协议--SIP/SDP
参考资料
- 会话初始协议SIP与SDP简介
- 完整SIP/SDP媒体协商概论-SIP/WebRTC概要
1. 什么是SIP
1.1 关于SIP通话的一个形象比喻
生活中，我们想要找一个人互相聊天，首先你到找到这个人、你的声音得传递到对方，对方能听到你的声音，
同时还得要去理解您的话语（同一个方言、同一个语种），帮你定位到对象的是sip，你们两个协商使用英语
沟通、还是汉语，使用电话设备、还是电脑web的是sdp， 最终说话的传递及传输介质是rtc。
sip协议做的是，能够让你定位到你想聊天的对象， 帮你检测你聊天对象是否可达， 帮你管理你们通话的会话
状态，帮你结束你们的聊天进程等。
从上面的例子可以看出，SIP协议只是负责创建会话，但是会话中的实际业务数据的传输并不由SIP来完成，而是由RTP来完成的。整个会话的实现不仅是需要SIP协议，还需要其他的协议，比如SDP和RTC等
1.2 SIP协议的概念和特点
(1) SIP协议的概念
SIP全称是session initiation Protocol (会话初始协议) ，他是一个基于文本的应用层控制协议，用于创建、修改和释放一个或多个参与者的会话。SIP 是一种源于互联网的IP 语音会话控制协议，具有灵活、易于实现、便于扩展等特点
- 应用层：在网络通信中最上层，实现业务的具体功能。
- 信令：信息指令，表示协议的传输的内容是指令而非业务数据。
- 控制：执行什么样的操作。
(2) SIP协议的特点
- 不定义要建立的会话类型，只定义如何管理会话。 SIP不是一个垂直集成的通讯系统，可能叫做是一个部件更合适。
- SIP本身并不提供服务。但是，SIP提供了一个基础，可以用来实现不同的服务。
1.3 SIP协议的通信流程
SIP协议通信过程中并不包含业务数据
(1) SIP通信的3个基本组件
- 用户代理（User Agent Client）,即终端。比如SIP电话。
- 代理服务器（User Agent Server），负责连接用户代理和查询终端定位。
- 注册服务器。是一个保存了用户代理（终端）信息服务器。可以理解为一个通讯录。
应用示例，终端A拨打终端B电话（前提是A和B都已经注册到可响应的服务器上）：
- 终端A先联系代理服务器，把B给到proxy，告诉它我是联系B。
- proxy它自己不知道，就去翻通讯录（即注册服务器），找到B对应的IP地址，并拨打B。
- B接听电话后，proxy就把A和B联通。
(2) SIP在发起会话时信令交互的流程
SIP协议是一个Client/Sever协议，因此SIP消息分两种：请求消息和响应消息。请求消息是SIP客户端为了激活特定操作而发给服务器端的消息。常用的SIP请求消息如下：
- INVITE：表示主叫用户发起会话请求，邀请其他用户加入一个会话。也可以用在呼叫建立后用于更新会话（此时该INVITE又称为Re-invite）。
- ACK：客户端向服务器端证实它已经收到了对INVITE请求的最终响应。
- PRACK：表示对1xx响应消息的确认请求消息。
- BYE：表示终止一个已经建立的呼叫。
- CANCEL：表示在收到对请求的最终响应之前取消该请求，对于已完成的请求则无影响。
- REGISTER：表示客户端向SIP服务器端注册列在To字段中的地址信息。
- OPTIONS：表示查询被叫的相关信息和功能。
上述的过程中并没有trying信令，其实在实际的抓包过程中可以发现callee收到INVITE信令后会向caller发送一个t、Trying信令，之后再发送Ringing和OK信令
SIP协议中的响应消息用于对请求消息进行响应，指示呼叫的成功或失败状态。
1.4 在不同的网络中建立SIP会话
1.4.1 在同一域中建立 SIP 会话
下图说明了在预定同一个 ISP， 从而使用同一域的两个用户之间建立 SIP 会话的过程。用户 A 使用 SIP 电话。用户 B 有一台 PC，运行支持语音和视频的软客户程序。加电后，两个用户都在 ISP 网络中的 SIP 代理服务器上注册了他们的空闲情况和 IP 地址。用户 A 发起此呼叫，告诉 SIP 代理服务器要联系用户 B。然后，SIP 代理服务器向 SIP 注册服务器发出请求，要求提供用户 B 的 IP 地址，并收到用户 B 的 IP 地址。SIP 代理服务器转发用户 A 与用户 B 进行通信的邀请信息（使用 SDP），包括用户 A 要使用的媒体。用户 B 通知 SIP 代理服务器可以接受用户 A 的邀请，且已做好接收消息的准备。SIP 代理服务器将此消息传达给用户 A，从而建立 SIP 会话。然后，用户创建一个点到点 RTP 连接，实现用户间的交互通信。
1.4.2 在不同的域中建立 SIP 会话
1.5 SIP URL账号
通话双方都要有一个SIP帐号（也称为URI, 是网络上的电话号码），不同于全数字的传统电话号码， SIP帐号采用 URI 表示方法， 例如：sip:[email protected]:5060
其中：
- sip: 表示采用sip协议
- peter是用户名, 也称为帐号. 用字母和数字均可。
- company.com 是帐号所属的服务器域名( 也可以用IP地址，例如: sip:[email protected])
- 最后的5060是端口号。
SIP协议默认端口为5060, 默认采用UDP传输 。5060的意思是，客户端在名为company.com的服务器的5060端口号上等待对方连接如果端口号是 5060，也可以省略不写。则上述SIP帐号写为: sip:[email protected]。除了sip:这几个字母， SIP帐号就像一个邮件帐号。 没错，SIP协议设计者的意图就是让SIP帐号与邮件帐号一致，方便与邮箱服务整合。对用户来说方便，你要打电话给我，我的电话号就是邮箱。
2. 什么是SDP
SDP的作用就是在媒体会话中，传递媒体流信息，允许会话描述的接收者去参与会话。SDP基本上在internet上工作。他定义了会话描述的统一格式,但并不定义多播地址的分配和SDP消息的传输,也不支持媒体编码方案的协商,这些功能均由下层传送协议完成。典型的会话传送协议包括:SAP(Session Announcement Protocol会话公告协议),SIP(Session Initiation Protocol，会话初始协议),RTSP,HTTP,和使用MIME的E-Mail。
3. SIP和SDP的关系
SDP和RTP/RTCP是创建SIP媒体会话的最基本的要求。
3.1 基于freeswitch进行通话的抓包结果
在freeSwitch中使用originate命令对1000注册用户发起呼叫，sip:[email protected]相当于一个server，freeswitch中的相当于一个client（sip的）。其抓包结果如下：
这仅仅是a-leg，并没有实现真正的通话数据流的传输，也就没有RTP数据包，只用信令 (SIP和SDP) 相关的包。后续在两个电脑上实现双向通话进行抓包测试。
SIP/SDP与其他协议的拓扑关系
SIP是一种应用层的协议规范，和其他的前面所提到的协议同属应用层的协议。它的目的是用来实现网络媒体的创建服务，电话呼叫，电话会议，视频会议，媒体共享等应用。在这些应用服务中，终端需要支持不同的数据形式，语音编码，数据文件，视频编码等。在这些数据交换的过程中，用户之间的通信可能通过UDP传输/TCP传输方式来传输RTP，也需要RTCP来对媒体流传输控制进行处理。因此，SIP协议协议配合其他的协议完成整个通信服务的处理，其相关协议如下示例图所示：
SIP的基本网络构成包含以下几个核心模块：各种UA（终端设备），注册服务器，转发服务器，定位服务器、代理服务器和应用服务器。如果实现完整的SIP媒体通信的话，SIP需要支持至少五种功能：
- 定位服务：决定通信使用的最终终端系统。
- 用户有效性：决定被呼叫方是否有意愿加入到通信环境中。
- 用户媒体支持能力：决定双方通信所需要的媒体和媒体参数
- 会话创建：创建会话，启动ring振铃等。
- 会话管理：转接，修改会话参数，发起其他服务，结束会话等。
通过以上五种功能的支持，SIP网络中的核心构件才能成功工作。
一个应用场景中，两个SIP终端通过两个代理的呼叫流程如下所示：
