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• Rodrigo Uruchi

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ESTUDIO DE SKYPE 1. INTRODUCCION La Voz sobre IP (Voice over IP, VoIP) es una tecnología que permite la transmisión de la voz a través de redes IP en forma de paquetes de datos, Internet normalmente, en lugar de ser transportados a través de la red telefónica convencional. La telefonía IP es una aplicación inmediata de la tecnología anterior que permite la realización de llamadas telefónicas ordinarias sobre redes IP u otras redes utilizando un ordenador o un teléfono.

En una llamada telefónica normal, la centralita telefónica establece una conexión permanente entre ambos interlocutores, conexión que se utiliza para llevar las señales de voz. Pero en una llamada a través de Internet los pasos son diferentes y se pueden resumir en los siguientes: el emisor emite la voz, ya sea por el teléfono o mediante unos auriculares con micrófono, esta señal analógica se digitaliza, se comprime y por último se envía en paquetes de datos a través de Internet a la dirección IP del destinatario. Cada paquete enviado puede utilizar un camino distinto para llegar. Cuando éstos llegan a su destino se produce el proceso inverso a la emisión. Los paquetes son ordenados, reensamblados, descomprimidos y reconvertidos en la señal de analógica original. 2. ¿QUÉ ES SKYPE?

Skype es esencialmente un servicio Freemium de Voz sobre IP, que permite a los usuarios registrados comunicarse via video llamada, mensajería instantánea y chat móvil. Aunque relativamente es joven, podría decirse que este software es el mejor método para que los usuarios se comuniquen a larga distancia, si están buscando dirigir reuniones de negocios de varios participantes o simplemente enviar mensajes audiovisuales cortos entre amigos y familia. El software no requiere más que una cámara interna o externa y un micrófono, normalmente que viene de fábrica en la PC o SmartPhone y finalmente una conexión a internet. Las llamadas y los mensajes dentro de Skype son totalmente gratis, sin embargo aquellas llamadas a teléfonos fijos y móviles varían en sus costos dependiendo de la región y el plan de suscripción. Aunque algunos cuesten más que otros, pagar por un servicio Premium es, por lejos, más barato que adquirir una línea telefónica dedicada. 3. ¿CÓMO TRABAJA? Skype ha sido anunciado por su funcionalidad básica y su interfaz de fácil uso. Trabaja de una manera similar a otros clientes de mensajería instantánea y servicios VoIP, requiere que los usuarios registrados ingresen o creen una cuenta antes de iniciar una llamada, pero el proceso en general es corto y simple de utilizar independientemente del nivel de experiencia del usuario. La tecnología que funciona envuelve protocolos de inicio de sesión (SIP) que crean y envían paquetes de datos multimedia por medio de conexión a la red, es un cliente P2P desarrollado por KaZaa que también es una red peer-to-peer overlay. Sin embargo todo lo que se necesita es conocer cómo usarlo. 3.1. ¿CÓMO AYUDA SKYPE EN LOS NEGOCIOS? Skype provee soluciones en tiempo real para los negocios:  Comunicación con los empleados Llamadas gratis Skype a Skype significan respuestas inmediatas cuando se requieran  Comunicación con sus clientes Skype permite ubicar botones dentro de la página Web e e-mails para que los clientes puedan contactarse con el personal de forma gratuita via Skype.  Comunicación con los usuarios de la RTPC Si se tiene una PBX con SIP habilitado, se puede utilizar Skype para comunicaciones mediante SIP y conectar las llamadas a teléfonos fijos y móviles. También se pueden comprar números online para que recibir llamadas de los clientes.  Comunicación en movimiento Skype tiene la capacidad de cargar crédito para llamar a personas alrededor del mundo, tener encuentros face-to-face a través de video llamadas de multiples participantes fácilmente, asegurando que los

empleados de la empresa están involucrados, donde sea que estén alrededor del mundo.  Comunicación efectiva Existe la capacidad de utilizar el administrador de Skype para obtener el máximo beneficio en los negocios. Esto asegura el control total sobre las comunicaciones de negocios sobre Skype. 3.2. SKYPE PARA SIP Skype para SIP está disponible a través del Administrador de Skype. Si se tiene una PBX con SIP habilitado, los negocios pueden tomar ventaja debido a que permite la comunicación con teléfonos fijos y móviles. También, si se tienen configuradas las llamadas entrantes, es posible recibir llamadas realizadas por usuarios Skype y enrutarlas hacia teléfonos de escritorio. 3.3. ARQUITECTURA SKYPE La plataforma esta primariamente formada por nodos Peer-to-Peer (P2P) sobre una red denominada “overlay network” o red de aplicación que es un ejemplo de red P2P. Además Skype se administra de manera automática, no se necesita mucho trabajo administrando la configuración del ancho de banda o los ajustes de QoS. 3.3.1.PEER-TO-PEER Red de pares, es una red de computadoras en las que todos o algunos aspectos funcionan sin clientes ni servidores fijos, sino una serie de nodos que se comportan iguales entre sí. Es decir, actúan simultáneamente como clientes y servidores respecto a los demás nodos de la red. La red P2P permite el intercambio directo de la información, en cualquier formato, entre los ordenadores interconectados. 3.3.1.1. NODOS Skype esta conformado por tres tipos de nodos: nodos ordinarios, super nodos y nodos relay (nodos retransmisores). Los tres están incluidos dentro del paquete de instalación.  Nodos ordinarios Son los que ejecutan el cliente de Skype. Son los más comunes, y son los que normalmente ven los usuarios cuando instalan y usan Skype.  Super Nodos Son nodos que también desempeñan funciones tales como la asistencia para encontrar la ubicación de otros nodos. Estos Super Nodos no son dedicados, por lo tanto vienen y van. No son servidores; los Super Nodos son computadores normales que están corriendo el cliente Skype, pero también desempeñan temporalmente otras funciones. Los Nodos ordinarios pueden llegar a ser Super Nodos si: - Cuentan con una dirección IP pública - Cuentan con memoria, ancho de banda y otras características.

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Están permitidos por la GPO (Group Policy Object)

Solamente un porcentaje muy pequeño de los usuarios Skype en una red LAN llegan a ser Super Nodos, en algunos casos ninguno, principalmente porque la mayoría de los terminales cuenta con direcciones IP privadas. Asimismo se puede evitar que los usuarios lleguen a ser Super Nodos utilizando el editor de GPO de Skype. 

Nodos Relay Son nodos que están fuera de la LAN, estos nodos retransmiten información de medios y señalización entre nodos que de otra manera no pueden comunicarse el uno con el otro, normalmente por la configuración del Firewall o por problemas al atravesar NAT. Los nodos relay no se entrometen en el contenido de la comunicación y no pueden verla ni descifrarla. Fig. X. Se muestran los diferentes tipos de Nodos de Skype

Fuente: Skype 3.3.1.2. OPERACIÓN Para estudiar como trabaja Skype y como puede ser optimizado para la red, se explica como funciona el establecimiento de una llamada (de forma común en video, IM y voz). Bajo circunstancias normales, en cliente Skype es un nodo ordinario en la red P2P. Cuando Skype se inicia, el nodo se enlaza escuchando los sockets de los puertos altos de TCP y UDP. Esto se encuentra en el puerto 443 para TCP/UDP y el puerto 80

para TCP. También se utiliza el puerto 443 de UDP para comprobar la conectividad de red. El cliente Skype necesita conectividad TCP para información de señalización. Se prefiere fuertemente la conectividad por UDP para Streaming (Voz/Video/Transferencia de Archivos). Si UDP no esta disponible, es posible utilizar TCP para el Streaming de medios (con la cabecera adicional debido a que TCP es stateful). Antes de realizar una llamada, el Cliente se comunica con el puerto de la red para comprobar la conectividad. Verifica si el puerto UDP de salida esta disponible y el tipo de traducción de direccion utilizada por la red. La verificación y actualización del estado esta también sobre la arquitectura P2P para identificar el estado del contacto. Los usuarios pueden realizar llamadas a otros usuarios Skype o a un teléfono móvil o fijo. El cliente Skype luego selecciona, de multiples rutas de conexión en espera, la ruta que tenga la menor latencia y el ancho de banda mas optimo. Llamar a un usuario Skype puede generar una búsqueda a través de varios super nodos, algunos de los cuales responden, dando las posibles direcciones de red. Si se encuentra, el cliente que llama solicita el recipiente para permitirlos conectarse. Alternativamente, se puede determinar el acceso de los usuarios seleccionando los ID’s de Skype autorizados. Los nodos comunican varios parámetros de red e información. Estos establecen una sesión (para solicitud de chat, llamada, transferencia de archivos, actualización de información o autorizacion), ambos directamente o a través de un retransmisor P2P. 3.3.2.CONSIDERACIONDE LA CONFIGURACION DE RED El mayor reto en el despliegue esta en atravesar el borde entre una red corporativa e Internet. Firewalls, NATs, y servidores Proxy pueden complicar el proceso de despliegue del software a través de la red. Skype debería trabajar de forma nativa con estos dispositivos. En particular, usando un Proxy SOCKS5 o HTTPS para Skype se puede mejorar el desempeño. 3.3.2.1. ATRAVESANDO FIREWALL Y NAT Conseguir comunicaciones con un usuario remoto o un usuario de detrás de NAT o un Firewall es uno de los retos mas grandes a encarar. Desde que NAT cambia la direccion IP de salida, no hay un camino simple para que los clientes Skype encuentren a otro cliente Skype. Adicionalmente, los Firewalls están configurados para rechazar nuevas sesiones entrantes.

De esta manera, Skype ofrece 3 tecnicas para conseguir conexión entre nodos separados por un Firewall o NAT:  Atravieso de NAT o Firewall Nativo  Uso de un Servidor proxy HTTPS o SOCKS5  Retransmisores TCP/UDP El atravieso de NAT nativo es la mejor solución, ya que causan el menor retardo. La siguiente mejor solución es un servidor Proxy. Un servidor Proxy SOCKS5 utiliza UDP, de tal forma que introduce menos retardo que un proxy HTTP. Finalmente, los retransmisores casi siempre funcionan, pero introducen la mayoría de los retardos, particularmente los retransmisores TCP. 3.3.2.2. CONFIGURACION NAT Skype atraviesa la mayoría de los Firewalls y NAT de forma automática utilizando perforación UDP, una técnica común favorecida por los estándares de la IETF, tal como la RFC 5389 (Utilidades de atravieso de Sesión para NAT, también denominado STUN). Con esta perforación los clientes Skype que no pueden comunicarse directamente comunican sus parámetros de red a través de los nodos Relay. Luego se intentan iniciar conexiones UDP directas. Existen muchas clases diferentes de NATs y no todas tienen las mejores características para usar Skype. El tipo de NAT elegido debería ser de acuerdo a la RFC 4787 (Requerimientos de NAT). El NAT debería:  Reusar el mismo puerto para todos los paquetes enviados desde la misma IP Interna hacia una IP externa.  Asignar la misma direccion IP de salida para todas las sesiones asociadas con la IP interna Ambos Firewall o NAT deberían: 



Tener un temporizador de mapeo UDP con expiración de 60 segundos o mas (RFC requiere 120 segundos). Esto evita tener muchos paquetes de actualización debido al temporizador. Establecer conexiones concurrentes. El cliente Skype establece multiples conexiones por sesión (algunos Firewalls interpretan esto como la originacion por un Malware y bloquean el Host).

Algunos NAT y Firewalls, especialmente los de uso para hogar, podrían no tener la capacidad para el numero de conexiones requeridas por Skype. Es importante asegurarse que los equipos utilizados sean capaces de realizar esto.

3.3.2.3. PROXY SOCKS5 Y PROXY HTTPS Muhas organización tienen Firewalls que no cumplen los requerimientos de NAT o utilizan otras polizas de seguridad restrictiva, por ejemplo el cierre de puertos altos de TCP o UDP. Si se da este caso, se puede configurar Skype para trabajar a través de un proxy SOCKS5 o HTTPS. Estos proxys retransmiten el trafico de aplicaciones que se encuentran dentro de la red (como Skype) hacia Internet y viceversa desde internet hacia la red local, basado en polizas configuradas (cierto trafico puede ser pasado o bloqueado). Un proxy SOCKS5 utiliza el mecanismo “Saludo HandShake” que funciona a través de conexiones TCP o UDP. Un proxy HTTPS usa el método de conexión a un cliente remoto a través del puerto 443 de TCP. Algunas recomendaciones importante al utilizar Skype a través de un servidor Proxy son:  Se recomiendan un proxy SOCKS5 en vez de un servidor Proxy HTTPS, ya que soporta UDP, que aprovecha mejor el ancho de banda que TCP. Si no es posible el emple de un Proxy SOCKS5, los clientes pueden enviar trafico TCP a través de un proxy HTTPS mientras se intentan conectar al otro nodo directamente.  No es recomendable implementar NAT entre los clientes y el proxy SOCKS5. Tampoco es recomendable aplicar NAT entre SOCKS5 e Internet. 3.3.2.4. RETRANSMISORES Si el cliente de Skype no se puede conectar directamente con otro cliente, a través del procedimiento se encontrarán los retransmisores apropiados para la conexión y el trafico de llamadas. Luego los nodos trataran de conectarse directamente a los retransmisores. Se distribuye información de datos y señalización entre los multiples retransmisores para propósitos de tolerancia a fallos. Los nodos retransmisores envían trafico entre los nodos ordinarios, es decir clientes Skype. La comunicación tanto en IM, voz, video y transferencia de archivos se mantiene encriptada end-to-end , aun cuando se insertan nodos retransmisores. De la misma manera que los super nodos, raramente los usuarios son elegidos nodos retransmisores y también deben ser posibles de ubicar directamente por Internet. Para evitar fallas en el desempeño, el software de Skype limita el ancho de banda dedicado para emplear la función, de un nodo, como un Nodo Retransmisor, esto se realiza en sesiones per-relay.

3.3.2.5. IMPACTO EN LA RED Skype es diseñado únicamente para funcionar sobre redes de corporaciones creando un pequeño impacto en su desempeño. A continuacion se muestran algunos graficos que nos muestran comparaciones, utilizando como base MOS. El audio de alta definición de Skype esta basado en SILK, un códec de banda amplia de alto desempeño propio de Skype. El códec puede funcionar en varias frecuencias de muestreo, desde 8 KHz a 24 KHz, y tasas de datos flexibles de 6 a 40 Kbps.

Tabla X. Se muestran la frecuencia de muestreo, tasa y el uso de CPU

Fuente: Skype Fig. X. Se muestran los MOS de comparación entre SILK, AMR-WB y Speex

La calidad de video puede variar significantemente según las condiciones de trafico. Se debería contratar una conexión de al menos 128 Kbps para cada sesión, aunque se recomiendan 384 Kbps o superior. Para una video llamada en HD (720p), se requiere de una conexión simétrica de al menos 1 Mbps. Calcular específicamente los requerimientos de trafico de fondo para una sesión de Skype es complicado por muchos factores. Esto incluye el tamaño de la lista de contactos del usuario, cuan seguido cambian su estado, mantenimiento de trafico, y otras operaciones que realiza Skype al mismo tiempo, por ejemplo: búsquedas.