在继续学习 FreeSWITCH 之前我们有必要来学习一下 SIP 协议,因为它是 FreeSWITCH 的核心。但即使如此,讲清楚 SIP 必然需要很大篇幅,本书是关于 FreeSWITCH 的,而重点不是 SIP。因此,我将仅就理解 FreeSWITCH 必需的一些概念加以通俗的解释,更严肃一些的请参阅其它资料或 RFC(Request For Comments)。
会话初始协议(Session Initiation Protocol)是一个控制发起、修改和终结交互式多媒体会话的信令协议。它是由 IETF(Internet Engineering Task Force,Internet工程任务组)在 RFC 2543 中定义的。最早发布于 1999 年 3 月,后来在 2002 年 6 月又发布了一个新的标准 RFC 2361。
SIP 是一个基于文本的协议,在这一点上与 HTTP 和 SMTP 相似。我们来对比一个简单的 SIP 请求与 HTTP 请求:
GET /index.html HTTP/1.1
INVITE sip:[email protected] SIP/2.0
请求由三部分组成。在 HTTP 中, GET 指明一个获取资源(文件)的动作,而 /index.html 则是资源的地址,最后是协议版本号。而在 SIP 中,INVITE 表示发起一次请求,[email protected] 为请求的地址,称为 SIP URI,最后也是版本号。其中,SIP URI很类似一个电子邮件,其格式为“协议:名称@主机”。与 HTTP 和 HTTPS 相对应,有 SIP 和 SIPS,后者是加密的;名称可以是一串数字的电话号码,也可以是字母表示的名称;而主机可以是一个域名,也可以是一个IP地址。
SIP 是一个对等的协议,类似 P2P。不像传统电话那样必须有一个中心的交换机,它可以在不需要服务器的情况下进行通信,只要通信双方都彼此知道对方地址(或者,只有一方知道另一方地址),如下图,bob 给 alice 发送一个 INVITE 请求,说“Hi, 一起吃饭吧...”,alice 说"好的,OK",电话就通了。
在 SIP 网络中,alice 和 bob 都叫做用户代理(UA, User Agent)。UA 是在 SIP 网络中发起或响应 SIP 处理的逻辑功能。UA是有状态的,也就是说,它维护会话(或称对话)的状态。UA 有两种功能:一种是 UAC(UA Client用户代理客户端),它是发起 SIP 请求的一方,如上图的 bob。另一种是 UAS(UA Server),它是接受请求并发送响应的一方,如上图中的 alice。由于 SIP 是对等的,如果 alice 呼叫 bob 时(有时候 alice 也主动叫 bob 一起吃饭),alice 就称为 UAC,而 bob 则执行 UAS的功能。一般来说,UA 都会实现上述两种功能。
设想 bob 和 alice 是经人介绍认识的,而他们还不熟悉,bob 想请 alice 吃饭就需要一个中间人(M)传话,而这个中间人就叫代理服务器(Proxy Server)。还有另一种中间人叫做重定向服务器(Redirect Server),它类似于这样的方式工作──中间人 M 告诉 bob,我也不知道 alice 在哪里,但我老婆知道,要不然我告诉你我老婆的电话,你直接问她吧,我老婆叫 W。这样,M 就成了一个重定向服务器,而他老婆 W 则是真正的代理服务器。这两种服务器都是 UAS,它们主要是提供一对欲通话的 UA 之间的路由选择功能。具有这种功能的设备通常称为边界会话控制器(SBC,Service Border Controller)。
还有一种 UAS 叫做注册服务器。试想这样一种情况,alice 还是个学生,没有自己的手机,但它又希望 bob 能随时找到她,于是当她在学校时就告诉中间人 M 说她在学校,如果有事打她可以打宿舍的电话;而当她回家时也通知 M 说有事打家里电话。只要 alice 换一个新的位置,它就要向 M 重新“注册”新位置的电话,以让 M 能随时找到她,这时候 M 就是一个注册服务器。
最后一种叫做背靠背用户代理(B2BUA,Back-to-Back UA)。需要指出,其实 RFC 3261 并没有定义 B2BUA的功能,它只是一对 UAS 和 UAC的串联。FreeSWITCH 就是一个典型的 B2BUA,事实上,B2BUA 的概念会贯穿本书始终,所以,在此我们需要多花一点笔墨来解释。
我们来看上述故事的另一个版本:M 和 W 是一对恩爱夫妻。M 认识 bob 而 W 认识 alice。M 和 W 有意搓合两个年轻人,但见面时由于两人太腼腆而互相没留电话号码。事后 bob 相知道 alice 对他感觉如何,于是打电话问 M,M 不认识 alice,就转身问老婆 W (注意这次 M 没有直接把 W 电话给 bob),W 接着打电话给 alice,alice 说印象还不错,W 就把这句话告诉 M, M 又转过身告诉 bob。 M 和 W 一个面向 bob,一个对着 alice,他们两个合在一起,称作 B2BUA。在这里,bob 是 UAC,因为他发起请求;M 是 UAS,因为他接受 bob 的请求并为他服务;我们把 M 和 W 看做一个整体,他们背靠着背(站着坐着躺着都行),W 是 UAC,因为她又向 alice 发起了请求,最后 alice 是 UAS。其实这里UAC 和 UAS 的概念也不是那么重要,重要的是要理解这个背靠背的用户代理。因为事情还没有完,bob 一听说 alice 对他印象还不错,心花怒放,便想请 alice 吃饭,他告诉 M, M 告诉 W, W 又告诉 alice,alice 问去哪吃,W 又只好问 M, M 再问 bob…… 在这对年轻人挂断电话这前, M 和 W 只能“背对背”的工作。
从上图可以看出,四个人其实全是 UA。从上面故事可以看出,虽然 FreeSWITCH 是 B2BUA,但也可以经过特殊的配置,实现一些代理服务器和重定向服务器的功能,甚至也可以从中间劈开,两边分别作为一个普通的 UA 来工作。这没有什么奇怪的,在 SIP 世界中,所有 UA 都是平等的。具体到实物,则 M 和 W 就组成了实现软交换功能的交换机,它们对外说的语言是 SIP,而在内部,它们则使用自己家的语言沟通。bob 和 alice 就分别成了我们常见的软电话,或者硬件的 SIP 电话。
不像普通的固定电话网中,电话的地址都是固定的。因特网是开放的,alice 的 UA 可能在家也可能在学校,或者,在世界是任何角落,只要能上网,它就能与世界通信。为了让我们的 FreeSWITCH 服务器能找到它,它必须向服务器进行注册。通常的注册流程是:
Alice FreeSWITCH
| |
| REGISTER |
|------------------------------->|
| SIP/2.0 401 Unauthorized |
|<-------------------------------|
| REGISTER |
|------------------------------->|
| SIP/2.0 200 OK |
| |
我们用真正的注册流程进行说明。下面的 SIP 消息是在真正的 FreeSWITCH 中 trace 出来的。其中 FreeSWITCH 服务器的 IP 地址是 192.168.4.4,使用默认的端口号 5060,在这里,我们使用的是 UDP 协议。 alice 使用的 UAC 是 Zoiper,端口号是 5090(在我写作时它与 FreeSWITCH 在同一台机器上,所以不能再使用端口 5060)。其中每个消息短横线之间的内容都是 FreeSWITCH 中输出的调试信息,不是 SIP 的一部分。
------------------------------------------------------------------------
recv 584 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 12:30:57.916812:
------------------------------------------------------------------------
REGISTER sip:192.168.4.4;transport=UDP SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-d9ed3bbae47e568b-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:[email protected]:5090;rinstance=d42207a765c0626b;transport=UDP>
To: <sip:[email protected];transport=UDP>
From: <sip:[email protected];transport=UDP>;tag=9c709222
Call-ID: NmFjNzA3MWY1MDI3NGViMjY1N2QwZDlmZWQ5ZGY2OGE.
CSeq: 1 REGISTER
Expires: 3600
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, NOTIFY, REFER, MESSAGE, OPTIONS, INFO, SUBSCRIBE
User-Agent: Zoiper rev.5415
Allow-Events: presence
Content-Length: 0
recv 表明 FreeSWITCH 收到来自 alice 的消息。我们前面已经说进,SIP 是纯文本的协议,类似 HTTP,所以很容易阅读。
.
------------------------------------------------------------------------
send 664 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 12:30:57.919364:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 401 Unauthorized
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-d9ed3bbae47e568b-1---d8754z-;rport=5090
From: <sip:[email protected];transport=UDP>;tag=9c709222
To: <sip:[email protected];transport=UDP>;tag=QFXyg6gcByvUH
Call-ID: NmFjNzA3MWY1MDI3NGViMjY1N2QwZDlmZWQ5ZGY2OGE.
CSeq: 1 REGISTER
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
WWW-Authenticate: Digest realm="192.168.4.4",
nonce="62fb812c-71d2-4a36-93d6-e0008e6a63ee", algorithm=MD5, qop="auth"
Content-Length: 0
FreeSWITCH 需要验证 alice 的身分才允许她注册。在 SIP 中,没有发明新的认证方式,而是使用已有的 HTTP 摘要(Digest)方式来认证。401 消息表示未认证,它是 FreeSWITCH 对 alice 的响应。同时,它在本端生成一个认证摘要(WWW-Authenticate),一齐发送给 alice。
------------------------------------------------------------------------
recv 846 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 12:30:57.921011:
------------------------------------------------------------------------
REGISTER sip:192.168.4.4;transport=UDP SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-dae1693be9f8c10d-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:[email protected]:5090;rinstance=d42207a765c0626b;transport=UDP>
To: <sip:[email protected];transport=UDP>
From: <sip:[email protected];transport=UDP>;tag=9c709222
Call-ID: NmFjNzA3MWY1MDI3NGViMjY1N2QwZDlmZWQ5ZGY2OGE.
CSeq: 2 REGISTER
Expires: 3600
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, NOTIFY, REFER, MESSAGE, OPTIONS, INFO, SUBSCRIBE
User-Agent: Zoiper rev.5415
Authorization: Digest username="alice",realm="192.168.4.4",
nonce="62fb812c-71d2-4a36-93d6-e0008e6a63ee",
uri="sip:192.168.4.4;transport=UDP",response="32b5ddaea8647a3becd25cb84346b1c3",
cnonce="b4c6ac7e57fc76b85df9440994e2ede8",nc=00000001,qop=auth,algorithm=MD5
Allow-Events: presence
Content-Length: 0
alice 收到带有摘要的 401 后,后新发起注册请求,这一次,加上了根据收到的摘要和它自己的密码生成的认证信息(Authorization)。并且,你可以看到,CSeq 序号变成了 2。
------------------------------------------------------------------------
send 665 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 12:30:57.936940:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-dae1693be9f8c10d-1---d8754z-;rport=5090
From: <sip:[email protected];transport=UDP>;tag=9c709222
To: <sip:[email protected];transport=UDP>;tag=rrpQj11F86jeD
Call-ID: NmFjNzA3MWY1MDI3NGViMjY1N2QwZDlmZWQ5ZGY2OGE.
CSeq: 2 REGISTER
Contact: <sip:[email protected]:5090;rinstance=d42207a765c0626b;transport=UDP>;expires=3600
Date: Tue, 27 Apr 2010 12:30:57 GMT
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Content-Length: 0
FreeSWITCH 收到带有认证的注册消息后,核实 alice 身份,认证通过,回应 200 OK。 如果失败,则回应 403 Forbidden 或其它失败消息,如下。
------------------------------------------------------------------------
send 542 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:22:49.195554:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 403 Forbidden
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-d447f43b66912a1b-1---d8754z-;rport=5090
From: <sip:[email protected];transport=UDP>;tag=c097e17f
To: <sip:[email protected];transport=UDP>;tag=yeecX364pvryj
Call-ID: ZjkxMGJmMjE4Y2ZiNjU5MzM5NDZkMTE5NzMzMzM0Mjc.
CSeq: 2 REGISTER
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Content-Length: 0
你可以看到,alice 的密码是不会直接在 SIP 中传送的,因而一定程序上保证了安全(当然还是会有中间人,重放之类的攻击,我们留到后面讨论)。
上面我们说过,SIP 的 UA 是平等的,如果一方知道另一方的地址,就可以通信。我们先来做一个实验。在笔者的机器上,我启动了两个软电话(UA), 一个是 bob 的 X-Lite(左),另一个是 alice 是 Zoiper。它们的 IP 地址都是 192.168.4.4,而端口号分别是 26000 和 5090,当 bob 呼叫 alice 时,它只需直接呼叫 alice 的 SIP 地址:sip:[email protected]:5090。如图,alice 的电话正在振铃:
详细的呼叫流程图为:
bob alice
| |
| INVITE |
|-------------------->|
| 100 Trying |
|<--------------------|
| 180 Ringing |
|<--------------------|
| 200 OK |
|<--------------------|
| ACK |
|-------------------->|
| |
|<---RTP------------->|
|<---RTP------------->|
|<---RTP------------->|
| ... |
| |
| BYE |
|<--------------------|
| 200 OK |
|-------------------->|
| |
首先 bob 向 alice 发送 INVITE 请求建立 SIP 连接,alice 的 UA 回 100 Trying 说我收到你的请求了,先等会,接着 alice 的电话开始振铃,并给对回消息 180 Ringing 说我这边已经振铃了,alice 一会就过来接电话,bob 的 UA 收到该消息后可以播放回铃音。接着 alice 接了电话,她发送 200 OK 消息给 bob,该消息是对 INVITE 消息的最终响应,而先前的 100 和 180 消息都是临时状态,只是表明呼叫进展的情况。 bob 收到 200 后向 alice 回 ACK 证实消息。 INVITE - 200 - ACK 完成三次握手,它们合在一起称作一个对话(Dialogue)。这时候 bob 已经在跟 alice 能通话了,他们通话的内容(语音数据)是在SIP之外的 RTP 包中传递的,我们后面再详细讨论。
最后,alice 挂断电话,向 bob 送 BYE 消息,bob 收到 BYE 后回送 200 OK,通话完毕。其中 BYE 和 200 OK 也是一个对话,而上面的所有消息,称作一个会话(Session)。
反过来也一样,alice 可以直接呼叫 bob 的地址: sip:[email protected]:26000。
上面描述了一个最简单的 SIP 呼叫流程。实际上,SIP 还有其它一些消息,它们大致可分为请求和响应两类。请求由 UAC 发出,到达 UAS 后, UAS 回送响应消息。某些响应消息需要证实(ACK),以完成三次握手。其中请求消息包括 INVITE、ACK、OPTIOS、BYE、CANCEL、REGISTER 以及一些扩展 re-INVITE、PRACK、SUBSCRIBE、NOTIFY、UPDATE、MESSAGE、REFER等。而响应消息则都包含一个状态码。跟 HTTP 响应类似,状态码有三位数字组成。其中,1xx 组的响应为临时状态,表明呼叫进展的情况;2xx 表明请求已成功处理;3xx 表明 SIP 请求需要转向到另一个 UAS 处理;4xx 表明请求失败,这种失败一般是由客户端或网络引起的,如密码错误等;5xx 为服务器内部错误;6xx 为更严重的错误。
在真实世界中,bob 和 alice 肯定要经常改变位置,那么它们的 SIP 地址也会相应改变,并且,如果他们之中有一个或两个处于 NAT 的网络中时,直接通信就更困难了。所以,他们通常会借助于一个服务器来相互通信。通过注册到服务器上,他们都可以获得一个服务器上的 SIP 地址。注册服务器的地址一般是不变的,因此他们的 SIP 地址就不会发生变化,因而,他们总是能够进行通信。
我们让他们两个都注册到 FreeSWITCH 上。上面已经说过,FreeSWITCH 监听的端口是 SIP 默认的端口 5060。bob 和 alice 注册后,他们分别获得了一个服务器的地址(SIP URI):sip:[email protected] 和 sip:[email protected](默认的端口号 5060 可以省略)。
下面是 bob 呼叫 alice 的流程。需要指出,如果 bob 只是发起呼叫而不接收呼叫,他并不需要向 FreeSWITCH 注册(有些软交换服务器需要先注册才能发起呼叫,但 SIP 是不强制这么做的)。
------------------------------------------------------------------------
recv 1118 bytes from udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.938891:
------------------------------------------------------------------------
INVITE sip:[email protected] SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-56adad736231f024-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:[email protected]:26000>
To: "alice"<sip:[email protected]>
From: "Bob"<sip:[email protected]>;tag=15c8325a
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 1 INVITE
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, OPTIONS, BYE, REFER, NOTIFY, MESSAGE, SUBSCRIBE, INFO
Content-Type: application/sdp
User-Agent: X-Lite release 1014k stamp 47051
Content-Length: 594
上面的消息中省略了 SDP 的内容,我们将留到以后再探讨。bob 的 UAC 通过 INVITE 消息向 FreeSWITCH 发起请求。bob 的 UAC 用的是 X-Lite(User-Agent),它运行在端口 26000 上(实际上,它默认在端口也是 5060,但由于在我的实验环境下它也是跟 FreeSWITCH 运行在一台机器上,已被占用,因此它需要选择另一个端口)。其中,From 为主叫用户的地址,To 为被叫用户的地址。此时 FreeSWITCH 作为一个 UAS 接受请求并进行响应。它得知 bob 要呼叫 alice,需要在自己的数据库中查找 alice 是否已在服务器上注册,好知道应该怎么找到 alice。但在此之前,它先通知 bob 它已经收到了他的请求。
------------------------------------------------------------------------
send 345 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.940278:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 100 Trying
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-56adad736231f024-1---d8754z-;rport=26000
From: "Bob"<sip:[email protected]>;tag=15c8325a
To: "alice"<sip:[email protected]>
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 1 INVITE
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Content-Length: 0
FreeSWITCH 通过 100 Trying 消息告诉 bob “我已经收到你的消息了,别着急,我正在联系 alice 呢...” 该消息称为呼叫进展消息。
------------------------------------------------------------------------
send 826 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.943392:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 407 Proxy Authentication Required
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-56adad736231f024-1---d8754z-;rport=26000
From: "Bob"<sip:[email protected]>;tag=15c8325a
To: "alice" <sip:[email protected]>;tag=B4pem31jHgtHS
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 1 INVITE
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Accept: application/sdp
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Allow-Events: talk, presence, dialog, line-seize, call-info, sla,
include-session-description, presence.winfo, message-summary, refer
Proxy-Authenticate: Digest realm="192.168.4.4",
nonce="31c5c3e0-cc6e-46c8-a661-599b0c7f87d8", algorithm=MD5, qop="auth"
Content-Length: 0
但就在此时,FreeSWITCH 发现 bob 并不是授权用户,因而它需要确认 bob 的身份。它通过发送带有 Digest 验证信息的 407 消息来通知 bob(注意,这里与注册流程中的 401 不同)。
------------------------------------------------------------------------
recv 319 bytes from udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.945314:
------------------------------------------------------------------------
ACK sip:[email protected] SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-56adad736231f024-1---d8754z-;rport
To: "alice" <sip:[email protected]>;tag=B4pem31jHgtHS
From: "Bob"<sip:[email protected]>;tag=15c8325a
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 1 ACK
Content-Length: 0
bob 回送 ACK 证实消息向 FreeSWITCH 证实已收到认证要求。并重新发送 INVITE,这次,附带了验证信息。
------------------------------------------------------------------------
recv 1376 bytes from udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.945526:
------------------------------------------------------------------------
INVITE sip:[email protected] SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-87d60b47b6627c3a-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:[email protected]:26000>
To: "alice"<sip:[email protected]>
From: "Bob"<sip:[email protected]>;tag=15c8325a
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 2 INVITE
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, OPTIONS, BYE, REFER, NOTIFY, MESSAGE, SUBSCRIBE, INFO
Content-Type: application/sdp
Proxy-Authorization: Digest username="bob",realm="192.168.4.4",
nonce="31c5c3e0-cc6e-46c8-a661-599b0c7f87d8",
uri="sip:[email protected]",response="327887635344405bcd545da06763c466",
cnonce="c164b74f625ff2161bd8d47dba3a0ee2",nc=00000001,qop=auth,
algorithm=MD5
User-Agent: X-Lite release 1014k stamp 47051
Content-Length: 594
这里也省略了 SDP 消息体。
------------------------------------------------------------------------
send 345 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.946349:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 100 Trying
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-87d60b47b6627c3a-1---d8754z-;rport=26000
From: "Bob"<sip:[email protected]>;tag=15c8325a
To: "alice"<sip:[email protected]>
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 2 INVITE
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Content-Length: 0
FreeSWITCH 重新回 100 Trying,告诉 bob 呼叫进展情况。
至此,bob 与 FreeSWITCH 之间的通信已经初步建立,这种通信的通道称作一个信道(channel)。该信道是由 bob 的 UA 和 FreeSWITCH 的一个 UA 构成的,我们称它为 FreeSWITCH 的一条腿,叫做 a-leg。
接下来 FreeSWITCH 要建立另一条腿,称为 b-leg。它通过查打本地数据库,得到了 alice 的位置,接着启动一个 UA(用作 UAC),向 alice 发送 INVITE 消息。如下:
------------------------------------------------------------------------
send 1340 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:40.028988:
------------------------------------------------------------------------
INVITE sip:[email protected]:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport;branch=z9hG4bKey90QUyHZQXNN
Route: <sip:[email protected]:5090>;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP
Max-Forwards: 69
From: "Bob" <sip:[email protected]>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
To: <sip:[email protected]:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 130069214 INVITE
Contact: <sip:[email protected]:5060>
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Allow-Events: talk, presence, dialog, line-seize, call-info, sla,
include-session-description, presence.winfo, message-summary, refer
Content-Type: application/sdp
Content-Disposition: session
Content-Length: 313
X-FS-Support: update_display
Remote-Party-ID: "Bob" <sip:[email protected]>;party=calling;screen=yes;privacy=off
你可以看到,该INVITE 的 Call-ID 与前面的不同,说明这是另一个 SIP 会话(Session)。另外,它还多了一个 Remote-Party-ID,它主要是用来支持来电显示。因为,在 alice 的话机上,希望显示 bob 的号码,显示呼叫它的那个 UA(负责 b-leg的那个 UA)没什么意义。与普通的 POTS 电话不同,在 SIP 电话中,不仅能显示电话号码(这里是 bob),还能显示一个可选的名字(“Bob”)。这也说明了 FreeSWITCH 这个 B2BUA 本身是一个整体,它虽然是以一个单独的 UA 呼叫 alice,但还是跟负责 bob 的那个 UA 有联系--就是这种背靠背的串联。
------------------------------------------------------------------------
recv 309 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:40.193634:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 100 Trying
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport=5060;branch=z9hG4bKey90QUyHZQXNN
To: <sip:[email protected]:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>
From: "Bob" <sip:[email protected]>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 130069214 INVITE
Content-Length: 0
跟上面的流程差不多,alice回的呼叫进展。此时,alice 的 UA 开始振铃。
------------------------------------------------------------------------
recv 431 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:40.193816:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 180 Ringing
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport=5060;branch=z9hG4bKey90QUyHZQXNN
Contact: <sip:[email protected]:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>
To: <sip:[email protected]:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>;tag=3813e926
From: "Bob"<sip:[email protected]>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 130069214 INVITE
User-Agent: Zoiper rev.5415
Content-Length: 0
180也是呼叫进展消息,它说明,我这边已经准备好了,alice 的电话已经响了,她听到了一会就会接听。
send 1125 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:40.270533:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 183 Session Progress
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-87d60b47b6627c3a-1---d8754z-;rport=26000
From: "Bob"<sip:[email protected]>;tag=15c8325a
To: "alice" <sip:[email protected]>;tag=cDg7NyjpeSg4m
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 2 INVITE
Contact: <sip:[email protected]:5060;transport=udp>
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Accept: application/sdp
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Allow-Events: talk, presence, dialog, line-seize, call-info, sla,
include-session-description, presence.winfo, message-summary, refer
Content-Type: application/sdp
Content-Disposition: session
Content-Length: 267
Remote-Party-ID: "alice" <sip:[email protected]>
FreeSWITCH 在收到 alice 的 180 Ringing 消息后,便告诉 bob 呼叫进展情况,183 与 180 不同的是,它包含 SDP,即接下来它会向 bob 发送 RTP 的媒体流,就是回铃音。
------------------------------------------------------------------------
recv 768 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:43.251980:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport=5060;branch=z9hG4bKey90QUyHZQXNN
Contact: <sip:[email protected]:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>
To: <sip:[email protected]:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>;tag=3813e926
From: "Bob"<sip:[email protected]>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 130069214 INVITE
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, NOTIFY, REFER, MESSAGE, OPTIONS, INFO, SUBSCRIBE
Content-Type: application/sdp
User-Agent: Zoiper rev.5415
Content-Length: 226
alice 接听电话以后,其 UA 向 FreeSWITCH 送 200 OK,即应答消息。
------------------------------------------------------------------------
send 436 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:43.256692:
------------------------------------------------------------------------
ACK sip:[email protected]:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport;branch=z9hG4bKF72SSpFNv0K8g
Max-Forwards: 70
From: "Bob" <sip:[email protected]>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
To: <sip:[email protected]:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>;tag=3813e926
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 130069214 ACK
Contact: <sip:[email protected]:5060>
Content-Length: 0
FreeSWITCH 向 alice 回送证实消息,证实已经知道了。至此,b-leg已经完全建立完毕,多半这时 alice 已经开始说话了:“Hi, bob,你好……”
------------------------------------------------------------------------
send 1135 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:43.293311:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-87d60b47b6627c3a-1---d8754z-;rport=26000
From: "Bob"<sip:[email protected]>;tag=15c8325a
To: "alice" <sip:[email protected]>;tag=cDg7NyjpeSg4m
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 2 INVITE
Contact: <sip:[email protected]:5060;transport=udp>
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Allow-Events: talk, presence, dialog, line-seize, call-info, sla,
include-session-description, presence.winfo, message-summary, refer
Session-Expires: 120;refresher=uas
Min-SE: 120
Content-Type: application/sdp
Content-Disposition: session
Content-Length: 267
Remote-Party-ID: "alice" <sip:[email protected]>
与此同时,它也给 bob 送应答消息,告诉他电话已经接通了,可以跟 alice 说话了。在需要计费的情况下,应该从此时开始对 bob 的电话计费。bob 的 UA 收到该消息后启动麦克风让 bob 讲话。
------------------------------------------------------------------------
recv 697 bytes from udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:43.413025:
------------------------------------------------------------------------
ACK sip:[email protected]:5060;transport=udp SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-ef53864320037c04-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:[email protected]:26000>
To: "alice"<sip:[email protected]>;tag=cDg7NyjpeSg4m
From: "Bob"<sip:[email protected]>;tag=15c8325a
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 2 ACK
Proxy-Authorization: Digest username="bob",realm="192.168.4.4",
nonce="31c5c3e0-cc6e-46c8-a661-599b0c7f87d8",
uri="sip:[email protected]",response="327887635344405bcd545da06763c466",
cnonce="c164b74f625ff2161bd8d47dba3a0ee2",nc=00000001,qop=auth,
algorithm=MD5
User-Agent: X-Lite release 1014k stamp 47051
Content-Length: 0
bob 在收到应答消息后也需要回送证实消息。至此 a-leg 也建立完毕。双方正常通话。
[][][][][][] 此处省略 5000 字 [][][][][]
------------------------------------------------------------------------
recv 484 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:49.949240:
------------------------------------------------------------------------
BYE sip:[email protected]:5060 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-2146ae0ddd113efe-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:[email protected]:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>
To: "Bob"<sip:[email protected]>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
From: <sip:[email protected]:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>;tag=3813e926
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 2 BYE
User-Agent: Zoiper rev.5415
Content-Length: 0
终于聊完了,alice 挂断电话,发送 BYE 消息。
------------------------------------------------------------------------
send 543 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:49.950425:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-2146ae0ddd113efe-1---d8754z-;rport=5090
From: <sip:[email protected]:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>;tag=3813e926
To: "Bob"<sip:[email protected]>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 2 BYE
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Content-Length: 0
FreeSWITCH 返回 OK,b-leg 释放完毕。
------------------------------------------------------------------------
send 630 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:50.003165:
------------------------------------------------------------------------
BYE sip:[email protected]:26000 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport;branch=z9hG4bKggvjUH0rS99tc
Max-Forwards: 70
From: "alice" <sip:[email protected]>;tag=cDg7NyjpeSg4m
To: "Bob" <sip:[email protected]>;tag=15c8325a
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 130069219 BYE
Contact: <sip:[email protected]:5060;transport=udp>
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Reason: Q.850;cause=16;text="NORMAL_CLEARING"
Content-Length: 0
接下来 FreeSWITCH 给 bob 发送 BYE,通知要拆线了。出于对 bob 负责,它包含了挂机原因(Hangup Cause),此处 NOMAL_CLEARING 表示正常释放。
------------------------------------------------------------------------
recv 367 bytes from udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:50.111765:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport=5060;branch=z9hG4bKggvjUH0rS99tc
Contact: <sip:[email protected]:26000>
To: "Bob"<sip:[email protected]>;tag=15c8325a
From: "alice"<sip:[email protected]>;tag=cDg7NyjpeSg4m
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 130069219 BYE
User-Agent: X-Lite release 1014k stamp 47051
Content-Length: 0
bob 回送 OK,a-leg 释放完毕,通话结束。从下图可以很形象地看出 FreeSWITCH 的两条“腿”-- a-leg 和 b-leg。
整个呼叫流程图示如下:
bob (UAC) [ UAS-UAC ] (UAS) alice
| | | |
| INVITE | | |
|-------------------->| | |
| 100 Trying | | |
|<--------------------| | |
| 407 Authentication Required |
|<--------------------| | |
| ACK | | |
|-------------------->| | |
| INVITE | | |
|-------------------->| | |
| 100 Trying | | INVITE |
|<--------------------< >-------------------->|
| | | 100 Trying |
| | |<--------------------|
| 183 Progress | | 180 Ringing |
|<--------------------< |<--------------------|
| | | 200 OK |
| | |<--------------------|
| 200 OK | | ACK |
|<--------------------< >-------------------->|
| ACK | | |
|-------------------->| | |
| |
| Call Connected |
| |
| | | BYE |
| | |<--------------------|
| BYE | | 200 OK |
|<--------------------< >-------------------->|
| 200 OK | | |
|-------------------->| | |
| | | |
从流程图可以看出,右半部分跟上一节“UA间直接呼叫”一样,而左半部分也类似。这就更好的说明了实际上有 4 个 UA (两对)参与到了通信中,并且,有两个 Session。
上面我们介绍了一些 FreeSWITCH 的基本概念,并通过一个真正的呼叫流程讲解了一下 SIP。由于实验中所有 UA 都 运行在一台机器上,这可能会引起迷惑,如果我们有三台服务器,那么情况可能是:
/---------------\
| FreeSWITCH |
| 192.168.0.1 |
\ --------------/
sip:[email protected] / \ sip:[email protected]
/ \
/ \
/-----------------\ /-----------------\
| bob | | alice |
| 192.168.0.100 | | 192.168.0.200 |
\-----------------/ \-----------------/
sip:[email protected] sip:[email protected]
alice 注册到 FreeSWITCH,bob呼叫她时,使用她的服务器地址,即 sip:[email protected],FreeSWITCH 接到请求后,查找本地数据库,发现 alice 的实际地址是 sip:[email protected],便可以建立呼叫。
SIP URI 除使用 IP 地址外,也可以使用域名,如 sip:[email protected]。更高级也更复杂的配置则需要 DNS 的 SRV 记录,在此就不做讨论了。