Analisi dei protocolli per telefonia su IP: IAX e SIP

modifiche rispetto a una rete dati e vocale tradizionale. Questo avviene anche perché con un'unica 
infrastruttura si possono usare infrastrutture quali DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) 
che consente a un dispositivo (un PC o un telefono IP) di ricevere dinamicamente un indirizzo IP 
(ossia non c'è necessità di configurare staticamente l'indirizzo IP nel dispositivo). 
Dunque, ad esempio, se si ha un apparecchio telefonico IP che usi DHCP, si può spostare il telefono 
nel punto desiderato e mantenere comunque lo stesso numero. E' come spostare un computer 
portatile da un ufficio a un altro connettendosi sempre allo stesso server di rete. 
Molte grosse aziende hanno calcolato costi di svariate centinaia di dollari solo per spostare un 
telefono (prezzo della manodopera più il costo di configurazione del centralino). Tali costi sono 
assenti in un'infrastruttura IP poiché si deve semplicemente impostare il profilo dell'apparecchio 
telefonico IP che successivamente potrà essere posizionato in qualsiasi punto della rete. 
Un ulteriore vantaggio di Voice Over IP è la possibilità di avere un unico dipartimento dei servizi 
informatici che supporta sia la rete voce che la rete dati (in quanto le due reti si riducono a un'unica 
entità). Questo potrebbe inizialmente provocare tensioni fra le due infrastrutture ma come per ogni 
altra rivoluzione tecnologica, occorre evolvere per sopravvivere. 
Un vantaggio di Voice Over IP spesso sottovalutato dalle aziende e dai fornitori di servizi è il fatto 
che non è più necessario l'utilizzo di alcuni strumenti tradizionali, dato che l'infrastruttura è ora 
comune. Tra questi strumenti vi sono le porte fisiche per servizi come i messaggi vocali. In una rete 
vocale a commutazione di circuito, il servizio di messaggistica vocale viene venduto sulla base del 
numero di caselle e del numero di porte fisiche necessarie per supportare un determinato numero di 
utenti simultanei. Con Voice Over IP le porte fisiche a commutazione di circuito non sono più 
necessarie. Il server dei messaggi vocali deve avere semplicemente una connessione IP (che può 
essere Ethernet, ATM e così via..). 
Inoltre VoIP consente di porre i sistemi di gestione dei messaggi vocali su piattaforme standard (ad 
esempio PC o macchine Unix). Quando una determinata funzionalità viene inserita in una 
piattaforma standard, si può prevedere una notevole riduzione nei prezzi, dovuta al prezzo ormai 
irrisorio dello spazio fisico a MB rispetto al prezzo delle memorie dei sistemi dedicati alla 
messaggistica per i sistemi PSTN. Inoltre il server dei messaggi vocali potrebbe essere lo stesso dei 
messaggi di posta elettronica e si potrebbe decidere di prelevare la posta vocale via telefono o 
tramite un client di posta elettronica. Per il personale all'estero la possibilità di prelevare messaggi 
vocali e rispondere in modo elettronico o di inoltrare i messaggi vocali a un gruppo sarà di grande 
utilità e un ulteriore fonte di risparmio per l'azienda che può in questo modo evitare i costi telefonici 
internazionali.  
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 Una delle limitazione delle vecchie reti PSTN è che non sono in grado di creare e fornire 
funzionalità accessorie con la dovuta rapidità richiesta dagli operatori del settore, che per aumentare 
la loro competitività cercano di sviluppare di continuo nuovi servizi e applicazioni per la loro 
clientela, tutto ciò invece è semplice e immediato con i nuovi sistemi VoIP. 
Infine un altro vantaggio delle reti a pacchetti è che in esse non si fa uso della commutazione di 
circuito tipica delle reti classiche: questo tipo di commutazione blocca infatti una risorsa (un 
circuito telefonico) che viene sottoutilizzata (nei momenti di silenzio di conversazione), mentre al 
contrario le reti dati consentono l'utilizzo dell'ampiezza di banda solo nei momenti in cui essa è 
richiesta, differenza tutt'altro che trascurabile in una rete in cui il traffico dati ha richieste sempre 
maggiori di ampiezza di banda. 
 
 
1.3 Livelli e protocolli della telefonia VoIP 
 
Il modello su cui si basa la telefonia a commutazione di pacchetto ha tre distinti livelli a standard 
aperti: la voce viene trasmessa tramite un'infrastruttura a pacchetti, il livello di controllo della 
chiamata è distinto rispetto al livello del mezzo e le interfacce API (Application Programming 
Interface) aperte consentono agli sviluppatori indipendenti di creare nuovi servizi. 
 
1.3.1 Livello standard dell'infrastruttura a pacchetti 
 
L'infrastruttura a pacchetti del nuovo modello di telefonia si basa sul protocollo di trasporto dati IP 
(Internet Protocol) [1]. Questo protocollo non necessita di informazioni dalle applicazioni software 
che lo utilizzano: la sua funzione non è altro che trasportare dati da un capo all'altro della 
connessione senza considerare il carico pagante.  
Assieme all'IP viene utilizzato il protocollo di trasporto UDP (User Datagram Protocol) [2] 
semplice ma meno affidabile, per il trasporto del traffico vocale, mentre il TCP (Transmission 
Control Protocol)[3] più complesso e affidabile, è utilizzato per garantire l'affidabilità del 
messaggio di instaurazione di una chiamata. 
infine è da citare che per eseguire i calcoli temporali, oltre ad un'intestazione UDP/IP viene 
utilizzato il protocollo RTP (Real-time Transport Protocol) [4], che sui protocolli UDP/IP opera ed 
è l'elemento fondamentale per la trasmissione di traffico in tempo reale su reti IP, in quanto risolve i 
problemi tipici della commutazione di pacchetto. 
 
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La commutazione di pacchetto 
 
Questa modalità di commutazione non prevede l'assegnamento di una connessione fisica dedicata 
alla coppia di utenti durante lo scambio di informazioni: questi, per il trasferimento di messaggi, si 
affidano completamente alla rete. Tra gli utenti avviene quindi un collegamento logico.   
Poiché i canali non sono dedicati ad una particolare connessione fisica possono essere condivisi da 
più connessioni logiche, ottimizzando quindi l'uso delle risorse di rete. 
In tale modalità i messaggi degli utenti vengono frazionati in unità elementari (pacchetti) di 
dimensioni variabili, ma non superiori di un massimo prefissato, cui vengono aggiunte intestazioni 
che consentono al ricevitore di ricostruire il messaggio. 
I pacchetti vengono spediti dall'utente ad un nodo della rete, e inoltrati di nodo in nodo, fin quando 
non raggiungono il destinatario. Quando i pacchetti giungono in un nodo della rete, essi vengono 
collocati in un buffer e spediti al nodo successivo non appena possibile (store and forward).  Ogni 
pacchetto potrebbe in teoria utilizzare un diverso cammino per raggiungere la sua destinazione. 
Diventa chiaro come la metodologia di commutazione di pacchetto sia adatta alle trasmissioni non 
sensibili al ritardo, in quanto questa tipologia presenta tutta una serie di problematiche legata alla 
perdita, al corretto ordinamento e al ritardo dei singoli pacchetti, al jitter, etc.., dovute alla sua 
struttura e che vanno risolte per poter realizzare una trasmissione vocale (che invece è molto 
sensibile al ritardo). 
 
Il protocollo IP 
 
Il protocollo IP [1] è un protocollo senza connessione di livello 3 del modello OSI: questo vuol dire 
che non vi è nessun meccanismo di garanzia dell'affidabilità, di controllo di flusso, di controllo 
delle sequenze o acknowledgement, e che vanno aggiunti da protocolli che si posizionano a livelli 
superiori (come il TCP, al livello di sessione OSI). 
Tecnicamente, il protocollo IP è definito: 
 
• Unreliable: inaffidabile - è un servizio senza garanzie; i pacchetti possono essere persi, 
venire duplicati o consegnati fuori ordine senza per questo avvisare né l'utente sorgente né 
quello destinazione. Va comunque sottolineato che la perdita di un pacchetto avviene 
solamente in casi abbastanza eccezionali, quali la congestione totale di un componente 
o,addirittura, la caduta della rete; 
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• Connectionless: privo di connessione - è un servizio non orientato alla connessione; ogni 
pacchetto viene trattato indipendentemente da tutti gli altri. Una sequenza di pacchetti 
spediti da un computer ad un altro potrebbero seguire cammini diversi per giungere a 
destinazione; 
• Best-efford:  massimo sforzo - il protocollo IP effettua un serio tentativo nell'inoltro dei 
pacchetti. 
 
In sostanza IP definisce l'unità base del datagramma e la forma esatta di tutti i dati che passano 
attraverso Internet, gestisce le funzioni di routing (specificando il percorso sul quale verranno 
spediti i dati) ed include un insieme di regole che caratterizzano come gli host ed i router 
processano i pacchetti, la generazione dei messaggi di errore e le condizioni sotto le quali un 
pacchetto è scartato. 
Un datagramma IP consiste in un header o intestazione ed una parte dati che sommata all'header 
non può superare i 65.535 byte. 
IP è considerato inoltre un protocollo intermittente, cioè le applicazioni che risiedono su di esso 
sperimentano periodi di silenzio seguiti da periodi di grande traffico in cui è necessario allocare la 
maggior parte delle risorse,IP senza altre aggiunte risulta quindi inadatto al trasporto della voce. A 
questa carenza suppliscono i protocolli di livello superiore, il TCP e l'UDP. 
 
Il protocollo UDP 
 
Nel complesso del protocollo TCP/IP, l'User Datagram Protocol [2] fornisce un servizio di recapito 
dei datagrammi connectionless ed inaffidabile, usando l'IP per trasportare messaggi da una 
macchina ad un'altra; esso prevede delle porte di protocollo usate per distinguere tra più programmi 
in esecuzione (o processi) su una singola macchina. 
L'inaffidabilità dell'UDP è quella propria dell'IP, in quanto lo User Datagram Protocol non prevede 
nessun protocollo per il controllo dell'errore, a differenza del TCP: non usa acknowledgement per 
assicurare al mittente che i messaggi siano arrivati, non dispone le sequenze di datagrammi in 
ordine e non fornisce una retroazione per il controllo della frequenza del flusso di informazioni tra 
macchine. Perciò i messaggi UDP possono essere persi, duplicati oppure arrivare fuori dall'ordine; 
inoltre i datagrammi possono arrivare più velocemente di quanto il ricevente sia in grado di 
processarli. L'UDP è utilizzato laddove la perdita di un pacchetto è meno importante del tenere 
sotto controllo la latenza, che nel TCP, tra ritrasmissione di un messaggio perduto e attesa di un 
acknowledgment, diventa eccessiva. 
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Il protocollo TCP  
 
Il TCP [3] si assume la responsabilità di instaurare un collegamento tra due utenti, di rendere 
affidabile il trasferimento di dati e comandi tra essi ed infine di chiudere la connessione. Esso è 
capace di trasferire un flusso continuo di dati fra due utenti in entrambe le direzioni (full-duplex), 
decidendo quando bloccare o continuare le operazioni a suo piacimento. 
Poiché il TCP fa veramente poche assunzioni riguardo l'hardware sottostante, è possibile 
implementarlo sia su una singola rete come una Ethernet sia su un complesso variegato quale 
l'Internet. Tale protocollo, come ulteriore funzionalità rispetto all'UDP, tiene una traccia di ciò che è 
stato trasmesso ed eventualmente ritrasmette quella parte di informazione che è andata perduta 
lungo il tragitto. 
Come l'UDP, il TCP permette a più programmi applicativi su una stessa macchina di comunicare 
contemporaneamente, e demultiplexa (suddivide il flusso composito nei singoli flussi elementari) il 
traffico dei pacchetti in ingresso a tali programmi; usa i numeri di porta per identificare la destina- 
zione finale all'interno di una macchina. La fondamentale differenza con l'UDP è che il TCP 
garantisce un servizio di trasporto affidabile (reliable delivery service), ponendo rimedio alle cause 
di inaffidabilità proprie dell'IP (duplicazione e perdita di dati, caduta di rete, ritardi, pacchetti 
ricevuti fuori ordine, etc.), anche se ciò comporta una implementazione più complessa. 
L'importanza dell'affidabilità del flusso permessa da tale protocollo è il motivo per cui il complesso 
del protocollo TCP/IP ha tale nome. 
 
L'affidabilità di questo servizio è caratterizzata da cinque proprietà: 
 
• Stream orientation: quando due programmi applicativi trasferiscono dati (stream of bits), il 
flusso nella macchina di destinazione passa al ricevente esattamente come è stato originato 
nella macchina sorgente; 
• Virtual Circuit Connection: dal punto di vista del programmatore e dell'utente, il servizio 
che il TCP fornisce è analogo a fornire una connessione dedicata; 
• Buffered Transfer:  i routers interessati dal trasferimento sono provvisti di buffers per 
rendere più efficiente il trasferimento e minimizzare il traffico di rete; 
• Unstructured Stream: il TCP/IP stream service non adotta un flusso di dati strutturato 
ovvero non c'è modo di distinguere i records che costituiscono il flusso dati; 
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