（无线电物理专业论文）基于sip协议的会议服务器实现.pdf

摘要 随着计算机应用的普及、计算能力的不断增强和网络宽带化的加速，多媒体 会议应用飞速发展，已经成为普通大众所追求的热点。在当前的分组交换网络中， 用于多媒体会议系统的信令协议主要有h 3 2 3 和s i p 。虽然基于h 3 2 3 的多媒体 会议系统的研究和发展较为成熟，但其实现复杂、开发成本高、扩展性和伸缩性 有限，所以s i p 凭借其简单、灵活、开放、扩展性好等特点，一出现就得到了业 界的普遍关注和支持。基于s i p 的多媒体会议系统的研究也成为了焦点。 本文首先系统地介绍了s i p 协议、网络架构、消息结构以及协议栈，同时概 要地介绍了s i p 多媒体会议系统的相关技术，包括s d p 协议、r t p 协议以及音频 视频噩缩编码技术。 通过比较h 3 2 3 与s i p 的会议系统模型，选定s i p 的会议系统模型。详细分 析了s i p 多媒体会议模型的信令及媒体拓扑，设计了同时支持特殊型、d i a l - i n 和d i a l - o u t 三种会议类型的集中式的会议控制模型。为支持大型会议，提出了 该模型的两种扩展方法：分布式媒体处理和分布式信令控制中心。在确立了系统 基本模型之后，系统地设计了本s i p 多媒体会议的信令流程，展示了整个会议的 通信过程。 最后，通过分析s i p 多媒体会议服务器架构，将本服务器系统划分为信令处 理模块、多媒体处理模块、数据库和w e b 管理界面模块，并详细讲述了各个模块 的设计及实现方法。 关键词：s i p ；多媒体会议；服务器； a b s t r a c t w it ht h ep o p u l a r it yo fc o m p u t e r ，a sw e lla st h ew id e s p r e a d i n g e s t a b l i s h m e n to f h i g h _ s p e e dn e t w o r k i n g a n de x c e l l e n t 。p e r f o r m a n c e c o m p u t e rt e c h n o l o g i e s ，t h em u l t i m e d i ac o n f e r e n c ei sa t t r a c t i n gm o r ea n d m o r ea t t e n t i o no fp e o p l e h 3 2 3a n ds i pa r et h em a i ns i g n a l i n gp r o t o c o l s w h i c hc o n t r o lm u l t i - m e d i as e s s i o n si nam u l t i m e d i ac o n f e r e n c es y s t e mo v e r t h ec u r r e n tp a c k e tn e t w o r k m u lti m e d i ac o n f e r e n c eb a s e do nh 3 2 3isq u it e m a t u r e ，b u ti tc o s t sm u c hb e c a u s ei ti sc o m p l i c a t e di nt h ei m p l e m e n t a t i o n a n de x t e n d i n g h o w e v e r ，s i pa p p e a r ss i m p l e ，f l e x i b l ea n do p e nw h i c hm a k e i te a s yt ob ee x t e n d e df o rs p e c i a lu s e s i pi se m p h a s i z e da n ds u p p o r t e d a ss o o na si ti sr e l e a s e d t h er e s e a r c ho ns i p - b a s e dm u l t i m e d i ac o n f e r e n c e s y s t e mb e c o m e sp o p u l a r t h i st h e s i sf i r s t l yd e s c r i b e ss e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c o l ( s i p ) ，a n d t h en e t w o r ka r c h it e c t u r eo fs i ps y s t e m s ，a n dt h e na n a l y s e st h es i pm e s s a g e s t r u c t u r e ，a n dc o m p a r e st h eo p e ns o u r c es i ps t a c k ，s e c o n d l yi n t r o d u c e s p r o t o c o la n dt e c h n o l o g yr e l a t e d ，i n c l u d i n gs e s s i o nd e s c r i p t i o np r o t o c o l ( s d p ) ，r e a l ti m et r a n s p o r tp r o t o c o l ( r t p ) a n dt h ec o d e ct e c h n o l o g i e s c o m p a r i n gw i t h t h ec o n f e r e n c es y s t e mm o d e lo fh 3 2 3 ，t h es i p c o n f e r e n c em o d e li sp r e f e r r e d b a s e do nt h ea n a l y z i n go fs i g n a li n ga n d t h em u l t i m e d i at o p o l o g yo fs i pc o n f e r e n c em o d e l ，t h et i g h t l yc o u p l e d c o n f e r e n c et h a ts u p p o r t st h ed i a l i n ，d i a l o u ta n ds p e c i a lm o d e l c o n f e r e n c ei si n t r o d u c e d c a s c a d em i x e r s ，a n dc a s c a d ef o c u sa r eu s e dt o s u p p o r tl a r g e rc o n f e r e n c e s i na d d i t i o n ，t h es i g n a l i n gf l o wo ft h ew h o l e s y s t e mi si n t r o d u c e d ，b yw h i c ht h ec o m m u n i c a t i o np r o c e s si ss h o w nc l e a r l y t h er e a li z a t i o no fo u rm u l t i m e d i ac o n f e r e n c es e r v e ri si n t r o d u c e di n t h el a s tp a r to ft h i st h e s i s a f t e ra n a l y z i n gt h el o g i c a lf r a m e w o r k ，w e d i v i d ei ti n t o f o u rm o d u l e s ：s i g n a l i n gp r o c e s s i n gm o d u l e ，m u l t i m e d i a p r o c e s s i n gm o d u l e ，d a t a b a s em o d u l ea n dw e bm o d u l e ，a tl a s ti n t r o d u c et h e d e s i g na n dr e a l i z a t i o nm e t h o do fe a c hm o d u l e k e yw o r d s ：s i p ；m u l t i m e d i ac o n f e r e n c e ：s e r v e r ： 厦门大学学位论文原创性声明 兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立完成的研究成果。 本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在文中以明 确方式标明。本人依法享有和承担由此论文产生的权利和责任。 声明人( 签名) ：劣j 少烽 2 0 0 年r 月，d 日2 0 0 年j 月厂d 日 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦门大 学有权保留并向国家主管部门或其他指定机构送交论文的纸质版和 电子版，有权将学位论文用于非营利目的的少量复制并允许论文进入 学校图书馆被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检 索，有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密 后适用本规定。 本学位论文属于 l 、保密() ，在年解密后适用本授权书。 | 2 、不保密( v ) 作者签名：苏溉 导师签名：序余竞 期：07年1-e1 月d 日期：o 年月加日 日期：67 年厂月岁e l 第一章引言 第一章引言 1 1 研究背景 近年来随着i n t e r n e t 技术的发展，多媒体会话现已成为研究焦点多媒体 会话很重要的一个方面就是进行视频会议。视频会议是利用视频和通信网络召开 会议的一种方法，把图像、声音等信息综合起来，丰富了通信内容，更缩短了与 会者的距离，增加了会议的气氛。 视频会议系统使人们能够自然地、有计划地举行会议，从而摆脱了距离的限 制，也避免了进行耗时、费力的长途旅行。视频会议系统的最大特点是能够再现 实时实地的会议的效果，减小因距离因素而产生的与会者之间的隔阂。事实上视 频会议作为一种先进的通信手段，已逐步被众多政府部门和跨地区企事业单位所 关注，尤其是受到美国“九一一弦恐怖袭击和全球s a r s 疫情影响后，世界各国 政府和企业对在国际间的网络会议的需求得到了大幅度增加。 多媒体网络会议以其方便、快捷、高速、经济的特点为社会节约了大量的时 间和成本，已经成为政府和企业信息化建设的重要标志。n g n 和3 g 的最大特点 就是以i p 为核心的网络和对多媒体的良好的支持，因此可以确信，n g n 和3 g 的 到来将会推动多媒体网络会议业达到新的发展。 1 2多媒体会议系统的发展 多媒体会议技术实际上不是一个完全崭新的技术，也不是一个界限十分明确 的技术领域，是随着现有通信技术、计算机技术、芯片技术、信息处理技术的发 展而发展起来的。如果没有这些技术的发展，多媒体通信、视频会议、可视电话 等都只能停留在理论研究上，更谈不上多媒体会议实用系统 1 。多媒体会议技术 主要包括如下几个技术领域： ( 1 ) 多媒体信息处理技术。多媒体信息处理技术是视频会议十分关键的技 术，主要是针对各种媒体信息进行压缩和处理。视频会议的发展过程也反映出信 息处理技术特别是视频压缩技术的发展历程。编码算法从早期经典的墒编码、变 化编码等发展到新一代的模型基编码、分形编码等。另外，还不断地将图形图像 识别、理解技术等内容引入到压缩编码算法中。这些新的理论和算法不断推进多 基于s i p 协议的会议服务器实现 媒体信息处理技术的发展，进而推动着视频会议技术的发展，特别是在网络带宽 不富裕的条件下，多媒体信息压缩技术己成为视频会议关键的问题之一。 ( 2 ) 宽带网络技术。影响多媒体会议发展的另外一个非常重要的因素就是 网络宽带问题。多媒体信息的特点就是数据量大，即使通过上述压缩技术，要想 获得高质量的视频图像，仍需要较宽的带宽。 ( 3 ) 分布式处理技术。多媒体会议不单是点对点通信，更主要的是一点对 多点、多点对多点的实时同步通信。视频会议系统要求不同媒体、不同位置的终 端的收发同步协调，多点控制单元有效地统一控制，使与会终端数据共享，共享 工作对象、工作结果、数据资料，有效协调各种媒体的同步，使系统更具有接近 人类的信息交流和处理方式。 ( 4 ) 芯片技术。多媒体会议系统对终端设备的要求较高，要求接收来自摄 像机的视频输入、麦克风的音频输入、共享白板的数据输入，接收来自于网络的 信息流数据，同时进行视频编解码、音频编解码数据处理等，并将各种媒体信息 复用成信息流之后传输到其它终端。在此过程中要求能与用户进行友好的交流， 实行同步控制，因此高性能的芯片是实现这些多媒体会议方案所必须的基础。 随着现代通信技术、计算机技术、芯片技术、信息处理技术的不断发展，以 及用户要求的不断提高，视频会议系统将有如下发展趋势： ( 1 ) 编码方式由硬件向软件转化，由于计算机处理速度和附属板卡的处理 速度提高，许多需要专用设备进行的数据处理过程可以交由计算机及其内置的通 用板卡来完成，在效果上没有太大的区别。 ( 2 ) 市场重心向低价位普通用户市场转移由于网络条件，技术水平，生产 工艺等因素在该时期的变化，视频会议系统已经从高价位专用市场向低价位普通 用户市场转移。 ( 3 ) 流媒体广播技术越来越多的应用于视频会议系统中大部分广播会议如 网络上路演，采访现场会等，主要为了用户传输多媒体信息，相互之间的很少交 互，这种技术的应用是对传统视频会议功能的扩展。 ( 4 ) 虚拟合作应用服务将成为视频会议面向企业的核心功能之一大多数跨 国集团和分支机构较多的企业在使用视频会议系统时，除了会议功能外，使用最 为频繁的将是虚拟合作，如远程的项目管理、客户服务、技术培训等，这种应用 在知识型企业尤为明显。 2 第一章引言 当前的专业视频会议多采用h 3 2 3 协议，2 0 0 5 年开始才有个别厂商宣布支 持s i p 协议，除了h 3 2 3 推出比较早外，专业的视频会议厂商多是专门从事分层 分级的大型运营或行业视讯会议系统的厂商，在分层分级的专用硬件视讯会议系 统设计当中，h 3 2 3 这个层次化集中控制的协议比较适合这种特点的应用。相反， 基于计算机实现视频会议系统的厂商，有很多采用s i p 协议来实现系统。 由于s i p 协议初期不支持多点会议功能以及管理控制功能，随着i e t f 组织 的n e t w o r kw o r k i n gg r o u p 制定标准r f c 4 3 5 3 ( af r a m e w o r kf o rc o n f e r e n c i n g w i t ht h es e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) 与r f c 4 5 7 9 ( s e s s i o ni n i t i a t i o n p r o t o c o l ( s i p ) c a llc o n t r o l c o n f e r e n c i n gf o ru s e ra g e n t s ) 规定了s i p 会议系统的框架与呼叫流程，使得s i p 会议系统得以完善。随着网络应用的普及， 基于i p 网的s i p 多媒体会议系统将会逐步替代h 3 2 3 成为主流。 1 3本文的研究内容 本文的目的就是要提出一个基于s i p 协议的多媒体会议服务器系统，适应下 一代网络( n g n ) 大规模组网和3 g 移动性的需求，设计一个功能丰富，易于定制 和扩展的通用、稳定的会议服务器系统。本文吸收了现有的研究成果的思想，并 严格按照i e t f 相关规定、协议和扩展建议，在此基础上，进行了创新，提出了 适合于本文需求的会议服务器解决方案。本文提出的基于s i p 协议的多媒体会议 服务器系统，对于进一步研究s i p 协议的扩展需求，研究基于n g n 上支持移动性 的大规模多媒体多方应用都有重要的参考意义。 下面分章节来介绍本文的主要研究内容： 第一章引言，主要介绍了视频会议业务的研究背景，讲述了多媒体会议系统 的发展历程与发展趋势，以及多媒体会议系统涉及的几个主要的技术领域。最后 对本文常用到的专业名词进行简单解析。 第二章s i p 协议相关技术介绍，对s i p 的基本概念、功能描述及特点做了详 细的介绍，并与i t u 的h 3 2 3 标准进行了比较。接着介绍了s i p 的网络架构及组 网所需的各服务器。进而介绍s i p 协议的消息结构，分析了s i p 的协议栈结构， 比较了目前常见的几种开源协议栈。最后对本系统的相关协议、技术进行介绍， 包括：r t p r t c p 协议、s d p 协议及音频和视频压缩技术。 第三章基于s i p 的会议系统设计，本章首先比较了基于h 3 2 3 及s i p 的会议 3 基于s i p 协议的会议服务器实现 模型，接着讲述基于s i p 的多媒体会议模型的拓扑结构，在进行了比较之后选定 本文特定的会议模型，最后就本会议的工作流程设计了本会议系统的信令流程。 第四章基于s i p 的会议服务器实现，根据s i p 会议服务器的逻辑结构提出其 实现的模块划分，讲述了各个模块及子系统之间的关系。介绍各个模块实现的算 法及关键技术，最后展示了本会议服务器的界面。 第五章总结，对本文的总结，对本文的不足及进一步的工作提出了规划。 1 4 名词解析 1 s i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) 会话初始协议：s i p 协议是一个由i e t f 提出并主持研究的应用层控制协议。主要用于创建、修改以及终结一个或多 个参与者参加的会话进程。 2 会议：在本文s i p 的概念中，会议是指一个多方会话的实例。 3 多媒体视频会议：多媒体视频会议系统是通过网络通信技术来实现的虚拟会 议，使在地理上分散的用户可以共聚一处，通过图形、声音等多媒体方式交 流信息，支持人们远距离进行实时信息交流与共享、开展协同工作的应用系 统。 4 下一代网络( n g n ：n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) ：下一代网络是以软交换为 核心的，能够提供包括语音、数据、视频和多媒体业务的基于分组技术的综 合开放的网络架构，代表了通信网络发展的方向。 5 f o c u s ：是一个由会议u r i 表示的s i p 用户代理，并用来标识一个会议。f o c u s 负责与每个会议成员维持s i p 信令联系；并确保每个会议成员接受相应的媒 体流。f o c u s 也能执行会议策略。f o c u s 是一个逻辑的功能实体。 6 会议u r i ：通常是一个s i pu r i ，用来标识会议中的f o c u s 。 7 会议成员：是指将终端用户或自动应答机器连接到会议中的软件元素，也就 是任何与f o c u s 有会话的s i pu a 。具体实现上，它可以是一台p c ，一个s i p 电话机或者是一个p s t n 网关，也可以是另外的一个f o c u s 8 m i x e r ：负责接收一组相同类型的媒体流，按一定的规则混合，并且分发到 每个会议成员一般均使用r t p 来进行媒体传输。但也可包括非r t p 的媒体 流，如即时消息等。 4 第二章s i p 协议及相关技术介绍 第二章s i p 协议及相关技术介绍 2 1sip 协议概述 会话初始协议( s i p ) 2 是一种应用层控制协议，用来建立、修改和终止多 媒体会话。s i p 协议采用的是类似于h t t p 协议的请求应答传输模式。它在设备 之间提供语音、视频、信息等的通信方法。随着需求范围的增长，它正向着很多 新的领域扩展 2 1 1s i p 的基本概念 s i p 是一个应用层控制协议，它能建立、修改和终止多媒体会话( 会议) 、 邀请参与者到一个已存在的会话，还能在一个现有的会话中增加、修改或移除媒 体。s i p 通过支持名字映射和重定向服务，来支持个人的移动性用户保留一 个外部显示的标识( i d e n t i f i e r ，i d ) 而不管其网络位置。 s i p 不是完整通信系统。s i p 相当于一个组件，与其它i e t f 协议一起建立完 整的多媒体系统结构。这个系统结构中典型的协议有：r t p ( r e a l - t i m et r a n s p o r t p r o t o c 0 1 ) r f c 3 5 5 0 传输实时数据并提供o o s 反馈；r t s p ( r e a l t i m es t r e a m i n g p r o t o c 0 1 ) r f c 2 3 2 6 3 控制流媒体传输；s d p ( s e s s i o nd e s c r i p t i o np r o t o c 0 1 ) r f c 4 5 6 6 描述多媒体会话。因此，s i p 是通过与其它协议一起来给用户提供完 整的服务，但s i p 基本的功能和操作都不依赖于其它任何协议。 虽然s i p 并不提供业务，但它提供能实现不同业务的一些基本单元。例如， s i p 通过基本单元能对一用户进行定位，并把信息传送到该用户目前所在位置， 即实现定位业务。如利用该基本单元，传送一个会议s d p 描述，用户终端就能约 定一个会话参数。如果该基本单元被用于传送呼叫者的照片及会话的“描述 ， 一个“呼叫者身份的业务就能容易地实现等。可见s i p 中的一个基本单元可用 于提供若干个不同业务。 s i p 不提供会议控制服务，如席位控制、投票，也不规定如何管理一个会议。 但s i p 可用于发起一个使用其它会议控制的会话。由于s i p 消息和会话的建立可 能要通过完全不同的网络，所以s i p 不提供也不能提供任何类型的网络资源预留 能力。 最后，s i p 提供了一套安全机制，它包含预防拒绝服务、身份验证( 用户到 5 基于s i p 协议的会议服务器实现 用户，代理服务器到用户) 、完整性保护和加密保密服务 s i p 可适用于i p v 4 和i p v 6 环境。 2 1 2 功能概述 i e t f 的m m u s i c 工作组提出s i p 是为了实现多媒体会话控制 3 它发起、管 理和协调一个或多个对话，在用户之间进行多种媒体( 例如语音、视频和文本消 息) 交互。i n t e r n e t 中的许多应用需要创建和管理一个会话，实现这些应用比 较复杂，因为用户可能在端点之间移动、用多个名字设定地址，还可能使用不同 的媒体进行通信。因此，人们制定了许多协议，它们支持不同格式的实时多媒体 会话数据，如声音、视频和文本消息。s i p 协议将配合这些相应的协议，使一个 i n t e r n e t 端点( 称作用户代理) 能发现另一个端点，并就它们期望共享的会话 特性达成一致意见。s i p 能够通过创建网络主机( 代理服务器) 底层结构来定位 预期的会话参与者和其它的功能，u a ( u s e ra g e n t 用户代理) 能够在它上面注 册、邀请一个会话和其它的请求。s i p 是一个创建、修改和终止会话的灵活的多 用途工具。它的工作不依赖于下层的传输协议和已建立的会话类型。 s i p 可以通过m c u 、单播联网方式或组播方式创建多方会话，支持p s t n 和 i n t e r n e t 电话之间的网关功能。 s i p 从以下五个方面支持多媒体通信的建立和终止： 用户定位：确定用于通信的端系统； 用户有效性：确定被叫方参与通信的意愿； 用户能力：确定使用的媒体和媒体参数； 会话设置：“振铃 ，确定呼叫与被叫方的会话参数； 会话管理：修改会话参数和调用服务，包括会话转移和终止。 2 1 3s ip 的特点 s i p 协议主要借鉴了h 1 l ，i i p ( h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c o l ，超文本传输协 议) 和s m t p 在i p 网络中的成功经验，因此它简便、灵活、稳健、易扩展。它具 有以下特点： 可扩展性，s i p 协议处于不断丰富的过程之中。s i p 的设计者在保持其核心 协议简单的同时，为其建立了强大的扩充机制。协议扩充主要是在消息上做文章， 消息的三个基本部分：消息类型、消息头、消息体都可以被不断扩充。s i p 基于 文本的方式，使各种扩充工作变得十分简便。 6 第二章s i p 协议及相关技术介绍 移动性，s i p 允许客户动态地注册一个固定位置，可通过一个公开的类似于 e - m a i l 的地址找到它 报文结构灵活，s i p 的报文结构使它比同类的协议如h 3 2 3 ( 使用i t u 的a s n 1 编码标准) 更容易进行新应用扩展，显得更加简便、灵活。 设备间功能分布，s i p 使请求可以动态地路由通过使功能分布的不同设备和 使请求通过相关设备。 协商支持特性，因为在一个呼叫上，客户间可通过媒体和协议扩展来协商一 个特殊呼叫，所以s i p 有很强的适应性。因此，s i p 可用于建立任何类型的媒体 会话，包括声音、视频和消息 信令与媒体分离，在s i p 中，信令与媒体的路径是完全独立的，信令与媒体 用不同的路由通过不同的物理网络上的独立设备。 2 1 4s ip 与h 3 2 3 的比较 h 3 2 3 是由国际电信联盟( i t u - t ) 提出来的，它的出发点是改变传统电话 的传输方式，从电路交换变成分组交换，以适应i p 网络的分组交换成为i p 电话。 而s i p 侧重于因特网上的应用，i p 电话只是其中的一个应用。 4 h 3 2 3 和s i p 都是基于分组交换网络的应用层多媒体通信控制( 信令) 协议。 它们实现的信令功能基本相同，也都利用r t p 作为媒体传输的协议，但h 3 2 3 是 一个相对复杂的协议。由于推出阵营的不同，两者的设计风格截然不同，下面对 他们的不同之处做些比较。 h 3 2 3 和s i p 的设计初衷都是作为多媒体通信的应用层控制协议，因此它们 能实现的信令功能基本相同，也都是利用r t p 作为多媒体传输协议。h 3 2 3 沿用 的是传统的实现电话信令的模式，比较成熟，已经出现了不少h 3 2 3 产品，但实 现相对复杂得多。h 3 2 3 符合通信领域传统的设计思想，进行集中、层次式控制， 采用h 3 2 3 协议便于与传统的电话网相连。s i p 协议借鉴了其它因特网标准和协 议的设计思想，在风格上遵循因特网一贯坚持的简练、开放、兼容和可扩展性等 原则，比较简单，但推出时间不长，协议正在发展中。 s i p 的设计原则：其基本思想是在互联网环境中，组建一个平面结构的、可 用于点到点对话的系统。s i p 设计原则是尽量应用现有的i e t f 协议，简单、 灵活、容易实现、容易开发新业务。 h 3 2 3 的设计原则：适用于分组网络，包括语音、数据和视频及其组合的多 7 基于s i p 协议的会议服务器实现 媒体通信，目标业务包括电话会议和电视会议，技术内容主要是分组网络上 实现多媒体通信的系统定义和控制过程。h 3 2 3 主要用于实现多媒体会议， 能够支持的应用有白板，数据共享，视频会议等。 表2 1h 3 2 3 与s i p 协议比较 缪嘲书鬻珊j 帮谠粥誓势。8 。帮。馈绣7 镪枇缪够糍 _ 乏翼薹荔：缮鬻善篡了纛，、譬鬈焉。器i 曦：冀“荔蒺覆镌t 1 ，i 一锄黜。o ，篇瓿i ：0 j 锄i 所属组织 i t ui e t f 目前状况 完善正在不断完善中 当前应用较为广泛地应用于运营商处于迅速发展阶段 a s n 1 和压缩编码规则的 消息编码格式纯文本，类似于h t t p 二进制方法 通过h 2 4 5 协议描述终端 使用s d p 协议作为媒体协 媒体协商能力，非常细致完善，同 时也很复杂。 商的补充 多媒体传输协议 r t pr t p 消息包的大小大小 为会议提供一个多点控制 s i p 实现多媒体会议缺少 多媒体会议必要的组件，需要添加会 单元m c u 议服务器 第三方控制不支持支持 通过表2 1 比较可以看出h 3 2 3 是一个非常复杂的体系。h 3 2 3 的复杂性体 现在它所含的协议组件的综合运用上，这些组件包括h 2 2 5 0 ，h 2 4 5 ，h 4 5 0 等。 这些协议的使用并没有明显的分界线，大部分的业务要求联合使用，例如：实现 呼叫转移同时要用到h 4 5 0 ，h 2 2 5 0 和h 2 4 5 协议。 s i p 协议则简便，易于实现。s i p 只使用一个请求就可以包含所有必须的信 息。每一个s i p 头部字段都由一些数值与参数构成，这些数值和参数包含丰富的 信息。基本的可提供交互操作的s i p 电话信令只需用4 个头部字段( f r o m ，t o ， c a l i - i d 和c s e q ) 和3 个请求类型( i n v i t e ，a c k 和b y e ) 更重要的是s i p 独有第三方呼叫控制功能，该功能允许一个终端在第三方终 端的命令下创建或拆除到其它终端的呼叫。当被控终端执行这些命令时，控制终 端可以获得当前状态信息。这样，控制方就很容易地控制本地的会话执行。这类 8 第二章s i p 协议及相关技术介绍 似于传统电话中智能网的控制机制。这个s i p 特有的第三方控制功能可以帮助实 现电话会议系统的管理，可以给系统管理员提供丰富的管理与控制功能。 由此可以看出，h 3 2 3 发展比较成熟，占有一定市场，而且在某些特定的应 用上( 如：i p 电话) 具有一定优势，而s i p 在基于分组交换网络的应用具有绝 对优势。因此它们将在今后一段时间内并存。 2 2s lp 网络架构 s i p 是基于客户机服务器( c 1 i e n t s e r v e r ，c s ) 结构的。基本分为用户 代理和网络服务器。 用户代理( u a ) 包括两部分，一部分是用于完成呼叫的发起和接收的用户代 理客户机( u a c ) ；另一部分是用于应答呼叫，并代表用户返回响应的用户代理服 务器( u a s ) 。这两部分其实是同一个物理实体，不同的功能实体。 网络服务器包括：代理服务器、重定向服务器、注册服务器、定位服务器 代理服务器( p r o x ys e r v e r ) - 接受到呼叫请求后，通过地址解析确定被叫 方的地址，然后将请求转发到下一跳服务器或接收方。代理服务器并不响应 用户请求，只是转发请求。在转发请求之前，代理服务器可以改写原请求消 息中的内容。 重定向服务器( r e d i r e c ts e r v e r ) ：接受到呼叫请求后，通过地址解析确定 被叫方的地址，然后将被叫方的地址信息发回给呼叫方，让呼叫方直接向下 一跳服务器发送请求。 注册服务器( r e g i s t r a rs e r v e r ) ：接收u a 的注册请求，完成用户地址的保 存 定位服务器( l o c a t i o ns e r v e r ) ：帮助重定向服务器或者代理服务器获得呼 叫参与成员的地址。 以上几种服务器可共存于一个设备，也可以分布在不同的物理实体中。s i p 服务器完全是纯软件实现，可以根据需要运行于各种工作站或专门设备中。 u a c ，u a s ，p r o x ys e r v e r ，r e d i r e c ts e r v e r 是在一个具体呼叫事件中扮演 的不同角色，而这样的角色不是固定不变的。一个用户终端在会话建立时扮演 u a s ，而在主动发起拆除连接时则扮演u a c 。一个服务器在正常呼叫时作为p r o x y s e r v e r ，而如果其所管理的用户移动到了别处，或者网络对被呼叫地址有特别策 9 基于s i p 协议的会议服务器实现 略，则它将扮演r e d i r e c ts e r v e r ，告知呼叫发起者该用户新的位置。 图2 1s i p 网络架构 2 3sip 消息结构 s i p 协议消息包括两部分，请求消息和响应消息。s i p 消息的一般格式为： s i p 消息= 起始行( 请求行状态行) 水消息头( 1 个或多个头部) c r l f ( 空行) 消息体 2 3 1s ip 请求消息 请求消息的起始行为请求行( r e q u e s t l i n e ) 。请求行的格式如下所示，由 方法名、请求u r l 和协议版本组成，各部分之间均用一个空格字符进行分隔。除 此之外，请求行必须用回车换行( c r l f ) 字符表示行终结。 r e q u e s t l i n e = m e t h o d r e q u e s t u r i 口s i p - v e r s i o nc r l f s i p 协议中共定义了六个主要的方法来完成会话：i n v i t e 、a c k 、c a n c e l 、 o p t i o n s 、b y e 和r e g i s t e r 。 i r v l t 卜用来邀请用户或应用程序加入某会话。在i n v i t e 请求的消息体 中可对被叫方被邀请参加的会话作以描述，如主叫方可接受的媒体类型、发出的 1 0 第二章s i p 协议及相关技术介绍 媒体类型及一些参数等。对i n v i t e 请求的成功响应必须在响应的消息体中说明 被叫方愿意接受哪种媒体类型，或者说明被叫方发出的媒体。 a c k 用于证实u a c 已收到对于i n v i t e 请求的最终响应，和i n v i t e 消息 配套使用。 c a n c e i - 一用于取消一个正在进行的请求，对于已完成的请求则无影响。 o p t i o n s _ 用于询问服务器能力如果服务器认为它能与用户联系，则可 用一个能力集响应o p t i o n s 请求。对于代理和重定向服务器只需要转发此请求。 b y 卜用于结束一个已完成的请求。用户代理客户机用b y e 请求向服务器 表明它想释放呼叫。b y e 请求可由主叫方发出，也可由被叫方发出。呼叫的一方 在释放呼叫前必须发出b y e 请求，收至i b y e 请求的这方必须停止发送媒体流给请 求方。 r e g i s t e r 一用于客户机向s i p 服务器注册。 2 3 2s lp 响应消息 响应消息的起始行为状态行( s t a t u s l i n e ) ，状态行由协议版本、状态码 和与状态码相关的文本描述组成，各个部分之间用一个空格字符进行分隔。状态 行的格式如下所示： s t a t u s - l i n e = s i p - v e r s i o n s t a t u s - c o d e r e a s o n p h r a s ec r l f 除状态行的尾部可使用回车换行c r l f 字符之外，状态行内不允许出现c r l f 字符。其中： s t a t u s - c o d e ( 状态码) ：该参数为一个3 位的十进制整数，用于指示请求 消息的执行响应结果； r e a s o n - p h r a s e ( 原因) ：该参数用于对s t a t u s - c o d e 参数进行简单的文本 描述。客户机不必检查或显示r e a s o n p h r a s e 参数。 s i p 协议共定义6 类状态码，其中状态码的第1 位数字用于指示响应类型，后 两位数字表示具体响应。协议规定状态码为“1 0 卜1 9 9 之间的响应用“i x x 一 进行标识，“2 0 卜2 9 9 ”之间的响应用“2 x x 进行标识，依此类推。 i x x ：临时响应，表示请求消息正在被处理。 2 x x ：成功响应，表示请求已被成功接收，完全理解并被接受。 3 x x - 重定向响应，表示需采取进一步附加的操作以完成该请求 4 x x - 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 基于s i p 协议的会议服务器实现 户机请求。 5 x x ：服务器错误，表示服务器无法完成合法请求。 6 x x 全局故障，表示任何服务器无法完成该请求。 2 3 3s ipu r i s i p 请求消息中r e q u e s t u r i 用来标识要请求的资源，它可以是s i pu r i 、 s i p su r i 或一般的u r i s i p su r i 指明安全地连接所请求的资源，通常是指采用了t l s 传输协议。 s i pu r i 和s i p su r i 具有相同的格式： s i p ：u s e r ：p a s s w o r d h o s t ：p o r t ； u r i p a r a m e t e r s ? h e a d e r s s i p s ：u s e r ：p a s s w o r d h o s t ：p o r t ；u r i p a r a m e t e r s ? h e a d e r s u r i 中的主要部分定义如下： u s e r ：任意的用户名称； p a s s w o r d ：任意的密码。如果存在的话，它紧跟在用户名后面并用一个冒号 隔开； h o s t n a m e ：网络主机的域名，或者是数字形式的i p 地址( i p v 4 或i p v 6 ) ； p o r t ：指明请求发送的端口，大部分方案都为协议指定一个默认的端口，也可 以指定一个十进制形式的端口，并用冒号与主机隔开； u r i p a r a m e t e r s ：u r i 参数加在主机端口后，并用分号隔开，使用以下形式： p a r a m e t e r n a m e “= p a r a m e t e r s v a l u e h e a d e r s ：u r i 中可以包含头字段。头字段用问号与前述字段隔开，头字段 问以符号“ 分隔。 2 3 4 头字段 s i p 头字段的语法和语义定义与h t t p 头字段定义基本相同。s i p 消息的头 字段格式遵循r f c 2 8 2 2 中所定义的通用头字段格式定义规则。头字段格式如下所 示，头字段名和字段值之间用字符“： 进行分隔。 f i e l d n a m e ：f i e l d v a l u e s i p 协议中最主要的几个头字段定义如下： f r o m ：所有请求和响应消息必须包含此字段，以指示请求的发起者。服务器 将此字段从请求消息复制到响应消息 t o ：该字段指明请求的目的接收方，其格式与f r o m 相同，仅第一个关键词 第二章s i p 协议及相关技术介绍 代之以t o 所有请求和响应都必须包含此字段服务器将此字段从请求消息复制 到响应消息。 c a l li d - 该字段用以唯一标识一个特定的邀请或标识某个客户机的注册请 求。该字段的一般格式为：c a l li d ：本地标识 主机，其中，主机应为全局定义 域名或全局可选路i p 地址。服务器将此字段从请求消息复制到响应消息。 c s e q ：命令序号，用于标识客户机发出的不同请求由一个十进制表示的 3 2 - b i t 无符号整数和请求方法组成。客户在每个请求中应加入此字段，它由请 求方法和一个十进制表示的3 2 - b i t 无符号整数组成。序号初值可为任意值，其 后具有相同的c a l li d 值，但不同请求方法、头部或消息体的请求，其c s e q 序 号应加l 。重发请求的序号保持不变。a c k 和c a n c e l 请求的c s e q 值与对应的 i n v i t e 请求相同，b y e 请求的c s e q 值应大于i n v i t e 请求，由代理服务器并行 分发的请求，其c s e q 值相同。服务器将请求中的c s e q 值复制到响应消息中去。 v i a ：该字段用以指示请求经历的路径。它可以防止请求消息传送产生环路， 并确保响应和请求的消息选择同样的路径。 c o n t a c t ：该字段用于i n v i t e 、a c k 和r e g i s t e r 请求以及成功响应、呼叫进 展响应和重定向响应消息，其作用是给出其和用户直接通信的地址，用户可以与 此u r i 建立进一步的通信。 2 4sip 事务 s i p 是一种事务协议( t r a n s a c t i o n a lp r o t o c 0 1 ) ，一个s i p 事务由单个的请 求和与之相关的应答组成。这些应答包括0 个或者多个临时应答以及一个或者多 个最终应答。对于请求是i n v i t e 的情况( 称为一个i n v i t e 事务) ，该事务还包括 客户机向服务器发送的一些a c k 确认。 事务分为客户端事务和服务器事务，客户端事务发送请求，接收响应，而服 务器端事务发送响应，接收请求。两者事务都是一种逻辑功能，包含在任何实现 此功能的实体中。图2 2 表示s i p 实体间的事务关系。 对u a c 和出站服务器而言，u a c 执行的是客户事务，出站服务器执行的是服务 器事务。但对于出站服务器和入站服务器而言出站服务器执行的是客户事务，而 入站服务器执行的是服务器事务，入站服务器与u a s 之间的关系也类似。因此对 u a 和有状态代理服务器( s t a t e f u lp r o x y ) 而言，一端执行的是客户事务，而另 1 3 基于s i p 协议的会议服务器实现 一端执行的是服务器事务。 出站服务器入站服务器 图2 2s i p 实体