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SIP 协议初级讲义

SIP 协议初级讲义. 基本信息. 适用对象： SIP 协议初学者 学习目标： 掌握 SIP 协议的基本术语 理解 SIP/SDP 消息 掌握 SIP 协议的寻址过程 掌握媒体协商过程 掌握 SIP 呼叫流程 具有 SIP 协议的独立学习能力 时间： 3小时学习＋1小时讨论. 学习内容. 1. 概述(*) 2. SIP 的功能实体 3. SIP 的寻址 4. SIP 消息体结构 (*) 5. SIP 请求消息(*) 6. SIP 响应消息. 7. Sdp 协议

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Presentation Transcript

  1. SIP协议初级讲义

  2. 基本信息 适用对象： SIP协议初学者 学习目标： 掌握SIP协议的基本术语 理解SIP/SDP消息 掌握SIP协议的寻址过程 掌握媒体协商过程 掌握SIP呼叫流程 具有SIP协议的独立学习能力 时间： 3小时学习＋1小时讨论

  3. 学习内容 1. 概述(*) 2. SIP的功能实体 3. SIP的寻址 4. SIP消息体结构(*) 5. SIP请求消息(*) 6. SIP响应消息 7.Sdp协议 8.SIP的能力协商 9.案例分析(*) 10.测验 11.实现方法入门 12.SIP学习方法 *部分将重点讲述

  4. 1. SIP协议概述 • 基本情况 • 主要特点 • 主要结构 • 名词解析

  5. 基本情况 • 创立 • 组织：IETF/mmusic工作组 • IP网络协议的后起之秀，是NGN的理想协议 • 时间：1995开始研究 1999年2月提出草案 • 草案编号：RFC2543 • 目前版本：Version 9（Feb，2002）

  6. 主要特点 • 是应用层的控制协议，可以建立，修改和结束多媒体会话。 • 独立于TCP或者UDP，使用自己应用层协议保证消息的可靠传送。 • 消息体采用文本方式 • 以客户－服务器方式建立会话 • 灵活的寻址方式 • SIP没有媒体协商功能，往往需要集成SDP协议

  7. SIP Redirect Server Location Server IP Network 主要结构 DBMS Registrar Server SIP Proxy Server SIP Proxy Server UserAgent 图例 UserAgnet SIP协议 私有协议

  8. 2.功能实体 • User Agent • Proxy Server • Redirect Server • Registrar Server • Location Server

  9. 功能实体（1） • User Agent（呼叫代理） 是SIP网络的终端，具体的分为UserAgent Client和UserAgent Server。UAC是客户端，表示主叫；UAS是服务端，表示被叫。 • REGISTRAR SERVER（注册服务器） 接受客户端的注册请求，将用户的地址信息写入数据库，并返回注册状态。

  10. 功能实体（2） • REDIRECT SERVER（重定向服务器） 接受SIP的请求，映射请求的原地址成零个或者多个IP地址，并且返回给客户端。 由客户端重新发起请求。 • LOCATION SERVER（定位服务器） 管理若干数据库，接受由Redirect Server或者Proxy Server的路由查询。

  11. 功能实体（3） • Proxy Server（代理服务器） 完成SIP消息的转接和转发功能，可以修改SIP消息内容。具体功能有： • 呼叫认证 • 状态管理 • 路由选择 • 失败重传

  12. 3. SIP协议的寻址 • SIP URL • URL的表示规则 • 定位UserAgent • 定位方式

  13. SIP URL • SIP依靠URL进行路由。SIP URL的格式可以是EmailID或者是E.164地址。 SIP: user@host TEL:85521717@suntektech.com • URL可以用在下面头域中： • FROM头域 FROM:<SIP:kermit@suntektech.com> • TO头域 TO:<SIP:tom@netcentrex.com> • CONTACT头域：<TEL:6831@suntektech.com> • 可以方便的嵌入网页，提供多种网上业务

  14. URL的表示规则 SIP-URL = "sip:" [ userinfo "@" ] hostport url-parameters [ headers ] userinfo = user [ ":" password ] user = *( unreserved | escaped | "&" | "=" | "+" | "$" | "," ) password = *( unreserved | escaped | "&" | "=" | "+" | "$" | "," ) hostport = host [ ":" port ] host = hostname | IPv4address hostname = *( domainlabel "." ) toplabel [ "." ] domainlabel = alphanum | alphanum *( alphanum | "-" ) alphanum toplabel = alpha | alpha *( alphanum | "-" ) alphanum IPv4address = 1*digit "." 1*digit "." 1*digit "." 1*digit port = *digit url-parameters = *( ";" url-parameter ) url-parameter = transport-param | user-param | method-param | ttl-param | maddr-param | other-param transport-param = "transport=" ( "udp" | "tcp" ) ttl-param = "ttl=" ttl ttl = 1*3DIGIT ; 0 to 255 maddr-param = "maddr=" host user-param = "user=" ( "phone" | "ip" ) method-param = "method=" Method tag-param = "tag=" UUID UUID = 1*( hex | "-" ) other-param = ( token | ( token "=" ( token | quoted-string ))) headers = "?" header *( "&" header ) header = hname "=" hvalue hname = 1*uric hvalue = *uric uric = reserved | unreserved | escaped reserved = ";" | "/" | "?" | ":" | "@" | "&" | "=" | "+" | "$" | "," digits = 1*DIGIT

  15. 例子 • sip:j.doe@big.com • sip:j.doe:secret@big.com;transport=tcp • sip:j.doe@big.com?subject=project • sip:+1-212-555-1212:1234@gateway.com;user=phone • sip:1212@gateway.com • sip:alice@10.1.2.3 • sip:alice@example.com • sip:alice%40example.com@gateway.com • sip:alice@registrar.com;method=REGISTER

  16. 定位Proxy服务器 • 配置UA指向Proxy Server • 配置UA指向Redirect Server，由Redirect Server分配合适的Proxy Server

  17. 定位SIP UserAgent Server（被叫） • User Agent激活时通过Registrar Server注册。 • Proxy Server通过Location Server得到User Agent Server的路由。 • Proxy Server根据地址呼叫UserAgent Server • 如果没有能到达UserAgent Server的路由，必须返回UserAgent Client（主叫）具体的原因，包括代码和文字的原因。

  18. 定位UserAgent的方式 • 简单方式 主叫Proxy可以直接发送请求消息到被叫，建立会话。只适应小型网络。 • 复杂方式 主叫的Proxy Server也可以发请求消息到被叫的Proxy Server，由Proxy Server根据URI重新定位UserAgent Server。

  19. 注意的问题（1） • Location Server可能会返回几个位置，Proxy Server可以决定如何处理。 • 如果Proxy Server转发SIP 请求，它必须将自己的IP地址加入到Via部分的开头。而在返回的时候，将Via域中的地址去掉。

  20. 注意的问题（2） • 在进行Forks定位时，用相同的Call－ID，Cseq，而Tags不同。 • Proxy有两种形式： • 有状态 返回UserAgent 100消息，表示Proxy 可以完成状态的管理 • 无状态 Proxy不能管理呼叫状态，必须有UserAgent自己解决

  21. 注意的问题（3）（比较CallID/CSeq/Tag） • CallID 是会话的唯一标志 • 一个会话过程使用同一个CallID • 随机产生 • Cseq 是会话命令的序列 • 一个Transaction使用同一个Cseq • 32位无符号整数 • 判断命令的版本 • 以Bye结束会话时增加 • “tag”是一个标签，用来区别会话中的不同对象。 • 出现在请求的From头域中，当共享同一个SIP地址的用户的两个 实例使用同一个Call-ID发出邀请时，必须使用此“tag”。 • Proxy使用tag来判断消息是传给自己，还是给用户。 • 单个用户的Tag在呼叫过程中保持一致

  22. 注意的问题（4） • CALL LEG （呼叫历程） Call leg用CallID（呼叫标识）、From（源方）和To（目的地）的组合来标识一个会话。 • TRANSACTION（事务） SIP定义一个请求及其最终应答称为一个事务。所有应答有相同的Call-ID,Cseq,To和From域。

  23. 4. SIP消息体结构 • 消息体结构 • 头域说明

  24. 响应的SIP版本SP状态码 SP原因短语 CRLF 请求的方法SP请求的SIP-URL SP SIP版本CRLF 起始行 Start-Line General-header | Request-header | Response-header | Entity-header 消息头域 Message-line 空行 CRLF 消息体 Message-body 消息体（SDP原码，加密的SDP，…） SIP 消息体组成

  25. Start line（起始行详细描述） 起始行 Start-Line = request-line | status-line request-line = Method SP Request-URI SP SIP-Version CRLF INVITE sip :SS@SunTek.com SIP2.0 status-line = SIP-Version SP status-code SP phase CRLF SIP2.0 200 OK

  26. General headers（通用头域） 路由信息：Accept | Accept-Encoding | Accept-Language | Contact | Date| Encryption| Expires | From | Record-Route |Timestamp 呼叫标示 ： Call-ID, CSeq, INVITE sip: Sip@SunTek.com SIP2.0 Via: SIP/2.0/UDP proxy.SunTek.com Via: SIP/2.0/UDP sation1.SunTek.com From : Wang < sip: Wang@SunTek.com > To : softswitch <sip: Sip@SunTek.com > Call-ID : 23434@ sation1.SunTek.com CSeq: 1 INVITE Contact : Wang@SunTek.com

  27. 其他头域（请求、响应、实体） Request Headers: Hide, In-Reply-To, Max-Forwards, Priority, Proxy-Authentication, Proxy-Require, Response-Key, Subject, Route Response Headers: Proxy-Authenticate, Retry-After, Server, Unsupported, Warning, WWW-Authenticate Entity Headers: Allow, Content-Disposition, Content-Encoding, Content-Language, Content-Length, Content-Type, Expires

  28. 关键头域解析(Accept,CallID) • Accept : 指明请求方所能接受的响应类型. 媒体类型: Internet media types, defined in MIME 缺省值是 application/sdp. syntax Accept : # ( */* | type/* | type/subtype ) ; q= value; Example : Accept : text/plain; q=0.5, text/html, text/x-dvi; q=0.8, text/x-c • CallID： 唯一标识一个会话，保持全球的唯一性 Call-ID区分大小写 随机产生，有效的提高安全性 CallID相同，消息体不同时将更新会话 Syntax: Call-ID = (“Call-ID” | “i”)”:”local-id”@”host Example:Call-ID: f81d4fae-7dec-11d0-a765-00a0c91e6bf6@foo.bar.com

  29. 关键头域解析(Cseq) • Cseq • 对于每一个请求，客户必须使用Cseq（Command sequence）通用头域 • 重传请求用相同的Cseq • ACK和CANCEL相应必须返回跟INVITE请求相同的Cseq • BYE请求释放一个请求时必须含有以更高数值的Cseq • 用户代理服务器必须记住同一个Call-ID的INVITE请求的最高序列数。 • 所有在并行搜寻中产生的请求拥有和触发此并行搜寻的请求一样的Cseq值。 Syntax: Cseq =“Cseq”“：” 1*DIGIT Method Funtion：不用比较消息体就可以将不同消息区分开来 Example: CSeq: 4711 INVITE

  30. 关键头域解析（From，To） • From（源地址） • 请求和响应必须包含From通用头域，指示请求的初始者 • “tag”可以出现在一个请求的From头域中，当共享同一个SIP地址的用户的两个实例使用同一个Call-ID发出邀请时，必须使用此“tag”, 如Forks。 • To（目的地地址） • To通用头域说明了请求的接收者 • 如果请求包含了不止一个Via头域，则必须增加“tag”参数。 Syntax: To =（“To” | “t”）“：”（name-addr | addr-spec）*（“；”addr-params） Example: To: The Operator <sip:operator@cs.columbia.edu>;tag=287447

  31. 关键头域解析（Max-Forwards,Via) • Max-Forwards（最大前转数目） • 用来限制前转请求的代理或者网关的数目，防止死循环。 • 适用于任何请求方式， • 防止死循环的还有Via域 • Via • 头域指示请求迄今为止所走的路径。 • 确保消息能够迎着原请求路径返回 • 防止死循环

  32. 关键头域解析（Content－Length) • Content-Length（内容长度） • 实体头域指示消息体的长度。形式上以八个比特为一个字节。 • 服务器如果收到一个包含有Content-Length域的UDP请求。但它的值比消息体的实际长度大，客户则应产生一个400类的响应。

  33. 关键名词解析（Subject) • Subject（标题） • 为请求头域提供了一个摘要，或者指示了呼叫的实际情况 • 可以不必分析通话描述便可过滤呼叫。 Syntax： Subject = （“subject” | “s”）“：”*TEXT-UTF8 • Timestamp（时间标记） • 指示客户何时向服务器发送请求 • 服务器不能修改此值 • 可以计算Round-Trip时间，以便更改TimeOut时间

  34. 5. SIP请求消息 • INVITE • ACK • BYE • REGISTER • CANCEL • OPTIONS

  35. INVITE（会话邀请） • INVITE用于发起一个会话请求，建立会话的三个基本头域参数（CallID,From,To）。此三个基本参数在会话过程中保持不变。 • INVITE消息体中带有本次会话的基本参数 • 连接地址 • 主叫媒体能力 • 带宽指示

  36. ACK（邀请证实） • 证实INVITE请求 • ACK只和INVITE请求一起使用 • ACK有UserAgent Client（主叫）发出 • ACK中的CallID,From,To,Cseq由INVITE消息复制而来

  37. Invite Details INVITE sip:john@192.190.132.31 SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP 192.190.132.20:3456 Call-ID: a2e3a@192.190.132.20 From: sip: mary@192.190.132.20 To: sip: john@192.190.132.31 Cseq 1 INVITE Content-type: application/sdp Content-Length: 98 v=0 o=mary 3123 121231 IP IP4 192.190.132.20 c=IN IP4 192.190.132.20 m=audio 49170 RTP/AVP 0 Mary John SIP/2.0 200 OK v: SIP/2.0/UDP 192.190.132.20:3456 i: a2e3a@192.190.132.20 f: sip: mary@192.190.132.20 t: sip: john@192.190.132.31 Cseq 1 INVITE c: application/sdp l: 98 v=0 o=john 5664 456456 IP IP4 192.190.132.31 c=IN IP4 192.190.132.31 m=audio 23244 RTP/AVP 0 192.190.132.20 192.190.132.31 ACK sip:john@192.190.132.31 SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP 192.190.132.20:3456 Call-ID: a2e3a@192.190.132.20 From: sip: mary@192.190.132.20 To: sip: john@192.190.132.31 Cseq 1 ACK

  38. BYE（结束会话） • 作用：结束当前会话 • 可以由UAC（主叫）或者UAS（被叫）发起 • UA收到BYE消息后，必须停止向对方发送媒体流

  39. Bye Details BYE sip:mary@192.190.132.20 SIP/2.0 v: SIP/2.0/UDP 192.190.132.31:3456 i: a2e3a@192.190.132.20 From: sip: john@192.190.132.31 To: sip: mary@192.190.132.20 Cseq 2 BYE 192.190.132.20 SIP/2.0 200 OK Via: SIP/2.0/UDP 192.190.132.31:3456 Call-ID: a2e3a@192.190.132.20 From: sip: john@192.190.132.20 To: sip: mary@192.190.132.31 Cseq 2 BYE 192.190.132.31

  40. REGISTER（用户注册） • 用于UA向Registrar Server中登记 • Request-URI：要注册的域名 • To：Registrar Server分析To头域的URI，将其与UA的IP地址关联起来 • Contact：UA发送注册信息中有可选的Contact头域，可以将Contact的URI也关联到UA的IP地址。

  41. 注册例子

  42. CANCEL（取消会话） • 作用：取消正在建立的会话（注意不能取消已经建立的会话） • UA收到CANCEL命令时，如果发现CallID，FROM，TO和Cseq一致时，便取消本次会话。 • 典型应用：Proxy 取的用户的几个联系地址，同时发起邀请，但其中有些有返回时，对其他还没有返回的地址，可以发送CANCEL。

  43. OPTIONS（能力查询） • 用途 在发送会话请求之前查询UserAgent Server的能力集 • 响应消息复制OTIONS命令的CALLID，FROM，TO值 • 返回的能力可以在下面的头域中取得： • Allow：支持的消息（INIVTE,ACK等） • Accept-Language：支持的语言 • SDP：支持能力

  44. 6．SIP的响应消息 • 响应消息的具体格式 • 状态码定义

  45. SIP响应消息的格式

  46. 状态码定义 • 1xx Responses - Information Responses • 2xx Responses - Successful Responses • 3xx Responses - Redirection Responses • 4xx Responses - Request Failures Responses • 5xx Responses - Server Failure Responses • 6xx Responses - Global Failure Responses

  47. Status Code（1XX，2XX，3XX） • Informational 1xx指示消息 • 100 Trying（尝试） • 180 Ringing（振铃） • 181 Call Is Being Forwarded（呼叫正被前转） • Successful 2xx 请求成功，终止搜寻 • 200 OK（成功） • Redirection 3xx重定向 • 300 Multiple Choices（多个选择） • 301 Moved Permanently（永久转移） • 302 Moved Temporarily（临时转移） • 305 Use Proxy（使用代理） • 380 Alternative Service（可选的服务）

  48. Status Code（4XX） • Request Failure 4xx (客户端请求失败) • 400 Bad Request（错误请求） • 401 Unauthorized（未鉴权） • 402 Payment Required（需要支付（付款）） • 403 Forbidden（禁止） • 404 Not Found（未找到） • 405 Method Not Allowed（方式不允许） • 406 Not Acceptable（不接受） • 407 Proxy Authentication Required（需要代理验证） • 486 Busy Here（本地忙）

  49. Status Code（5XX，6XX） • Server Failure 5xx(服务器失败5XX) • 500 Server Internal Error（服务器内部错误） • 501 Not Implemented（未实现） • 502 Bad Gateway（错误的网关） • 503 Service Unavailable（无效服务） • 504 Gateway Time-out（网关超时） • 505 Version Not Supported（不支持的版本） • Global Failure 6xx • 600 Busy Everywhere（全忙） • 603 Decline（拒绝） • 604 Does Not Exist Anywhere（不存在） • 606 Not Acceptable（不接受）

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