（交通信息工程及控制专业论文）基于SIP协议的多级IP电话会议系统研究.pdf

摘要 随着计算机网络的普及以及计算机技术、通信技术的不断发展，基于计算机网络的 v o 疋技术正悄然改变着我们的日常生活。v o p 技术以其安全、高效、节省开支的特点， 越来越多的被政府部门和各企业采纳为重要的通信方式。 现行v o p 领域协议标准主要有由n u 提出的h 3 2 3 协议和由m t f 提出的s 口协议。 由于h 3 2 3 协议提出时间较早，发展较为成熟，所以是现行电话会议系统所遵循的主要 标准。自从1 9 9 9 年m t f 提出s p 协议之后，由于s 口协议的简单、开放、兼容以及可 扩展性等优点而得到了快速的发展，不过由于s p 协议提出时间较短，协议并不是很成 熟，特别是s p 协议缺少会议控制的相关标准。因此，研究基于s m 协议的p 电话会议 系统具有极大的实用价值。 本文在研究s 口协议的基础上，结合电话会议系统在高速公路应用的实际需求，提 出了一种基于s m 协议的多级m 电话会议系统的实现模型。在会议实现方面，通过对 紧耦合式会议模型的改进，提出并实现了一种分层结构的会议模型。在功能上，实现了 实时监控、点对点通话、电话会议、多级管理、电话录音和故障接管等功能，并从实现 流程上将系统分为六个模块来分别设计。在系统实现过程中，对s i p 协议扩展技术、语 音网关技术、混音技术以及系统的安全技术等方面进行了理论研究和具体应用设计。 在实现了系统模型后，我们对该系统进行了测试。实验表明，本系统达到了系统设 计的要求，可以满足企事业单位对电话会议系统的应用要求。 关键词：s i p ，多级，电话会议，故障保护 a b s t r a c t a 1 0 n gw 油w i d c s 阳洳a p p n c a t i 册o f 唧u 衙t 、) i ，o r ka n d 咖c e 硒i n g l yd e v e l 叩0 f c o m p u 衙如dc o m m u n i c a t i o n 慨t u l o l o g y t l l ev o m 眦l m o l o g yb 硒e d0 nc o n l p u t e rn 咖o r ki s c h 锄百n go u rn v 懿q u i e n y - a s 锄s a f e ，e f ! f i c i e n t 卸dc o s t s a v i n gt c c h n o l o g y n l ev o m w mb e u s 酣勰姐c 0 删c 缅n t e c h n o l o g yb ym o f c 觚d 瑚r eg o v e m m e n td e p 拙n t s 锄dc n t e l p r i s e n o w a d a y s ，v o pp r o t o c o ln l a i j l l yh a v et 、阳p r o t 0 c o l s ，o n ei s 1 3 2 3p r o p o s e db yr i w l m e m eo t i l e ri ss pp r o t i d c o l p r o p o s e db y t f t h eh 3 2 3p r o t o c o li s m a i l is t 卸d a r do f t c l c c o l l f e r e n c es y s t e mb e c 肌0 fi 坞m a t u r e 血n 砸o n b u ts i i l c et t l e s mp r o t o c o lw 弱 p m p o s e db y 也t f y e a r1 9 9 9 ，d u et 0i t ss 妇p h c i 吼0 p e n i n g ，c o m p a t i b i 哆锄de x t e n s i b i i i 劬 s mp r o t o c o lh 弱b 啪d e v e l o p e dr 印i d l y b e i l l gp r o p o s c df o rs u c has h o r t 血舱，i tw mb ea 乒e a tv a l u et os t i l d ya n da c t u “z e l e 口t e l e c o n f e 佗n c es y s t e l 皿b 硒e d0 ns m d 印e n d i n g 柚a 1 ) ，z i i l gs p p r o t o c o l 孤dc o n s i d 甜n go f 删n e e d so ft e l e c o n f e r c n c e s y s t e mi i ll l i g h 附a y t h i s 也e s i sp u tf 0 刑a r d a 删蚯一l e v e l 口t e l e c o n f 醯c cs y s t c mb 硒e do n s pp i - 0 t o c 0 1 t h es y s t c mi n c l u d e sr e a l 一缸em o n i 0 0 血g ，m e m b e rm 锄a g e m e n t p o i n tt 0p o i n t c o 枷n i c a t i o n ，t c l c c o n f e l 他n c e ，舢l t i l e v e lm 衄a g e m e 峨r e c o r d i l l g 强df 撕l tp r o t e c t i o 玛 d u 血g l ea c t i l a l i z i l l g0 fs y s t e i 玛t l l em e s i sm a d ead e e p l yt l l e 0 叫s m d y 觚da p p l i c a l i o n d e s i g l li n 妣l i n o l o g yo fg a t e w a y 挑d i om i 】【i n g 缸ds y s t 锄s 哪 a 腑l es y s t e mm o d e lw 勰i n l p l e i m n t e d ac o m p r e h 锄s i v et e s t w 硒p r e c c d e d e x p e r i r n tr e s u l ts h o w st 1 1 a tt 1 1 es y s t e mh 勰r c h e d 血ed c m 柚do fd e s i 鄹j n 岛柚di tc 锄a l s 0 m e e t sn l ed e m 柚d so ft e l e c o n f e r c n c eu s i l l gi ne n t 唧r i s e k e yw o r d s ：s mm u l t i - l e v e l ，t e l o n f e r e n c e ，f a u l tp m t e c t i o n 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：多呢，厄卅年易月扩日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 别雅轹形嗽 易了年6 月矿日 。罗年月6 日 长安大学硕士学位论文 基于s i p 协议的多级i p 电话会议系统研究 1 1 研究背景 第一章绪论 随着人类经济、政治及文化活动的不断发展，人与人之间的信息交流愈来愈频繁。 会议成为人类社会生活中交流信息不可或缺的重要方式。在人们的日常工作中，出差开 会是一件非常平常的事，特别是对于经常需要飞往各地参加会议的现代社会的工作人员 来说，频繁的出差开会更是一件让人头疼的事。 电话会议系统为异地召开会议提供了一种方便的解决之道。电话会议系统使人们摆 脱了空间上的桎梏，能够随时随地的召开会议，同时也省去了耗时、费力的长途旅行， 节省了开支。电话会议系统的一个最大的好处就是能够消除因距离产生的与会者之间的 交流障碍，再现实地会议效果。目前，电话会议作为一种先进的通信手段，已经越来越 多的被政府部门和各企业采纳为重要的通信方式。 同时传统的电话会议系统，虽然能够满足一般的交流需求，但是由于一些特殊部门， 如高速公路，在地域上比较分散，而且在管理模式上已不仅限于本地的管理，更多的情 况是路段全程的管理、路网全域内的管理，出现了诸如“片区划分一、“大站管小站 、“一 站多点等管理新模式，要求通过内部对讲系统实现管理中心一收费站车道的三级或 多级调度。这样不仅系统架构复杂，而且传输线路往往也较长( 从几百米至几十公里) ， 所以，传统的音频对讲系统受到了颇多的限制，无法满足在运营管理上的要求。这就要 求我们要因地制宜的对传统的电话会议系统做出改进，以适应实际情况中多级管理的需 要。 1 2 电话会议的发展 2 0 世纪9 0 年代初，n u t ( h l t e m a t i o 船lt e l e c o 删n i l n i c a l i o 璐u n i ，国际电信联盟) 推出了基于电路交换的i s d n 和专线网络的h 3 2 0 标准，为各种产品在网络上的互通提 供了保证。随着p 网络技术的迅猛发展，1 9 9 6 年6 月，r i - u t 又制定了基于分组交换 网络的视频会议标准h 3 2 3 协议族，用于h 3 2 0 视频会议系统向分组交换网络过渡。 第一章绪论 h 3 2 3 会议系统由网守( g k ) 、h 3 2 3 终端、网关( g w ) 、多点控制单元( m c d 等实体组 成。h 3 2 3 系统在开放式网络平台和应用平台上进行视频通信、多媒体监控、多媒体呼 叫中心、数据会议等业务。( h 3 2 3 ) 协议具有资源利用率高、协议互通性高等特点。目前 国内中国联通、中国电信、中国铁通、中国网通等运营商先后开通面向公众运营的视讯 会议业务都是基于h 3 2 3 协议框架的。但是基于h 3 2 3 的会议系统实现较为复杂、开发 成本高、扩展性和伸缩性有限。 随着人们对h t e m e t 技术的兴趣不断增长，正t f ( h t e n l e te n 百n e e 血g 协kf o r o e ，互 联网工程任务组) 借助p 网络的成功经验，于1 9 9 9 年9 月推出了基于口网络的多媒体 会话信令协议s m ( s e s s i i n i t i a t i o np r o l d c o l ，会话初始协议) 的第一个版本融 c 2 5 4 3 ； 2 0 0 2 年6 月，t f 的s p 工作组又发布了r f c 3 2 6 1 ，以取代l 强c 2 5 4 3 。 近年来，在建设下一代网络的过程中发生了一个很明显的变化：很多厂商都开始将 下一代网络的协议标准向s 口方向倾斜。s m 成为追逐的标准，最大的优势在于开发简 单，同时s m 具有继承性，对于拥有传统网络的运营商来说，s p 在网络发展过程中， 无疑是一个承上启下最好的切入点。2 0 0 0 年前后，3 g p p ( r 1 1 l 硼g e n e r a t i o nm o b i l e ) 已选择 把s 口作为第三代移动通信系统多媒体域的控制协议。微软也在其m s n 中集成了对s 口 协议的支持，逐渐抛弃使用h 3 2 3 协议的n e t m e 嘶n g 系统。s m 正向许多新领域延伸， 它己成为m 多媒体通信系统最有发展潜力的会话控制协议。 由于s 协议初期不支持多点会议功能以及管理控制功能，随着匝t f 组织的 n 咖o r kw 硎【i i l gg r o u p 制定标准砌1 c 4 3 5 3 ( af 咖n e w o r kf o rc o n f ；玳n c i n g w 油l e s e s s i o ni n j d a l i o np t o t o c 0 1)与r f c 4 5 7 9(s e s s i o n蛳撕o n p r 0 眦o l ( s 聊c a u c o n 们l - c o 吐耻n c i i l gf o r u s 贸a g e n t s ) 规定了s p 会议系统的框架与呼叫流程，使得s p 会议系统得以完善。随着网络应用的普及，基于m 网的s p 多媒体会议系统正逐步替 代h 3 2 3 成为主流。 1 3 系统的提出及特点 随着网络日益深入到人们的各个方面，改变着人们生活和工作的方式，网络会议系 统能够使人们能够不受空间的限制，自然地、有计划的举行会议，也避免了耗时费力的 交通旅行，对现阶段建设节约型社会也是一种促进。利用p 网络技术传送语音及各种 多媒体信息的v o 口技术不断创新。因此，利用方便快捷的v o m 技术传送语音信号替 2 长安大学硕士学位论文 代传统的电信业务已经成为大势所趋。 当前专业的多媒体会议主要才用h 3 2 3 及s 口这两种协议。h 3 2 3 协议是由国际电 联提出的，是一种兼顾传统呼叫流程和p 网络特点发展而来的成熟的开放标准体制， 由于吸收了很多电信网的组网、互联和运营的经验，能够与传统的电信网很好的互通， 而基于h t 锄c t 环境的s p 协议以其更加灵活便捷，可方便的与其他互联网协议结合提 供丰富的口多媒体服务。基于s p 协议的电话会议系统与原有的h 3 2 3 协议的会议系 统相比有如下优点p l 】： 协议的扩展性好：s 协议处于不断丰富的过程中，s 口的设计者在保持其核心 协议简洁的同时，为其建立了强大的扩充机制。协议扩充主要体现在消息的扩 充上，包括消息的三个基本部分：消息类型的扩充，消息头的扩充，和消息体 的扩充。s 疋基于文本的方式决定了各种扩充工作变得十分简便。 对移动性的支持：s 协议天然具有对移动性的支持，s p 的动态注册机制，使 用户端移动变得十分方便。用户在接入s 网络时，首先向当地的注册服务器 发出注册请求，将自己的s 口i j l 也和口地址告诉注册服务器，并且在会话进行 中，用户移动到新的位置，也可以通过他一d 眦重新建立新的会话来实现切 换。 s p 特有的组播功能：在支持电话会议方面，h 3 2 3 标准完全由多点控制单元 m c u 来执行会议控制功能，所有参加会议的端点都向m c u 发送控制消息，所 以m c u 可能会成为瓶颈，导致无法召开大型电话会议。而s p 协议是针对分布 式呼叫模型设计的标准，具有分布式组播功能，其组播功能不仅便于会议控制， 而且简化了用户定位，族群邀请等，还能节约带宽。 1 4 研究内容与目标 随着基于s 口协议的v o 口电话技术越来越普及，为企业部门定制小型化的电话系 统已经成为可能。本文根据高速公路的实际管理需要，研究了基于s p 及其相关协议技 术，提出了构建的多级口电话会议系统的设想。 本论文主要研究的内容为： 系统分析s i p 及其相关协议，利用s i p 协议实现点对点通话，并在此基础上研究 如何对s i p 协议进行扩展，从而实现系统的会议功能。 第一章绪论 分析现有的会议模型以及会议流程，在此基础上实现多级会议系统模型，并根 据此模型设计出系统的管理模型，设计出会议过程中的控制流和音频流。并且 提出了在遇到故障时的解决方案。 对系统进行扩展，分析语音网关技术，研究s 口会议系统和传统的p s t n 的通讯 方式。 研究混音算法，在此基础上对原算法加以优化实现。 分析了系统可能面临的典型攻击，设计了针对文中电话会议系统的安全机制框 架。 本论文的研究目标为通过对s 口协议的分析和扩展，实现一个完整的电话会议系统， 包括建立一个分布式的系统结构，在此基础上设计一个分级的会议管理模型，并实现系 统的各项功能，包括成员管理、话机注册、状态显示、会议管理，故障接管等。 4 长安大学硕士学位论文 2 1sip 概述 第二章s ip 协议及技术分析 s 一1 】( s c s s i o ni n i 吐a t i o np r o t o c a l ) 称为会话初始化协议，是由匝t f ( c t e n 西n e e f i n g 佻kf o 代e ) 提出的一个在基于口网络中，实现实时通信的一种多媒体通信 协议，主要用于发起会话，协议定义了会话的创建、修改和终止的过程。会话中的成员 通过单播或多播联系的网络来通信，同时它通过代理和重定向请求到用户当前位置来支 持用户移动性，s m 不需要与其他任何特定的会议控制协议捆绑。 2 1 1s ip 协议功能概况 s 口是一个应用层的控制协议，可以用来建立、修改、和终止多媒体会话( 或者会 议) 。s p 也可以邀请参与者参加已经存在的会话，比如多方会议，媒体也可以在一个已 经存在的会话中方便的增加( 或者删除) 成员。s 坤公开支持名字映射和重定向服务， 这个用于支持个人移动业务，用户可以使用一个唯一的外部标志而不用关联他们的实际 网络地点。s p 在建立、维持和终止多媒体会话协议上，支持以下5 个方面： 用户定位：检索终端用户的位置，用于通讯。 用户有效性：检查用户是否愿意参与会话。 用户性能：检查媒体和媒体的参数。 建立会话：在呼叫方和被叫方建立会话参数。 会话管理：包括发起和终止会话，修改会话参数，激活服务等等。 s m 并不是一个垂直集成的通讯系统，可能叫做是一个部件更合适，它既可以用作 其他t f 协议的一个部分，也可以用来构造完整的多媒体架构。这些架构包括，实时 数据传输协议r 1 1 p b 3 1 用来传输实时的数据并且提供q o s 反馈，实时流协议s r t p 【4 5 1 用 于控制流媒体的传输，还有会话描述协议s d p 【6 】用于描述多媒体会话等，但s 口的功能 组件并不依赖于这些协议。 s p 协议本身不提供服务，但是s p 作为基础，可以实现不同的服务。比如，s 口 可以和s d p ( s e s s i o nd e s 撕p t i p r o t o c 0 1 ) 会话描述协议一起构建会话过程。s p 并没 有提供会议控制服务( 比如议席控制或者投票系统) ，也没有指定会议该怎样管理，s 口 可以管理建立在其他的会议控制协议上的会议。 5 第二章s i p 协议及技术分析 2 1 2s ip 协议结构解析 s m 是一个分层的协议，意思是说s 协议由一组松散关系的处理层次组成。协议 分层描述是为了允许功能的描述可在一个部分跨越几个元素，它不指定任何方式的实 现。当我们说某元素包含某层，我们是指它顺从该层定义的规则集。 s m 的最底层的是它的语法和编码层。编码方式采用扩展的b n f ( b a c k l l s n a l l rf 咖 g r a m m 砌范式。 第二层是传输层。它定义了一个网络客户端如何发送请求和接收应答，以及一个服 务器如何接收请求和发送应答，所有的s 要素都包含传输层。 第三层是事务层。事务是s m 的基本组成要素，所谓事务，就是客户端发送请求给 服务器，然后由服务器对该请求的响应。事务层负责处理应用层消息的重发、将收到的 响应匹配至请求，并处理应用层超时事件等。用户代理客户端u a c ( 1 l s e ra g e mc l i e n t ) 完成的任何事情都是由一组事务构成的。 第四层是事务用户层( t r 趾s a c d o nu s e r ) 。每一个s m 实体，除了无状态代理( s t a t e l e s s p o f x y ) ，都是一个事务用户。当一个事务用户发出请求时，它先创建一个客户事务实例， 并且将请求消息、目的p 地址以及端口号传递给这一客户端事务实例。事务用户既可 以创建客户事务，也可以取消客户事务。 2 1 3s ip 消息类型 s p 是一个基于文本的协议，以文本的形式表示消息的语法、语义和编码，由客户 端发起请求，服务器响应请求。s 口的服务器与客户端之间的通信主要是通过s 消息 来完成的。总的来说，s p 消息可以分为两类：请求消息( 咖u e s t ) 即从客户端到服务 器的请求，响应消息( r e s p o 璐e ) 即从服务器到客户端的应答。 s p 消息都是由一个起始行( s t a n h n e ) 、一个或多个字段( f i e l d ) 组成的消息头、一个 标志消息包头结束的回车换行( c l ) 以及作为可选项的消息体( m e s s a g eb o d y ) 组成。 其格式如下： s 消息。起始行 掌消息包头 回车换行 【消息体】 上面s i p 消息格式的a b n f 定义中的木表示该字段可有多个。其中s i p 消息的起始行 6 长安大学硕士学位论文 又定义为： 起始行= 请求行状态行 下面就请求消息和响应消息分别做介绍： l 、请求限e q u e s t ) 消息： 请求消息的起始行是请求行( r e q u e s t l i i l e ) 。请求行的格式如下所示，由方法名 ( m e t l l o d ) 、请求u l 也( r 蜘u e s t u m ) 和协议版本( s 口一v ，e 璐i ) 组成，各部分之间用 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 l ) 字符表示行终结。 r e q u e s t - n e 2 m e m o d 量b q u e s t - u ms p v t 嬲i o nc i 江f s p 协议中共定义了六个主要的m e 1 0 d 来完成会话：r e g i s t e r 、巧n e 、a c k 、 c a n c e l 、o p t i o n s 和b y e 。 r e g i s t e r ( 注册) _ r e g i s t e r 用于客户端向s p 服务器注册列在t 0 字段之后 的地址信息。 n r i e ( 邀请) 心舵用于邀请用户参加会话。在请求中的消息体 对会话加以描述。服务器可以使用2 0 0o k 响应会话邀请。 a c k ( 确认响应) a c k 请求用于终端向服务器证实它已经收到了对玳v 玎e 请 求的最终响应。a c k 确认消息只响应巧n e 请求。a c k 确认响应中的的f 舳、t 0 、 c a u m ，c s e q 字段的值由对应的矾姗请求的相应字段的值复制而来。 o 】玎i o n s ( 可选方式) 用于一个u a 来查询另外一个u a 或者p r o x y 服务器的能 力。对于代理和重定向服务器只要转发此请求，不用显示其负载。 b ( 结束方式) b y e 请求可以同d r i e 请求那样被转发，可由主叫方发出 也可以由被叫方发出。呼叫的一方在释放呼叫前必须发出b y e 请求，收到b y e 请求的 这方必须停止发媒体流给发出b y e 请求的这方。 c a n c e l ( 会话取消) _ c a n c e l 请求用于取消一个c a l l d 。c a n c e l 请求中 的c a l l d ，t 0 ，c s c q 的数字部分及f 如m 字段和原请求的对应字段值相同，从而使 c a n c e l 请求与它要取消的请求匹配。 邛汴卜唧方法是对s i p 协议的扩展，用于传递会话中产生的与会话相关的控 制信息，如i s u p 和i s d n 信令消息。 r e q u e s t - u 可以是一个s p 或者s p su 砒，也可以是一个通用的u 赳，用来标识 要请求的资源。 s 口一v c 璐i o n 是当前使用的s p 版本，这个s m 版本串是大小写不敏感的，但是在实 7 第二章s i p 协议及技术分析 现中必须发送大写。 2 、s p 响应消息： 响应消息的起始行为状态行( s t a t l l s n 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 i l s i 血地= s i p v e 璐i o ns t a t u s c o d er e 嬲o n p h r 弱ec r l f 状态行( s t a m s l i 鹏) 以协议版本开始，接下来是用数字表示的状态码( s t a m s c o d e ) 及相关的文本说明，最后以回车键结束，各个元素间用空格字符( s p ) 间隔，除了在最 后的c i u 序列号，这一行别的地方不允许使用回车或换行字符。 s t a t u s - l m e = s i p v 吣i o ns ps t a t u s c o d es pr e a s o n p 】| l r 弱ec r l f 例如：s 耽o1 0 0t r 咖g 其中“s 驯2 0 ，表示当前所用的s p 协议版本是2 o 。“1 0 仃， 是状态码。“t r y i i l g ”，是对状态码的说明，表示下一个节点的服务器已经接收到了这个 请求但还没有执行这个请求的特定动作( 比如，正在打开数据库的时候) 。 s p 协议中用三位整数的状态码( s t a m sc o d e ) 和原因值( r e 邪o nc 0 d e ) 来表示对请求 做出的回答，状态码用于机器识别操作，原因短语皿e 嬲o n p h 栩s e ) 是对状态码的简单文 字描述，用于人工识别操作。其格式如下： s t a t u s c 0 d e = lx x ( h f o m 嘶o n ) j2 x x ( s u c c e s s ) i3 x x ( r e d c d o n ) i4 x x ( c u 锄t - e 盯0 r ) l5 x x ( s e r v i c e e 册r ) j6 x x ( g 1 0 b a l f a i l u r e ) je x t e n s i o n c o d e 状态码的第一个数字定义响应类别，在s m ，2 o 中第一个数字有6 个值，定义如下： l x x ( 讪o n a l ) ：标志了对方服务器正在处理请求，并且还没有决定最后的应答， 1 x x 响应为临时应答，也就是消息性质的应答，它们不是可靠传输的。不会导致客户端 传送一个a c k 应答。 2 x x ( s u c c e s s ) ：行动已经成功地收到，理解和介绍。 3 】【x ( r e d i i 优d o n ) ：为完成呼叫请求，还须采取进一步的动作。 4 x x ( c u e n te r r o r ) ：请求有语法错误或不能被服务器执行。客户机需修改请求，然后在 重发请求。 8 长安大学硕士学位论文 5 x x ( s e r v e fe 盯o r ) ：服务器出错，不能执行合法请求。 6 x x ( g l o b a lf a n u r e ) ：任何服务器都不能执行请求。 2 1 4s ip 消息头字段 s p 协议的消息头在语法规则和定义和类似于唧协议。头字段的格式为：首先 是字段名( f i e l dn 锄e ) ，后面是冒号，然后是字段值。其格式如下： m e s s a g e - h e a d e r = f i e l d n 觚坨：【f i e l d v a l u e 】c i u f 1 、通用消息头( g e 嗍l - h e a d 盯) 通用头字段适用于请求消息和响应消息，包含的主要字段如表2 1 ： 表2 1s 口消息通用头字段 字段字段代表的含义 a 请求消息经过的路径 f i l o m 请求消息的发起者 t 0请求的目的接受方 i ：伽t a c t 给出一个i j l 也，用户可以与此i j l 也建立进一步的通信 c a u i d 唯一标识特定邀请或者某个客户机的注册请求 c s e q 标识服务器发出的不同请求 d a 协首次发出请求或响应的时间 u s 肾a g e n t 含有与发起请求的用户代理客户机有关的信息 e n c d p d 表明内容经过了加密处理，这种加密为端到端的加密 e x p 的 给定了消息( 或者内容) 过期的相关时间。 2 、实体头( e n d t y h e a d e r ) 实体头字段用于定义与消息体相关的信息。包含的主要字段如表2 2 ： 表2 2s 口消息实体头字段 字段 字段代表的含义 c 叩t c m e n c o d i n g 表明消息体上添加应用的内容编码方式 c t e n t - k n g 也表明消息体的大小 c 伽帕n t d p c表明消息体的媒体类型 9 第二章s i p 协议及技术分析 2 1 5s ip 对话流程 s p 协议的呼叫方式主要有代理和重定向两种方式，下面通过一个代理方式的呼叫 例子来具体说明s 协议的呼叫建立过程口一。 j a c k s i p 代理 g r e e n ( 1 ) i n t e。 ， 伫n t e、 ， 。 0 1 1 8 0 振铃 、 ( 4 ) 1 8 0 振铃 、 f 乳2 0 0 0 k 。( 6 ) 2 o k ( 7 ) a c k ，r 1卜 ： 会话 ： ny ( 8 ) b y e f 9 1 2 0 0 0 k w o r k c o l l a g e c o m 1 9 2 16 9 0 61 x i a n c o m 1 9 2 16 9 0 2 3 图2 1s 口消息传递程图 图2 - 1 给出了s p 呼叫建立的过程，主叫j a c k 所在域的代理服务器是 s i p ：w o r k c o l l a g e c 锄，被叫g i 优n 所在域的代理服务器是s i p ：x i 柚c 0 驰当j a c k 呼叫g i 优n 时，x i 锄c o m 域的代理服务器路由这个请求到g i 优n 的位置：s i p ：g i 优n 1 9 2 1 6 9 o 2 3 。 l 、从j a c k 发送d n e 到s p 代理：j a c k 的用户代理将g i 优n 的公用地址放在1 o 字段和请求u r j 中，用户代理增加一个有它自己地址的a 标题头，并创建一个有s d p 会话描述符的消息体。j a c k 想要在切d p 端口2 0 0 0 2 接收包含p c m 编码语音的r 1 p 分 组。这个请求被送往在x i 觚c o m 域的代理，因为请求i j l u 域部分是) 【i 觚c o m ，s m 消息 为： 环兀es i p ：c 眈 x i 觚c 0 ms 母陀o a ：s ) 2 0 厂l m pw i d r k c o u a g e c o m ：5 0 6 0 f 幻m ：j a c k t o ：( h 髓 c a l l d ：l2 3 4 5 6 7 8 w o r k c o n a g e c o m 1 0 长安大学硕士学位论文 c s e q ：1d e c o n t a c t ：j a c k c o n t e n t b p e ：a p p l i c a t i o 眺d p c 0 n t e n t k n g t l l ：1 5 4 v = 0 o = j a c k2 8 912 3 4 5 2 62 8 912 3 4 5 2 6 玳4w o r k c o l l a g e c o m s ；l c t u s t a l k f - o r a w h n e c = 玎呵41 9 2 1 6 9 o 1 1 4 t - 00 m = 卸d i o2 0 0 0 2r ，r p 黼o 2 、s p 代理发送d r r e 到g r 优n ：在x i 锄c o m 域的s p 代理收到d n e 请求， 请求u r i 的主机部分是骶e n ，代理知道可能在s m ：骶e n 1 9 2 1 6 9 o 2 3 这个位置找到 g r e e n ，因此，它创建一个有m 钮位置作为请求切r i 的新的d 胍，并将它的地址 1 9 2 1 6 9 o 6 l 加到请求中作为一个v i a 标题头。消息体并没有改动，s 口服务器一般并不 修改消息体，其中，所创建的新的d r i e 和a 标题头如下： d es i p ：骶朗 1 9 2 1 6 9 0 2 3s 疋2 o a ：s i 2 0 ，i p1 9 2 1 6 9 o 6 1 3 、发送临时应答到代理：当收到d n e 请求时，的用户代理就必须 开始报警，因此它返回一个临时应答，宣布开始待命了。a 标题头是从收到的d e 中拷贝过来的，它们将保证应答首先穿过代理( 1 9 2 1 6 9 o 6 1 ) ，然后到达j a c k 的用户代理 ( w o r k c o l l a g e c o m ) 的u d p 端口5 0 6 0 。( h 吼的用户代理将一个c 锹标题头加到含有 咖可以被直接找到的地址s p 切 也的应答中，从现在开始，后续请求将被直接从j a c k 的用户代理传送到g r e 即的用户代理，骶e n 的用户代理也将一个标记参数加到t o 标 题头中，说明g i e n 当前使用的s p 用户代理。标记信息可帮助j 们k 区分那些在一个路 径中的派生代理尝试以多个地址联系g i 优n 的情况下应答。为了避免使j a c k 的用户代理 产生误解，每个g f e 钮的用户代理将用一个不同的标记回答，s p 消息如下： s 删2 o1 8 0r i n g i n g v i a ：s 口2 o ，im p1 9 2 1 6 9 o 6 1 v i a ：刀p 2 0 舢d pw o r k c 0 u a g e c o m ：5 0 6 0 f 如m ：j a c k 1 1 第二章s i p 协议及技术分析 t 0 ：g r e e n ；t a g = 3 1 4 1 5 9 c a l l d ：12 3 4 5 6 7 8 w o r k c 0 u a g e c o m c s e q ：1d n e c o 北瓶：c h 4 、代理发送临时应答到j a c k ：一旦收到这个d n e 请求，g 嗽n 的用户代理就得 去掉有它自己地址的a 标题头，并且将应答发送给包含在下一个a 标题头的地址。 这个代理不再做过多的动作。s 口消息如下： s 毗o1 8 0 胁百n g a ：s 玎p ，2 q 刑d pw o r k c o u a g e c o m ：5 0 6 0 f 如m ：j a c k t 0 ：g 他胁 ；t a 9 2 3 1 4 1 5 9 c a l l d ：12 3 4 5 6 7 8 w o r k c o u a g e c 0 m c s e q ：1 玳v 珊 c o n t a c t ：g r n 5 、e n 发送最终应答到代理：当接受了这个呼叫，他的用户代理返回它的 s d p 会话描述符，它将在切) p 端口4 1 0 0 0 接收r t p 分组。s 口消息如下： s 皿i 2 0 2 0 0 0 k a ：s 疋2 o 厂l m p1 9 2 1 6 9 0 6 1 a ：刀p 2 0 舢d pw o r k c o u a g e c o m ：5 0 6 0 f b m ：j a c k 1 0 ：g r n ；t a g ；31 41 5 9 c a u d ：1 2 3 4 5 6 7 8 w o r k c o u a g e c o m c s e q ：1 矾v n e c o m a c t ：g l 优n 6 、代理发送最终应答到j a c k ：代理服务器像它路由前面临时应答一样路由最终应答， 换句话说，它去掉第一个a 标题头，并且将应答送往包含在下一个a 中的地址。s 口 消息如下： s l 2 0 2 0 0 0 k a ：刀p ：，2 0 巾d pw o r k c o u a g e c o m ：5 0 6 0 f r o m ：j a c k 1 2 长安大学硕士学位论文 1 o ：g 嘣吼 ；t a 9 2 3 1 4 1 5 9 c a u d ：12 3 4 5 6 7 8 w o l r k c o l l a g e c o m c s e q ：1 小n e c o n t a c t ：骶e n 7 、j a c k 发送a c k 到( h 即：当j a c k 的用户代理收到“2 0 0o k 最终应答时，它发 送一个a c k 请求，这个a c k 被直接送往朗的用户代理，它的地址包含在刚收到的 c o m a c t 标题头中。s 口消息如下： a c k s i p ：g i 优n 1 9 2 1 6 9 o 2 3s 刀p ：2 o a ：m 2 0 舢d pw o r k c o u a g e c o m ：5 0 6 0 f t o m j a c k t 0 ：c h 胁 ；t a g = 3 1 4 1 5 9 c a u m ：12 3 4 5 6 7 8 w o f k c o u a g e c o m c s e q ：1a c k c o 北蛾：j a c k 8 、j a c k 发送b y e 到g r e 朗：当j k 准备结束这个呼叫时，他的用户代理发送一个 b y e 请求，使用不久前收到的c o 北蛾标题头，这个b y e 请求也被直接送往g 嗽n 的 用户代理。这个时候，c s e q 已经被增加了，这个b y e 请求属于一个新事务。s 口消息 如下： v i a ：m 2 叭丌) pw o r k c o u a g e c o m ：5 0 6 0 f m m ：j a c k t 0 ：g r n ；乜吗= 3 1 4 1 5 9 c a l l - d ：l2 3 4 5 6 7 8 w o r k c o u a g e m c s e q ：2b y e c 0 n 瞰：j a c k 9 、g i 优n 发送最终应答到j a c k ：g r e 的用户代理收到了b y e 请求，终止语音会话， 并且为这个b y e 请求返回一个“2 0 0o k 应答，s 口消息如下： s l 2 o2 0 0o k a ：玎) 2 0 舢d pw o r k 册u a g e c o m ：5 0 6 0 f 幻m ：j a c k t b ：g r i 渤 ；t a g = 31 4 1 5 9 1 3 第二章s i p 协议及技术分析 c a l l - d ：1 2 3 4 5 6 7 8 w o r k c o l l a g e c o m c s e q ：2b y e c o n t a c t ：j a c k 至此，本次语音通话结束。 2 2sip 协议与h 3 2 3 协议的比较 h 3 2 3 和s p 分别是通信领域和h l t e m e t 两大阵营推出的建议。h 3 2 3 的提出是企图 把p 电话当作是传统电话，只是在传输方式上有所改变，由电路交换改成了分组交换。 而s 疋协议则更侧重于将m 电话作为h l t e m e t 上的一个应用，较其它的应用( 如f 】限， e m a i l 等) 增加了信令和q o s 要求，它们支持的业务基本相同，也都是利用r 1 p 作为 媒体传输的协议。它们主要在以下几个方面存在区别。 l 、协议结构：h 3 2 3 并不是一个单一的标准，而是一个关于m 环境中实时多媒体 应用的完整标准族，对于呼叫的建立、管理和所传输媒体格式等各个方面都有严格而完 善的规定。s 口协议从严格意义上讲是一个实现实时多媒体应用的信令标准，由于它采 用了基于文本的编码方式，使得其在应用上具有很大的灵活性、扩充性和兼容性。在 h 3 2 3 系统中，终端主要为媒体通信提供数据，功能比较简单，而对呼叫的控制、媒体 传输控制等功能的实现则主要由网守( g a t e k c e p e r ) 来完成。而s 采用c e n 塌e 盯 结构的消息机制，对呼叫的控制是将控制信息封装在消息头域中，通过消息传递来实现 的。s p 系统将网络设备的复杂性推向了网络终端设备，它的终端比较智能化，不仅仅 提供数据，而且还提供呼叫控制信息，因此更适合构建智能型的用户终端。 2 、复杂性：在消息组成方面，h 3 2 3 定义了上百个基本元素；而s i p 只有3 7 个头 部( 基本规定3 2 个，另外5 个用于呼叫控制的扩展) ，每个头部含有少量的值和参数， 但包含了更多的信息。由4 个头部m 、f 幻m 、c a u d 、c s c q ) 和3 个类型的请求( d r i e 、 a c k 、b y e ) 就可实现一个基本的可交互操作的s mi n t e m c t 电话。在协议栈结构上，h 3 2 3 使用多个子协议，并且它们之间没有清晰的界限，有些业务需要在多个协议之间交互， 协议之间的功能也存在着重复：而s p 由于只使用一个含有所有必要信息的消息，防火 墙或代理就可以不为每个呼叫保持状态，而只为各个请求保持状态。这样防火墙或代理 的实现和实际应用时用户通过它都比较简单。可以看出，s p 协议比h 3 2 3 协议要简单 得多。 1 4 长安大学