SIP协议学习分享

SIP协议概况SIP（RFC3261）会话初始化协议是由IETF提出并主持研究的一个应用层控制协议，可用以实现会话的发起、建立和释放，但不负责媒体数据传输；SIP的开发目的是用来帮助提供跨越因特网的高级电话业务。为了解决IP网中的信令控制，以及同软交换平台的通信，从而构成下一代的增值业务平台。同H.323协议相比，SIP协议具有实现简单、灵活度高、易于扩展和移动性好优势；支持单播、组播。1SIP与H.323对比2H.323：H.323和SIP是一对并列的协议，是两套各自独立的标准，H.323标准是为构建多媒体会议系统而提出的，并不是专门为IP电话提出的；SIP的出发点是以现有的Internet为基础来构建IP电话业务网。它们能实现的信令功能基本相同，也都利用RTP作为媒体传输协议。设计原则不同：H.323协议由ITU-T制订，其应用背景是通信网；SIP协议由IETF制订，其应用背景是Internet。协议形式不同：H.323采用电信网常用的ASN.1编码形式，严谨；SIP采用Internet协议常用的文本形式，简单。地址形式不同：SIP的基本地址形式是URL，适合Internet应用，可容易地嵌入Web网页；H.323的主要地址形式是E.164地址。扩展业务实现方法不同：H.323沿用电信网做法，用专门的协议对补充业务的定义及实现做了严格的规定，缺乏灵活性；SIP增加新的头部字段和请求方法来实现新的业务，功能扩展比较方便。SIP协议特点SIP是基于文本的协议，易于实现；基于Client/Server模型；SIP重用几个现有的比较成熟的Internet业务和协议，如DNS，RTP，RSVP等。SIP协议可以同时支持各种传输协议:UDP,TCP(可靠性),TLS（安全性）；SIP借鉴已有的Internet协议HTTP、SMTP的成功经验，开发方法和WEB应用类似，易于和Internet业务综合。同时SIP可以充分利用己定义的头域，对其进行简单必要的扩充就能很方便地支持各项新业务和智能业务；SIP支持用户的移动性，支持移动业务。3SIP移动性4SIP协议有：逻辑地址和实际地址分离机制；注册和注销机制（REGISTER,Contact头域）；重定向机制；re-INVITE更新机制。终端移动性：终端位置发生移动；个人移动性：个人移动性是指使用同样的逻辑地址在不同的终端上（不同的实际地址）定位1个用户；会话移动性：会话移动性是指会话在不同终端上的移动，将一个正在进行中的会话在不同终端间进行移动（re-INVITE包含新终端的IP和端口号）；服务移动性：允许用户在改变网络服务提供商或者改变终端的情况下，保持用户当前拥有的服务内容，包括地址簿、好友列表等。SIP从五个方面支持建立和终止多媒体会话：用户定位：检查参与通讯的终端用户的位置；用户可达性判断：确定被叫方是否空闲以及是否愿意参与会话；用户能力交换：检查终端用户可用的媒体和媒体参数；会话建立：“ringing”过程，确认主叫和被叫双方的会话参数；会话管理：包括传输和终止会话，修改会话参数(re-INVITE)，激活服务等。5SIP与其他协议协同工作，但SIP协议的功能实现并不依赖于这些协议（会话描述协议）SDP（RFC2327）：用于描述多媒体会话；RTP（RFC1889）/RTCP：用来传输实时数据并且提供QoS反馈；（实时流协议）RTSP(RFC2326)：用于控制流媒体的传输；（媒体网关控制协议）MEGACO/MGCP：用来控制到公共电话交换网（PSTN）的网关；（资源预留协议）RSVP（RFC2205）：与SIP互操作以保证语音流QoS；6SIP电话系统协议结构SIPRSTPRSVPRTCPRTPTCP媒体封装（G.7xx,H.261等）UDPIPV4,IPV6PPPSDHAAL3/4AAL5ATM以太网V.34PPP应用程序核心网络层链路层物理层信　令QoS媒体传送7SIP会话主要组件UA:用户代理，是终端用户设备，如用于创建和管理SIP会话的移动电话、多媒体手持设备、PC、PDA等。用户代理客户机UAC发出消息，用户代理服务器UAS对消息进行响应;LS:注册或定位服务器，包含域中所有用户代理的位置信息的数据库。一个用户可以注册不同的位置，因此定位服务器查找用户时可得到零个或多个地址。在SIP中存在移动漫游概念，LS起着关键作用；PS:代理服务器，接受UA的会话请求并查询注册服务器，获取收件方UA的地址信息。然后，它将会话邀请信息直接转发给收件方UA（如果位于同一域中）或代理服务器（如果位于另一域中）。RS:重定向服务器,允许SIP代理服务器将SIP会话邀请信息定向到外部域。把请求消息中的用户地址（TO头域）映射成零个或更多个新地址返回给请求用户，向请求方发送应答以指示被叫用户的地址，可以获得的是E-mail形式的URL地址或被叫方关联的电话号码。SIP服务器的差别在逻辑上，并非在物理上的差别。8SIP网络结构UACRSLSPSPSUASLS9用户向LS注册消息过程10用户开机后首先向其所在的注册服务器LS注册。UALS位置服务器REGISTER(1)401Unauthorized（2）REGISTER(3)200OK(4)SIP协议规定用户上电登记机制，位置服务器中数据库有所有用户相关信息；配合DNS机制进行域名解析，使LS能定位用户。SIP\sip注册过程.PNGSIP会话模型：主叫和被叫在相同域主叫A呼叫被叫B时，发送INVITE消息给PS，要求与B进行会话，此时PS再向LS查询获得B的地址信息，如IP；然后PS再转发A的邀请信息（包含SDP会话参数描述）给B，B收到邀请信息后通知PS已接收到请求，已经做好会话准备；PS再将该信息告诉A，ACK后会话建立。11主叫被叫在同一域中消息流程主叫用户UAC注册服务器LS代理服务器PS被叫用户UASINVITE(1)100Trying(2)Bisin。。（4）WhereisB？（3）INVITE(5)100Trying（6）180Ringing（7）180Ringing（8）200OK（9）200OK（10）ACK（11）RTP/RTCPBYE(12)200OK(13)12SIP会话模型：主叫和被叫在不同域域A中PS发现B不在该域中。根据INVITE消息中TO头域。域APS向RS查询有关B的地址信息。13主叫被叫在不同域中消息流程UACUASRSPSINVITE(1)302(2)ACK(3)INVITE(4)INVITE(5)100Trying(6)180Ringing(7)180Ringing(8)200OK(9)200OK(10)ACK(11)ACK(12)RTP/RTCPBYE(13)BYE(14)200OK(15)200OK(16)14SIP电话：重定向信令过程[e-mail]定位服务器[e-mail]@[e-mail]@[e-mail]地址：SIPURLSIPURL一般结构：SIP：username:pwd@host:port;用户参数；传送参数；方法参数；生存期参数；服务器地址参数？头部字段名=头部字段值well-knownSIP端口号：5060SIP支持许多种地址描述和寻址，包括：用户名@主机地址、被叫号码@PSTN网关地址和如Tel：010-62281234这样普通电话号码的描述等。SIP地址包括用户部分和主机部分，如：[e-mail]、J.doe@192.168.10.1，这样，SIP主叫根据被叫地址，就可以识别出被叫是否在传统电话网上，然后通过一个与传统电话网相连的网关向被叫发起并建立呼叫。16SIPURL的协议应用17指示请求的源地址：From字段中指示请求想要抵达的目的地：To字段中指示请求的当前目的地地址：Request-URL中（起始行）指示重定向地址：Contact字段中SIP消息一般格式18起始行*通用头部*请求/响应头部*实体头部CRLF(空行，表示消息头域结束)[消息体,SDP]起始行：SIP版本；请求方法/响应类型；被邀用户的当前地址SIP基本方法：6种19INVITE：邀请用户加入某个会话；ACK：确认会话，仅和INVITE配合；BYE：释放已经建立的会话连接；CANCEL：释放尚未完全建立的连接；REGISTER：用户向注册服务器登记位置等信息；OPTIONS：允许一个UA来查询另外一个UA或者proxy服务器的能力，如内容类型，扩展，codecs等。通过检查OPTIONS返回的Supported头域，就可以知道是否支持这个选项。所有的UA都必须支持OPTIONS方法。SIP消息主要头域20Via：标示该请求的应答回送的地址。在转发请求之前，UA或PS会在via头上增加一个一段包含自己地址的值，从而指示消息经过的路径，可发现路由环路。From：用来标志请求的原始发起者。To：用来标志请求的目的地；Contact：指示重定向地址，即告诉其他网元将来的请求发送到哪里。Call-ID:包含一个全局的唯一标志，用来唯一标志这个呼叫；Cseq：用于判定响应和请求的对应关系，判定重复请求；Max-forwards：限制通讯中请求到达目的地前最大转发次数；Content-type：包含了消息正文的描述；Content-length:包含消息正文的长度（字节数）。消息实例：alice向bob发送INVITE消息21SIP\alicebob呼叫消息流程.PNGINVITE消息中TO头域无tag指示重定向地址#Alice端atlanta.com代理服务器收到INVITE请求之后，就去找biloxi.com，可能通过DNS服务来提供biloxi.com的地址信息。同时atlanta.com代理服务器会在via头上增加一个一段包含自己地址的值。消息实例：bob回送200OK消息22初始VIA值Alice端PS添加Bob端PS添加Bob端添加tag#VIA,TO,FROM,CALL-ID,Cseq包头域是从INVITE请求包中直接拷贝过来的。200消息中SDP描述了bob支持的会话参数类型，与alice的INVITE消息进行协商。Alice收到200后，利用Contact指示的URL,不经过Via中地址直接向bob发送ACK确认。一个能直接联系到Bob的URI。SIP消息源路由示例：23参考RFC3261：P118-120(省略与路由无关的头域)Scenario：U1-P1-P2-U2U1发:INVITEsip:[e-mail]/2.0Contact:sip:[e-mail]P1发：INVITEsip:[e-mail]/2.0Contact:sip:[e-mail]-Route:sip:p1.example.com;lrP2发：INVITEsip:[e-mail]/2.0Contact:sip:[e-mail]-Route:sip:p2.domain.com;lrRecord-Route:sip:p1.example.com;lrU2回：SIP/2.0200OKContact:sip:[e-mail](U2改写contact头域为自己的URL)Record-Route:s