Progetto Tecnico Videosorveglianza

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1 Progetto Tecnico Videosorveglianza 1) Materiale: Telecamere di rete (IP camera) Software di videosorveglianza (Arteco Logic) 2) Collegamento di rete 3) Protocolli utilizzati: RTP RTSP TCP/IP HTTP 4) Requisiti telecamere: Flusso video H264 Flusso video MPEG4 5) Requisiti di rete: Router e Access Point 6) Configurazione rete: Configurazione router 7) Configurazione server: Configurazione IP Installazione del programma server (servizio attivo in background) 1

2 Telecamere di rete (1.1) Per la videosorveglianza sono state utilizzate due telecamere D-Link DCS932L. La Videocamera Wireless N Day&Night DCS-932L è una soluzione versatile per monitorare la casa o il piccolo ufficio 24 ore al giorno; dotata di LED a infrarossi permette di vedere anche in assenza di luce. La videocamera di rete Day & Night Wireless N DCS-932L si collega alla rete Wi-Fi dell'utente e trasmette immagini video di alta qualità per il monitoraggio di casa e ufficio anche in condizioni di totale oscurità. Dotata di CPU e server Web dedicati, è possibile accedervi in remoto da qualunque postazione tramite Internet. Con mydlink Cloud Services incluso, la videocamera offre il modo più semplice per accedere e gestire le riprese, sia attraverso il computer e il tablet che da smartphone, iphone o Android, dopo aver installato un'app. Tecnologia Wireless N per una connessione impeccabile in qualunque punto della casa Sensore CMOS a 1 lux per ambienti caratterizzati da scarsa illuminazione LED IR integrati per la visibilità notturna (fino a 5 m) Avvisi via attivati dal rilevamento dei movimenti Microfono incorporato Sicurezza wireless tramite pressione di un pulsante grazie al WPS (Wi-Fi Protected Setup) Supporto DNS dinamico per un semplice accesso alla videocamera da qualunque postazione tramite Internet Di seguito è riportato il pannello di configurazione della videocamera: 2

3 Software di videosorveglianza (1.2) Come software di videosorveglianza abbiamo utilizzato un applicazione già esistente sviluppata dall azienda Arteco: il nome del programma è Arteco Logic Next. Il software Arteco è leggero e potente. Gli bastano solo 20 MB di programma per intendersi alla perfezione con il tuo hardware perché entrambi parlano lo stesso linguaggio. No a download estenuanti ed interminabili procedure di configurazione. Arteco-Server si installa in 1 minuto ed è subito pronto a funzionare. Arteco Logic Next è il Client VMS che semplifica e rende più efficiente la gestione di tutte le soluzioni integrate nei sistemi NVR e VMS Arteco: Small Business, Professional ed Enterprise. Nato dall esperienza pluriennale Arteco nel campo della videosorveglianza, Arteco Logic Next è lo strumento ideale per il controllo, il monitoraggio e l accesso immediato ai dispositivi e ai filmati live o registrati. Pensato per dare ad ogni utente un esperienza immediata, interattiva, chiara e dinamica, Arteco Logic Next si adatta perfettamente ai più diversi campi applicativi, requisiti operatore ed ambienti operativi. Con la gamma di Clients Arteco puoi controllare il tuo sistema di videosorveglianza da qualsiasi piattaforma Windows, Mac, Linux, Apple ios e Android. Avere immediatamente tutto sotto la tua supervisione, ovunque e con estrema semplicità su uno o più monitor, o su sistemi a Videowall. Le interfacce grafiche sono appositamente studiate per rendere ogni operazione estremamente semplice, dal recupero delle prove video alla gestione diretta degli eventi di allarme, analisi video o controllo accessi. Motion Detection: Il controllo aree e la riduzione dei falsi eventi non sono mai stati così immediati. La parametrizzazione dei plug-in avanzati (oggetto abbandonato, sosta vietata, conteggio varchi, controllo velocità) è ora più semplice. Fisheye: Controllo totale delle immagini provenienti da telecamere con obiettivo ultra-grandangolare. E possibile navigare all interno dell immagine per catturare ogni elemento d interesse, sia in live che a posteriori, intervenendo sul filmato registrato. Arteco LPR: Totale sinergia tra TVCC e lettura targhe, per una gestione completa del controllo territorio e degli accessi, sia in tempo reale che per lo storico eventi. La gestione della LPR-Cam e l interazione con il database forniscono risultati eccellenti. ARTECO-MOBILE: Scaricando l applicazione ARTECO-MOBILE da AppStore, Google Play o BlackBerry App World, è possibile visualizzare i video ovunque vi troviate, in qualsiasi momento, sul Vostro tablet o smartphone. Recensione Arteco-Logic Next di Marco Ravaglia 5H progetto Garden Of Things 3

4 Collegamento di rete (2) Per rendere più scorrevole il flusso di immagini delle telecamere abbiamo preferito separare la rete di videosorveglianza dalla rete cablata dell istituto. Per fare ciò, il server di videosorveglianza è stato dotato di due schede di rete e il tutto è stato configurato con I parametri sottostanti. Sfruttando le due schede di rete installate nel server il programma di controllo agisce come un router tra la rete scolastica e quella di sorveglianza; la rete delle telecamere serve per facilitare la trasmissione dei pacchetti video, in modo da avere una banda dedicata senza influenzare quella cablata scolastica evitando così un ritardo delle immagini trasmesse. Oltretutto in questo modo è piu semplice gestire le connessioni e soprattutto il flusso audio/video non è visibile a tutti, poiché è confinato nella LAN di videosorveglianza. Dopo la realizzazione dell infrastruttura di rete e della configurazione delle videocamere IP via rete cablata, è stato deciso di estendere il sistema di videosorveglianza anche ai dispositivi mobili, in modo da poter consultare il flusso audio/video grazie alla tecnologia WLAN (802.11) fornendosi di Access Point. Il primo passo necessario è quello di modificare lo schema di rete in modo da poter avere alcuni Access Point. Configurazione dei dispositivi per la rete cablata: Rete LAN1 scolastica: /16 AP Lab.13: /16 AP Lab.38: /16 Server: /16 Rete LAN2 videosorveglianza: /24 Server: /24 IP camera 1: /24 IP camera 2: /24 AP Lab.39: /24 Passaggi per la realizzazione del servizio Wi-Fi: Per dare la possibilità ai dispositivi mobili di accedere al servizio di videosorveglianza, è necessario installare degli Access Point nelle zone d interesse. Per farlo, abbiamo aggiuntoto alla rete già presente all interno del nostro 4

5 istituto dei router multifunzione impostati come semplici Access Point e switch. Sarà necessario installare questi router con funzionalità wireless in modo da poter effettuare la connessione nel raggio della ricezione. Questi router saranno configurati con un nuovo SSID (nome della rete), una nuova password, e se necessario una restrizione sul numero di connessioni mediante modifica del range di IP via DHCP, oppure una restrizione rigida ai soli dispositivi interessati via MAC. Dopo aver connesso il dispositivo alla rete è possibile accedere alla funzionalità di videosorveglianza in due modi: Via Client Windows (HTTP-RSTP) (servizio Arteco Next sulla porta 7000) Via Applicazione Web Arteco-Mobile (servizio Arteco Mobile sulla porta 8080) Installazione e configurazione del Router Wi-Fi che funge da Access Point: Gli Access Point installati sono situati all interno nei Laboratori 39,13 e 38. L SSID di rete è formato dall oggetto e il numero di laboratorio: Garden-Of-Things39, Garden-Of-Things13, GardenOf-Things38. Per l open day è stato aggiunto anche un access poin nella Saletta Blu all ingresso dell istituto. Accesso al servizio mediante Browser: Il servizio Arteco Mobile permette di accedere al servizio anche attraverso il Browser utilizzando la porta Pertanto è necessario inserire nella barra degli indirizzi l IP del server (o il nome se è presente un servizio DNS nella rete) e connettersi: Così facendo non resta che dover accedere attraverso la finestra di login con le giuste credenziali e poter così accedere ad un flusso video creato appositamente per protocollo HTTP e RSTP in modalità live streaming. Accesso al servizio mediante applicazione Arteco-Mobile: L applicazione Arteco-Mobile è della stessa azienda produttrice del software in uso sui nostri client, è finalizzato alle stesse funzionalità e anche l interfaccia è abbastanza simile ed intuitiva. L applicazione in questione è solamente in grado di visualizzare in tempo reale il flusso multimediale delle videocamere IP con possibilità di salvare screenshot in ogni momento. E disponibile sia per ios che per Android. Il tutto è funzionante grazie ad un processo attivo sul server denominato Arteco Mobile che permette di inviare le informazioni digitalizzate attraverso la porta All avvio della applicazione si apre in automatico una finestra di input per la risoluzione del Server Arteco e per la configurazione della porta (socket) su cui accedere al servizio (nel nostro caso porta 8080). Successivamente si dovrà procedere con l inserimento delle credenziali di accesso. Terminata la configurazione del programma verrà fornito come output un riepilogo delle impostazioni scelte e la risoluzione del Server. Dopo è sufficiente premere sul pulsate Login per accedere alle telecamere connesse in rete e monitorarne così le immagini multimediali in tempo reale. 5

6 Protocolli utilizzati: RTP (Real Time Transport Protocol) (3.1) RTP (Real-time Transport Protocol) è un protocollo del livello Application (stack ISO/OSI) utilizzato per servizi di comunicazione in tempo reale su Internet. È stato sviluppato da un gruppo di ricerca noto come Audio-Video Transport Working Group, facente capo alla IETF (Internet Engineering Task Force). Il corrispondente RFC è stato pubblicato nel RTP doveva inizialmente essere un protocollo multicast, ma viene più spesso impiegato in applicazioni unicast. È basato sul protocollo UDP e viene usato in congiunzione con RTCP (Real Time Transport Control Protocol) che monitora la qualità del servizio e trasporta le informazioni riguardo ai partecipanti ad una sessione. RTCP è sufficiente per sessioni loosely controlled, in cui cioè non c è un reale controllo dei partecipanti e set-up della sessione, e non è necessario che tutti i requisiti di controllo siano soddisfatti. Per questo RTP può essere coadiuvato da un protocollo apposito per la gestione delle sessioni (come SIP o H.323). Rappresenta una delle tecnologie fondamentali nell'industria della telefonia su IP. Protocolli utilizzati: RTCP (Real Time Transport Control Protocol) RTCP o Real-time Transport Control Protocol è un protocollo che raccoglie statistiche sulla qualità del servizio del protocollo RTP e trasporta le informazioni riguardo ai partecipanti ad una sessione. RTCP è sufficiente per sessioni loosely controlled, in cui cioè non c è un reale controllo dei partecipanti e set-up della sessione, e non è necessario che tutti i requisiti di controllo siano soddisfatti. Per questo RTP può essere coadiuvato da un protocollo apposito per la gestione delle sessioni (come SIP o H.323) È definito nell'rfc Protocolli utilizzati: RTSP (Real Time Streaming Protocol) (3.2) RTSP - Real Time Streaming Protocol - è un protocollo di rete utilizzato in sistemi informatici di comunicazione e di intrattenimento rivolto al controllo di server per lo streaming multimediale. Il protocollo serve a stabilire e gestire sessioni di streaming tra server e client. I client inviano al media server comandi simili ad un Video registratore, come play o pause, in modo da controllare in tempo reale la riproduzione dei file Audio/Video distribuiti dal server. Di per sé la trasmissione dei dati di streaming non è un compito definito nel protocollo RTSP. La maggior parte dei server RTSP si affida per la distribuzione di flussi multimediali al Real-time Transport Protocol (RTP) in unione al Realtime Control Protocol (RTCP), anche se alcuni fornitori preferiscono implementare protocolli di trasporto brevettati. Ad esempio i server RTSP di RealNetworks, utilizzano il Real Data Transport (RDT) di proprietà della RealNetworks stessa. 6

7 Protocolli utilizzati: TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) Lo stack TCP/IP indica un insieme di protocolli di rete su cui si basa il funzionamento della rete Internet. A volte, per sineddoche, è chiamata suite di protocolli TCP/IP, in funzione dei due più importanti protocolli in essa definiti: il Transmission Control Protocol (TCP) e l'internet Protocol (IP). Tale suite può essere descritta per analogia con il modello OSI, che descrive i livelli (layer) della pila di protocolli. In una pila di protocolli ogni livello risolve una serie di problemi che riguardano la trasmissione di dati e fornisce un ben definito servizio ai livelli più alti. I livelli più alti sono logicamente più vicini all'utente e funzionano con dati più astratti lasciando ai livelli più bassi il compito di tradurre i dati in forme mediante le quali possono essere fisicamente manipolati e trasmessi infine sul canale di comunicazione. 7

8 Il modello Internet è stato prodotto come una soluzione ad un problema ingegneristico pratico in quanto si è trattato di aggiungere via via strati protocollari all'architettura di rete delle reti locali per ottenere un'interconnessione efficiente ed affidabile. Il modello OSI, in un altro senso, invece è stato l'approccio più teorico-deduttivo ed è stato anche prodotto nel più vecchio modello di rete. Per comprendere la struttura della suite TCP/IP, si utilizza una schematizzazione a livelli. Ogni livello esegue una specifica serie di operazioni; ad ogni livello, ci si avvicina sempre più dall'interfaccia utente (quella con cui interagiamo) all'interfaccia di rete. Il messaggio trasmesso è modificato di conseguenza. Protocolli utilizzati: HTTP (HyperText Transfer Protocol) 'HyperText Transfer Protocol (HTTP) (protocollo di trasferimento di un ipertesto) è usato come principale sistema per la trasmissione d'informazioni sul web ovvero in un'architettura tipica client-server. Le specifiche del protocollo sono gestite dal World Wide Web Consortium (W3C). Un server HTTP generalmente resta in ascolto delle richieste dei client sulla porta 80 usando il protocollo TCP a livello di trasporto. L'HTTP funziona su un meccanismo richiesta/risposta (client/server): il client esegue una richiesta e il server restituisce la risposta. Nell'uso comune il client corrisponde al browser ed il server al sito web. Vi sono quindi due tipi di messaggi HTTP: messaggi richiesta e messaggi risposta. HTTP differisce da altri protocolli di livello 7 come FTP, per il fatto che le connessioni vengono generalmente chiuse una volta che una particolare richiesta (o una serie di richieste correlate) è stata soddisfatta. Questo comportamento rende il protocollo HTTP ideale per il World Wide Web, in cui le pagine molto spesso contengono dei collegamenti (link) a pagine ospitate da altri server diminuendo così il numero di connessioni attive limitandole a quelle effettivamente necessarie con aumento quindi di efficienza (minor carico e occupazione) sia sul client che sul server. Talvolta però pone problemi agli sviluppatori di contenuti web, perché la natura senza stato (stateless) della sessione di navigazione costringe ad utilizzare dei metodi alternativi -tipicamente basati sui cookie- per conservare lo stato dell'utente. Flusso video H264 (4.1) La compressione video ha lo scopo di ridurre e rimuovere i dati video ridondanti in modo che il file video digitale risultante possa essere trasmesso e memorizzato più agevolmente. Il processo consiste nell applicare un algoritmo al video di origine allo scopo di creare un file compresso pronto per la trasmissione o la memorizzazione. Al momento della riproduzione del file compresso, viene invece applicato un algoritmo inverso che genera un video contenente praticamente lo stesso contenuto del video originale. Il tempo richiesto per comprimere, trasmettere, decomprimere e visualizzare un file rappresenta la cosiddetta latenza. Più avanzato è l algoritmo di compressione e più alta è la latenza, a parità di potenza di elaborazione. H264, il nuovo standard di compressione video, rappresenta un sostanziale sviluppo per i sistemi Video IP. H264 è uno standard per codec video (Compressore e Decompressore). Un codec video è ideato appositamente per comprimere e decomprimere video 8

9 digitali al fine di ridurre la larghezza di banda necessaria per trasmettere e memorizzare il video. Le principali caratteristiche di questo standard sono: riduzione media del bitrate di trasmissione del 50%, a parità di qualità video, rispetto ad altri standard video; processo di codifica e decodifica con limitato numero di errori; bassa latenza e un migliore qualità in presenza di latenza alta; maggiore tolleranza alla perdita di dati e agli errori di trasmissione; standard aperto, quindi facilmente implementabile in dispositivi e applicazioni; Lo standard H.264 è in grado anche di supportare una vasta gamma di applicazioni con trasmissioni in bit diverse. H264 rappresenta un evoluzione dell MPEG4, ed è stata sviluppata apposta per sistemi Real-Time. Flusso video MPEG4 (4.2) Nella codifica MPEG4 vengono presi tutti i frame, i quali vengono poi compressi e convertiti in formato JPEG. In questa codifica abbiamo il Key-Frame e i Frame differenziali. All inizio viene compresso l intero frame (key-frame), mentre per quelli successivi (frame differenziali) viene compressa solo la parte che varia dal frame precedente. Ogni intervallo di tempo viene ri-compresso un frame intero (key-frame). La criticità di MPEG4 è che il play dei frame deve partire dai key-frame. Router (5) Per il progetto è stato utilizzato un TP-Link modello TL-WR841ND. Il Router consente una connessione di rete sia cablata che wireless. Progettato specificamente per le piccole imprese, l'ufficio e la casa. TL-WR841ND adotta la tecnologia 2T2R MIMO, e garantisce prestazioni wireless avanzate ed eccezionali, che lo rendono ideale per lo streaming video HD, la telefonia VoIP e il gaming online; è in grado di creare una rete wireless che raggiunge una velocità sino a 15X e una copertura di 5X rispetto alla gamma di prodotti convenzionali 11g, con velocità di trasmissione fino a 300Mbps. Inoltre, il tasto del Quick Setup Security (QSS) posizionato sul case esterno elegante e alla moda, assicura la crittografia WPA2, prevenendo intrusioni esterne nella rete. Il router possiede eccellenti capacità di mitigare la perdita dei dati sulle lunghe distanze e attraverso gli ostacoli in un piccolo ufficio o un grande appartamento, come pure in un edificio di acciaio e cemento. Ma più di tutto, potrete connettervi facilmente alla rete wireless sulle lunghe distanze cui i prodotti tradizionali 11g non arrivano! Tutto ciò significa che il router dispone della velocità necessaria per operare senza problemi con quasi tutte le 9

10 applicazioni che richiedono grande ampiezza di banda tra cui VoIP, streaming HD e gaming online, senza ritardi. La tecnologia Clear Channel Assessment (CCA) evita automaticamente conflitti di canale utilizzando la funzione di selezione automatica del canale più libero per conseguire appieno i vantaggi del channel binding, migliorando notevolmente le prestazioni wireless. Compatibile con Wi-Fi Protected Setup (WPS), la funzionalità Quick Security Setup consente agli utenti di instaurare istantaneamente una connessione sicura WPA2 con la semplice pressione del tasto QSS. L'uso indiscriminato della banda da parte di alcuni utenti o servizi può creare congestioni di rete. TL-WR841ND supporta la funzionalità IP-QoS, che consente una regolamentazione della banda disponibile. E' quindi possibile prioritizzare e limitare le risorse allocate, garantendo stabilità e performance di servizi ed applicazioni essenziali. Per quanto riguarda la sicurezza della connessione Wi-Fi, la crittografia WEP non offre più da tempo, ormai, la garanzia più solida e sicura contro le minacce esterne. TL-WR841ND fornisce la crittografia WPA/WPA2 (sia Personal che Enterprise) che è stata studiata dal gruppo della WI-FI Alliance, che promuove interoperabilità e sicurezza delle reti WLAN. CARATTERISTICHE HARDWARE Interfaccia Pulsanti 4 10/100Mbps LAN PORTS 1 10/100Mbps WAN PORT WPS/Reset Button Wi-Fi On/Off Button Power On/Off Button Alimentatore esterno 9VDC / 0.6A Standard Wireless IEEE n, IEEE g, IEEE b Antenna Dimensioni (LxPxA) 2 Antenne removibili omnidirezionali 5dBi 7.6 x 5.1 x 1.3 in.(192 x 130 x 33 mm) CARATTERISTICHE WIRELESS Frequenza Standard e velocità Sensibilità in ricezione GHz 11n: Up to 300Mbps(dynamic) 11g: Up to 54Mbps(dynamic) 11b: Up to 11Mbps(dynamic) 270M: -68dBm@10% PER 130M: -68dBm@10% PER 108M: -68dBm@10% PER 54M: -68dBm@10% PER 11M: -85dBm@8% PER 6M: -88dBm@10% PER 10

11 CARATTERISTICHE WIRELESS 1M: PER Transmit Power Funzionaltà wireless Sicurezza wireless CE: <20dBm(2.4GHz) FCC: <30dBm Enable/Disable Wireless Radio, WDS Bridge, WMM, Wireless Statistics 64/128/152-bit WEP / WPA / WPA2,WPA-PSK / WPA2-PSK CARATTERISTICHE SOFTWARE WAN Type DHCP Quality of Service Port Forwarding DNS dinamico VPN Pass-Through Controllo di accesso Firewall di sicurezza Gestione Dynamic IP/Static IP/PPPoE/ PPTP(Dual Access)/L2TP(Dual Access)/BigPond Server, Client, DHCP Client List, Address Reservation WMM, Bandwidth Control Virtual Server,Port Triggering, UPnP, DMZ DynDns, Comexe, NO-IP PPTP, L2TP, IPSec (ESP Head) Parental Control, Local Management Control, Host List, Access Schedule, Rule Management DoS, SPI Firewall IP Address Filter/MAC Address Filter/Domain Filter IP and MAC Address Binding Access Control Local Management Remote Management ALTRO Certificazioni CE, FCC, RoHS Rotuer TL-WR841ND Wireless N 2 Antenne removibili omnidirezionali 5dBi Contenuto della confezione Alimentatore esterno CD di installazione Quick Installation Guide Configurazione del router (6) La configurazione del router avviene in modo standard e piuttosto semplice. Esso si configura utilizzando un browser e accedendo al suo indirizzo ip, diversamente dagli altri ha impostato di default un DNS che lo raggiunge automaticamente dopo averlo collegato sull indirizzo Per la configurazione abbiamo rispettato i seguenti punti: Accesso alla pagina di configurazione attraverso l username admin. Configurazione del nome della rete nel seguente formato Garden-Of-Things<n Laboratorio>. Impostazione del SSID Wi-Fi di rete con lo stesso nome sopraindicato. Impostazione della password per l accesso alla rete Wi-Fi (uguale per tutti I laboratori). Impostazione sul range di IP disponibili per limitare il numero di connessioni Wi-Fi (circa 10 IP disponibili). Organizzazione dei canali Wi-Fi tra laboratori adiacenti. 11

12 Server: Configurazione del server (7.1) CONFIGURAZIONE IP: Il primo passo per configurare il server è stato definire gli indirizzi IP. Il server è connesso tra la parte cablata scolastica e la rete privata della videosorveglianza. Visto che il programma client di Videosorveglianza per ottenere le immagini si deve connettere ad un processo Arteco-Server abbiamo diviso la rete di videosorveglianza in modo da avere un traffico di immagini più scorrevole. La scheda di rete del server connessa allo switch è impostata con indirizzo IP: /24 e invece la seconda connessa alla rete scolastica con IP: /24. INSTALLAZIONE E CONFIGURAZIONE DI SERVIZI SERVER: I servizi sulla piattaforma server sono stati installati attraverso un installer automatico e semplice che 12

13 installa quattro servizi in background questi sono Arteco HTTP Server e Arteco Web Access che permette di accedere al server via Browser sulla porta 8080 in modo da consultare le immagini delle telecamere utilizzando il protocollo HTTP e RTP. Arteco-Server è il servizio che permette ai software client di connettersi al server e consultare in miglior modo la rete di videosorveglianza, in alternativa, il servizio Arteco-Mobile Service permette di accedere al server da dispositivi mobili con la relativa applicazione disponibile per Android e ios. Tutti i servizi sono configurati per l avvio automatico all avvio del server, in modo da renderlo subito disponibile sulla porta 7000 (per applicazione desktop) e 8080 (per accesso mobile via Web). 13