Építsünk IP telefont!

Építsünk IP telefont! Moldován István Sonkoly Balázs

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM TÁVKÖZLÉSI ÉS MÉDIAINFORMATIKAI TANSZÉK

Egy IP telefon felépítése BME-TMIT

Menedzsment interfész

[email protected]

Építsünk IP telefont!

2

Hálózati elérés követelményei BME-TMIT

● Operációs rendszer támogatás + ● Hálózati interfész kártya ● Meghajtó (driver) ● Helyes beállítás…

● Beagleboard: USB-n csatolt hálózati interfész ● Linux driver támogatás van a kernelben

● Általánosan hogy működne? ● Dióhéjban… [email protected]


3

Driver BME-TMIT

● 2 fő feladat ● NIC hardverrel való kommunikáció – Hardver inicializálás, konfigurálás – Csomag küldés fogadás

● Illesztés a Linux kernelbe – Megfelelő struktúrák beregisztrálása – Alapvető függvények megvalósítása – struct net_device – struktúra a Linuxban ● include/linux/netdevice.h

● Kernel modulként szokták implementálni [email protected]


4

Driver - példa BME-TMIT

● Létrehozás: alloc_netdev() - net_device létrehozása ● Regisztrálás: register_netdev() – az inicializáláskor static const struct net_device_ops mydriver_net_device_ops = { .ndo_open .ndo_stop .ndo_do_ioctl .ndo_get_stats .ndo_start_xmit };

= = = = =

mydriver_open, mydriver_close, mydriver_ioctl, mydriver_get_stats, mydriver_xmit,

● Fogadás: ● Interruptból: alloc skb, adat bemásol, netif_rx(skb)-vel átadja a kernelnek ● NAPI – „New API” – nincs interrupt – Pollozás nagy sebességnél Építsünk IP telefont!

[email protected]

5

sk_buff BME-TMIT

struct sk_buff – hálózati adat kezelésére A felsőbb szintek könnyen tudják használni A csomagon kívül az sk_buff tartalmaz

head, the start of the packet data, the start of the packet payload tail, the end of the packet payload end, the end of the packet len, the amount of data of the packet

Ezeket a mezőket feldolgozás közben módosítja a kernel

A hálózat kezelés architektúrája BME-TMIT

Network stack sk_buff

net_device

Network hardware driver

Bus infrastructure (platform, pci, usb, etc.)

Tipikus kommunikáció a PHY réteggel BME-TMIT

SoC

MII

MAC

PHY

Ethernet connector

MDIO

mii-tool / ethtool – parancs az Ethernet PHY lekérdezésekre

Network Device Interface

BME-TMIT

Higher Protocol Instances dev.c netif_rx

dev_queue_xmit

dev_open

dev_close

Network device (adapter-independent)

Network devices interface net_device

dev->hard_start_xmitdev->open dev->stop

Absztrakció a driverhez

driver.c net_rx

net_start_xmit

net_tx skb

net_interrupt

skb skb

Kártya driver net_opennet_stop (adapter-specifikus)

BME-TMIT

KERNEL

[email protected]


10

Kernel oldal BME-TMIT

● A kernel megvalósítja a felsőbb szintű protokoll stack-ek funkcióit ● A felhasználó számára egy socket interfészt nyújt ● A VoIP alkalmazás a socket interfészt használja User Mode Hardver kezelés részletei

[email protected]

Absztrakció

Kernel Mode


11

Kernel / user mód BME-TMIT

• User mode • • •

Access user-mode memory Illegal attempts will result in faults/exceptions

• Kernel mode • • • •

I/O instructions Access both user- and kernel-mode memory An instruction to change to user mode

12

Kernel – honnan? • Honnan tölthető le a kernel? • •

http://www.kernel.org Az utolsó stabil verzió - 3.5.4

13

BME-TMIT

Kernel BME-TMIT

• Rendszerinformáció

• Linux 2 . 6 . 26 - 2 VERSION

PATCHLEVEL

EXTRAVERSION

SUBLEVEL

14

Kernel architecture BME-TMIT

• Kernel forrás fa .

|-- arch

|-- include

|-- net

|-- block

|-- init

|-- README

|-- COPYING

|-- ipc

|-- REPORTING-BUGS

|-- CREDITS

|-- Kbuild

|-- samples

|-- crypto

|-- kernel

|-- scripts

|-- lib |-- security |-- Documentation |-- MAINTAINERS |-- sound |-- drivers |-- firmware

|-- Makefile

|-- usr

|-- fs

|-- mm

`-- virt

15


• Kernel source tree •

linux/arch – architektúra specifikus források arch |-- alpha |-- arm |-- avr32 |-- blackfin |-- cris |-- frv |-- h8300 |-- ia64 |-- Kconfig |-- m32r |-- m68k |-- m68knommu |-- mips

|-- mn10300 |-- parisc |-- powerpc |-- s390 |-- sh |-- sparc |-- sparc64 |-- um |-- x86 `-- xtensa

16

Kernel architecture • Kernel forrás fa • linux/driver - Device driverek drivers |-- cpuidle |-- message |-- ide |-- accessibility |-- crypto |-- mfd |-- idle |-- acpi |-- dca |-- ieee1394 |-- misc |-- amba |-- dio |-- infiniband |-- mmc |-- ata |-- dma |-- mtd |-- input |-- atm |-- dsp |-- net |-- isdn |-- auxdisplay |-- edac |-- nubus |-- Kconfig |-- base |-- eisa |-- of |-- leds |-- block |-- oprofile |-- lguest |-- bluetooth|-- firewire |-- firmware |-- macintosh |-- parisc |-- cbus |-- gpio |-- Makefile |-- parport |-- cdrom |-- gpu |-- pci |-- mca |-- char |-- hid |-- pcmcia |-- md |-- clocksource |-- pnp |-- media |-- connector|-- hwmon 17 |-- memstick |-- power |-- cpufreq |-- i2c

BME-TMIT

|-- ps3 |-- thermal |-- rapidio |-- uio |-- regulator|-- usb |-- uwb |-- rtc |-- video |-- s390 |-- virtio |-- sbus |-- w1 |-- scsi |-- watchdog |-- serial |-- sh |-- xen |-- sn `-- zorro |-- spi |-- ssb |-- staging |-- tc |-- telephony


• Más alrendszerek Directory

Description

Documentation

Kernel source documentation

init

Kernel boot and initialization

ipc

Interprocess communication code

kernel

Core subsystems

lib

Helper routines

net

Networking subsystem

security

Linux Security Module

sound

Sound subsystem

usr

Early user-space code (called initramfs)

include

header files, H/W independent header files in include/linux

fs

opn() read() write(), ext2, ext3, ext4, nfs, ufs, msdos, vfat, proc, devfs, ntfs, reiserfs, zfs,etc 18

Kernel beállítások •

BME-TMIT

Configuration targets: • • • • • • • • • • •

config - Update current config utilising a line-oriented program menuconfig - Update current config utilising a menu based program xconfig - Update current config utilising a QT based front-end gconfig - Update current config utilising a GTK based front-end oldconfig - Update current config utilising a provided .config as base silentoldconfig - Same as oldconfig, but quietly randconfig - New config with random answer to all options defconfig - New config with default answer to all options allmodconfig - New config selecting modules when possible allyesconfig - New config where all options are accepted with yes allnoconfig - New config where all options are answered with no 19

Kernel konfig BME-TMIT

• host $ make menuconfig Kconfig

20

BME-TMIT

ALAPVETŐ HÁLÓZATI BEÁLLÍTÁSOK [email protected]


21

Hálózati konfiguráció BME-TMIT

● A beállítások fontosak – különben nincs kommunikáció ● IP telefon esetében biztosítani kell egy felületet a beállításukra

[email protected]


22

Hálózat beállítás lépései BME-TMIT

● Hálózati kártya élesztése ● Modprobe (lsmod, insmod, rmmod) ● Dmesg – ellenőrzésre

● Hálózati kártya konfigurálása ● Ifconfig ● Dhcp

● Routing tábla állítása ● DNS szerver [email protected]


23

ifconfig BME-TMIT

● ifconfig eth0 addr 192.168.1.100 broadcast 192.168.1.255 netmask 255.255.255.0 up ● Netmask megadja a hálózati címet: a TCP/IP minden más címre küldött csomagot az átjárónak ad ● A broadcast leszűkíti a broadcast tartományt a lokális subnetre ● Up/down – ki-bekapcsolás [email protected]


24

DHCP BME-TMIT

● Dynamic Host Configuration Protocol ● Lekéri az IP címet (és egyéb beállításokat) az alhálózat szerverétől ● dhclient eth0

● /etc/network/interfaces ● auto eth0 ● iface eth0 inet dhcp - VAGY ● iface eth0 inet static ● address 152.66.247.84 ● netmask 255.255.255.0 ● gateway 152.66.247.254 ● dns 152.66.247.10 [email protected]


25

Routing tábla BME-TMIT

● [root@tmp]# route add default gw 192.168.1.1 eth0

● DHCP-vel ez is beállítódik ● Egyébként kézzel állítandó ● /etc/network/interfaces ● Itt is megadható, statikusan megmarad ● Komplexebb routing tábla is előállítható ● Ellenőrzés: route

● netstat -r [email protected]


26

DNS BME-TMIT

● /etc/hosts – az ismert hosztok IP címei ● Statikus

● /etc/resolv.conf ● Ellenőrzés ● Nslookup

● Szinte minden beállításra van grafikus tool [email protected]


27

BME-TMIT

VOIP PROTOKOLL STACK

[email protected]


28

Transzport réteg BME-TMIT

● TCP ● Kapcsolat-orientált ● Megbízható kapcsolat ● Automatikus torlódás vezérlés ● A küldési sebesség automatikus – Az alkalmazás nem tudja vezérelni

● UDP ● Kapcsolat nélküli ● A sebességet az alkalmazás szabja meg

[email protected]

VoIP, 2005 Október 10, Budapest

29

Transzport réteg - Portok BME-TMIT

● Két host között egyszerre több TCP/UDP folyam lehet ● Azonosításra a portokat használják: ● 16 bites számok a transzport fejlécben

● A forrásnál általában a számítógép választja ki ● A cél általában egy ismert szám ● HTTP: 80, FTP: 21, SIP: 5060

● Így egyszerre több kapcsolat lehet ugyanarra a portra – akár ugyanarról a forrás gépről

[email protected]


30

Transzport réteg – Portok2 BME-TMIT

● Egy kapcsolat azonosításához szükséges: ● Forrás IP, forrás port ● Cél IP, cél port port

port

80 2154 21

5842 1342

1210 2556

[email protected]

Host 1


Host 2

31

UDP BME-TMIT

● Kapcsolat nélküli protokoll ● Nincs állapot információ

● Nem garantálja a csomagok megérkezését ● Nem küld újra ● Nem állít a küldési sebességen torlódás esetén

● Kis fejléc (8 byte) ● Főleg multimédia alkalmazások használják ● Valós idejű átviteleknél jó választás [email protected]


32

UDP kapcsolat kiépülés BME-TMIT

● A kapcsolat kiépülése a portok hozzárendeléséből áll ● A másik számítógép nem kell válaszoljon ● Ha hiba van ICMP üzenettel jelzi

● A protokoll szegmensekre bontja az adatot ● Az UDP szegmensek sorszámot kapnak ● a szegmenseket azonnal küldi

[email protected]


33

UDP fejléc BME-TMIT

[email protected]


34

TCP BME-TMIT

● Kapcsolat orientált ● Garantálja a csomagok megérkezését ● Ablakozó algoritmust használ

● Torlódásvezérlő algoritmust használ ● Megpróbálja kihasználni az elérhető sávszélességet ● Visszaveszi a küldési sebességet

[email protected]


35

TCP BME-TMIT

[email protected]


36

TCP – Sliding window BME-TMIT

● Advertised Window - ablak ● Az megérkezett adatok nyugtázódnak ● Nyugtára csúszik az ablak

● Elveszett csomag – lejár az időzítő ● Adaptív timeout (Karn algoritmus)

[email protected]


37

TCP kapcsolat kiépülése/bontás BME-TMIT

● Kiépülés: 3-way handshake ● SYN -> SYN ACK -> ACK ● A fogadónak fogadni kell! ● A SYN üzenetek tartalmazzák a fogadó ablak méretét és a kezdeti szekvenciaszámokat

● Bontás ● FIN-FIN ack ● RST

● TCP - kétirányú [email protected]


38

RTP, RTCP BME-TMIT

● Az RTP protokoll: ● kifejezetten multimédia folyamok számára ● Szinkronizációs és folyam azonosításhoz szükséges adatok ● Multicast támogatás

● RTCP – RT Control Protocol ● RTP monitorozás, szabályozás ● visszacsatolás információk

[email protected]


39

RTP tulajdonságok BME-TMIT

● Adat funkciók (RTP) ● Tartalom címkézés – Forrás azonosítás – Csomagvesztés észrevétele – Sorrendhelyesség ellenőrzése

● Időzítés – intra-media szinkronizáció:a jitter kiszűrése puffereléssel – inter-media szinkronizáció: a hang és kép szinkronizálása

● UDP protokollt használ, RTCP port = RTP+1 [email protected]


40

RTP csomag fejléce BME-TMIT

V

P

X

CC

M PT Time Stamp SSRC CSRC identifiers …… Payload

Sequence Number

(V) Version; 2 bits

(P) Padding; 1 bit.

(X) Extension; 1 bit.

(CC) CSRC Count; 4 bit.

(M) Marker; 1 bit.

(PT) Payload Type; 7 bit.

Sequence Number; 16 bit.

Time Stamp; 32 bit.

SSRC; 32 bit.

CSRC List;

[email protected]


41

RTP fejléc... (folytatás) BME-TMIT

● Sequence number mező ● Minden RTP csomagban nő

● Timestamp ● növelve a tartalmazott minták számával

● Synchronization SouRCe (SSRC) mező ● Egyértelműen meghatározza a forrást

● Contributing SouRCe (CSRC) és CC mezők ● A keverő használja a források azonosítására ● A CSRC lista méretét a CC mező adja meg

[email protected]


42

RTCP BME-TMIT

● Periodikusan küld vezérlő csomagokat ● Főbb feladatai: ● Visszajelzés az átvitel minőségéről ● Mindenki felmérheti a résztvevők adatait ● Perszisztens transzport szintű kanonikus elnevezés forrásonként (CNAME) – tipikusan: user@host – Akkor sem változik ha a SSRC megváltozik!

[email protected]


43

RTCP csomagok BME-TMIT

● Öt RTCP csomagtípus ● SR

Küldő oldali jelentések tx és rx statisztikák a küldőktől ● RR Vevő oldali jelentések rx statisztikák a résztvevőktől ● SDES Forrás leírás, CNAME ● BYE explicit megszakítás ● APP alkalmazás specifikus kiterjesztések

● Az RTCP használata nem kötelező [email protected]


44

VoIP Csomag BME-TMIT

● Ethernet/PPP/stb ● IP réteg ● UDP transzport réteg ● RTP – real time protocol

[email protected]


45

BME-TMIT

Kérdések?

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!

[email protected]


46

Források BME-TMIT

● http://netlab-mn.unipv.it/insane/

[email protected]


47

Építsünk IP telefont!

Recommend Documents