Caratterizzazione statistica di un sip trunk mediante una modellizzazione basata su automa a stati finiti

The fast diffusion of Voice over IP (VoIP) and the rapid development of a protocol able to offer high application interoperability, the Session Initiation Protocol (SIP), pushed the telecommunications industry to introduce the idea of SIP Trunking. SIP Trunking service replaces fixed connections to the PSTN (Public Switched Telephone Network) with the SIP Trunk, a single logical link able to carry VoIP traffic between two SIP endpoints, one located inside the client network, the other located inside the Service Provider (SP) network. Both the absence of comprehensive standards and the existence of unpredictable external factors, not considered while designing the system, create several interoperability issues within technologies. For this reason there is a growing need for methods and tools able to automatically analyze SIP Trunk performances in real operating environment. Nowadays, there are many Network Protocol Reverse Engineering techniques able to analyze a protocol and obtain its finite state machine using only network traffic, but none of them can characterize the modeled deployment. This means that none of them can extract meaningful information from the resulting protocol representation. This is the reason why this work develops an innovative approach to protocol modeling inspired by well-known NPRE techniques. The new model goes beyond the extraction of the protocol finite state machine and conveys many of the information you need in order to analyze the SIP Trunk behavior. This feature is unique because most of the well-known models just concentrate their efforts in minimizing the finite state machine, which usually means “smoothing” anomalous and characteristic behaviors of the analyzed system.

Il concetto di SIP Trunking è stato introdotto dall’industria delle telecomunicazioni in seguito alla diffusione del Voice Over IP (VoIP) e al rapido sviluppo di un protocollo capace di offrire la massima interoperabilità applicativa, il Session Initiation Protocol (SIP). Il servizio di SIP Trunking sostituisce il classico paradigma della telefonia fissa tradizionale permettendo di utilizzare una connessione logica, il SIP Trunk, per lo scambio di traffico VoIP tra due endpoint SIP rispettivamente localizzati all’interno della rete cliente e presso la rete del SP (Service Provider). L’assenza di una vera e propria standardizzazione protocollare unita a fattori esterni non considerabili in fase di progettazione comporta numerose problematiche d’interoperabilità tra gli apparati, diffondendo quindi una crescente necessità di metodi e strumenti che permettano di analizzare automaticamente le “prestazioni” di un SIP Trunk direttamente in ambiente d’esercizio. Esistono numerose tecniche di analisi protocollare basate sul concetto di Network Protocol Reverse Engineering (NPRE) e capaci di ricavare l’automa a stati finiti del protocollo partendo esclusivamente da catture di traffico reale, ma nessuna di esse si dedica poi alla caratterizzazione della specifica implementazione analizzata, cioè all’estrazione d’informazioni rilevanti dal modello ottenuto. Per questo motivo nel seguente lavoro si è sviluppato un approccio innovativo alla modellizzazione protocollare derivato dalle tecniche di NPRE note in letteratura. Nello specifico il modello introdotto, non solo è in grado di ricavare dal traffico monitorato un automa a stati finiti dell’implementazione analizzata, ma è anche capace di convogliare in tale rappresentazione numerose informazioni circa il comportamento dello specifico SIP Trunk analizzato. Tale caratteristica è unica del modello sviluppato, in quanto, tutte le tecniche presentate in letteratura si dedicano esclusivamente alla minimizzazione dell’automa, che in generale tende a “smussare” i comportamenti anomali o comunque caratteristici della specifica implementazione analizzata.