SIP协议学习笔记

SIP概述

概念

• sip（Session Initiation Protocol）会话初始协议是一个在IP网络上基于文本进行多媒体通信的应用层控制协议，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。

特点

• 一个重要特点是它不定义要建立的会话的类型，而只定义应该如何管理会话。

• 独立于传输层。因此SIP应用可以在TCP、UDP或其他低层网络协议上运行

• 灵活简练，可扩展，开放，兼容。

功能

SIP通过以下逻辑功能来完成通信：

• 用户定位功能：确定参与通信的终端用户位置。

• 用户通信能力协商功能：确定参与通信的媒体终端类型和具体参数。

• 用户是否参与交互功能：确定某个终端是否加入某个特定会话中。

• 建立呼叫和控制呼叫功能：包括向被叫“振铃”、确定主叫和被叫的呼叫参数、呼叫重定向、呼叫转移、终止呼叫等。

网络元素

• 用户代理(user agent)

• 代理服务器(proxy server)

• 重定向服务器（redirect server）

• 注册服务器(registor server)

• 位置服务器(location server)

消息类

SIP协议的亮点却不在于它的强大，而是在于：简单！

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：

Method	说明
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
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
OPTIONS	表示查询被叫的相关信息和功能
MESSAGE	RFC3428对Sip协议的扩展，增加了MESSAGE方法。采用Pager Model进行通信，传递不超过1300字节的数据。MESSAGE方法详细可参考 “SIP-RFC3428” RFC 3428: Session Initiation Protocol (SIP) Extension for Instant Messaging
SUBSCRIBE	RFC6665对Sip协议的扩展，建立订阅关系，以获取特定事件的通知
NOTIFY	RFC6665对Sip协议的扩展，传递某种特定事件发生的信息，NOTIFY通常在订阅者与能和者之间建立的dialog内发送
INFO	-

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。

状态代码的第一个数字定义了响应的类别，后面两位没有具体的分类

状态代码由3位数字组成，表示请求是否被理解或被满足。第一个数字有6种可能的取值：

Status-Code	含义
1xx:	临时响应、表示请求消息正在被处理
2xx	成功响应、表示请求已被成功接收完全理解并接收
3xx	重定向响应、表示需采取进一步完成请求
4xx	客户机错误、表示请求消息中包含语法错误信息或服务器无法完成客户机的请求
5xx	服务器错误、表示服务器无法合法完成请求
6xx	全局故障 、表示任何服务器都无法完成该请求

常用的一些响应消息：

Status-Code	msg	含义
100	Trying	试呼叫
180	Ringing	振铃
181	Call is Being Forwarded	呼叫正在前转
200	OK	成功响应
302	Moved Temporarily	临时迁移
400	Bad Request	错误请求
401	Unauthorized	未授权
403	Forbidden	禁止
404	Not Found	用户不存在
408	Request Timeout	请求超时
480	Temporarily Unavailable	暂时无人接听
481	Call Leg Does Not Exist	呼叫/事务不存在
486	Busy Here	线路忙
487	Request terminated	请求终止
504	Server Time-out	服务器超时
600	Busy Everywhere	全忙

消息体格式

• 请求行(request-line) or 状态行(status-line)

  • 请求行格式：Method Request-URI SIP-Version CRLF

  • 状态行格式： SIP-Version Status-Code Reason-Phrase CRLF

• 消息头(header)

  Header	含义说明	举例
  Call-ID	由本地设备(Client)生成，全局唯一，每次呼叫这个值唯一不变	Call-ID: [email protected]
  From	表示请求的发起者	From: sip:[email protected];tag=49583
  To	表示请求的接收者	To: sip:[email protected]
  Via	Via头域是被服务器插入request中，用来检查路由环的，并且可以使response根据via找到返回的路	Via: SIP/2.0/TCP user1pc.domain.com;branch=z9hG4bK776sgdkse
  Max-Forwards	用于表示这个包最多可以传送多少跳，每经过一跳都会减一当Max-Forwards==0系统会返回483。默认为70	Max-Forwards: 70
  Contact	包含源的URI信息，用来给响应方直接和源建立连接用	Contact: sip:192.168.100.1:1111
  Content-Type	指明消息体的类型 (SDP会话描述协议)	Content-Type: text/plain；Content-Type: application/sdp; Content-Type: application/cpim;
  Content-Length	指明消息体的字节大小	Content-Length: 18

• 正文(body)

基本流程

注册流程

下图显示了SIP注册流程

F1：sip代理向sip服务器发送Register请求，未包含Authorization字段

F2：sip服务器向sip代理发送响应401，并在响应的消息头WWW-Authenticate字段中给出适合sip代理的认证体制和参数

F3：sip代理向sip服务器重新发送Register请求，在请求的Authorization字段给出信任书，包含认证信息

F4：sip服务器对请求进行验证，如果检查出sip代理身份合法，向sip代理发送成功响应200OK，如果身份不合法则发送拒绝服务应答

呼叫流程

下图显示了SIP会话的基本呼叫流程

主叫方A呼叫被叫方B：

• 步骤1：主叫方A发送INVITE请求到代理服务器；

• 步骤2：代理服务器发送100 Trying 响应主叫方A；

• 步骤3~6：代理服务器搜索被叫方B的地址，获取地址后转发INVITE请求；

• 步骤7~9：被叫方B生成的180 振铃响应，返回给主叫方A；

• 步骤10~12：被叫方B生成的200 OK响应，返回给主叫方A；

• 步骤13~17：主叫方A收到被叫方B200 OK响应后，向被叫方B发送一个ACK，会话建立；

• 步骤18~20：会话结束后，任何参与者（A或B）都可以发送一个BYE请求来终止会话；

• 步骤21~23：主叫方A发送200 OK响应来确认BYE，会话终止。

注：以上的整个流程称之为一个Dialog

订阅流程

UA 使用SUBSCRIBE方法来建立订阅关系，以获取特定事件的通知(通过NOTIFY方法)，SUBSCRIBE和NOTIFY都定义于RFC6665。订阅成功后在UAC和UAS间建立一个dialog。订阅请求包含一个Expires头域，它说明订阅存在的持续时间。期满之后，订阅关系自动终止。期满之前，可以再发一条SUBSCRIBE请求来刷新。服务端接受订阅时返回一条200 OK应答，它也包含一个Expires头域。限定的时间可以和请求一致，服务端可以缩短时间，不能延长时间。SIP中没有定义UNSUBSCRIBE方法，如果需要提前终止订阅，还是要通过SUBSCRIBE方法完成，Expires:0就表示终止。订阅终止时(不论是时间到期还是通过请求提前终止)，都需要最后发一条NOTIFY消息来说明订阅已经终止。对SUBSCRIBE请求回应202 Accepted，并不表示订阅已经通过授权，它仅说明服务端已经了解订阅信息。

    下图显示了订阅的基本流程。客户端发出SUBSCRIBE请求，收到成功应答。服务端事件触发时，客户端会收到NOTIFY。在订阅到期之前，客户端重新发SUBSCRIBE请求来展期，以便获知更多通知。
    注意：客户端在收到SUBSCRIBE对应的200 OK应答之前，就应该准备好接收NOTIFY。此外，因为下游可能有分支，客户端必须准备好接收不同服务端的NOTIFY。尽管SUBSCRIBE只会收到一条对应的200 OK应答，但是，由于NOTIFY的To tag不同，因此需要建立独立的dialog。

参考

SIP 介绍_w3cschool