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SIP会话发起协议属于IP应用层协议用于在IP网上为用户提供会话应用。会话Session指两方或多方用户之间的语音、视频、及其他媒体形式的通信具体可能是IP电话、会议、即时消息等等。 SIP是一个信令协议它对应于传统电话网络中的呼叫信令协议比如SS7ISUP。构建一个完整多媒体通信架构还需要结合其他一些协议必要的有RTP用于媒体传输RSVP用于QOS保证等等。 发起方向目的方发送一个SIP请求消息INVITE其中包含提议的会话参数的描述请求在二者之间建立一个会话目的方返回一个SIP响应消息200 OK其中包含接受的会话参数的描述接受会话建立请求发起方发送一个SIP请求消息ACK确认会话的建立。 一个修改会话的简单例子如下图所示 会话中的任意一方可以发送一个SIP请求消息reINVITE其中包含提议的新的会话参数请求修改二者之间的会话另一方返回一个SIP响应消息200 OK其中包含接受的新的会话参数接受会话修改请求 一个结束会话的简单的例子如下图所示 会话中的任意一方可以发送一个SIP请求消息BYE请求结束会话另一方返回一个SIP响应消息200 OK接受会话结束请求 2.2 用户位置管理
SIP支持用户终端的移动性。
SIP要求终端定期向网络发送注册请求REGGISTER,报告自己的当前位置。这样SIP服务器中始终存储了用户终端的当前地址。当用户被呼叫时SIP服务器能够将SIP请求发送到用户的当前地址。 3、实体 网络
SIP UAUser Agent用户代理是最基本的SIP实体它通常就是用户终端。理想情况下通过SIPUA就可以完成用户之间会话的建立。参见第2节 SIP基本功能中的会话发起与管理。
但是为了支持SIP的移动性以及其他高级功能比如运营商对呼叫的控制等等会话发起及管理的信令过程不能直接在两个SIPUA之间完成而是需要经过由若干SIP服务器构成的SIP信令网络。 这些SIP服务器可以分为两类注册服务器和路由服务器。
SIP注册服务器registrar的主要功能是接受SIP UA的注册请求维护用户名-地址映射。
路由服务器的主要功能是将SIP消息路由到目标SIP UA。路由服务器有SIP重定向服务器redirectserver和SIP代理服务器proxy两种。前者以重定向方式路由SIP请求消息后者以代理方式路由SIP请求消息。
在重定向方式下如下图所示SIP重定向服务器收到了SIP请求消息查询到目标SIPUA的当前地址后通过SIP响应消息302 Moved temporarily返回给发起方SIPUA。之后的SIP消息交互与重定向服务器无关发起方SIP UA直接向目标SIP UA的当前地址发送请求消息。 在代理方式下如下图所示SIP代理服务器收到了SIP请求消息查询到目标SIPUA的当前地址后将SIP请求消息转发到目标SIPUA的当前地址。之后的SIP消息交互都要经过SIP代理服务器。这使得SIP代理服务器可以对会话进行控制比如结束会话等等。 4、SIP操作与SIP消息
SIP所提供的功能是通过一些原子性的基本功能比如注册registration发起会话Initiation、会话结束等组合而成的。每个原子性基本功能是通过一个SIP操作完成的。
SIP操作基于类似HTTP的请求/响应事务模型每个操作的调用过程体现为一个所谓事务 –包含一个SIP请求和一个或多个相应的SIP响应。其中SIP请求消息中的方法Method指示出调用的操作。 下表是在RFC 3261中定义的方法及其对应的SIP操作。 方法Method SIP操作 INVITE 会话邀请 ACK 确认会话邀请 CANCEL 取消会话邀请 BYE 结束会话 REGISTER 注册 OPTIONS 查询服务器能力
SIP是一个基于文本text-based的协议使用 UTF-8字符集。SIP消息与HTTP/1.1非常类似同样可以包含消息体message body通常是会话描述sessiondescriptions也可能是其他内容。
SIP 消息有两类从客户机到服务器的请求消息request从服务器到客户机的响应消息response。
除了第一行分别是请求行Request-Line和状态行Status-Line以外SIP请求消息和SIP响应消息的剩下部分的组成基本类似包括消息头域messageheader和消息体message body两部分如下图所示。 4.1 SIP请求消息
根据请求行中的方法(method)的不同SIP请求消息有很多种分别完成各种操作的调用实现各种功能下面进行简单的介绍。
INVITE/reINVITEINVITE发起会话邀请。reINVITE在一个已存在的对话中发送的INVITE称为reINVITE修改已建立会话的参数。ACK完成会话建立的3次握手 [INVITE-200-ACK],仅仅用于INVITEBYE 结束会话。CANCEL取消正在建立中会话(INVITE已发送但尚未收到最终响应final response)。UPDATE更新会话参数。它被建议用于替代 re-INVITE与re-INVITE不同在于它可以在初始INVITE未完成时发送能用于在早对话(early dialog)中更新会话参数。
上面的4个请求用于会话建立与管理。
REGISTER登记UA当前的联系地址contactOPTIONS查询服务器或对端UA的能力具体包括支持的方法method扩展extensions、编解码codecs等。PRACK临时响应Provisional Response确认。用于确认收到了临时响应例如 “183 SessionProgress”以支持临时响应的可靠传送。它不能应用于“100 Trying ”只有101199临时响应需要可靠传送。如果没有收到 PRACK响应消息将被重传。 NOTIFY事件通知具体的事件包括、业务状态的改变MWI...用户状态的改变等等。SUBSCRIBE订阅/取消(Expires0事件通知。PUBLISH发布事件状态。PUBLISH 与 REGISTER的相似之处在于允许用户在另一个实体状态管理实体/registrar中创建、修改和移除自己的状态。对PUBLISH请求的寻址与对于SUBSCRIBE 请求的寻址是一样的PUBLISH 请求的Request-URI中填入的是用户希望发布其事件状态的资源地址。
上面的3个请求构成SIP事件发布-订阅-通知机制
INFO用于传送 mid-call 信令信息同一时刻只能有一个 INFO 事务存在。通常用于携带 PSTN 信令消息作为MIME 附件例如ISDN UUI 用户到用户信息。MESSAGE针对即时消息 (IM)的扩展用于传送即时消息。MESSAGE请求通过MIME附件中携带内容。MESSAGE请求自身不发起 SIP 对话在正常的用法中每个即时消息都是单独存在的非常类似 pager 消息。MESSAGE请求可以在其他SIP请求发起的对话上下文中发送。REFER指示接收者 (Request-URI所标识的) 应该使用请求中提供的信息联系第三方。典型应用CallTransfer features 。Allowed outside an established dialogue。
4.2 SIP响应消息 状态码 描述 例子 1xx Informational 请求收到处理中 180 Ringing 181 Call is Being Forwarded 2xx Success 操作已成功完成 200 OK 3xx Redirection 请求被重定向 300 Multiple Choices 302 Moved Temporarily 4xx Client Error 请求包含错误的文法或者无法在本服务器上完成 401 Unauthorized 408 Request Timeout 5xx Server Error 请求有效但服务器无法完成 503 Service Unavailable 505 Version Not Supported 6xx Global Failure 请求在任何服务器上都无法完成 600 Busy Everywhere 603 Decline
4.3 SIP消息头域
根据请求行中的方法(method)的不同SIP请求消息有很多种分别完成各种操作的调用实现各种功能下面进行简单的介绍。
Call-ID用于唯一标识一个特定的会话或注册消息。应该具有随机性保证全球唯一。 例子Call-ID:31415926535uunet.comFrom源端SIP URL标识请求发送方UAC本地标签。 例子From: sip:1-314-342-7360 gateway.wcom.com; tag1234567To目标SIP URL标识请求接受方UAS本地标签。 例子To: sip:10109000operator.mci.com; tag314Via用于记录请求经由的路径 例子Via: SIP/2.0/TCP uunet.comMax-Forwards消息最大转发次数。服务每次转发消息时将此域值减1当变成0时服务器发送 483响应TooMany Hops response。 例子Max-Forwards: 10Cseq请求序列号用于区分同一个会话中的不同请求。 例如CSeq: 1 INVITE CSeq: 4325 BYE CSeq: 1 REGISTER
上面6个头域是所有SIP消息中的必需的头域。
Contact 另一个SIP URL用于直接消息路由。 例如Contact: W. Riker, Acting Captain rikerstarfleet.gov Record-Route 需要自己处在后继消息的路径上时proxy将自己的地址加插在请求消息中 例子Record Route: sip.mci.comRoute 确定消息的选路 例子Route: orinoco.brooks.netContent-Length消息体中的 Octet 数 例子Content-Length: 285Content-Type消息体内容类型 例子Content-Type: application/sdp
5、详细的例子 (摘自IETF RFC 3261
实际的例子可以帮助大家进一步地认识和理解前面的内容。这里的两个例子分别是关于SIP的两个最基本的功能注册和会话建立。每个例子中给出了消息交互过程以及必要的消息内容细节。
出于简明性的考虑这里给出的消息的内容忽略了消息体及相应的头域Content-Length和 Content-Type。另外还有一些头域比如Allow和 Supported 通常也会出现但这里并未给出。
5.1 注册
Bob在开机时注册。消息流如下图所示。注意为了简化流程这里没有给出在注册时通常所必需的鉴权过程。 消息细节 F1 REGISTER Bob -Registrar REGISTER sip:registrar.biloxi.comSIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDPbobspc.biloxi.com:5060;branchz9hG4bKnashds7 Max-Forwards: 70 To: Bobsip:bobbiloxi.com From: Bobsip:bobbiloxi.com;tag456248 Call-ID: 843817637684230998sdasdh09 CSeq: 1826 REGISTER Contact:sip:bob192.0.2.4 Expires: 7200 Content-Length: 0 这次注册的有效期为2个小时7200秒
注册服务器返回 200 OK 响应。 F2 200 OK Registrar - Bob SIP/2.0 200 OK Via: SIP/2.0/UDPbobspc.biloxi.com:5060;branchz9hG4bKnashds7;received192.0.2.4 To: Bobsip:bobbiloxi.com;tag2493k59kd From: Bobsip:bobbiloxi.com;tag456248 Call-ID: 843817637684230998sdasdh09 CSeq: 1826 REGISTER Contact: sip:bob192.0.2.4 Expires: 7200 Content-Length: 0 5.2 会话建立与拆除
会话建立是SIP的最基本的功能。
消息流如下图所示。 消息内容注意这里并未给出会话媒体参数SDP的细节
F1 INVITE Alice - atlanta.com proxy INVITE sip:bobbiloxi.com SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branchz9hG4bKnashds8 Max-Forwards: 70 To: Bob sip:bobbiloxi.com From: Alicesip:aliceatlanta.com;tag1928301774 Call-ID: a84b4c76e66710 CSeq: 314159 INVITE Contact:sip:alicepc33.atlanta.com Content-Type: application/sdp Content-Length: 142 (Alice的 SDP 未显示) F2 100 Trying atlanta.com proxy -Alice SIP/2.0 100 Trying Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branchz9hG4bKnashds8 ;received192.0.2.1 To: Bob sip:bobbiloxi.com From: Alicesip:aliceatlanta.com;tag1928301774 Call-ID: a84b4c76e66710 CSeq: 314159 INVITE Content-Length: 0 F3 INVITE atlanta.com proxy - biloxi.comproxy INVITE sip:bobbiloxi.com SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDPbigbox3.site3.atlanta.com;branchz9hG4bK77ef4c2312983.1 Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branchz9hG4bKnashds8 ;received192.0.2.1 Max-Forwards: 69 To: Bob sip:bobbiloxi.com From: Alicesip:aliceatlanta.com;tag1928301774 Call-ID: a84b4c76e66710 CSeq: 314159 INVITE Contact:sip:alicepc33.atlanta.com Content-Type: application/sdp Content-Length: 142 (Alice的 SDP 未显示) F4 100 Trying biloxi.com proxy - atlanta.comproxy SIP/2.0 100 Trying Via: SIP/2.0/UDPbigbox3.site3.atlanta.com;branchz9hG4bK77ef4c2312983.1 ;received192.0.2.2 Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branchz9hG4bKnashds8 ;received192.0.2.1 To: Bob sip:bobbiloxi.com From: Alicesip:aliceatlanta.com;tag1928301774 Call-ID: a84b4c76e66710 CSeq: 314159 INVITE Content-Length: 0 F5 INVITE biloxi.com proxy - Bob INVITE sip:bob192.0.2.4 SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDPserver10.biloxi.com;branchz9hG4bK4b43c2ff8.1 Via: SIP/2.0/UDPbigbox3.site3.atlanta.com;branchz9hG4bK77ef4c2312983.1 ;received192.0.2.2 Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branchz9hG4bKnashds8 ;received192.0.2.1 Max-Forwards: 68 To: Bob sip:bobbiloxi.com From: Alicesip:aliceatlanta.com;tag1928301774 Call-ID: a84b4c76e66710 CSeq: 314159 INVITE Contact:sip:alicepc33.atlanta.com Content-Type: application/sdp Content-Length: 142 (Alice的 SDP 未显示) F6 180 Ringing Bob - biloxi.com proxy SIP/2.0 180 Ringing Via: SIP/2.0/UDPserver10.biloxi.com;branchz9hG4bK4b43c2ff8.1 ;received192.0.2.3 Via: SIP/2.0/UDPbigbox3.site3.atlanta.com;branchz9hG4bK77ef4c2312983.1 ;received192.0.2.2 Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branchz9hG4bKnashds8 ;received192.0.2.1 To: Bobsip:bobbiloxi.com;taga6c85cf From: Alicesip:aliceatlanta.com;tag1928301774 Call-ID: a84b4c76e66710 Contact: sip:bob192.0.2.4 CSeq: 314159 INVITE Content-Length: 0 F7 180 Ringing biloxi.com proxy - atlanta.comproxy SIP/2.0 180 Ringing Via: SIP/2.0/UDPbigbox3.site3.atlanta.com;branchz9hG4bK77ef4c2312983.1 ;received192.0.2.2 Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branchz9hG4bKnashds8 ;received192.0.2.1 To: Bobsip:bobbiloxi.com;taga6c85cf From: Alicesip:aliceatlanta.com;tag1928301774 Call-ID: a84b4c76e66710 Contact: sip:bob192.0.2.4 CSeq: 314159 INVITE Content-Length: 0 F8 180 Ringing atlanta.com proxy -Alice SIP/2.0 180 Ringing Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branchz9hG4bKnashds8 ;received192.0.2.1 To: Bobsip:bobbiloxi.com;taga6c85cf From: Alicesip:aliceatlanta.com;tag1928301774 Call-ID: a84b4c76e66710 Contact: sip:bob192.0.2.4 CSeq: 314159 INVITE Content-Length: 0 F9 200 OK Bob - biloxi.com proxy SIP/2.0 200 OK Via: SIP/2.0/UDPserver10.biloxi.com;branchz9hG4bK4b43c2ff8.1 ;received192.0.2.3 Via: SIP/2.0/UDPbigbox3.site3.atlanta.com;branchz9hG4bK77ef4c2312983.1 ;received192.0.2.2 Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branchz9hG4bKnashds8 ;received192.0.2.1 To: Bobsip:bobbiloxi.com;taga6c85cf From: Alicesip:aliceatlanta.com;tag1928301774 Call-ID: a84b4c76e66710 CSeq: 314159 INVITE Contact: sip:bob192.0.2.4 Content-Type: application/sdp Content-Length: 131 (Bob的 SDP 未显示) F10 200 OK biloxi.com proxy - atlanta.comproxy SIP/2.0 200 OK Via: SIP/2.0/UDPbigbox3.site3.atlanta.com;branchz9hG4bK77ef4c2312983.1 ;received192.0.2.2 Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branchz9hG4bKnashds8 ;received192.0.2.1 To: Bobsip:bobbiloxi.com;taga6c85cf From: Alicesip:aliceatlanta.com;tag1928301774 Call-ID: a84b4c76e66710 CSeq: 314159 INVITE Contact: sip:bob192.0.2.4 Content-Type: application/sdp Content-Length: 131 (Bob的 SDP 未显示) F11 200 OK atlanta.com proxy - Alice SIP/2.0 200 OK Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branchz9hG4bKnashds8 ;received192.0.2.1 To: Bobsip:bobbiloxi.com;taga6c85cf From: Alicesip:aliceatlanta.com;tag1928301774 Call-ID: a84b4c76e66710 CSeq: 314159 INVITE Contact: sip:bob192.0.2.4 Content-Type: application/sdp Content-Length: 131 (Bob的 SDP 未显示) F12 ACK Alice - Bob ACK sip:bob192.0.2.4 SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branchz9hG4bKnashds9 Max-Forwards: 70 To: Bobsip:bobbiloxi.com;taga6c85cf From: Alicesip:aliceatlanta.com;tag1928301774 Call-ID: a84b4c76e66710 CSeq: 314159 ACK Content-Length: 0 现在Alice和Bob之间的媒体会话被建立。 Bob首先挂机。注意Bob的SIP 话机维护自己的 CSeq 编号空间在这里是从231开始。因为是Bob 发送的请求To 和From 头域的URIs和tags参数被掉换。 F13 BYE Bob - Alice BYE sip:alicepc33.atlanta.com SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP 192.0.2.4;branchz9hG4bKnashds10 Max-Forwards: 70 From: Bobsip:bobbiloxi.com;taga6c85cf To: Alicesip:aliceatlanta.com;tag1928301774 Call-ID: a84b4c76e66710 CSeq: 231 BYE Content-Length: 0 F14 200 OK Alice - Bob SIP/2.0 200 OK Via: SIP/2.0/UDP 192.0.2.4;branchz9hG4bKnashds10 From: Bobsip:bobbiloxi.com;taga6c85cf To: Alicesip:aliceatlanta.com;tag1928301774 Call-ID: a84b4c76e66710 CSeq: 231 BYE Content-Length: 0
