Tài liệu Nghiên cứu cơ chế và giao thức phối hợp các phiên làm việc sip(ims) và

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------Đỗ Đức Anh NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ VÀ GIAO THỨC PHỐI HỢP CÁC PHIÊN LÀM VIỆC SIP(IMS) VÀ XML(SOA) Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Kỹ thuật truyền thông NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Ts. Nguyễn Tài Hưng Hà Nội – Năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận văn do tôi viết và tổng hợp dựa trên kiến thức được học và quá trình nghiên cứu làm việc. Các số liệu đưa ra trong luận văn và kết quả đạt được là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ các công trình khác. Tác giả luận văn Đỗ Đức Anh i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i MỤC LỤC .................................................................................................................. ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU .............................................................v DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... vii DANH MỤC HÌNH VẼ .......................................................................................... viii LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................x 1 CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU GIAO THỨC SIP VÀ ĐIỀU KHIỂN PHIÊN TRONG IMS ...............................................................................................................1 1.1 Kiến trúc tổng thể của IMS ...........................................................................1 1.2 Điều khiển phiên trong IMS ..........................................................................2 1.2.1 Khối chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF-Call Session Control Functions) ............................................................................................................2 1.2.2 Chức năng điều khiển cổng truyền thông (MGCF-Media Gateway Control Function MGCF) ....................................................................................8 1.2.3 Chức năng điều khiển cổng chuyển mạng (BGCF- Breakout Gateway Control Function) ................................................................................................8 1.2.4 Khối chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF-Media Resource Function) .............................................................................................................9 1.3 Các giao thức báo hiệu sử dụng trong IMS ...................................................9 1.4 Giao thức SIP ...............................................................................................11 1.4.1 Vai trò của SIP trên mạng viễn thông ...................................................11 1.4.2 Lịch sử phát triển ..................................................................................12 1.4.3 Các thành phần của SIP ........................................................................12 1.4.4 Cấu trúc bản tin SIP ..............................................................................14 ii 2 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU về XML và MÔ HÌNH SOA ............................18 2.1 2.1.1 Lịch sử phát triển và ý nghĩa của XML ................................................18 2.1.2 Quy tắc văn bản XML ..........................................................................21 2.1.3 Không gian tên – Namespaces ..............................................................26 2.2 3 Kiến trúc hướng dịch vụ SOA – Service Oriented Architecture .................28 2.2.1 Khái niệm Kiến trúc hướng dịch vụ SOA ............................................28 2.2.2 Bốn nguyên tắc chính của hệ thống SOA .............................................29 2.2.3 Các tính chất của một hệ thống SOA....................................................30 2.2.4 Lợi ích của SOA ...................................................................................37 CHƯƠNG 3. nghiên cứu cơ chế phối hợp giao thức sip và xml ......................42 3.1 4 XML ............................................................................................................18 Cơ chế quản lý phiên SIP ............................................................................42 3.1.1 SIP dialog ..............................................................................................42 3.1.2 SIP transaction ......................................................................................43 3.2 XML trong Web service ..............................................................................43 3.3 Phân tích khả năng phối hợp giữa SIP và XML trong Game tương tác ......44 3.3.1 Giao diện của Game AS đến IMS........................................................46 3.3.2 Giao diện từ Game AS tới các Game server .........................................48 3.3.3 Module phối hợp chuyển đổi SIP và XML...........................................49 CHƯƠNG 4. Xây dựng hệ thống thử nghiệm cơ chế phối hợp giữa SIP và XML 57 4.1 Mô tả dịch vụ Game cờ caro .......................................................................57 4.2 Thiết kế giải pháp cung cấp dịch vụ ............................................................58 4.2.1 Thiết kế chức năng của Game AS ........................................................58 iii 4.2.2 Thiết kế chi tiết chức năng của Game AS ............................................59 4.3 Nền tảng hỗ trợ xây dựng dịch vụ ...............................................................65 4.4 Cấu hình thử nghiệm thực tế .......................................................................65 4.5 Thử nghiệm dịch vụ .....................................................................................66 4.5.1 Mô hình thử nghiệm .............................................................................66 4.5.2 Đo kiểm thử nghiệm .............................................................................66 4.6 Nhận xét .......................................................................................................69 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ...........................................................................71 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................72 iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Từ viết Từ đầy đủ Nghĩa tiếng việt tắt API Application Programing Interface BGCF Breakout Gateway Giao diện lập trình ứng dụng Control Chức năng điều khiển cổng Function chuyển mạng CGI Common Gateway Interface Giao diện cổng chung C-S Client-Server CSCF Call Session Control Functions Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi HSS Home Subscriber Service Máy chủ quản lý thuê bao HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản I-CSCF Interrogation-CSCF Chức năng bảo vệ cho CSCF IBS Internet Based Services Dịch vụ internet cơ bản IMS IP Multimedia Subsystem Hệ thống quản lý truyền thông đa phương tiện trên IP MGCF Media Gateway Control Function Chức năng điều khiển cổng truyền thông MGW Media Gateway Cổng truyền thông MRF Management Resource Function Chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFC Management Resource Function Điều khiển chức năng tài nguyên Control đa phương tiện NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới P-CSCF Proxy-CSCF Điểm truy cập vào CSCF P-P Peer to Peer Ngang hàng S-CSCF Serving-CSCF Cổng nhận thực của CSCF SGW Signaling Gateway Cổng báo hiệu v SIP Session Innital Protocol Giao thức khởi tạo phiên SLF Subscriber Location Function Chức năng định vị người dùng VoIP Voice over Internet Protocol Giao thức thoại trên internet vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1 Các giao diện chuẩn sử dụng trong IMS .....................................................9 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 Kiến trúc tổng thể IMS ...............................................................................2 Hình 1-2 Khối điều khiển trong IMS .........................................................................3 Hình 1-3 Vai trò của SIP trên mạng viễn thông .......................................................11 Hình 2-1 địa chỉ HTML ...........................................................................................20 Hình 2-2 Kiến trúc tổng thể SOA ............................................................................28 Hình 2-3 Tính chất loose-coupling ..........................................................................31 Hình 2-4 Các đối tượng fine-grained .......................................................................34 Hình 2-5 Các đối tượng coarse-grained ...................................................................34 Hình 2-6 Các mức độ granularity.............................................................................35 Hình 3-1 Một Dialod của phiên SIP .........................................................................42 Hình 3-2 Mô hình phát triển game tương tác dựa trên nền IMS..............................45 Hình 3-3 Giao diện Game AS kết nối đến IMS .......................................................46 Hình 3-4 Giao diện Game AS kết nối đến các Game Server ...................................48 Hình 3-5 Mô hình kiến trúc cung cấp dịch vụ Game tương tác ...............................49 Hình 3-6 thủ tục đăng nhập của Game Client đến Game Server .............................51 Hình 3-7 Header của bản tin REGISTER gửi đến Game AS ..................................51 Hình 3-8 Header của bản tin http gửi từ Game AS đến Game server......................52 Hình 3-9 thủ tục khởi tạo mới một phiên game .......................................................53 Hình 3-10 Dữ liệu tạo phiên chơi Game mới từ IMS gửi đến Game AS ................53 Hình 3-11 Dữ liệu tạo phiên chơi Game mới...........................................................54 Hình 3-12 Thủ tục thay đổi dữ liệu trong một phiên Game .....................................54 Hình 3-13 Dữ liệu về vị trí của lượt chơi Game trên bản tin SIP ............................55 Hình 3-14 Dữ liệu về vị trí của lượt chơi Game định dạng XML ...........................55 Hình 3-15 Thủ tục kết thúc một phiên Game...........................................................56 Hình 4-1 biểu đồ Usercase của Game AS ................................................................58 Hình 4-2 Biểu đồ tuần tự chức năng đăng nhập hệ thống ........................................59 Hình 4-3 Biểu đồ tuần tự chức năng đăng xuất khỏi hệ thống ................................61 Hình 4-4 Biểu đồ tuần tự chức năng cấu hình Game ...............................................63 viii Hình 4-5 Biểu đồ tuần tự chức năng khởi tạo Game ...............................................63 Hình 4-6 Biểu đồ tuần tự chức năng thay đổi dữ liệu Game ...................................64 Hình 4-7 Biểu đồ tuần tự chức năng kết thúc Game ................................................64 Hình 4-8 Mô hình thử nghiệm và các điểm đo kiểm ...............................................66 Hình 4-9 Giao diện Game Client trên máy tính .......................................................67 Hình 4-10 Bản tin SIP trao đổi giữa IMS và GAME AS .........................................68 Hình 4-11 Bản tin HTTP trao đổi giữa Game AS và GAME Server ......................69 ix LỜI NÓI ĐẦU IMS đang dần trở thành tiêu chuẩn chung để xây dựng thế hệ mạng tiếp theo (NGN), và mô hình kiến trúc hướng dịch vụ SOA đã và đang phát triển hết sức mạnh mẽ góp phần trợ giúp các nhà mạng thuận lợi hơn trong việc xây dựng và cung cấp các dịch vụ mới phong phú hơn, mang lại nhiều lợi ích cho người dùng. Nhằm tạo ra sự liên thông, tương tác giữa IMS và SOA trong việc tạp ra các dịch vụ thông minh, việc phối hợp giữa các giao thức báo hiệu và điều khiển kết nối của IMS (SIP) và SOA (XML) là cần thiết, thu hút được sự quan tâm nghiên cứu. Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan về IMS, giao thức SIP, kiến trúc hướng dịch vụ SOA, ngôn ngữ XML, tác giả đã xây dựng được module phối hợp giữa SIP và XML. Tác giả đề xuất thử nghiệm module trong Game AS nhằm cung cấp dịch vụ Game cờ caro trên nền IMS. Học viên xin cảm ơn giảng viên TS. Nguyễn Tài Hưng đã hướng dẫn và giúp đỡ học viên rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài này. Học viên cũng gửi lời cảm ơn tới Ths. Trần Thị Hạnh đã hỗ trợ phát triển client game cờ caro, phục vụ cho việc thử nghiệm mô hình dịch vụ game client-server cờ caro. Cuối cùng học viên xin gửi lời cảm ơn đến người thân trong gia đình, đồng nghiệp và bạn bè – những người đã động viên tinh thần và giúp đỡ trong quá trình hoàn thành luận văn tốt nghiệp. x Nghiên cứu cơ chế và giao thức phối hợp các phiên làm việc SIP và XML 1 CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU GIAO THỨC SIP VÀ ĐIỀU KHIỂN PHIÊN TRONG IMS Nhiều ứng dụng trên internet đòi hỏi việc trao đổi dữ liệu thông qua việc tạo và quản lý một phiên làm việc, khi đó IMS đã chứng tỏ được khả năng vượt trội hơn so với mô hình sử dụng Softswitch về nhiều mặt. IMS dần trở thành tiêu chuẩn chung để xây dựng mạng hội tụ NGN ngày nay. Chương 1 trình bày về kiến trúc IMS và lớp điều khiển phiên trong hệ thống IMS. Trình bày về giao thức SIP, lịch sử phát triển, vai trò của giao thức SIP trên mạng viễn thông và cấu trúc của bản tin SIP. 1.1 Kiến trúc tổng thể của IMS IMS, thuật ngữ viết tắt của IP Multimedia Subsystem, là một kiến trúc mạng lõi dựa trên nền IP được xây dựng với mục đích phân phối các dịch vụ đa phương tiện, hội tụ di động – cố định và kết nối với nhiều loại mạng truy nhập khác nhau (mạng di động 2G/3G, WiFi, WiMAX, mạng cố định,...). Kiến trúc của IMS là sự tổ hợp của các chức năng được gắn kết với nhau thông qua các giao tiếp đã được chuẩn hóa. IMS có cấu trúc phân lớp ngang gồm 3 lớp như sau:  Lớp ứng dụng: Bao gồm máy chủ ứng dụng AS(Application Server)  Lớp điều khiển: Gồm mạng lõi IMS.  Lớp truyền tải: Bao gồm thiết bị người dùng (User Equipment-UE), các giao tiếp kết nối vào mạng lõi IP. Đỗ Đức Anh – CB120650 – KTTT1 2012B 1 Nghiên cứu cơ chế và giao thức phối hợp các phiên làm việc SIP và XML HÌNH 1-1 KIẾN TRÚC TỔNG THỂ IMS 1.2 Điều khiển phiên trong IMS 1.2.1 Khối chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF-Call Session Control Functions) Trung tâm và là trái tim của IMS là dựa trên chức năng này. Điều khiển cuộc gọi là chức năng cơ bản của lõi mạng. Chức năng này thực tế được phân tán xuyên suốt mạng nhằm làm cho mạng hiệu quả hơn và có khả năng mở rộng hơn thay vì việc hỗ trợ chức năng này thông qua một mô hình tập trung. Mặc dù CSCF không sử dụng giao thức SIP nhưng nó lại là phần tử chính của SIP. CSCF được chia làm 3 khối chức năng chính, chịu trách nhiệm điều khiển phiên cuộc gọi: Đỗ Đức Anh – CB120650 – KTTT1 2012B 2 Nghiên cứu cơ chế và giao thức phối hợp các phiên làm việc SIP và XML  P-CSCF: Proxy Call Session Control Function.  I-CSCF: Interrogating Call Session Control Function.  S-CSCF: Serving Call Session Control Function. HÌNH 1-2 KHỐI ĐIỀU KHIỂN TRONG IMS Proxy-CSCF Điểm truy cập đầu tiên vào IMS là P-CSCF. P-CSCF hoạt động như một điểm truy nhập đến miền SIP từ khía cạnh điều khiển phiên. Nó là điểm tiếp xúc đầu tiên của thiết bị đầu cuối IMS (nghĩa là các phiên thiết lập được thực hiện đầu tiên thông quaPCSCF). P-CSCF có thể được đặt ở trong miền nội mạng hoặc ngoại mạng (đều thuộc miền IMS). Đỗ Đức Anh – CB120650 – KTTT1 2012B 3 Nghiên cứu cơ chế và giao thức phối hợp các phiên làm việc SIP và XML P-CSCF có nhiệm vụ xác định làm thế nào để định tuyến các bản tin SIP đến và đi từ thiết bị thuê bao. Chẳng hạn, khi P-CSCF nhận một bản tin INVITE, nó sẽ phải quyết định xem bản tin này được gửi đến đâu. Tiếp đó, I-CSCF sẽ là thực thể cung cấp định tuyến tiếp theo đến S-CSCF thích hợp dựa trên các thủ tục đăng ký. Nhằm phục vụ cho việc định tuyến và tính cước, P-CSCF sẽ tạo ra các CDR (Call Detail Record – Bản ghi cước cuộc gọi) cho tất cả các phiên truyền thông đi qua nó. P-CSCF sẽ bổ sung thêm các tiêu đề đến bản tin yêu cầu hoặc bản tin đáp ứng trước khi chuyển tiếp đến CSCF kế tiếp. Ngoài ra, P-CSCF cũng tạo ra số nhận dạng tính cước IMS (IMS Charging Identifier) được sử dụng trong các thủ tục tính cước liên quan đến phiên truyền thông vì P-CSCF là một điểm truy cập trong IMS. Các tiêu đề được bổ sung để các thực thể có thể trao đổi dữ liệu tính cước trong chính bản tin SIP mà không cần có sự hỗ trợ của các giao diện khác cho việc tính cước. Các tiêu đề sử dụng cho tính cước sẽ không được chia sẻ với các mạng khác. P-CSCF chỉ chuyển tiếp các tiêu đề cùng một miền mạng, điều này ngăn chặn các nhà cung cấp dịch vụ khác biết về thuê bao và nội dung sử dụng dịch vụ của các thuê bao đó. Từ khía cạnh bảo mật, P-CSCF sẽ quyết định trong việc ngăn chặn truy nhập trái phép vào mạng. Vì P-CSCF là điểm truy nhập đầu tiên vào IMS, P-CSCF có thể được dùng để giám sát truy nhập của bất kỳ thiết bị nào vào mạng IMS. Tuy nhiên, P-CSCF lại không thực thi nhận thực trong IMS, S-CSCF mới chịu trách nhiệm cho việc nhận thực các thiết bị khi chúng cố gắng thiết lập một phiên mà chúng chưa đăng ký hay khi đang cố gắng đăng ký. Chức năng quyết định chính sách có thể đặt trong P-CSCF và được sử dụng để thiết lập các chính sách truy nhập, điều khiển băng thông, … Nó cho phép nhà khai thác mềm dẻo hơn trong việc điều khiển QoS thông qua việc sử dụng các tài nguyên đa phương tiện. P-CSCF cũng có thể kiểm tra tuyến bằng việc xác minh rằng tuyến nhận được trong SIP request / SIP response (nhận dạng trong tiêu đề route) trùng với truyến được nhận Đỗ Đức Anh – CB120650 – KTTT1 2012B 4 Nghiên cứu cơ chế và giao thức phối hợp các phiên làm việc SIP và XML dạng khi một thiết bị đăng ký với miền mạng. Nếu các tiêu đề tuyến đó không có địa chỉ phù hợp với địa chỉ được lưu bởi P-CSCF Nếu một thiết bị mất liên kết trong mạng IP, P-CSCF sẽ cảnh báo và giải phóng tất cả các phiên trong IMS bằng việc gửi một bản tin CANCEL đến các thực thể tham gia vào phiên. Vì P-CSCF là điểm tiếp xúc đầu tiên của tất cả thiết bị trong IMS, PCSCF sẽ nhận biết tất cả phiên được tạo ra qua nó. Trong nhiều trường hợp, P-CSCF có thể đóng vai trò như một SIP UA khi đăng ký cảnh báo sự kiện hay một số đăng ký không liên quan đến phiên truyền thông. Điều này xảy ra trong trường hợp PCSCF khởi tạo các yêu cầu về phía Server ứng dụng (AS) hay S-CSCF. Ngoài ra, P-CSCF cũng cho phép nén và giải nén các bản tin SIP sử dụng SigComp để giảm thiểu thời gian xử lý qua các liên kết vô tuyến băng thông thấp. Như vậy, có thể xem P-CSCF như cổng để truy nhập vào mạng IMS. Nó chịu trách nhiệm đảm bảo rằng thiết bị đang truy nhập mạng đã được đăng ký và được phép truy nhập vào mạng IMS, nhưng nó không thực thi nhận thực và cấp quyền. P-CSCF xác định làm thế nào để định tuyến các bản tin SIP đến đích hợp lý, cho phép nhà khai thác duy trì một số mức chính sách theo yêu cầu riêng của mạng. Nó được gán cho đến mỗi thiết bị đầu cuối IMS trong quá trình đăng ký và không thay đổi trong suốt quá trình tồn tại của đăng ký này. Interrogating I-CSCF I-CSCF là một thực thể SIP khác phục vụ như một gateway cho mỗi miền IMS tự trị riêng. I-CSCF được sử dụng để ẩn đi các chi tiết mạng từ các nhà khai khác và xác định tuyến trong miền tin cậy. I-CSCF giúp bảo vệ S-CSCF và HSS từ các truy nhập không được phép bởi các mạng khác. Khi S-CSCF chuyển tiếp một yêu cầu hay một đáp ứng đến một mạng khác, bản tin sẽ được chuyển tiếp đến I-CSCF và sau đó được chuyển tiếp đến mạng đích. I-CSCF trong mạng khác sau đó có nhiệm vụ nhận dạng vị trí của thuê bao đã được trỏ đến thông qua chức năng định vị thuê bao (định vị nghĩa là nhận dạng S-CSCF được gán cho người dùng cũng như HSS mà tại đó dữ liệu đăng ký của người dùng được lưu trữ). Đỗ Đức Anh – CB120650 – KTTT1 2012B 5 Nghiên cứu cơ chế và giao thức phối hợp các phiên làm việc SIP và XML Một chức năng quan trọng khác của I-CSCF là việc gán S-CSCF. Có hai tùy chọn để thực hiện điều này. Một phương pháp là gán S-CSCF theo dịch vụ cần được hỗ trợ. Chẳng hạn, nếu một hội nghị truyền hình được thiết lập, S-CSCF mà cung cấp truy nhập đến tài nguyên video sẽ được gán. Nghĩa là máy chủ video có thể được đặt trong một trung tâm dữ liệu (datacenter) với một S-CSCF hỗ trợ dịch vụ video. Tất cả thuê bao cho dịch vụ video khi đó sẽ được gán đến S-CSCF ở vị trí đó. Một phương pháp tiếp cận khác là gán mỗi S-CSCF theo vị trí địa lý (nghĩa là các thuê bao sẽ được gán tài nguyên theo vị trí thường trú của họ. S-CSCF được gán bởi I-CSCF khi một thuê bao đăng ký với mạng. I-CSCF sau đó lưu thông tin này (cùng với thông tin định tuyến) trong suốt thời gian tồn tại của đăng ký. Khi một I-CSCF nhận một chuỗi các yêu cầu/đáp ứng, nó chuyển tiếp chúng đến S-CSCF được gán trên cơ sở thông tin này. Một đăng ký tiếp tục kéo dài cho đến khi thuê bao còn trong vùng dịch vụ. Tuy nhiên, ngay khi thuê bao di chuyển đến cell khác, đăng ký sẽ bị thay đổi (bởi vì địa chỉ điểm cell đã bị thay đổi). Còn trong mô hình mạng dùng dây, cho đến khi thiết bị thuê bao còn duy trì địa chỉ IP, đăng ký vẫn còn có giá trị. Khi thuê bao đó được gán một địa chỉ IP mới, thiết bị thuê bao sẽ phải đăng ký địa chỉ mới của nó. Dĩ nhiên, mỗi đăng ký sẽ có một bộ định thời liên quan đến nó. Nghĩa là mỗi đăng ký có một thời hạn, và khi đăng ký hết thời hạn, S-CSCF và HSS sẽ xóa đăng ký đó ra khỏi cơ sở dữ liệu. Điều này ngăn chặn việc một thiết bị thuê bao đăng ký với mạng và sau đó ngắt kết nối mà không loại bỏ đăng ký. Khi đó, hacker sẽ có cơ hội xâm nhập và lấy đi các tính năng của đăng ký. Để ngăn chặn việc lộ diện cấu hình mạng (số các S-CSCF, địa chỉ của các thực thể,…) đến các mạng không tin cậy, I-CSCF cung cấp chức năng giấu cấu hình mạng. Giấu cấu hình dẫn đến việc loại bỏ đi một số các tiêu đề SIP nào đó để bảo vệ các thành phần mạng trong đó. Chẳng hạn, tiêu đề route gồm địa chỉ của tất cả thực thể IMS được sử dụng để định tuyến gói tin. Chúng có thể được sử dụng để nhận dạng số bước nhảy đến S-CSCF cũng như thông tin thuộc tính mạng mà nhà khai thác mạng không muốn chia sẻ với các mạng khác. Nếu một hacker có thể bắt giữ tất cả các bản tin sử dụng một bộ phân tích giao thức, hacker sẽ sử dụng thông tin đó để xác định RTT Đỗ Đức Anh – CB120650 – KTTT1 2012B 6 Nghiên cứu cơ chế và giao thức phối hợp các phiên làm việc SIP và XML (Round-Trip Time) trong mạng và tính toán các tham số khác để được sử dụng trong tấn công từ chối dịch vụ. Tóm lại, I-CSCF có thể xem là tường lửa để tiến vào mạng IMS, định tuyến giữa các mạng khác nhau, và bảo vệ các mạng khác truy nhập mạng IMS. Chức năng của ICSCF vì thế đóng vai trò quan trọng trong vấn đề bảo mật cho IMS. Serving CSCF S-CSCF đóng vai trò trung tâm của IMS, nó điều khiển tất cả các khía cạnh dịch vụ của một thuê bao, duy trì trạng thái của mỗi phiên do thuê bao đó khởi tạo. Từ khía cạnh SIP, S-CSCF là một registrar, chịu trách nhiệm nhận thực tất cả các thuê bao, những người dùng muốn đăng ký vị trí của họ với mạng. Khi được lệnh, S-CSCF sẽ bắt buộc thiết bị thuê bao gửi bản tin REGISTER mang khoá nhận thực và các chứng từ thích hợp để trao quyền truy nhập dịch vụ. Sau khi một thiết bị thực hiện đăng ký, S-CSCF sẽ lưu trữ những thông tin bao gồm:  Địa chỉ HSS  Dữ liệu người dùng  Địa chỉ P-CSCF (điểm truy nhập trong quá trình đăng ký)  Miền P-CSCF ( trong trường hợp thiết bị truy nhập vào mạng từ mạng khác)  Nhận dạng người dùng công cộng  Nhận dạng người dùng cá nhân  Địa chỉ IP của thiết bị S-CSCF cũng chịu trách nhiệm kích hoạt dịch vụ bằng việc cung cấp truy nhập đến các server ứng dụng (AS) khác nhau trong mạng. Chẳng hạn, nếu một thiết bị thuê bao đang cố gắng kết nối đến một hội nghị truyền hình, S-CSCF sẽ cung cấp kết nối đến các AS thích hợp theo đăng ký thuê bao (được định nghĩa trong HSS) và các yêu cầu phương tiện được định nghĩa trong giao thức mô tả phiên (SDP). S-CSCF cũng đóng vai trò trong việc chuyển đổi địa chỉ. Vì SIP định tuyến dựa trên SIP URI, bất kỳ TEL URI nào cũng đều phải chuyển đổi thành SIP URI. Điều này Đỗ Đức Anh – CB120650 – KTTT1 2012B 7 Nghiên cứu cơ chế và giao thức phối hợp các phiên làm việc SIP và XML cũng đúng khi định tuyến từ IMS sang PSTN. S-CSCF sẽ chịu trách nhiệm truy nhập vào một ứng dụng ENUM/DNS để thực hiện chuyển đổi các địa chỉ đó thành SIP URI và sau đó chuyển tiếp bản tin đến đích của chúng. S-CSCF hoạt động như một proxy và luôn phải duy trì trạng thái của tất cả các đăng ký và các phiên dưới quyền điều khiển của nó. Vì S-CSCF biết trạng thái của phiên và đăng ký, nó có thể cập nhật thông tin cho các thực thể đã đăng ký dịch vụ thông báo sự kiện sử dụng phương thức SIP SUBCRIBE. Bất kỳ khi nào trạng thái của một thiết bị thuê bao thay đổi, S-CSCF sẽ cảnh báo tới tất cả thực thể liên quan về thông tin thay đổi trạng thái này. Tóm lại, S-CSCF là hạt nhân của IMS, là lõi của mạng, cung cấp điểm điều khiển, cho phép nhà vận hành điều khiển tất cả các dịch vụ và phiên truyền thông trong mạng. S-CSCF được triển khai trong mạng theo số lượng thuê bao và loại dịch vụ được hỗ trợ và điều khiển bởi S-CSCF. 1.2.2 Chức năng điều khiển cổng truyền thông (MGCF-Media Gateway Control Function MGCF) MGCF là điểm kết cuối PSTN cho một mạng xác định. Chức năng chính:  Điều khiển trạng thái cuộc gọi,kết nối cho các kênh phương tiện.  Truyền thông với CSCF.  Thực hiện chuyển đổi giao thức giữa mạng kế thừa.  Điều khiển các MGW qua giao tiếp Mn 1.2.3 Chức năng điều khiển cổng chuyển mạng (BGCF- Breakout Gateway Control Function) BGCF: Chức năng là quyết định cái mà MGCF sẽ xử lý trong một phiên riêng. Nếu nó quyết định có một MGCF trong một vùng miền khác có thể xử lý các phiên làm việc này thì nó sẽ chuyển bản tin SIP nó đã nhận được đến BGCF ở vùng miền đó. Đỗ Đức Anh – CB120650 – KTTT1 2012B 8 Nghiên cứu cơ chế và giao thức phối hợp các phiên làm việc SIP và XML 1.2.4 Khối chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF-Media Resource Function) MRF cung cấp tài nguyên truyền thông cho mạng chủ và được chia làm hai bộ:  Bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa phương tiện (Media Resource Function Controller): Là một nút phương tiện có chức năng điều khiển tài nguyên phương tiện trong MRFP và dịch thông tin đến từ AS và S-CSCF đề điều khiển MRFP cho phù hợp.  Bộ xử lý chức năng tài nguyên đa phương tiện (Media Resource Function Processor): Là nút báo hiệu có chức năng điều khiển phần mạng giữa MRFP và GGSN(Gateway GPRS Support Node), cung cấp tài nguyên để MRFC điều khiển, trộn các luồng phương tiện đầu vào và xử lí luồng phương tiện. 1.3 Các giao thức báo hiệu sử dụng trong IMS Trong kiến trúc IMS các giao diện chuẩn được định nghĩa và ở mỗi giao diện sẽ sử dụng các giao thức báo hiệu tương ứng như bảng dưới đây: BẢNG 1-1 CÁC GIAO DIỆN CHUẨN SỬ DỤNG TRONG IMS Giao Phần tử Mô tả Giao thức UE, P-CSCF Sử dụng để trao đổi bản tin giữa UE và SIP diện Gm CSCF Mw P-CSCF, I- Sử dụng để trao đổi bản tin giữa các SIP CSCF, S- CSCF ISC S-CSCF, CSCF, AS Cx I-CSCF, CSCF, HSS CSCF I- Sử dụng để trao đổi bản tin giữa CSCF SIP và AS S- Sử dụng để trao đổi bản tin giữa I- DIAMETER CSCF/S-CSCF và HSS Đỗ Đức Anh – CB120650 – KTTT1 2012B 9