Альтернативой приоритетному использованию более медленных каналов связи, таких как коммутируемое соединение и цифровая абонентская линия (DSL), является сокращение максимального времени передачи за счет уменьшения максимального блока передачи . Но поскольку каждый пакет должен содержать заголовки протокола, это увеличивает относительные издержки заголовка на каждом пройденном канале. [21]
Получатель должен изменить последовательность IP-пакетов, которые поступают не по порядку, и корректно восстанавливаться, когда пакеты приходят слишком поздно или не приходят вообще. Изменение задержки пакета является результатом изменений задержки в очереди на данном сетевом пути из-за конкуренции со стороны других пользователей за одни и те же каналы передачи. Приемники VoIP учитывают это изменение, кратковременно сохраняя входящие пакеты в буфере воспроизведения , намеренно увеличивая задержку, чтобы повысить вероятность того, что каждый пакет будет под рукой, когда голосовому механизму придет время его воспроизвести. Таким образом, добавленная задержка является компромиссом между чрезмерной задержкой и чрезмерным пропуском звука, то есть мгновенными прерываниями звука.
Хотя джиттер является случайной величиной, он представляет собой сумму нескольких других случайных величин, которые, по крайней мере, в некоторой степени независимы: индивидуальных задержек в очереди маршрутизаторов на рассматриваемом пути Интернета. На основании центральной предельной теоремы джиттер можно смоделировать как гауссову случайную величину . Это предполагает постоянную оценку средней задержки и ее стандартного отклонения и установку задержки воспроизведения так, чтобы только пакеты, задержанные более чем на несколько стандартных отклонений выше среднего, приходили слишком поздно, чтобы быть полезными. На практике разница в задержке многих интернет-путей определяется небольшим количеством (часто одним) относительно медленных и перегруженных узких мест . Большинство магистральных каналов Интернета сейчас настолько быстры (например, 10 Гбит/с), что в их задержках преобладает среда передачи (например, оптоволокно), а управляющие ими маршрутизаторы не имеют достаточной буферизации, чтобы задержки в очередях были значительными. [ нужна цитата ]
Был определен ряд протоколов для поддержки отчетности о качестве обслуживания (QoS) и качестве взаимодействия (QoE) для вызовов VoIP. К ним относятся расширенные отчеты протокола управления RTP (RTCP), [22] сводные отчеты SIP RTCP, H.460.9 Приложение B (для H.323 ), H.248.30 и расширения MGCP.
Блок метрик VoIP расширенного отчета RTCP, указанный в RFC 3611, генерируется телефоном или шлюзом VoIP во время живого вызова и содержит информацию о скорости потери пакетов, скорости отбрасывания пакетов (из-за дрожания), метриках потери пакетов/отбрасывания пакетов (длина пакета/ плотность, длина/плотность промежутка), сетевая задержка, задержка конечной системы, уровень сигнала/шума/эха, средние оценки мнения (MOS) и коэффициенты R, а также информация о конфигурации, связанная с буфером дрожания. Отчеты о метриках VoIP периодически передаются между конечными точками IP во время вызова, а сообщение об окончании вызова отправляется через сводный отчет SIP RTCP или одно из других расширений протокола сигнализации. Отчеты о метриках VoIP предназначены для поддержки обратной связи в режиме реального времени, связанной с проблемами QoS, обмена информацией между конечными точками для улучшения расчета качества вызова и множества других приложений.
Модемы DSL обычно обеспечивают Ethernet-соединения с локальным оборудованием, но внутри они могут фактически быть модемами с асинхронным режимом передачи (ATM). [c] Они используют уровень адаптации ATM 5 (AAL5) для сегментации каждого пакета Ethernet на серию 53-байтовых ячеек ATM для передачи, собирая их обратно в кадры Ethernet на принимающей стороне.
Использование отдельного идентификатора виртуального канала (VCI) для передачи голоса по IP может снизить задержку в общих соединениях. Потенциал ATM по снижению задержки наиболее велик на медленных каналах, поскольку в худшем случае задержка уменьшается с увеличением скорости соединения. Полноразмерный (1500 байт) кадр Ethernet передается за 94 мс со скоростью 128 кбит/с и только 8 мс со скоростью 1,5 Мбит/с. Если это узкое место, эта задержка, вероятно, достаточно мала, чтобы обеспечить хорошую производительность VoIP без уменьшения MTU или нескольких виртуальных каналов ATM. Последние поколения DSL, VDSL и VDSL2 поддерживают Ethernet без промежуточных уровней ATM/AAL5 и обычно поддерживают тегирование приоритетов IEEE 802.1p , чтобы VoIP можно было поставить в очередь перед менее критичным по времени трафиком. [19]
ATM имеет значительные накладные расходы заголовка: 5/53 = 9,4%, что примерно в два раза превышает общий объем накладных расходов заголовка 1500-байтового кадра Ethernet. Этот «налог на банкоматы» платит каждый пользователь DSL, независимо от того, пользуется ли он преимуществами нескольких виртуальных каналов – и немногие могут это сделать. [19]
Несколько протоколов используются на уровне канала передачи данных и физическом уровне для механизмов качества обслуживания, которые помогают приложениям VoIP работать хорошо даже в условиях перегрузки сети . Вот некоторые примеры:
Качество передачи голоса характеризуется несколькими показателями, которые могут отслеживаться сетевыми элементами, а также аппаратным или программным обеспечением пользовательского агента. К таким показателям относятся потеря сетевых пакетов , дрожание пакетов , задержка (задержка) пакетов, задержка после набора номера и эхо. Метрики определяются путем тестирования и мониторинга производительности VoIP. [23] [24] [25] [26] [27] [28]
Контроллер медиашлюза VoIP (также известный как Softswitch класса 5 ) работает совместно с медиашлюзом (также известным как IP Business Gateway) и подключает цифровой медиапоток, чтобы завершить путь для голоса и данных. Шлюзы включают интерфейсы для подключения к стандартным сетям PSTN. Интерфейсы Ethernet также включены в современные системы, специально разработанные для связи вызовов, передаваемых через VoIP. [29]
E.164 — это глобальный стандарт нумерации как для ТфОП, так и для наземной мобильной сети общего пользования (PLMN). Большинство реализаций VoIP поддерживают E.164 , что позволяет маршрутизировать вызовы к абонентам VoIP и от них, а также к PSTN/PLMN. [30] Реализации VoIP также могут позволить использовать другие методы идентификации. Например, Skype позволяет абонентам выбирать имена Skype (имена пользователей) [31] , тогда как реализации SIP могут использовать унифицированный идентификатор ресурса (URI), аналогичный адресам электронной почты . [32] Часто реализации VoIP используют методы преобразования идентификаторов, отличных от E.164, в номера E.164 и наоборот, такие как служба Skype-In, предоставляемая Skype [33] и номер E.164 в сопоставление URI (ENUM). обслуживание в IMS и SIP. [34]
Эхо также может быть проблемой для интеграции с ТфОП. [35] Общие причины эха включают несоответствие импеданса в аналоговых схемах и акустический путь от приемного сигнала к передающему на приемной стороне.
Переносимость местных номеров (LNP) и переносимость мобильных номеров (MNP) также влияют на бизнес VoIP. Перенос номера — это услуга, которая позволяет абоненту выбрать нового оператора телефонной связи без необходимости выдачи нового номера. Как правило, бывший оператор связи несет ответственность за «сопоставление» старого номера с нераскрытым номером, присвоенным новым оператором связи. Это достигается за счет ведения базы данных номеров. Набранный номер первоначально принимается исходным оператором связи и быстро перенаправляется новому оператору связи. Необходимо поддерживать несколько ссылок на перенос, даже если абонент возвращается к исходному оператору связи. FCC требует от операторов связи соблюдения этих положений о защите потребителей. В ноябре 2007 года Федеральная комиссия по связи США издала приказ, распространяющий обязательства по переносимости номеров на взаимосвязанных провайдеров VoIP и операторов, поддерживающих провайдеров VoIP. [36]
Голосовой вызов, исходящий из среды VoIP, также сталкивается с проблемами маршрутизации с наименьшей стоимостью (LCR) при достижении пункта назначения, если номер маршрутизируется на номер мобильного телефона традиционного оператора мобильной связи. LCR основан на проверке адресата каждого телефонного звонка по мере его совершения, а затем отправке вызова через сеть, которая обойдется клиенту с наименьшими затратами. Этот рейтинг является предметом некоторых споров, учитывая сложность маршрутизации вызовов, создаваемую переносимостью номеров. Благодаря внедрению MNP поставщики LCR больше не могут полагаться на использование корневого префикса сети для определения способа маршрутизации вызова. Вместо этого они теперь должны определить фактическую сеть каждого номера перед маршрутизацией вызова. [37]
Поэтому решения VoIP также должны обрабатывать MNP при маршрутизации голосового вызова. В странах, где нет центральной базы данных, например в Великобритании, может потребоваться запросить у мобильной сети информацию о том, к какой домашней сети принадлежит номер мобильного телефона. Поскольку популярность VoIP на корпоративных рынках растет из-за возможностей LCR, VoIP должен обеспечивать определенный уровень надежности при обработке вызовов.
Телефон, подключенный к стационарной линии, имеет прямую связь между телефонным номером и физическим местоположением, которое поддерживается телефонной компанией и доступно службам экстренного реагирования через национальные центры экстренного реагирования в виде списков абонентов экстренных служб. При поступлении экстренного вызова в центр местоположение автоматически определяется по его базам данных и отображается на консоли оператора.
В IP-телефонии такой прямой связи между местоположением и конечной точкой связи не существует. Даже провайдер, имеющий проводную инфраструктуру, например провайдер DSL, может знать только приблизительное местоположение устройства на основе IP- адреса , выделенного сетевому маршрутизатору, и известного адреса службы. Некоторые интернет-провайдеры не отслеживают автоматическое присвоение IP-адресов оборудованию клиентов. [38]
IP-связь обеспечивает мобильность устройств. Например, бытовое широкополосное соединение может использоваться как ссылка на виртуальную частную сеть юридического лица, и в этом случае IP-адрес, используемый для связи с клиентами, может принадлежать предприятию, а не домашнему интернет-провайдеру. Такие внешние расширения могут появиться как часть восходящей IP-УАТС. На мобильных устройствах, например, телефоне 3G или беспроводном широкополосном USB-адаптере, IP-адрес не имеет связи с каким-либо физическим местоположением, известным поставщику услуг телефонии, поскольку мобильный пользователь может находиться в любом месте региона с покрытием сети, даже находясь в роуминге через другой регион. сотовая компания.
На уровне VoIP телефон или шлюз может идентифицировать себя по учетным данным своей учетной записи у регистратора протокола инициации сеанса (SIP). В таких случаях поставщик услуг интернет-телефонии (ITSP) знает только о том, что оборудование конкретного пользователя активно. Поставщики услуг часто предоставляют услуги экстренного реагирования по соглашению с пользователем, который регистрирует физическое местоположение и соглашается с тем, что при вызове номера службы экстренной помощи с IP-устройства экстренные услуги предоставляются только по этому адресу.
Такие экстренные услуги предоставляются поставщиками VoIP в США с помощью системы под названием Enhanced 911 (E911), основанной на Законе о беспроводной связи и общественной безопасности . Система экстренного вызова VoIP E911 связывает физический адрес с телефонным номером вызывающей стороны. Все провайдеры VoIP, предоставляющие доступ к телефонной сети общего пользования, обязаны внедрить E911, услугу, за которую с абонента может взиматься плата. «Поставщики VoIP не могут позволить клиентам отказаться от услуги 911». [38] Система VoIP E911 основана на поиске по статической таблице. В отличие от сотовых телефонов, где местоположение вызова E911 можно отследить с помощью GPS или других методов, информация VoIP E911 является точной только в том случае, если абоненты поддерживают актуальность информации о своем адресе экстренной помощи. [39]
Отправку факсов по сетям VoIP иногда называют факсом по IP (FoIP). Передача факсимильных документов была проблематичной в ранних реализациях VoIP, поскольку большинство кодеков оцифровки и сжатия голоса оптимизированы для представления человеческого голоса, а правильная синхронизация сигналов модема не может быть гарантирована в пакетной сети без установления соединения.
Основанное на стандартах решение для надежной доставки факсов по IP — это протокол T.38 . Протокол T.38 предназначен для компенсации различий между традиционной беспакетной связью по аналоговым линиям и пакетной передачей, которая является основой IP-связи. Факс-аппарат может представлять собой стандартное устройство, подключенное к аналоговому телефонному адаптеру (ATA), или это может быть программное приложение или выделенное сетевое устройство, работающее через интерфейс Ethernet. [40] Первоначально T.38 был разработан для использования методов передачи UDP или TCP через IP-сеть.
Некоторые новые факсимильные аппараты высокого класса имеют встроенные возможности T.38, которые подключаются непосредственно к сетевому коммутатору или маршрутизатору. В T.38 каждый пакет содержит часть потока данных, отправленного в предыдущем пакете. Чтобы фактически потерять целостность данных, необходимо потерять два последовательных пакета.
Телефоны для традиционных бытовых аналоговых услуг обычно подключаются непосредственно к телефонным линиям телефонной компании , которые обеспечивают постоянный ток для питания большинства основных аналоговых трубок независимо от местной электроэнергии. Подверженность телефонной связи сбоям в электропитании является распространенной проблемой даже для традиционных аналоговых услуг, когда клиенты приобретают телефонные аппараты, которые работают с беспроводными трубками на базовой станции или имеют другие современные функции телефона, такие как встроенная голосовая почта или функции телефонной книги. .
Телефоны VoIP и телефонные адаптеры VoIP подключаются к маршрутизаторам или кабельным модемам , которые обычно зависят от наличия сетевого или локального электроснабжения. [41] Некоторые поставщики услуг VoIP используют оборудование в помещении клиента (например, кабельные модемы) с источниками питания с батарейным питанием для обеспечения бесперебойного обслуживания в течение нескольких часов в случае сбоев в локальном энергоснабжении. Такие устройства с батарейным питанием обычно предназначены для использования с аналоговыми телефонными трубками. Некоторые поставщики услуг VoIP реализуют услуги по перенаправлению вызовов на другие телефонные службы абонента, например на сотовый телефон, в случае, если сетевое устройство клиента недоступно для завершения вызова.
Безопасные вызовы возможны с использованием стандартизированных протоколов, таких как безопасный транспортный протокол реального времени . Большинство возможностей создания безопасного телефонного соединения по традиционным телефонным линиям, таких как оцифровка и цифровая передача, уже реализованы в VoIP. Необходимо только зашифровать и аутентифицировать существующий поток данных. Автоматизированное программное обеспечение, такое как виртуальная АТС , может избавить персонал от необходимости приветствовать и переключать входящие вызовы.
Проблемы безопасности телефонных систем VoIP аналогичны проблемам безопасности других устройств, подключенных к Интернету. Это означает, что хакеры , знающие об уязвимостях VoIP, могут выполнять атаки типа «отказ в обслуживании» , собирать данные клиентов, записывать разговоры и компрометировать сообщения голосовой почты. Скомпрометированная учетная запись пользователя VoIP или учетные данные сеанса могут позволить злоумышленнику понести значительные расходы за сторонние услуги, такие как междугородние или международные звонки.
Технические детали многих протоколов VoIP создают проблемы при маршрутизации трафика VoIP через межсетевые экраны и трансляторы сетевых адресов , используемые для подключения к транзитным сетям или Интернету. Пограничные контроллеры частных сеансов часто используются для обеспечения возможности вызовов VoIP в защищенные сети и из них. Другие методы прохождения устройств NAT включают вспомогательные протоколы, такие как STUN и Interactive Connectivity Setting (ICE).
Стандарты защиты VoIP доступны в Secure Real-time Transport Protocol (SRTP) и протоколе ZRTP для адаптеров аналоговой телефонии , а также для некоторых программных телефонов . IPsec доступен для защиты двухточечного VoIP на транспортном уровне с использованием оппортунистического шифрования . Хотя многие потребительские решения VoIP не поддерживают шифрование сигнального пути или среды передачи, защиту VoIP-телефона концептуально проще реализовать с помощью VoIP, чем на традиционных телефонных линиях. Результатом отсутствия широкой поддержки шифрования является то, что относительно легко подслушать вызовы VoIP, когда возможен доступ к сети передачи данных. [42] Бесплатные решения с открытым исходным кодом, такие как Wireshark , облегчают запись VoIP-разговоров.
Правительственные и военные организации используют различные меры безопасности для защиты трафика VoIP, такие как передача голоса по защищенному IP (VoSIP), безопасная передача голоса по IP (SVoIP) и безопасная передача голоса по защищенному IP (SVoSIP). [43] Разница заключается в том, применяется ли шифрование на телефонной конечной точке или в сети. [44] Безопасная передача голоса по защищенному IP может быть реализована путем шифрования мультимедиа с помощью таких протоколов, как SRTP и ZRTP . Безопасная передача голоса по IP использует шифрование типа 1 в секретной сети, например SIPRNet . [45] [46] [47] [48] Public Secure VoIP также доступен в бесплатном программном обеспечении GNU и во многих популярных коммерческих программах VoIP через библиотеки, такие как ZRTP. [49]
В июне 2021 года Агентство национальной безопасности (АНБ) опубликовало подробные документы, описывающие четыре плоскости атаки системы связи — сеть, периметр, контроллеры сеансов и конечные точки — и объясняющие риски безопасности и методы их снижения для каждой из них. [50] [51]
Протоколы и оборудование передачи голоса по IP обеспечивают поддержку идентификатора вызывающего абонента , совместимого с PSTN. Многие поставщики услуг VoIP также позволяют вызывающим абонентам настраивать пользовательскую информацию идентификатора вызывающего абонента. [52]
Проводные телефоны, которые производятся, импортируются или предназначены для использования в США со службой передачи голоса по IP 28 февраля 2020 года или после этой даты, должны соответствовать требованиям совместимости со слуховыми аппаратами , установленным Федеральной комиссией по связи . [53]
VoIP радикально снизил стоимость связи за счет совместного использования сетевой инфраструктуры для передачи данных и голоса. [54] [55] Одно широкополосное соединение позволяет передавать несколько телефонных звонков.
По мере роста популярности VoIP правительства становятся все более заинтересованными в регулировании VoIP аналогично услугам PSTN. [56]
Во всем развивающемся мире, особенно в странах, где регулирование слабое или контролируется доминирующим оператором, часто вводятся ограничения на использование VoIP, в том числе в Панаме , где VoIP облагается налогом, и в Гайане, где VoIP запрещен. [57] В Эфиопии , где правительство национализирует телекоммуникационные услуги, предоставление услуг с использованием VoIP является уголовным преступлением. В стране установлены межсетевые экраны для предотвращения международных звонков с использованием VoIP. Эти меры были приняты после того, как популярность VoIP снизила доходы государственной телекоммуникационной компании. [ нужна ссылка ] [58]
В Канаде Канадская комиссия по радио, телевидению и телекоммуникациям регулирует телефонную связь, включая услуги VoIP-телефонии. Службы VoIP, работающие в Канаде, должны обеспечивать экстренную службу 9-1-1 . [59]
В Европейском Союзе подход к поставщикам услуг VoIP является решением каждого национального регулятора телекоммуникаций, который должен использовать закон о конкуренции для определения соответствующих национальных рынков, а затем определить, обладает ли какой-либо поставщик услуг на этих национальных рынках «значительной рыночной властью» (и, таким образом, должны быть связаны определенными обязательствами). Общее различие обычно проводится между услугами VoIP, которые работают в управляемых сетях (через широкополосные соединения), и услугами VoIP, которые работают в неуправляемых сетях (по сути, в Интернете). [ нужна цитата ]
Соответствующая Директива ЕС четко не сформулирована в отношении обязательств, которые могут существовать независимо от рыночной власти (например, обязательство предоставлять доступ к экстренным вызовам), и невозможно точно сказать, связаны ли ими поставщики услуг VoIP любого типа. [ нужна ссылка ] [60]
В Омане предоставление или использование неавторизованных услуг VoIP является незаконным, поскольку веб-сайты нелицензированных провайдеров VoIP блокируются. [ нужна цитата ] Нарушения могут быть наказаны штрафом в размере 50 000 оманских риалов (около 130 317 долларов США), двухлетним тюремным заключением или и тем, и другим. В 2009 году полиция провела рейд в 121 интернет-кафе по всей стране и арестовала 212 человек за использование или предоставление услуг VoIP. [61]
В сентябре 2017 года Саудовская Аравия сняла запрет на VoIP, пытаясь сократить эксплуатационные расходы и стимулировать цифровое предпринимательство. [62] [63]
В Объединенных Арабских Эмиратах (ОАЭ) предоставление или использование неавторизованных услуг VoIP является незаконным. Веб-сайты нелицензионных провайдеров VoIP заблокированы. Некоторые услуги VoIP, такие как Skype, были разрешены. [64] В январе 2018 года интернет-провайдеры в ОАЭ заблокировали все приложения VoIP, включая Skype, но разрешили использовать только два одобренных правительством приложения VoIP (C'ME и BOTIM). [65] [66] Оппозиционная петиция на Change.org собрала более 5000 подписей, в ответ на что сайт был заблокирован в ОАЭ. [67]
24 марта 2020 года Объединенные Арабские Эмираты ослабили ограничения на ранее запрещенные в стране услуги VoIP, чтобы облегчить общение во время пандемии COVID-19 . Однако популярные приложения для обмена мгновенными сообщениями, такие как WhatsApp , Skype и FaceTime , по-прежнему заблокированы для голосовых и видеозвонков, что вынуждает жителей пользоваться платными услугами государственных телекоммуникационных провайдеров страны. [68]
В Индии использование VoIP разрешено, но иметь шлюзы VoIP внутри Индии незаконно. [69] Фактически это означает, что люди, у которых есть компьютеры, могут использовать их для совершения VoIP-вызовов на другие компьютеры, но не на обычный телефонный номер. Использование иностранных серверов VoIP в Индии запрещено. [69]
Интернет-телефония разрешена интернет-провайдеру с ограничениями. Разрешены следующие услуги: [70]
В Южной Корее только провайдеры, зарегистрированные правительством, имеют право предлагать услуги VoIP. В отличие от многих провайдеров VoIP, большинство из которых предлагают фиксированные тарифы, корейские услуги VoIP обычно тарифицируются и взимаются по тарифам, аналогичным тарифам на наземные звонки. Иностранные провайдеры VoIP сталкиваются с высокими барьерами при государственной регистрации. Эта проблема достигла апогея в 2006 году, когда интернет-провайдеры , предоставляющие персональные интернет-услуги по контракту членам Вооруженных сил США в Корее (USFK), проживающим на базах USFK, пригрозили заблокировать доступ к услугам VoIP, используемым членами USFK в качестве экономичного способа оставаться на связи. контактировать со своими семьями в США на том основании, что провайдеры VoIP участников услуг не были зарегистрированы. В январе 2007 года между USFK и корейскими представителями телекоммуникационных компаний был достигнут компромисс, согласно которому сотрудники USFK, прибывшие в Корею до 1 июня 2007 года и подписавшиеся на услуги интернет-провайдера, предоставляемые на базе, могли продолжать использовать свою подписку на VoIP в США, но прибывшие позже обязаны использовать корейского провайдера VoIP, который по контракту будет предлагать цены, аналогичные фиксированным ставкам, предлагаемым провайдерами VoIP в США. [71]
В Соединенных Штатах Федеральная комиссия по связи требует, чтобы все взаимосвязанные поставщики услуг VoIP соответствовали требованиям, сопоставимым с требованиями для традиционных поставщиков телекоммуникационных услуг. [72] Операторы VoIP в США обязаны поддерживать переносимость местных номеров ; сделать услуги доступными для людей с ограниченными возможностями; платить регулирующие сборы, взносы за универсальные услуги и другие обязательные платежи; и дать возможность правоохранительным органам осуществлять наблюдение в соответствии с Законом о коммуникационной помощи правоохранительным органам (CALEA).
Операторы взаимосвязанной VoIP (полностью подключенной к ТфОП) обязаны предоставлять расширенную услугу 911 без специального запроса, предоставлять обновленную информацию о местонахождении клиентов, четко раскрывать своим потребителям любые ограничения на функциональность своих E-911, получать утвердительные подтверждения этих раскрытий от всех потребителей, [73] и не могут позволить своим клиентам отказаться от службы 911. [74] Операторы VoIP также получают преимущества некоторых телекоммуникационных правил США, включая право на межсоединение и обмен трафиком с действующими местными операторами связи через оптовых операторов связи. Поставщики кочевнических услуг VoIP — те, кто не может определить местонахождение своих пользователей — освобождены от государственного регулирования телекоммуникаций. [75]
Еще один юридический вопрос, который обсуждается в Конгрессе США , касается изменений в Законе о наблюдении за внешней разведкой . Речь идет о разговорах между американцами и иностранцами. АНБ не имеет права прослушивать разговоры американцев без ордера, но Интернет, и в частности VoIP, не проводит столь четкую линию к местонахождению звонящего или получателя звонка, как это делает традиционная телефонная система. Поскольку низкая стоимость и гибкость VoIP убеждают все больше и больше организаций принять эту технологию, наблюдение для правоохранительных органов становится все более трудным. Технология VoIP также усилила обеспокоенность федеральной безопасности, поскольку VoIP и подобные технологии усложнили правительству определение физического местонахождения цели в случае перехвата сообщений, и это создает целый ряд новых юридических проблем. [76]
Ранние разработки проектов пакетных сетей Полом Бараном и другими исследователями были мотивированы стремлением к более высокой степени резервирования каналов и доступности сети в условиях сбоев инфраструктуры, чем это было возможно в сетях с коммутацией каналов в телекоммуникациях середины двадцатых годов. век. Дэнни Коэн впервые продемонстрировал форму пакетной голосовой связи в 1973 году, которая была развита в протокол сетевой голосовой связи , который работал в ранней ARPANET . [77] [78]
В ранней ARPANET голосовая связь в реальном времени была невозможна с использованием несжатых цифровых речевых пакетов с импульсно-кодовой модуляцией (PCM) , скорость передачи данных которых составляла 64 кбит/с, что намного превышало полосу пропускания 2,4 кбит/ с ранних модемов . Решением этой проблемы стало линейное предсказательное кодирование (LPC), алгоритм сжатия данных кодирования речи , который был впервые предложен Фумитадой Итакурой из Университета Нагои и Сюдзо Сайто из Nippon Telegraph and Telephone (NTT) в 1966 году. LPC был способен сжимать речь вниз. до 2,4 кбит/с, что привело к первому успешному диалогу в реальном времени по ARPANET в 1974 году между компанией Culler-Harrison Incorporated в Голете, Калифорния , и лабораторией Линкольна Массачусетского технологического института в Лексингтоне, Массачусетс . [79] С тех пор LPC стал наиболее широко используемым методом кодирования речи. [80] Линейное предсказание с кодовым возбуждением (CELP), тип алгоритма LPC, было разработано Манфредом Р. Шредером и Бишну С. Аталом в 1985 году . [81] Алгоритмы LPC остаются стандартом кодирования звука в современной технологии VoIP. [79]
В течение двух десятилетий после демонстрации 1974 года были разработаны различные формы пакетной телефонии и сформированы отраслевые группы интересов для поддержки новых технологий. После закрытия проекта ARPANET и расширения Интернета для коммерческого трафика IP-телефония была протестирована и признана непригодной для коммерческого использования до появления VocalChat в начале 1990-х годов, а затем, в феврале 1995 года, официального выпуска Internet Phone (или iPhone). для краткости) коммерческое программное обеспечение VocalTec , основанное на патенте Лиора Харамати и Алона Коэна [82] и сопровождаемое другими компонентами инфраструктуры VoIP, такими как телефонные шлюзы и коммутационные серверы . Вскоре это стало устойчивой областью интересов коммерческих лабораторий крупнейших ИТ-концернов. К концу 1990-х годов стали доступны первые программные коммутаторы , а новые протоколы, такие как H.323 , MGCP и протокол инициации сеанса (SIP), получили широкое внимание. В начале 2000-х годов распространение высокоскоростного постоянного подключения к Интернету в жилых домах и на предприятиях породило индустрию поставщиков услуг интернет-телефонии (ITSP). Разработка программного обеспечения для телефонии с открытым исходным кодом, такого как Asterisk PBX , стимулировала широкий интерес и предпринимательство к услугам передачи голоса по IP, применяя новые парадигмы интернет-технологий, такие как облачные сервисы для телефонии.
{{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link){{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link){{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)Конечному пользователю разрешено совершать звонки через Интернет-телефонию между компьютером и телефоном только по PSTN/PLMN за границей.
Словарное определение VoIP в Викисловаре
Путеводитель по интернет-телефонии от Wikivoyage