第十三章SIP和SIGTRAN协议

电子与信息工程学院第1页13.1SIP13.1.1总体介绍在软交换网络体系中，SIP主要应用于SIP智能终端与SIP服务器之间以及SIP服务器之间。由于软交换网络需要做到与PSTN的融合，为了业务的需要，对SIP进行了扩展，以便SIP消息能够正确衔接ISUP消息，这就是SIP-T协议。IETF于1999年完成RFC2543，用以介绍SIP的基本框架，并在同年成立SIP工作组，到目前为止，包括北电、爱立信、西门子以及中兴、华为公司都已经实现了对SIP的支持。电子与信息工程学院第2页从广义的角度讲，SIP在一个会话过程中起的作用与其它协议（如No.7、H.323）是相同的，完成的都是信令接续。但由于SIP本身的特性，以及以软交换为代表的软交换网络的出现，才使SIP得到更为广泛的应用。做为应用层控制协议，SIP主要完成会话的建立、修改以及终止，在具体实现上，它需要与RSVP、SDP、ISUP等一系列协议联合使用，但对一类协议的支持具有多样性，如在SIP-T中，由于支持MIME方式，消息体描述除了采用SDP外，还包括ISUP消息体。电子与信息工程学院第3页SIP协议独立于底层协议，传输层除了采用UDP外，还可以采用TCP、SCTP等，但目前实现上，厂家仅仅考虑了实时性，因此均以UDP做为底层传输协议。目前RFC3261已经取代RFC2543，成为SIP的核心协议标准，该标准主要介绍了SIP通用概念和基本操作，由于协议本身处在不断发展中，IETF也提出了众多的extension，以增强SIP功能。电子与信息工程学院第4页9.1.2SIP功能实体SIP网络中存在不同的网络实体，以完成相应功能。（1）用户代理（UserAgent）用户代理是直接和用户发生交互作用的功能实体，它能够代理用户的所有请求或响应。从客户机/服务器的角度讲，用户代理可分为UAC（UserAgentClient）和UAS（UserAgentServer），UAC主要是指发起请求的实体，UAS则是对发起的请求进行响应。但值得注意的是，UAC与UAS是相对于事务而言的。电子与信息工程学院第5页由于一个呼叫中会存在多个事务，因此对同一功能实体，在同一个呼叫中的不同阶段会充当不同的角色。例如，主叫用户在发起呼叫时，逻辑上完成UAC功能，并在此事务中充当的角色都是UAC；当呼叫结束时，如果被叫用户发起Bye，此时主叫侧用户代理所起的作用是UAS。用户代理可执行在不同的系统中，例如，可以是PC机上的一个程序，也可以运行在SIP终端中，用户发起呼叫时，首先通过UAC来完成自己表达的意思，UAS会告诉被叫用户当前正有请求到达。电子与信息工程学院第6页（2）B2BUA（BacktoBackUserAgent）从字面上理解是一种背靠背的用户代理。实现上，先终止一个呼叫，然后重新发起一个呼叫，此时，表征的呼叫的参数（Call-ID）可能会发生改变。具体实现上，B2BUA不仅具备用户代理功能，同时还可以扩展出一些其它的功能，例如代理服务器所具有的分叉（Fork)功能，电信运营所具有的计费功能，以及开放的API等等。因此从功能性来讲，既具备用户代理功能，又具有代理服务器功能。电子与信息工程学院第7页（3）代理服务器完成用户请求的转发，网络中某些代理服务器具有分叉功能，同时根据代理服务器在核心层和边缘层的不同位置，可分为无状态代理服务器和有状态代理服务器。边缘层代理服务器因为靠近用户，需要考虑用户状态以及对相应呼叫进行计费，所以代理服务器为有状态代理服务器；但对于核心层的代理服务器，因为仅仅完成消息转发，所以代理服务器不需要保留呼叫状态，这样可以提高核心服务器的处理能力，此时就是一个无状态代理服务器。电子与信息工程学院第8页从电信运营的角度看，有状态代理服务器需要具备计费、选路等功能。具体功能上，需要具备立即计费和详细计费功能，能够基于SIP地址或E.164地址进行选路。电子与信息工程学院第9页（4）重定向服务器（RedirectSercer）重定向服务器的作用是能够将用户当前新的位置告诉请求方，这是与代理服务器的本质区别。逻辑位置上，重定向服务器一般靠近被叫用户。当重定向服务器接受用户请求时，它只是将用户的当前位置告诉请求方，而不像代理服务器那样代理用户的请求。它的功能实际上类似于DNS功能。当然，从业务实现的角度讲，实现方式可以做到多样化，不一定非需要重定向方式。对于重定向服务器的应用，主要看未来的组网及运营管理体制的取向。电子与信息工程学院第10页（5）注册服务器（RegisterServer）当用户上电或者到达某个新域时，需要将当前位置登记到网络中的某一个服务器上，以便使其它用户找到该用户，完成该功能的服务器在SIP网络中称为注册服务器。用户在进行注册时，服务器需要对用户进行鉴权谁认证，只有通过鉴权才认为该用户为网络中的合法用户。为了确保网络对用户终端的可控性，每个成功注册信息都有一定的生命期，用户终端在生命期内能够对位置信息更新，说明该位置信息有效。电子与信息工程学院第11页（6）位置服务器（LocationServer）功能是完成用户数据的存储。从严格意义上讲，位置服务器并不是SIP网络中的功能实体。但以上所提到的注册服务器、代理服务器、重定向服务器等设备在实现位置服务时都要与位置服务器相配合。以上所有服务器只是一种逻辑概念，实际物理分布上，几种服务器都可以集成在同一个设备中。电子与信息工程学院第12页9.1.3SIP消息SIP消息采用文本编码方式，其消息可分为两种：请求消息（Request）和响应消息（Response）。每个消息又可分为消息头和消息体（可选）。一、请求消息在SIP消息中，共有6种基本的请求消息，之所以说基本，因为在后来的发展中，根据应用的需求，对SIP进行了扩展，出现了像Update,Message,Info等消息。电子与信息工程学院第13页Invite：类似于No.7中的IAM，主叫方初始发出的消息，表征主叫方能力，邀请被叫参加某一个会话。Ack：类似于三次握手中的确认消息。当被叫方对主叫方的Invite消息进行最终的响应后，主叫方将发送Ack表征已经收到被叫方的最终响应。Option：用于询问网络中服务器与客户端的能力。按照协议规定，主叫方在发起请求时，可以通过Option消息询问代理服务器的能力，也可以询问被叫方客户端的能力。电子与信息工程学院第14页Bye：类似于No.7中的拆线信号。Cancel：用于取消一个正在进行的请求（此时并没有接收到被叫方的最终响应消息）。该消息与Bye消息的的主叫区别是：如果发起请求的一方想取消当前请求，在已经收到最终响应时，请求方发送Bye消息，否则请求方发送Cancel消息。Register：用于用户向网络注册服务器发送的注册消息。电子与信息工程学院第15页二、响应消息响应消息：消息中包含数字响应状态码，有1XX—6XX响应。1XX：表示服务器或代理正在进行处理，还未得到确定的响应。客户应该继续等待服务器的响应，当服务器预测在200ms内不能得到最终响应时，它应该发送一个1XX响应。2XX：表示请求已被接收、处理并被成功接受。3XX：表示响应给出有关用户新位置（重定向）或其它可选的服务。电子与信息工程学院第16页4XX：表示请求消息中包含语法错误或者SIP服务器不能完成对该请求消息的处理。5XX：表示SIP服务器故障，不能完成对正确消息的处理。6XX：表示请求不能在任何SIP服务器上实现。电子与信息工程学院第17页三、消息格式每条SIP消息都由以下3部分组成：（1）起始行每条SIP消息都由起始行开始。起始行传达消息类型（请求消息是方法类型，响应消息是响应代码）与协议版本。当然，起始行可以是请求行或状态行。INVITEsip:[e-mail]/2.0电子与信息工程学院第18页（2）头域SIP头用来传送消息属性和修改消息意义，它们在语法上与HTTP头域相同，实际上有些头就是借自HTTP，并且总是保持这样的格式：名字:值Via:SIP/2.0/TCPcl.al.example.com:5060Max-Forward:70电子与信息工程学院第19页（3）消息体（可选）消息体用于描述被初始的会话，例如，在多媒体会话中包括音频和视频编码类型、采样率等。在SIP范围之外的会话信息要由消息体来描述。这将在后面的SDP协议上讲述。V=0S=_C=INIP4192.0.2.101电子与信息工程学院第20页命令名称对端URI协议版本CALL-ID：同一个呼叫有唯一的值Via：记录消息的地址路径From：指明认消息的发送者To：指明该消息的接收者Contact：用来告诉对方回信息给谁Cseq：该消息的序号Content-Length：用来说明消息体的长度Max-Fword：消息传送途经实体的数量Content-Type：用来说明消息体的类型WriteSpace：空行SDP：媒体描述请求消息结构起始行头域消息体电子与信息工程学院第21页协议版本响应编码CALL-ID：同一个呼叫有唯一的值Via：记录消息的地址路径From：指明认消息的发送者To：指明该消息的接收者Contact：用来告诉对方回信息给谁Cseq：该消息的序号Content-Length：用来说明消息体的长度Max-Fword：消息传送途经实体的数量Content-Type：用来说明消息体的类型WriteSpace：空行SDP：媒体描述响应消息结构起始行头域消息体电子与信息工程学院第22页头域中的参数行顺序是可变的。头域中还有其它的可选参数，未一一列出。电子与信息工程学院第23页9.1.4SIP典型通信流程一、SIP注册/注销流程（1）REGISTER注册服务器用户代理在该请求消息中，Request-URI表明了注册服务器的域名地址，TO头域包含注册所准备生成、查询或修改的地址记录，Contact头域表示该用户在此次注册中欲绑定的地址，Contact头域中的Expire参数或Expires头域表示了绑定在多长时间内效。（2）401Unauthorized注册服务器返回401响应，要求用户进行鉴权。电子与信息工程学院第24页（3）REGISTER注册服务器用户代理发送带有鉴权信息的注册请求（4）200OK注册成功SIP的注销流程与注册流程基本一致，只是在注销时，Contact头域中的Expire参数或Expires头域的值为0。电子与信息工程学院第25页二、局内呼叫流程RTP媒体流SIP信令流SIPUserA：地址为10.77.226.121E164码为8882100SIPUserB：地址为10.77.226.221E164码为8882101SoftX300010.77.226.41电子与信息工程学院第26页（1）UserA至SoftX3000INVITEINVITEsip:8882101@10.77.226.41SIP/2.0（开始行：INVITE＋URI＋SIP的版本号）MessageHeader（消息头）From:sip:8882100@10.77.226.41;tag=1c13959（From：说明本次会话是由谁发起的）To:sip:8882101@10.77.226.41（To：说明本消息是送给谁的）Call-Id:call-973574765-4@10.77.226.121（CALL-ID：用来唯一标识一次SIP呼叫的编号）Cseq:1INVITE（Cseq：用来区分同一个呼叫不同INVITE消息的编号）Content-Type:application/sdp（Content-Type：用来说明消息体的类型）Content-Length:199（Content-Length：用来说明消息体的长度）电子与信息工程学院第27页Accept-Language:en（Accept-Language：用来说明消息体语言类型）Supported:sip-cc,sip-cc-01,timer（Support：支持SIP类型）Contact: