路由

最新推荐文章于 2024-10-29 18:55:23 发布
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分类专栏： IMS技术IAD终端实现分析
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/liujianfeng1984/article/details/35244015

路由
注册路由

一、UE未协带鉴权发起注册

该小节讲述注册过程中，各网元路由走向，及路由相关的特定字段，并不详细描述注册机制的细节（如AKA鉴权将在“AKAj鉴权”小节进行描述）。

 

  • 从UE到P-CSCF

 

UE获取P-CSCF的方式有三种：

  • 针对移动终端通过GPRS接入，在UE进行PDP上下文建立过程中，GGSN可以在PDP上下文激活请求的应答中返回P-CSCF地址信息。

  • UE也可以通过DHCP获取指定的P-CSCF地址信息。

  • UE也可以手工配置指定的P-CSCF地址信息，当前我们使用这种方式。

 

1、UE向 P-CSCF发起注册请求：

 

REGISTER         sip:open-ims.test SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

Contact:<sip: 1.1.1.1>; expires=600

Route:<sip:1.1.1.2;lr>

 

  • 请求URL指明需要注册到open-ims.test的归属域中。

  • VIA告诉P-CSCF，针对这次注册事务请求的应答，应该发向哪里。

  • Contact告诉P-CSCF，后续如果想主动给UE发起事务请求，应该发向哪里。

  • Route头域为下一跳地址，这里指明当前注册请求下一跳要发给P-CSCF的地址。注意当前我们设备在处理下一跳过程中，没有使用预置Route的机制，而是使用了outband的机制，所以当前设备在注册过程中不会出现Route头域信息。

 

  • 从P-CSCF到I-CSCF

2、P-CSCF向I-CSCF转发注册请求

 

P-CSCF收到注册请求后，如果有Route头域，并且第一个Route头域是自身时则去除该条头域信息，之后如果发现没有其它Route头域信息，则通过请求URL中的信息进行DNS查询，假设这里DNS查询成功，对应的IP 地址为I-CSCF的地址，则P-CSCF将该注册请求转发到I-CSCF，在转发之前P-CSCF还将自己地址加入到Via消息头中，以便让回来的注册应答经过它。

 

同时P-CSCF还添加一个比较关键的头域Path，该头域主要用于告诉S-CSCF，当前该关联帐号经过的P-CSCF地址信息，之后S-CSCF在收到该注册请求后，会记录Path头域的值，用于以后该用户做为被叫时，S-CSCF知道将呼叫请求发向该用户关联的哪个P-CSCF。

 

REGISTER         sip:open-ims.test SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.2; brach=1112

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

Path:<sip:1.1.1.2;lr>

Contact:<sip: 1.1.1.1>; expires=600

 

  • 从I-CSCF到S-CSCF

 

3、4、I-CSCF从HSS中获取指定的S-CSCF

 

I-CSCF查询HSS来找到为该注册服务提供服务的S-CSCF地址信息，如果该用户帐号在之前配置时没有指定S-CSCF，则I-CSCF为其选择一个默认的S-CSCF地址信息。

 

5、I-CSCF向S-CSCF转发注册请求

 

I-CSCF将自己地址信息加入到VIA头域，之后将注册请求转发到S-CSCF

 

REGISTER         sip:open-ims.test SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.3; brach=1113

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.2; brach=1112

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

Path:<sip:1.1.1.2;lr>

Contact:<sip: 1.1.1.1>; expires=600

 

  • 从S-CSCF到I-CSCF

 

S-CSCF收到注册请求后，发现含有Path头域，则将该值进行存储，用于以后该用户做为被叫时，S-CSCF知道将呼叫请求发向该用户关联的哪个P-CSCF。

 

6、7、S-CSCF从HSS中获取鉴权向量

 

当注册请求没有包含完整注册信息时，S-CSCF向HSS获取鉴权向量，之后向用户发起鉴权挑战，即发送401消息。

 

8、S-CSCF到I-CSCF发送注册应答

 

S-CSCF通过之前注册请求的VIA列表，找到最顶端Via头域做为目标地址进行转发。

 

SIP/2.0 401Unauthorized

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.3; brach=1113

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.2; brach=1112

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

 

  • 从I-CSCF到P-CSCF

 

9、I-CSCF向P-CSCF转发注册应答

 

I-CSCF收到注册应答后，发现最顶端Via头域为自身的地址信息，删除该头域信息，并将注册应答转发到下一Via头域。

 

  • 从P-CSCF到UE

 

10、P-CSCF向UE转发注册应答

 

P-CSCF收到注册应答后，发现最顶端Via头域为自身的地址信息，删除该头域信息，并将注册应答转发到下一Via头域。

 

二、UE协带鉴权发起第二次注册

UE协带鉴权发起第二次注册的路由走向机制和第一次是一模一样的，这里仅简单说明图中红色标注的差异部分。

 

当S-CSCF收到UE的鉴权请求，并且验证鉴权正确后，S-CSCF更新HSS中的数据为注册成功，同时从HSS中获取用户服务配置信息。

 

之后S-CSCF添加比较关键的信令头域Service-Route，该头域值通常为S-CSCF地址信息，主要避免后续每次从UE发来的信令请求都要经过I-CSCF查找S-CSCF，该头域信息最终经过I-CSCF、P-CSCF转发到终端侧，终端侧发现注册响应中含有Service-Route头域，则将其保存在本端，待后续向IMS网络发起信令请求时，做为预置路由设置到信令的Route头域。

 

SIP/2.0200 OK

Service-Route:<sip:1.1.1.4; lr>

会话路由

呼叫归属网内用户

这里假设UE_A通过P-CSCF（1）注册到S-CSCF上，UE_B通过P-CSCF（2）注册到S-CSCF上，P-CSCF（1）和P-CSCF（2）都属于归属网内的网元，这样UE_A和UE_B就都在同一个归属网内。

 

  • 从UE_A到P-CSCF（1）的Invite请求

 

INVITEsip:UE_B@ims.test SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

Route:<sip:1.1.1.2;lr>

Route:<sip:1.1.1.4;lr>

 

  • 请求URL指明需要呼叫发送到在UE_B。

  • VIA告诉P-CSCF，针对这次事务请求的应答，应该发向哪里。

  • 这里有两条Route头域，其中第一条是终端已知的P-CSCF（1）地址，表示下一跳首先发给P-CSCF（1），第二条Route头域是S-CSCF的地址，该地址信息就是在之前向S-CSCF注册过程中，由S-CSCF在200 OK里协带的Service-Route头域值（参考“UE协带鉴权发起第二次注册”小节）。

 

备注：

终端在进行路由头域添加时，如果有手工配置的预置路由条目，则一定要将该路由条目添加到由Service-Route导入的路由条目之前。

另外，我们设备在处理下一跳过程中，没有使用预置Route的机制，而是使用了outband的机制，所以当前设备在Invite信令处理时应该仅出现S-CSCF那条路由，不会出现P-CSCF那条路由。

 

  • 从P-CSCF（1）到S-CSCF的Invite请求

 

P-CSCF（1）收到Invite请求后，如果Route头域的顶端含有自己的地址，则将该Route头域删除，将自己的址址添加到Via头域中，用于该请求的应答可以经过自身，之后查看如果还有Route头域，并且该址址为松散路由类型，则将呼叫转发到下一跳路由头域地址。

 

INVITEsip:UE_B@ims.test SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.2; brach=1112

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

Route:<sip:1.1.1.4;lr>

 

  • 从S-CSCF到AS的Invite请求

 

这里假设UE_A的服务信息中配置了如下触发规则：

  • 匹配启始呼叫

  • 并且需要匹配INVITE方法

 

当S-CSCF通过UE_A的IFC规则匹配成功后（该触发规则是注册成功时，S-CSCF从HSS中下载下来的），根据IFC中配置指定的AS地址信息，将呼叫转发到AS，在转发呼叫请求之前，S-CSCF做如下处理：

 

  • 将自己的地址添加到Via头域，用于后续请求事务的应答还经过自身

  • 将自己的地址添加到Route头域顶端，用于AS收到该请求后，可以再将请求发回给S-CSCF。

 

INVITE sip:UE_B@ims.testSIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.4; brach=1114

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.2; brach=1112

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

Route:<sip:1.1.1.4;lr>

 

  • 从AS到S-CSCF的Invite请求

 

这里假设AS不做任何特殊业务处理，仅仅是将呼叫请求进行转发，AS查找含有Route头域，第一个Route头域为松散路由，则将呼叫转到下一跳路由。在转发请求之前，AS将自己的地址添加到VIA头域中。

 

INVITEsip:UE_B@ims.test SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.5; brach=1115

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.4; brach=1114

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.2; brach=1112

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

Route:<sip:1.1.1.4;lr>

 

  • 从S-CSCF到P-CSCF（2）的Invite请求

 

S-CSCF再次收到INVITE请求后，继续检查是否还有其它IFC规则可以匹配，如果找不到，则执行正常的处理流程。

 

如果Route头域顶端为自身地址，则将该Route头域进行删除，之后没有任何Route头域时，S-CSCF查询请求URL，它发现被叫信息在当前归属域中，并且与P-CSCF（2）有关联（注：P-CSCF（2）地址信息是之前P-CSCF（2）向S-CSCF转发注册流程时候，通过Path头域协带的，S-CSCF将该Path值进行保存，参考《注册路由》小节），则将Invite请求转到P-CSCF（2），在转发请求之前S-CSCF做如下处理：

  • 将自己的地址添加到VIA头域中

  • 同时因为S-CSCF是UE_B的注册登记服务器，它知道UE_B的实际联系地址，则在请求URL中，替换为UE_B的真实地址。

 

INVITEsip:UE_B@2.2.2.2 SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.4; brach=1116

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.5; brach=1115

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.4; brach=1114

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.2; brach=1112

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

 

  • 从P-CSCF（2）到UE_B的Invite请求

 

P-CSCF（2）收到该请求后，根据请求URL中的信息，将Invite请求转给UE_B，在转发之前，将自己的地址信息加入到VIA头域。

 

INVITEsip:UE_B@2.2.2.2 SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.6; brach=1117

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.4; brach=1116

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.5; brach=1115

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.4; brach=1114

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.2; brach=1112

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

 

  • 从UE_B到P-CSCF（2）的Invite应答

 

UE_B收到请求后，进行应答处理，将顶端VIA头域做为目标地址进行发送。

 

SIP/2.0 180 Ring

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.6; brach=1117

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.4; brach=1116

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.5; brach=1115

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.4; brach=1114

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.2; brach=1112

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

 

  • 从P-CSCF（2）到S-CSCF的Invite应答

 

P-CSCF（2）收到应答后，去除顶端VIA为自身地址的头域，取下一VIA头域做为目标地址进行发送。

SIP/2.0 180 Ring

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.4; brach=1116

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.5; brach=1115

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.4; brach=1114

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.2; brach=1112

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

 

  • 从S-CSCF到AS、从AS到S-CSCF、从S-CSCF到P-CSCF（1）、从P-CSCF(1)到UE_A的Invite应答

这几个流程处理都相同，都是检查顶端VIA是否含有自身的地址，如果含有则去顶该头域，并取下一VIA头域做为目标地址进行发送，最终180应答按原路返回到UE_A。

 

呼叫拜访网内用户

上图为了简化复杂度，在拜访网及归属网中都没有涉及AS服务模块，这里假设两个网络的用户都没有配置任何IFC业务触发规则。

 

这里假设UE_A的归属域为aaa.ims.test，UE_B的归属域为bbb.ims.test

 

  • UE_A到P-CSCF

 

INVITEsip:UE_B@bbb.ims.test SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

Route:<sip:1.1.1.2;lr>

Route:<sip:1.1.1.4;lr>

 

  • 请求URL指明需要呼叫发送到在UE_B。

  • VIA告诉P-CSCF，针对这次事务请求的应答，应该发向哪里。

  • 这里有两条Route头域，其中第一条是终端已知的P-CSCF地址，表示下一跳首先发给P-CSCF，第二条Route头域是UE_A的S-CSCF的地址，该地址信息就是在之前UE_A向S-CSCF注册过程中，由S-CSCF在200 OK里协带的Service-Route头域值（参考“UE协带鉴权发起第二次注册”小节）。

 

备注：

终端在进行路由头域添加时，如果有手工配置的预置路由条目，则一定要将该路由条目添加到由Service-Route导入的路由条目之前。

另外，我们设备在处理下一跳过程中，没有使用预置Route的机制，而是使用了outband的机制，所以当前设备在Invite信令处理时应该仅出现S-CSCF那条路由，不会出现P-CSCF那条路由。

 

  • P-CSCF到S-CSCF

 

P-CSCF收到Invite请求后，如果Route头域的顶端含有自己的地址，则将该Route头域删除，将自己的址址添加到Via头域中，用于该请求的应答可以经过自身，之后查看如果还有Route头域，并且该址址为松散路由类型，则将呼叫转发到下一跳路由头域地址。

 

INVITE sip:UE_B@bbb.ims.test SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.2; brach=1112

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

Route: <sip:1.1.1.4;lr>

 

  • aaa.ims.test归属域的S-CSCF到bbb.ims.test归属域的I-CSCF

 

S-CSCF收到Invite请求后，如果Route头域的顶端含有自己的地址，则将该Route头域删除，将自己的地址添加到Via头域中，之后没有Route头域了，则S-CSCF分析请求URL中的域信息，发现不属于自身域，则通过DNS查询bbb.ims.test的地址信息（当前为UE_B域中的I-CSCF），将该呼叫发向解析后的地址信息。

 

INVITE sip:UE_B@bbb.ims.test SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.4; brach=1113

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.2; brach=1112

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

 

  • I-CSCF通过HSS查询指定的S-CSCF

 

I-CSCF查询HSS来找到为UE_B提供服务的S-CSCF地址信息，如果该用户帐号在之前配置时没有指定S-CSCF，则I-CSCF为其选择一个默认的S-CSCF地址信息。

 

I-CSCF将自己地址信息加入到VIA头域，之后将注册请求转发到S-CSCF

 

INVITE sip:UE_B@bbb.ims.test SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.5 ;brach=1114

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.4; brach=1113

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.2; brach=1112

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

 

  • bbb.ims.test归属域的S-CSCF到bbb.ims.test归属域的P-CSCF

 

S-CSCF查询请求URL，它发现被叫信息在当前归属域中，并且与P-CSCF有关联（注：P-CSCF地址信息是之前P-CSCF向S-CSCF转发注册流程时候，通过Path头域协带的，S-CSCF将该Path值进行保存，参考《注册路由》小节），则将Invite请求转到P-CSCF，在转发请求之前S-CSCF做如下处理：

  • 将自己的地址添加到VIA头域中

  • 同时因为S-CSCF是UE_B的注册登记服务器，它知道UE_B的实际联系地址，则在请求URL中，替换为UE_B的真实地址。

 

INVITEsip:UE_B@2.2.2.2 SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.6 ;brach=1115

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.5 ;brach=1114

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.4; brach=1113

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.2; brach=1112

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

 

  • bbb.ims.test归属域的的P-CSCF到UE_B

 

P-CSCF收到该请求后，根据请求URL中的信息，将Invite请求转给UE_B，在转发之前，将自己的地址信息加入到VIA头域。

 

INVITEsip:UE_B@2.2.2.2 SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.7 ;brach=1116

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.6 ;brach=1115

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.5 ;brach=1114

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.4; brach=1113

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.2; brach=1112

Via: SIP/2.0/UDP1.1.1.1; brach=1111

 

  • UE_B将应答沿路返回到UE_A

 

UE_B回应180应答，一路流程都基本相同，都是检查顶端VIA是否含有自身的地址，如果含有则去顶该头域，并取下一VIA头域做为目标地址进行发送，最终180应答按原路返回到UE_A。

 

呼叫PSTN用户

针对呼叫PSTN用户的流程，不做很细节的信令描述，关于信令流程可以参考以上“呼叫归属网内用户”、“呼叫拜访网内用户”小节描述，这里仅对一些关键点进行描述说明。

 

当UE的呼叫发送到S-CSCF时，S-CSCF判别当前呼叫指向PSTN网络，则将呼叫转发给出口网关控制服务器（BGCF），BGCF根据本地策略发现当前呼叫的目的PSTN属于本地域（当前图例假设为本地域，如果目的PSTN非本地域，则BGCF将呼叫转发给另一网络的BGCF），则将呼叫转发给对应的媒体网关控制服务器MGCF，之后MGCF控制媒体网关（MGW）将呼叫转换到PSTN网络。

 

参考文档：

《中国电信IMS网络SIP协议总体技术要求》

《RFC3608》

《中国联通IMS设备规范 第二分册：用户数据管理类设备》

《IMS-移动领域的IP多媒体概念和服务》

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http://www.eventhelix.com/ims/
IP路由基础与路由聚合详解
"路由聚合是IP路由中的一个重要概念，旨在减小路由表的大小，通过将多个子网路由聚合为一个更大型的网络路由来实现。路由聚合分为自动聚合和手动聚合，其中自动聚合通常按照自然掩码进行，而高级路由协议则支持手动...
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