TCPIP-应用层：为用户提供应用程序，实现网络服务

1IP 信令
2
内容
•一、TCP/IP 基础•二、H.323•三、SIP •四、H.248
3一、TCP/IP 基础
•TCP/IP 协议•RTP 协议
4
TCP/IP 协议
5
Internet 基本结构模型
R
C1
S1
R
C2
S2
R
R
R
R
R:路由器C1,C2:用户S1,S2:服务器
6
TCP/IP 协议分层模型
应用层
传输层
网间网层
网络接口
概念层次
对象
报文流
传输协议分组
IP数据项
网络帧
硬件
7TCP/IP 各层功能
•应用层：为用户提供应用程序，实现网络服务。

例如ftp ，Email 等。

严格说来，TCP/IP 模型只包括下三层（不含硬件），但是要实现各种服务，相应的应用程序也需有协议标准。

•传输层：提供给应用程序端到端的通信。

它不仅提供了一个面向连接的可靠的流传输机制，而且解决了在进程间传输层多路复用的问题，即协议端口的概念。

•网间网层：为无连接传输的IP 层，实现点到点的数据报传输。

其功能包括三个方面：一，处理来自传输层的分组发送请求，将分组装入IP 数据报，填充报头，选择去往信宿的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。

二，处理输入数据报，在检查了合法性后，进行寻径，若该数据报已到达信宿，则去掉报头并交予适当的传输协议；若尚未到达，则转发此数据报。

三，处理ICMP 报文，处理路径、流控、拥塞等问题。

•网络接口层：负责接收IP 数据报并通过网络发送。

反之，从网络上接收物理帧，抽出IP 数据报，交至网间网层。

8
TCP/IP 协议栈
9
IP 地址
•IP 地址是一种标识符，用于表示网络及主机•IP 地址采用全局唯一的地址格式，以此屏蔽物理网络地址的差异
•IP 地址具有层次性，其结构如下：
网络号
主机号
•IP 版本4的地址长度为32比特•IP 地址的直观表示：点分十进制 例：202.96.0.133
10
Internet 域名体系(DNS)
•Internet 域名：因为IP 地址抽象难记，Internet 中提供了一种字符型的主机名字标识机制，即域名•域名解析：从域名查找对应的IP 地址
•Internet 域名体系(DNS)为一个分布式数据库，本地负责控制整个数据库中的部分段，每一段中的数据通过客户/服务模式在整个网络上均可存取，并通过采用复制和缓存技术使得在保持整个数据库坚固性的同时，又具有优良的性能•域名服务器：提供DNS 服务的服务器
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IP 协议的主要功能
•接收处理传输层分组发送请求，将分组装入IP 数据包，加入包头，并选择通往收信主机的路由，通过网络接口将数据包发出。

•对来自其它计算机的输入数据包进行处理，若收信主机地址就是本地接收机时，则除去包头，将剩余的传输层分组发给传输层，否则将转发该数据包。

•处理因特网控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol)
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IP 数据报结构
版本头标长
总长服务类型
标识标志
偏移量
生存时间
协议头标校验和
源IP 地址信宿IP 地址数据
填充域
数据区
13
传输控制协议TCP
•传输控制协议TCP 是面向连接的传输层协议。

•基于TCP 的用于有SMTP 、FTP 、
WWW 、TELNET 、IP 电话信令的传递。

•TCP 的关键技术有编号与确认、流量控制、重发机制、连接的建立和释放。

14
TCP 消息格式
31位
3
1015源端口
目的端口
发送序号18
确认序号
检查和
选项和填充（≥0 ）首部长度
U R G A C K P S H R S T S Y N
F I N
保留
窗口大小紧急指针
数据（可选）
23--telnet 21--ftp 25--smtp 80--www 179--bgp
15
TCP 消息头部字段
•源端口/目的端口：TSAP 地址
•发送序号：所发送的数据的第一字节的序号
•确认序号：期望收到的数据（下一个消息）的第一字节的序号•首部长度：单位为32位（双字）•控制字段：
紧急位（URG ）：1表示加急数据，此时紧急指针的值为加急
数据的最后一个字节的序号确认位（ACK ）：1表示确认序号字段有意义
急迫位（PSH ）：1表示请求接收端的传输实体尽快交付应用层重建位（RST ）：1表示出现严重差错，必须释放连接，重建同步位（SYN ）：SYN=1，ACK=0 表示连接请求消息
SYN=1，ACK=1 表示同意建立连接消息
终止位（FIN ）：1表示数据已发送完，要求释放连接•窗口大小：通知发送方接收窗口的大小，即最多可以发送的字节数•检查和：12B 的伪首部+首部+数据
16
主机1
主机2
SYN=1，ACK=0 Send_Seq=x
SYN=1，ACK=1 Send_Seq=y, Ack_Seq=x+1
通知应用进程
应用进程要求连接
通知应用进程
Ack_Seq=y+1
正常连接情形
建立TCP 连接：三次握手
17
主机1
主机2
FIN=1, Send_Seq=x Ack_Seq= x+1
应用进程要求释放连接
通知应用进程
应用进程要求释放连接通知应用进程
FIN=1, Send_Seq= y
Ack_Seq= y+1
整个连接释放
•采用定时器方法，处理确认丢失的情况
连接释放：
18
用户数据报协议UDP
•用户数据报协议UDP 面向无连接的传输层协议。

它只在IP 协议上增加少量的端口功能。

•基于UDP 的应用有RPC 、SNMP 、电子邮件、IP 电话语音分组的传送。

19UDP 源端口UDP 信宿端口UDP
UDP 校验和
数据数据
(0-65535)53--DNS 520--RIP 161--snmp 69--TFTP UDP 数据报文结构
20
RTP
(Real time Transport Protocol)
21
语音与视频编码建议
•话音编码采用相应的G 系列建议，
G.711(PCM)为必备编码方式，其余为任选方式，目前IP 电话最常用的是G.729A 和G.723.1。

•视频编码采用H.260系列建议，如H.261(p ×64kbit/s)、H.263(＜64kbit/s)等。

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波形编码标准
复杂度 标准
颁发 年份
比特率 (kbit/s)
MIPS
RAM (BYTE)
时延
语音 质量
编码 类型
G.711 1972 64 <1 1 0.125 长途 压扩PCM 16,24 G.726 (G.721, G.723)
1988 (1984, 1986)
32,40
1.25
<50
0.125
长途
ADPCM
G.727 1990
16,24, 32,40 1.25 <50 0.125 长途 ADPCM
G ．722 1988
64,56, 48
10 1K 1.5 长途 子带编码
23
标准参数编码
复杂度 时延 标准
制订 机构
颁发 年份
比特率 (kbit/s) MIPS RAM (BYTE)
帧长 前视
语音 质量
编码 类型
G.728 ITU-T 1994 16 30 2K 0.6250 长途 CELP
G.729 ITU-T 1996 8 20
3K 10 5 长途 CELP
G.729A ITU-T 1996
8
10.5 2K 10 5 长途 CELP
G.723.1ITU-T 1995 5.3/6.3 16 2.2K 30 7.5 长途 多脉冲CELP GSM
全速率 ETSI
（欧）1987 13 4.5 1K 20 0 长途
RPE －L TP
GSM
半速率 ETSI
（欧）1994 5.6 30 4K 20 5 长途 CELP
24
RTP
•为音频、视频等实时数据提供端到端的传递服务
•可以向接收端点传送恢复实时信号必需的定时和顺序消息
•向双方和网络运营者提供QoS 监测手段
25RTP 和RTCP
•实时音频和视频编码信号均封装在RTP 协议分组中，以提供定时信息和数据报序号，供接收端重组信号。

•RTCP 协议提供QoS 监视功能，它是RTP 协议的一部分。

RTP 只是提供了实时应用的适配功能和质量监视手段，并不提供机制保证信号的及时传送，也不能确保QoS 。

•RTP 协议由IETF 定义。

26
RTP协议
•用以传送实时数据。

其功能是提供净荷类型指示（即数据类型和编码方法）、数据分组序号、数据发送时戳和发送源标识。

接收端根据这些信息可以正确地重组原始信号。

在视屏解码时，还可以根据序号判定接收分组在数据流中的位置，从而不一定完全按顺序解码。

27
RTP分组固定头部格式
V ：版本号
P ：填充比特指示位X ：扩展比特指示位CC ：CSRC 计数M ：标志位
PT ：净荷类型PT=0 PCM μ律PT=8 PCM A 律PT=9 G722PT=4 G723
PT=15 G728PT=18 G729PT=31 H261PT=34 H263
28
合成
RTP/UDP/IP
报头
29一个RTP 混合器30
RTCP
•用以传送实时信号传递的质量参数，提供QoS监视机制。

同时可以传送会议中的参会者信息，提供控制机制。

31RTCP功能
•提供数据传送质量的反馈信息•传送RTP源运输层永久标识•确定RTCP分组发送的数量•
传送少量的会话消息
32
RTCP 包的类型
—
面向应用的功能
204
指示终止参加会议再见
203源描述项，包括CNAME 源描述202描述接收端的接收统计数据接收端报告201描述作为活跃发送端的发送和接收统计数据
发送端报告200目的
包类型序号
33
RTCP
发送者报告包的
格式34
RTCP
发送者报告包
35RTCP 接收者报告包的格式
36
二、H.323
37
H.323
•ITU-T 的SG15，1996年发布了H.323v1，名称为《Visual Telephone Systems and Equipment for Local Area Networks which Provide a Non-guaranteed Quality of Service 》（即无QoS 保证的局域网可视电话系统和设备）。

•ITU-T1998年新成立SG16（多媒体研究组）通过了H.323v2，于1998年10月发布的，名称为“Packet-based Multimedia Communications System”（即基于分组的多媒体通信系统）。

•H.323v3是在1999年9月发布的，名称为“Packet-based Multimedia Communications System”。

与H323v2相比，H323v3重点增加了网关控制协议、管理域间协议、移动管理协议、H.323系统和协议的管理信息库（MIB ）等。

•H.323v4是在2000年11月发布的，名称为“Packet-based Multimedia Communications System”。

而H323v4则在H.323v3的基础上重点对QoS 的问题进行了补充。

38
H.323 协议栈
音频/视频应用
终端控制和管理
Data App.Video Codec(H.261, …)
Audio Codec(G.711, …)RAS 信令
H.225.0
呼叫信令
H.225.0
控制信令H.245T.124T.125
不可靠的传输(UDP)
可靠传输(TCP)
T.123网络层(IP, IPX, AppleTalk)链路层(Ethernet, TokenRing, ...)
物理层
RTCP H.225.0RTP
H.225.039
H.323系统结构
Internet
PSTN
H.323Terminal
H.323Terminal
Gatekeeper
关守
MCU
Gateway 网关
H.320 Terminal (ISDN)
H.324 Terminal (POTS)
Speech Only
H.323Terminal
Internet
终端
Terminal ：
－PBN 中提供实时、双向通信的节点设备
网关
GateWay ：
传输格式转换通信规程转换
关守GateKeeper ：
－地址翻译、带宽控制－许可控制、区管理功能
多点控制单元MCU
MultiPoint Control Unit:支持三个以上节点设备的会议
40
网络设备
•Gatekeeper：关守•Gateway：网关•Endpoint：终端
41
终端功能
H.261、H.263G.723.1G.729
H.225层
LAN 接口
系统控制H.245
H.225 呼叫控制H.225.0（RAS ）
话音I/O 设备
数据通信
系统控制用户接口
视频I/O 设备
H.263、H.261——视频编码标准H.225.0——分组和同步标准H.245——系统控制标准G.723.1、G.729——音频编码标准
42
网关主要功能
•协议翻译
•信息格式的转换•信息传递
43
IP电话网关接口与协议
PSTN
IP 网
与
PSTN 的接口
中间处理
与网络的接口
数字中继(No.1，No.7)模拟电话接口
10BaseT/100baseT
IP UDP/IP RTP/RTCP H.225/H.245(H.323)
语音编码
（E-CELP G.723.1
G.729等）回声消除DTMF 处理
IP电话网关系统
44
H.323 网守
•一个H.323 系统中可选择的组件.•功能
–地址转换
•将别名地址转换为传输地址.
–许可控制
•使用ARQ/ACF/ARJ H.225.0 消息验证对网络的访问.
–带宽控制
•BRQ/BCF/BRJ 消息
–区域管理
•区域: 由一个网守管理的所有终端，网关和MCU 的集合.•通常每个区域包含一个网守.
–呼叫控制信令
•选择完成终端间的呼叫信令
•处理呼叫信令
–呼叫授权
•限制通向/来自特殊终端或者网关的访问.•对某一时段进行访问限制.
45
RAS 信令
•RAS : 注册, 许可和状态•H.255.0
•端点(endpoints)和网守之间的信令•使用不可靠的RAS 通道•
RAS 消息
–Gatekeeper Discovery （发现网守）: GRQ / GCF / GRJ –Endpoint Registration （注册端点）: RRQ / RCF / RRJ –Endpoint Unregistration （解除端点）: URQ / UCF / URJ –Admission Control （接纳控制）: ARQ / ACF / ARJ
–
Endpoint Location Request （查询端点位置）: LRQ / LCF / LRJ
•从网守上获取目标TA
–Bandwidth Change （带宽改变）: BRQ / BCF / BRJ
•在呼叫过程中修改呼叫带宽
–Disengage : DRQ / DCF / DRJ
•通知网守端点将被解除•强行终止一个呼叫
–Status Request （查询状态）: IRQ / IRR / IACK / INAK
46
RAS –发现网守
•该过程是用来判断在一个端点上所注册的网守的.•手动发现
–端点是通过相关网守的传送地址进行配置的.
•自动发现
端点
网守
GRQ (“谁是我的网守?”)
GCF (“我可以成为你的网守.”)通过网守的TA 的RAS 通道l GRJ (“我不想让你在我这里注册”)
发现多播地址
•GRQ : 网守查询•GCF : 网守确认•GRJ : 网守拒绝
47RAS –端点注册
•在区域内增加端点,并告知网守端点的传输地址(TA)和别名地址。

•一个端点只能注册到一个网守。

端点
网守
RRQ 携带有终端RAS 通道和呼叫新令通道地的TA 地址
RCF of RRJ
网守RAS 信道的TA 地址
•RRQ : 注册请求•RCF : 注册确认•RRJ : 注册拒绝•URQ : 注销请求•UCF : 注销确认•URJ : 注销拒绝
URQ
UCF of URJ
UCF
URQ
注册
注册初始化的端点
注册初始化的端点
48
RAS –许可控制
•网络访问授权
•网守可以减少ACF 消息中的请求呼叫带宽。

端点
网守
ARQ
包含请求呼叫带宽
ACF
包含呼叫信令模型
带有网守或终端的呼叫信令信道的TA 地址包含最大呼叫带宽
ARJ
网守RAS 信道的TA 地址
•ARQ :许可请求•ACF :许可确认•ARJ :许可拒绝
49
呼叫信令规程（H.225.0）（1）
•H.323系统的呼叫信令协议是以ISDN 的Q.931／Q.932／Q.950为基础制订的，其中Q.931为最重要。

•从原理上说，Q.931的控制对象是电路连接(B 信道)，而H.225.0的控制对象只是呼叫，其任务是建立起端点间的H.245控制信道，至于各端点间的媒体通信“连接”(即逻辑信道)的建立和释放是由H.245控制协议完成的。

•Q.931定义的许多信令过程和信息单元在
H.225.0中是用不上的，之所以采用直接借用的方法，一是标准制订速度和可靠性有保障，二是有利于和SCN 的互通。

50
呼叫信令规程（H.225.0）（2）
•对于补充业务，ISDN UNI 制订了通用功能协议Q.932，规定了适于各种补充业务的一般控制机制及相应的消息和信息单元。

同时制订了Q.950系列协议，对各个补充业务的信今过程及信息单元的定义作了具体的规定。

•与之对应，H.323系统也采用向样的体系来处理补充业务。

H.450.1为支持H.323系统补充业务的通用功能协，H.450.2-x 为各种特定补充业务的信令协议。

51
H.323和ISDN 呼叫信令协议的关系
地位对应
Q.950.x
H.450.2-x
基于Q.932
H.450.1基于Q.931H.225.0呼叫信令
关系ISDN 协议H.323呼叫信令协议52
H.225.0呼叫信令消息
•呼叫建立消息
–Setup、Alerting、Connect、Setup
Acknowledge、Call Proceeding、Progress
•呼叫清除
–Release Complete
•其它消息
–Status、Status inguiry、Infomation、Notify、Facility、User Information
53
端点直接呼叫信令
1
2
4
5
6
3
端点1
RAS 信道消息呼叫信令信道消息
1 : ARQ(许可请求)
2 : ACF/ARJ(许可确认/拒绝)
3 : Q.931 建立
4 : ARQ
5 : ACF/ARJ
6 : Q.931 连接
网守
端点2
54
网守路由呼叫信令(Q.931)
38
端点1
RAS 信道消息呼叫信令信道消息1 : ARQ(许可请求)
2 : ACF/ARJ(许可确认/拒绝)3,4 : Q.931 建立5 : ARQ
6 : ACF/ARJ 7,8 : Q.931 连接9 : H.245 信道
网守
端点2
451
267
H.245 控制信道消息
9
55网守路由呼叫信令(Q.931, H.245)
38端点1
RAS 信道消息呼叫信令消息
1 : ARQ(许可请求)
2 : ACF/ARJ(许可确认/拒绝)3,4 : Q.931建立5 : ARQ 6 : ACF/ARJ 7,8 : Q.931连接9,10 : H.245信道
网守
端点2
451267H.245 控制信道消息
9
10
56
基本呼叫建立(第1种情况)
端点1
网守1端点2
ARQ(1)
ACF/ARJ(2) 两个终 TA
Set-up(3)
Call proceeding(4)
ARQ(5)
ACF/ARJ(6)
Alerting(7)
Connect(8) 两个终 H.245控制 TA
•两个端点注册在同一个网守上•网守选择直接呼叫信令模型
57基本呼叫建立(第2种情况)
端点1
网守1
端点2
ARQ(1)
ACF/ARJ(2) 网守 TA
Set-up(3)
Call proceeding(5)
ARQ(6)
ACF/ARJ(7)Alerting(8)
Connect(9)
两个终 H.245控制 TA
•两个端点注册在同一个网守上•网守选择网守路由呼叫信令模型
Set-up(4)Call proceeding(5)Alerting(8)
Connect(10)
网守或两个终 H.245控制 TA
58
媒体通信控制协议（H.245）
•H.323系统采用H.245协议作为控制协议，用于控制通信信道的建立、维护和释放。

•H.245控制功能采用H.245控制通路交换端到端的控制信息，从而实现H.323实体的操作，包括能力交换、打开/关闭逻辑通路模式的选择、流控消息等。

59媒体通信控制协议（H.245）
•能力交换
•逻辑信道信令过程
•接收方关闭逻辑信道过程•主从确定过程•往返时延确定•
环路维护
60
端点发起的呼叫释放过程
61
网闸发起的呼叫释放过程62
H.323端点之间建立通信关系
•呼叫接纳控制：执行RAS协议(H.225.0)，控制信道为RAS信道（不可靠信道），关守同意接纳后在关守和端点之间或端点之间建立呼叫信令通道，进入呼叫建立。

•呼叫控制：执行呼叫信令协议(H.225.0)，控制信道为呼叫信令信道（可靠信道），呼叫建立成功后，在端点之间建立起H.245控制信道
•连接控制：执行H.245控制协议，控制信道为媒体控制信道，简称为控制信道（可靠信道），在端点之间建立起具有一定带宽的一个或多个逻辑信道、实时通信的逻辑信道均为不可靠信道。

63
呼叫建立嗻1嗼
64
呼叫建立（2）
65
呼叫建立（3）
66
呼叫建立嗻4嗼
67
通信控制阶段
•通信建立，包括接纳控制
•通信能力交换和模式设定，以协调双方的互通性能。

•建立声像逻辑通道。

•
通信进行过程中的呼叫服务，包括带宽修改、由点到点通信扩展为会议通信等。

•呼叫终结，关闭所有的信道。