Configuración de un router Cisco para soporte de VoIP

Un router puede estar equipado con puertos FXO / FXS que permiten su operación como gateway de voz con sistemas de telefonía tradicional, a la vez que realizan el transporte de tráfico de voz paquetizada sobre la red IP. Vamos ahora a revisar la configuración de un router Cisco IOS para operar como gateway de voz, definiendo un dial plan que nos permita utilizar tanto la red de telefonía pública como la red IP para el transporte de la voz.

La topología
Para el desarrollo vamos a utilizar un ejemplo:
Suponemos 2 routers Cisco conectados entre si a través de sus puertos seriales utilizando la subred 172.16.1.0/30. Router1 tiene conectado un teléfono analógico (interno 720) a través de un puerto FXS; el Router2 conecta a la red de telefonía pública utilizando un puerto FXO y da acceso al interno 721 a través de un puerto FXS.

La configuración
Para permitir la operación es necesario definir un dial plan. Vamos a revisar el dial plan configurado en el Router2:
!
interface Serial0/0/0
ip address 172.16.1.1 255.255.255.252
!
! Redirige una llamada dirigida al interno 720
! a través del enlace serial (sobre IP)
! hacia el Router1
dial-peer voice 1 voip
destination-pattern 720
session-target ipv4:172.16.1.2
!
! Una llamada al interno 721
! genera señal de ring en el puerto FXS
dial-peer voice 2 pots
destination-pattern 721
port 1/0/0
!
! Define dial-peer para acceso a línea externa
! Marcando 9 se obtiene línea
dial-peer voice 3 pots
destination-pattern 9
port 2/0/0
!
Cada número de interno definido requiere de un "destination-pattern" que define el ID que se recibe. Cuando se trata de una comunicación telefónica tradicional, a ese destination-pattern se asocia el puerto de voz correspondiente, es el caso por ejemplo del interno 721.Cuando se trata de destination-pattern cuyo tráfico debe encaminarse a través de la red IP se define la dirección IP de destino del dispositivo en el cual se encuentra conectado ese interno, como es el caso del interno 720.

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Oscar Gerometta

Configurando un switch Catalyst 2960

Cuando nos iniciamos en la configuración de dispositivos Cisco utilizando CLI (Command Line Interface), muchas veces vemos comandos sueltos y cuesta trabajo integrarlos en un único proyecto o configuración.
Es por eso que me pareció conveniente, para ayudar a quienes están en esta circunstancia, publicar una configuración completa comentando qué es lo que incorporamos en cada parte del proceso. Para esta tarea elegí tomar una topología muy simple como referencia, a fin de que nos sirva de ejemplo:

En nuestro ejemplo:

• Tenemos 2 switches Catalyst 2960 con Cisco IOS LAN Base versión 12.2(25)FX.
• Ambos switches se comunican entre si utilizando los puertos GigabitEthernet 1/1, que deberán constituir un enlace troncal.
• En cada switch asignaremos los puertos FastEthernet 1 a 12 como puertos de acceso de la vlan 2 y los puertos FastEthernet 13 a 24 como puertos de acceso de la vlan 3.

Veamos ahora la configuración de uno de los switches. He insertado en forma de comentario resaltado en rojo diferentes notas respecto de esta configuración:
!
version 12.2
service password-encryption
!
!Asigna un nombre identificatorio al switch
hostname BA_01
!
!Asigna una clave de acceso a modo privilegiadoenable secret 5 $1$mERr$hx5rVt7rPNoS4wqbXKX7m0
!
!!Configuración básica del servidor VTP
vtp mode server
vtp domain PILOTO
!!Creación y configuración de VLAN!Esto no aparece en el archivo de configuración
vlan 2
name VENTAS
vlan 3
name ADMIN
!
!Configuración de las interfaces de acceso de la VLAN 2
interface FastEthernet0/1
description puerto acceso vlan 2
switchport access vlan 2
switchport mode access
!Configuración de atributos de port-security
switchport port-security
switchport port-security maximum 2
switchport port-security mac-address sticky
!Configuración de port-fast (STP)
spanning-tree portfast
!
interface FastEthernet0/2
description puerto acceso vlan 2
switchport access vlan 2
switchport mode access
switchport port-security
switchport port-security maximum 2
switchport port-security mac-address sticky
spanning-tree portfast
!
! --More--
!!Configuración de las interfaces de acceso de la VLAN 3
interface FastEthernet0/13
description puerto acceso vlan 3
switchport access vlan 3
switchport mode access
switchport port-security
switchport port-security maximum 2
switchport port-security mac-address sticky
spanning-tree portfast
!
interface FastEthernet0/14
description puerto acceso vlan 3
switchport access vlan 3
switchport mode access
switchport port-security
switchport port-security maximum 2
switchport port-security mac-address sticky
spanning-tree portfast
!
! --More--
!
!Configuración de los enlaces troncalesinterface GigabitEthernet1/1
description puerto troncal
switchport mode trunk
!
interface GigabitEthernet1/2
description puerto troncal
switchport mode trunk
!
!Asignación de una dirección IP a la VLAN 1!Para fines de management
interface Vlan1
ip address 192.168.1.125 255.255.255.0
no shutdown!!Definición de un banner en el acceso al dispositivo
banner motd ^C
-----------------------------------------------------------
Usted esta accediendo a la red ABC
Todo acceso no autorizado sera perseguido legalmente.
-----------------------------------------------------------
^C
!!Configuración del acceso por consolaline con 0
password 7 0822455D0A16
login
exec-timeout 5 0
loggin synchronous!!Configuración del acceso por terminal virtual (telnet o SSH)
line vty 0 4
exec-timeout 5 0
password 7 0822455D0A16
login
line vty 5 15
exec-timeout 5 0
password 7 0822455D0A16
login
!
!
end

Algunas notas para la configuración:

• Los comandos de configuración de VLANs no se guardan en el archivo de configuración. Aquí los he incluido a fin de tener el relato de la totalidad de los comandos utilizados.
• No he incluido una configuración avanzada de STP ya que requeriría una topología más compleja. Pero incluí la implementación de port-fast en los puertos de acceso.
• Omití repetir la configuración de cada puerto de acceso (24 en total) y dejé sólo algunos, ya que el post se haría innecesariamente extenso.
• Para configurar múltiples puertos con los mismos features, se puede utilizar el comando interface range, por ejemplo: interface range FastEthernet 1/1 - 12

Bibliografía recomendada:

• Guía de Preparación para el Examen de Certificación CCNA R&S 200-120 versión 5.1

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Oscar Gerometta

Método simplificado para el cálculo de ancho de banda para VoIP

Un punto fundamental en el diseño de redes o rediseño de redes existentes para el transporte de voz sobre IP (VoIP), es el cálculo del ancho de banda necesario para la prestación adecuada del servicio.
El requerimiento del ancho de banda necesario en un enlace para el transporte de voz paquetizada sobre IP es el resultante de 2 factores:

• El número de llamadas concurrentes.
  Se suele denominar "llamadas concurrentes" a la estimación de la cantidad máxima de llamadas simultáneas que se podrán cursar sobre un enlace.
  Esta estimación debe considerar tanto la cantidad actual de llamadas telefónicas simultáneas entre diferentes puntos, como el posible margen de crecimiento y las políticas de la organización al respecto.
  
• El requerimiento de ancho de banda para cursar cada conversación telefónica.
  Cuando se implementa voz sobre IP se asume un conjunto de elecciones que impactan en ese requerimiento: CODEC, opciones de compresión, enlaces sobre los que se rutearán las llamadas, etc.
  

Para desarrollar el método, apelaré como otras veces a un ejemplo que nos permita comprenderlo más fácilmente.

Paso 1 - Calcular el tamaño de las tramas de voz.
Para esta tarea, podemos utilizar el siguiente procedimiento:

• Este parámetro es el resultado del CODEC utilizado, que da como resultado el tamaño de la porción de datos. A esto debe sumarse el tamaño de los encabezados de capa 4, capa 3 y capa 2.
  
  Tamaño de trama = Payload + Enc. 4 + Enc. 3 + Enc. 2
  
  Por ejemplo, las tramas obtenidas al utilizar G.729 tienen una longitud de 20 Bytes, a eso debemos sumarle los encabezados RTP, UDP e IP necesarios, que son 40B adicionales, y luego el encabezado de capa de enlace, que suponiendo que se trata de una trama PPP agrega 6B.
  
  Tamaño de trama = 20B + 40B + 6B = 66B
  
  
• Dado el peso del encabezado en el tamaño de la trama a transmitir, en enlaces de bajo ancho de banda (menos de 768 Kbps) es conveniente aplicar compresión de los encabezados de capa 3 y capa 4, lo que se suele denominar compresión de RTP (cRTP). Esto reduce esos 40B iniciales a 2 o 4B. De este modo nuestro cálculo queda:
  
  Tamaño de trama = 20B + 2B + 6B = 28B
  
  
• A fin de continuar el cálculo, es necesario convertir el tamaño expresado en Bytes a bits (1B = 8b):
  
  28 Bytes x 8 bits/Byte = 224 bits/trama
  

Paso 2 - Calcular el ancho de banda requerido por una llamada.

• Los CODECs actualmente utilizados para la digitalización de voz (G.711, G.728, G.728) generan 50 tramas por segundo.
  
• Para calcular el ancho de banda requerido para cada llamada debemos multiplicar el tamaño de cada trama por la cantidad de tramas que se envían por segundo:
  
  BW/llamada = tamaño de la trama x tramas por segundo
  
  BW/llamada = 224 bits/trama x 50 tramas/seg. = 11200 bps/llamada

Paso 3 - Calcular el ancho de banda requeridod en la implementación.

• Se debe considerar el número de llamadas concurrentes, y multiplicar el ancho de banda requerido para cada llamada por el número de llamadas concurrentes.
  
  BW requerido = BW/llamada x llamadas concurrentes
  
  Para nuestro ejemplo vamos a suponer que se trata de cursar un máximo de 10 llamadas concurrentes generadas utilizando CODEC G.729 sobre un enlace PPP con cRTP.
  
  BW requerido = 11,200 Kbps x 10 = 112 Kbps

Es preciso tener en cuenta que:

• El tamaño de la porción de datos depende del CODEC implementado.
• La porción correspondiente a los encabezados de capa 3 y 4 es de 40B si no se implementa compresión, y de 2 o 4B si se implementa cRTP.
• La porción correspondiente al encabezado de capa 2 está en función del enlace de que se trate. En este ejemplo he considerado un enlace PPP.
• Cuando se implementa voz sobre VPN IPSec, se debe considerar el overhead correspondiente a la implementación de IPSec que se esté aplicando.
  

Recursos:

• Calculadora de ancho de banda de Cisco.
  

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Oscar Gerometta

FXS / FXO

Quienes desean iniciarse en el universo de la telefonía IP, uno de los primeros temas que deben abordar es la adquisión de los conceptos básicos de la telefonía convencional. Entre estos conceptos están los diferentes tipos de interfaces analógicas: FXS, FXO, E&M.
Las interfaces de telefonía analógica se encuentran en múltiples dispositivos de networking (routers, centrales de telefonía IP, etc.) que operan como gateways hacia los servicios de voz convencionales: teléfonos, faxes, PBXs o el mismo sistema de telefonía pública conmutada.

FXS
(Foreign eXchange Station)
También denominada interfaz de abonado. Es el que envía la línea analógica hacia el abonado.
Se trata de interfaces que permiten conectar dispositivos terminales, como un teléfono.
Una interfaz FXS proporciona alimentación eléctrica, señalización de llamada (ring) y tono al dispositivo terminal.
Estas interfaces son las que permiten conectar un teléfono analógico convencional a un router o central de telefonía IP.

FXO
(Foreign eXchange Office).
Puerto que recibe la línea analógica. Es la interfaz que permite conectar un dispositivo terminal a un servicio de telefonía como el servicio de telefonía pública (PSTN) o una PBX.
Envía al sistema telefónio una señal de colgado o descolgado (cierre de bucle).

FXS y FXO son siempre pares que se corresponden mutuamente: una interfaz FXS se conecta en el otro extremo de la línea a una interfaz FXO.
Cuando se instala una central telefónica (PBX), la línea telefónica se conecta al puerto FXO de la PBX, la cual provee múltiples puertos FXS para conectar los teléfonos o aparatos de fax.
E&M
Las interfaces E&M (Ear & Mouth) implementan técnicas se señalización que permiten conectar PBXs entre sí, es decir la implementación de troncales de telefonía convencional.

Gateway de Voz
Es el dispositivo que permite interconectar la red de telefonía pública o las PBX de telefonía tradicional con la red de telefonía paquetizada o telefonía IP.
Este dispositivo puede ser un router o una central de telefonía IP y debe contar con tantos puertos FXO como líneas telefónicas desea acceder, y puertos FXS como PBXs o teléfonos convencionales desea conectar.

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Oscar Gerometta

Resolución de ejercicios de subredes

Más allá de la teoría de las subredes que se fundamenta en el valor de los bits que componen una dirección IP, se pueden diseñar o idear métodos rápidos de cálculo que, sin pasar los valores decimales a binarios, permiten obtener todos los elementos requeridos en diferentes ejercicios de cálculo de subredes.
Para ser más gráficos, voy a revisar este procedimiento a partir de un ejemplo:
Supongamos que tenemos como punto de partida la red 200.17.7.0 con una máscara de subred 255.255.255.224

• El punto de partida es la máscara de subred.
  Siempre hay que partir de la máscara de subred.
  En primer lugar la máscara de subred nos permite determinar cuál es el “octeto crítico”, es decir, el octeto en que se variará secuencialmente el valor decimal de las direcciones IP.
  El octeto crítico de la máscara de subred es aquel en el que la secuencia de 1s binarios hace la transición a 0s.
  Visualmente es el octeto cuyo valor no es ni 255 ni 0. En este ejemplo es el cuarto octeto:
  
  255.255.255.224
  
  A continuación, restamos el valor del octeto crítico a 256.
  Esto nos da una clave de cálculo:
  
  256 - 224 = 32
  
  
• A partir de la clave de cálculo se deducen la dirección reservada de subred de la primera subred útil, y la cantidad de direcciones IP contenidas en cada subred.
  
  Subred #.......................................................200.17.17.32
  Cantidad de direcciones IP / Subred:...32
  
  
• Al valor del octeto crítico de la subred #1 le sumamos la clave de cálculo para obtener la dirección reservada de subred de la subred #2. Y así sucesivamente hasta completar las direcciones reservadas de subred de todas las subredes.
  
  32 + 32 = 64
  Subred #2...................................200.17.7.64
  
  64 + 32 = 96
  Subred #3...................................200.17.7.96
  
  

• De esta manera se puede construir rápidamente una tabla con todas las direcciones reservadas de subred, lo que le permite construir todo el esquema de direccionamiento de subredes con rapidez y seguridad.
  
  Subred #0...................................200.17.7.0
  Subred #1...................................200.17.7.32
  Subred #2...................................200.17.7.64
  Subred #3...................................200.17.7.96
  Subred #4...................................200.17.7.128
  Subred #5...................................200.17.7.160
  Subred #6...................................200.17.7.192
  Subred #7...................................200.17.7.224
  

Para tener presente:

• La subred #0 se obtiene colocando en 0 el octeto crítico.
• El valor del octeto crítico de la última subred coincide con el valor del octeto crítico de la máscara de subred. Esta es una comprobación de que se ha realizado correctamente el cálculo.

Enlaces relacionados:

• Método de cálculo sencillo.
  
• Para encontrar ejercicios de subredes.
• Supernetting.

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Oscar Gerometta