SIP协议

SIP协议

  SIP协议简介

SIP（Session Initiation Protocol，会话发起协议）是一个用于建立，更改和终止多媒体会话的应用层控制协议，其中的会话可以是IP电话、多媒体分发及多媒体会议。它是IETF多媒体数据和控制体系结构的核心协议（最新RFC文档是RFC3261）。其主要目的是为了解决IP网中的信令控制，以及同软交换平台的通信，从而构成下一代的增值业务平台，对电信，银行，金融等行业提供更好的增值业务。

SIP用于发起会话，它能控制多个参与者参加的多媒体会话的建立和终结，并能动态调整和修改会话属性，如会话带宽要求、传输的媒体类型（语音、视频和数据等）、媒体的编解码格式、对组播和单播的支持等。SIP协议基于文本编码，大量借鉴了成熟的HTTP协议，并且具有易扩展，易实现等特点，因此非常适合用来实现基于因特网的多媒体会议系统。

SIP协议采用Client/Server模型，主要通过与Proxy Server之间的通信来完成用户呼叫的建立过程。

SIP终端通过发送“邀请”消息给会话目的终端，消息中携带了自己的描述信息。目的终端可以根据“邀请”信息和自身的能力接受或拒绝请求。SIP可以通过称为“代理服务器”的实体来转发“邀请”消息。代理服务器可以完成确定目的终端的位置、查找路由的工作，根据会话终端的要求进行认证和授权，还能提供会话终端的呼叫路由策略。SIP通过“注册服务器”记录各终端的描述信息，包括地址信息，路由信息，号码信息等，各SIP终端可以通过发送“注册”消息给注册服务器，以登记或更新其描述信息。

另外，SIP作为应用层协议，在传输层上可以使用TCP，也可以使用UDP。SIP可以支持IPv4和IPv6。

  重要概念说明

1. 多媒体会话

多媒体会话（Multimedia Session），根据RFC2327的定义，是指一组多媒体发送者和接受者以及从发送者到接受者的数据流。例如一个多媒体会议就是一个多媒体会话。一个会话由一组用户名称、会话ID、网络类型、地址类型以及各个单元的地址来确定。

2. 用户代理

用户代理（UA，User Agent）也称SIP终端，是指支持SIP协议的多媒体会话终端。例如SIP电话、SIP网关、支持SIP的路由器等。

3. 用户代理客户机

用户代理客户机（UAC，User Agent Client）是指在SIP会话建立过程中主动发送会话请求的设备。例如，主叫SIP终端。当代理服务器向被叫终端发送会话请求时，也是作为用户代理客户机。

4. 用户代理服务器

用户代理服务器（UAS，User Agent Server）是指在SIP会话建立过程中接收会话请求的设备。例如，被叫SIP终端。当代理服务器接收主叫终端发送会话请求时，也是作为用户代理服务器。

5. 代理服务器

代理服务器（Proxy Server）是代理主叫UA（SIP终端）向被叫UA发送会话请求，并代理被叫UA向主叫UA发送应答消息的设备。代理服务器在接收到主叫UA的会话请求后，首先要向注册服务器请求查找被叫的位置以及主、被叫的呼叫策略信息。只有找到被叫并且此呼叫是允许的，代理服务器才会向被叫发送会话请求。

6. 重定向服务器

重定向服务器（Redirect Server）是为主叫UA指明重新呼叫被叫UA的位置。当重定向服务器收到主叫UA发送的会话请求消息后，查找被叫UA的位置信息，并向主叫UA返回一个位置信息，使其重新向该位置发起会话请求。此位置可以直接是被叫UA的位置，也可以是一个代理服务器的位置。接下来主叫UA如同直接呼叫被叫UA或者向代理服务器呼叫的流程一样。

7. 位置服务器

位置服务器器（Location Server）是为代理服务器和重定向服务器等提供用户代理信息的设备。位置服务器记录了注册服务器接收到的用户代理的信息。位置服务器与注册服务器通常在同一个设备上。

8. 注册服务器

注册服务器（Registration Server）是记录UA的位置信息并向代理服务器提供查询UA的位置信息的设备。在简单的应用中，注册服务器和代理服务器通常也在同一个设备上。

  SIP的功能和特点

SIP主要有五个基本功能：

l              确定用户位置：确定被叫SIP终端所在的位置。SIP的最强大之处就是用户定位功能。SIP本身含有向注册服务器注册的功能，也可以利用其他定位服务器如DNS、LDAP等提供的定位服务器来增强其定位功能。

l              确定用户可用性：确定被叫会话终端是否可以参加此会话。SIP支持多种地址描述和寻址，包括：用户名@主机地址、被叫号码@PSTN网关地址和普通电话号码（如Tel：01012345678）的描述等。这样，SIP主叫按照被叫地址，就可以识别出被叫是否在传统电话网上，然后通过一个与传统电话网相连的网关向被叫发起并建立呼叫。

l              确定用户能力：确定被叫终端可用于参加会话的媒体类型及媒体参数。SIP终端在消息交互过程中携带自身的媒体类型和媒体参数，这使得会话都可以明确对方的会话能力。

l              建立会话：建立主被叫双方的会话参数。SIP会话双方通过协商媒体类型和媒体参数，最终选择双方都具有的能力建立起会话。

l              管理会话：可以更改会话参数或中止会话。

SIP的特点如下：

l              标准的开放性。可以将不同运营商引进的各种新的功能、产品和服务整合在一起，用户可以自由地选择。

l              配置的灵活性。兼容多种拨号方式、有线和无线的设备，可以进行高度灵活的配置，并且能够和其它系统协同工作。

l              系统可扩容性。随着企业规模的扩大，系统也可以随之扩充。

l              支持远端用户。无论用户身在何方，都可以将企业的网络延伸到那里。

l              为企业带来更多竞争优势的潜力。基于SIP的新的业务与服务陆续出台。

l               企业各部分通讯方式的一致性。分支机构、家庭办公室和出差人员使用同样的拨号方式和系统访问方式，便于管理。

l              迅速启动。当建立新的分支机构、吸纳新的员工，或重新安排员工工作或改变其工作地点时，系统相应变更非常迅速。

l              易安装、可维护。非专业人士也可以安装或维护SIP系统配置。

  SIP工作原理

1. 登记注册

在完整的SIP系统中，所有的SIP终端作为User Agent都应该向注册服务器（SIP Registration Server）登记注册，以告知其位置信息、会话能力信息、呼叫策略等等。

通常，SIP终端开机启动时或者配置管理员执行注册操作时，就向注册服务器发送注册请求消息（REGISTER），该消息中携带了所有需要登记的信息。注册服务器收到注册请求消息后向终端发送回应消息，以告知其请求消息已收到。如果注册成功，就再向终端发送“成功”消息。如下图所示。

图6-1 User Agent向SIP Location Server注册的消息交互

2. 建立呼叫

SIP协议采用Client/Server模型，主要通过UA与Proxy Server之间的通信来完成用户呼叫的建立过程。

图6-2 UA通过PROXY连接

例如，如上图所示，电话1需要呼叫电话2，两个路由器作为SIP终端（UA）。当电话1拨完电话2的号码后，路由器1向SIP Server发送会话请求消息。SIP Server通过查找电话2的号码所对应的信息，向路由器2发送会话请求消息。路由器2收到请求后，如果电话2可用，就向SIP Server发送应答，并使电话2振铃。SIP Server收到应答后，向路由器1发送应答消息。这里所说的应答包括两个消息，一个临时应答和一个“成功”应答。整个过程中的消息交互如下图所示。

图6-3 UA通过Proxy Server的呼叫流程图

这个例子是一种简单的应用，只使用了一个代理服务器，并且没有使用注册服务器。在复杂的应用中，可以有多个代理服务器，以及注册服务器。

3. 重定向呼叫

SIP重定向服务器收到会话请求消息后，不是转发会话请求消息，而是在回应消息中告知被叫SIP终端的地址。主叫终端从而重新直接向被叫终端发送会话请求消息。被叫终端也将直接向主叫发送应答消息。呼叫过程的消息交互如下图所示。

图6-4 UA重定向呼叫流程图

这是比较常见的一种应用。从原理上来说，重定向服务器也可以向主叫终端回复一个代理服务器的地址，接下来的呼叫过程就和使用代理服务器的呼叫过程一样。