SIP协议详解

### SIP协议详解 #### 3.1 概述 ##### 3.1.1 基本概念 会话启动协议（SIP, Session Initiation Protocol）是由互联网工程任务组（IETF）提出的一种用于控制多媒体通信的应用层协议。它的主要目的是在IP网络上创建、修改、以及终止多媒体会话或电话通话。SIP支持多种形式的多媒体通信，包括但不限于互联网电话、视频会议、远程教育和远程医疗服务等。 SIP协议的设计遵循了互联网标准和协议的一贯特点，如简练、开放、兼容性和可扩展性等。此外，考虑到互联网环境的安全性问题，SIP协议在设计时也特别注重安全性。该协议不仅支持现有的互联网服务，还支持传统的公共交换电话网络（PSTN）中的各种业务，包括智能网（IN）业务和综合业务数字网（ISDN）业务。 SIP协议通过使用带有会话描述的消息来创建会话，使得参与者可以通过SIP进行媒体类型协商。它还支持用户的移动性，允许用户登记他们的当前位置，并且可以通过代理服务器重定向请求来定位用户。SIP协议独立于底层传输层协议，这意味着它可以灵活地与多种传输协议一起工作，从而便于扩展其功能和服务。 ##### 3.1.2 相关术语 1. **呼叫(Call)**: 在SIP协议中，一个呼叫是指由一个共同的源头发起的、邀请所有参与者加入的会话。每个呼叫都由一个全球唯一的Call-ID来标识。例如，一个会议中由同一个源邀请的所有参与者构成了一个呼叫。点到点的IP电话会话是最简单的会话形式，它通常映射为单一的SIP呼叫。 2. **事务(Transaction)**: SIP协议是基于客户端/服务器模型的。客户端和服务器之间的一个完整的操作过程，从第一个请求到最终响应的所有消息构成了一个SIP事务。一般来说，一个正常的呼叫通常包含三个事务：呼叫启动时的邀请(Invite)和确认(Acknowledge)，以及呼叫结束时的再见(Bye)。 3. **SIP URL**: SIP协议中用于唯一标识参与者和资源的地址格式。类似于HTTP URL，SIP URL用于指定用户的身份、位置以及其他相关信息，以便在SIP网络中进行寻址和路由。 ##### 3.1.3 协议栈结构 SIP协议位于TCP/IP协议栈的应用层，它依赖于传输层协议（如UDP或TCP）来传递数据包。SIP协议栈结构包括以下层次： - **应用层**: SIP协议 - **传输层**: TCP或UDP - **网络层**: IP - **链路层**: Ethernet或其他物理层技术 这种分层结构允许SIP协议独立于具体的传输协议，并且可以在不同的网络环境中灵活部署。 ##### 3.1.4 SIP协议的应用 SIP协议广泛应用于多种场景中，包括但不限于： - **互联网电话**: SIP可用于实现基于IP的语音通话服务，支持点对点通信以及多方会议。 - **视频会议**: 支持视频流传输和控制，适用于企业级视频会议系统和个人视频聊天应用。 - **远程教育**: 提供互动式的教学平台，允许学生和教师进行实时沟通。 - **远程医疗服务**: 通过视频通话技术提供远程咨询、诊断和其他医疗服务。 SIP协议不仅支持多媒体通信的基本功能，还具备高度的灵活性和可扩展性，可以轻松集成到现有的网络架构中。此外，SIP协议还可以与其他协议（如H.323协议）协同工作，实现跨协议的互操作性。 #### 3.2 协议消息 ##### 3.2.1 消息类型 SIP协议定义了一系列消息类型，用于完成不同的功能。主要包括： - **邀请(Invite)**: 用于发起一个新的会话或呼叫。 - **确认(Acknowledge)**: 用于确认已经成功接收到最终响应。 - **再见(Bye)**: 用于结束一个会话或呼叫。 - **选项(Options)**: 用于查询服务器的能力。 - **通知(Notify)**: 用于发送事件通知。 - **注册(Register)**: 用于注册用户的位置信息。 ##### 3.2.2 消息结构 SIP消息的基本结构包括： - **起始行(Start-Line)**: 包含方法名称、请求URI和SIP版本。 - **首部(Headers)**: 包含用于控制消息传输的信息，如To、From、Call-ID等。 - **实体体(Entity-Body)**: 可选部分，用于携带额外的数据或会话描述信息，通常使用SDP（会话描述协议）格式。 #### 3.3 基本消息流程 ##### 3.3.1 SIP用户注册流程 SIP用户注册流程涉及以下几个步骤： 1. **用户发送注册请求**: 用户设备向注册服务器发送一个REGISTER请求，其中包含用户的标识和联系信息。 2. **服务器验证用户**: 注册服务器根据提供的凭证验证用户身份。 3. **注册成功**: 如果验证成功，服务器将返回200 OK响应，表示注册成功。 4. **更新用户信息**: 服务器存储用户的最新联系信息，并将其作为后续呼叫的基础。 ##### 3.3.2 成功的SIP用户呼叫流程 成功的SIP用户呼叫流程通常包括以下几个阶段： 1. **呼叫发起**: 主叫方通过发送一个INVITE请求来发起呼叫。 2. **接收方响应**: 被叫方收到INVITE请求后，可以通过临时响应（如180 Ringing）来表示正在振铃。 3. **建立连接**: 被叫方接听后，发送200 OK响应，表示同意通话。 4. **确认接收**: 主叫方发送ACK消息，确认已经成功接收到200 OK响应。 5. **结束呼叫**: 任一方可以通过发送BYE请求来结束通话。 ##### 3.3.3 成功的SIP中继呼叫流程 在SIP中继呼叫中，中间节点（如网关或代理服务器）负责转发呼叫请求和响应。其基本流程如下： 1. **呼叫请求**: 主叫方向代理服务器发送INVITE请求。 2. **代理服务器处理**: 代理服务器根据请求中的目标信息确定下一跳，并转发INVITE请求。 3. **接收方响应**: 终端用户接收请求并响应。 4. **建立连接**: 通过200 OK响应建立连接。 5. **确认接收**: 主叫方发送ACK消息。 6. **结束呼叫**: 通过BYE请求结束呼叫。 ##### 3.3.4 成功的SIP-T中继呼叫流程 SIP-T（SIP for Telephony）是一种将SIP与传统电话网络（PSTN）相结合的技术。其基本流程包括： 1. **呼叫请求**: 主叫方向SIP-T网关发送INVITE请求。 2. **网关转换**: SIP-T网关将SIP请求转换为PSTN信号，并发送给PSTN网络。 3. **PSTN响应**: PSTN网络处理请求并将响应通过网关转换回SIP格式。 4. **建立连接**: 通过200 OK响应建立连接。 5. **确认接收**: 主叫方发送ACK消息。 6. **结束呼叫**: 通过BYE请求结束呼叫。 通过上述流程，SIP协议实现了从用户注册到实际呼叫建立和结束的完整过程。这一系列流程确保了SIP能够在复杂多变的网络环境中提供稳定可靠的多媒体通信服务。