（计算机应用技术专业论文）nat环境下基于sip的voip+server的研究与实现.pdf

北京邮电大学硕士学位论文 摘要 随着网络应用的快速发展，v 0 口业务也随之发展起来。但是，为缓解口地 址不够用，以及基于安全考虑而提出的网络地址翻译( n a t ) 技术却因为无法让 语音透明穿越，而成为v 。口发展中的难点问题。本文重点介绍了s i p 协议和网 络地址翻译技术，比较了v o 坤的两种主流协议s i p 和h3 2 3 ，分析了现有的几 种语音穿越n a t 的解决方案，并在此基础之上提出了不对己有n a t 设备做任何 改动，通过修改标准的s i p 系统功能，以及对s d p 协议进行扩展来实现基于s i p 协议的语音透明穿越n a t 的解决方案，并在l i r m x 平台下实现了这一系统。 【关键字】 v o i p 、s i p 、h3 2 3 、r t p 、r t c p 、s d p 、n a t 、b 2 b u a 。 第l 页共6 9 页 北京邮电大学硕士学位论文 a b s t r a c t v o i c eo v e ri p t e c h n o l o g yd e v e l o p sw i t h t h e r a p i dd e v e l o p m e n to fn e t w o r k a p p l i c a t i o n s t h et e c h n o l o g yo f n e t w o r ka d d r e s s 螽a n s l a t o r a t ) w h i c hh a sg r o w n u pf o r t h es o l u t i o no fi pa d d r s s s s h o r t a g ea n dn e t w o r ks e c u r i t yh a sb e c o m et h e p r o b l e m o ft h ed e p l o y m e n to fv o t i p , t h i sp a p e ri n t r o d u c e ds i pa n dn a t t e c h n o l o g y a n dc o m p a r e dt h em o s ti m p o r t a n tt w op r o t o c o l so f 、b 舻s t pa n dh 3 2 3 a n a l y z e d s o m ee x i s t i n gm e c h a n i s m sf o rt h et r a v e r s a lo f1 pv o i c et h r o u g hn a tw e p r o p o s e d o u rn e x , vs o l u t i o nb ym o d i f y i n ga n de x t e n d i n gt h es i pa n ds d p p r o t o c o l sa n di nt h i s s o l u t i o nt h en a ti s c o m p l e t e l yi g n o r a n to f t h o s ep r o t o c o l sw eh a v ei m p l e m e n t e d t h i ss y s t e mu n d e rt h ee n v i r o n m e n to f l i n u x 添锣v o r d s 】 v o ms i p , h 3 2 3 ，r t p , r t c en a t , s d p , b 2 b u a 第2 贾共6 9 页 北京邮电大学硕士学位论文 l - 1 研究背景 第一章前言 随着网络技术、处理器技术的快速发展，i n t e r n e t 用户正在飞速的增长，网 络通信的速度以几何缀的速度提高，同时通信费用也在大幅度的降低。毋须置疑， t n t e m e t 己瘦兔当令壁赛豫公众交换电话嚣( p u b l i cs w i t c h e d t e l e p h o n e n e t w o r k p s t n ) 以外的第二大豳际通信网络。 当蓠i n t e r n e t 蘸痰餍鼙盏广泛，麓若骨干网速率的嵩速增长，接入溺速率麓 不断提高，i n t e r n e t 上的业务正从窄带走向宽带，非实时走向实时， v b l p ( v o i c eo v e r i n t e m e tp r o t o c 0 1 ) 业务就是其中的一类重要的业务。 v o i p 是通过对语音信号避行数字化编码、压缩处理成帧，然后转换为i p 数 据包在l i p 网终上进行健输，来达到在撩网络上进荦亍谬音通信题的的披术。它漫 大的优势是熊广泛遣采用i n t e m e t 帮全球i p 互连的环境，菲常廉价的提供语音、 传真、视频和数据等业务如统一消息、虚拟电话、虚拟语音传真邮箱、查号 韭务、i n t e m e t 蜉叫孛心、i n t e m e t 呼叫警理、瞧粳会议、迄子灏务、传龚存镶转 发和各种信息的存储转发等。l l i 嚣兹在v o i p 镊域有嚣个完全熬立戆信令协议：国琢邀联电信标漆部 ( i n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o n s u n i o n 。t e l c o m m u n i c a t i o ns t a n d a r d i z a t i o n s e c t o r ，i t u t ) 的h 3 2 3 协议簇2 1 和因特网工程任务组( i n t e r n e t e n g i n e e r i n g t a s k f o r c e ，i e t f ) 瑟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 ) 协殴p j | 4 5 1 。两种协议稽眈较 而言有以下几点异同： l 。 嚣+ 3 2 3 窝s i p 戆实瑗靛售令功毵基本裙澎，帮稳嚣实时绩输协议( r e a l - t i m e t r a n s p o r tp r o t o c o l ，r t p 峥j ) 作为媒体传输的协议。但两者的设计风格截然不 同，这是出于其报出的两大阵营( 电信领域与i n t e r n e t 领域) 都想沿袭自身 鹩传统。n 3 2 3 是溶国际惫联提高采的，它祀v o i p 当作是众所周知的传统电 话，只是传输方式由电路交换变成了分组交换，就如同模拟传输变成数字传 翁、弱轴魄缆抟输变残了光纤传簸。嚣s i p 受g 铡蘩子终i p 迄话馋为i n t 。m e t 上的一个应用，较其他应用( 如f t p ，e ，m a i l 等) 增加了信令和服务质慧 ( q u a l i t yo f s e r v i c e ，q o s ) 的要求。h 3 2 3 推出较早，协议发展得比较成熟； 鸯子荬采麓鼹是簧统静实瑗电话信令匏模式，便予与魂育瓣电话黼互遥，僵 2 重+ 3 2 3 慕鬟基予a s n1 ( a b s t r a c t s y n t a x n o t a i o n n o 1 ) 帮珏缩编弱疑巅静二 进制方法表示其消息。a s n 1 通常需要特殊的代码生成器来进行词法和语法 分析。而s i p 是基于文本的协议，以文本形式表示的消息的词法和语法分手厅 裁 i 蓼篱举。s 臻游怠俸部徐采霜会话描述协议( s 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 1 ) 进行描述，s d p 的格式也比较简单。 第6 蕊共6 9 贾 北京邮电大学硕士学位论文 3s i p 的会话请求过程和媒体协商过程是一起进行的，因此呼叫建立时间短， 而在h3 2 3 中呼叫建立过程和进行媒体参数协商的信令控制过程是分开进行 的。 4h3 2 3 为实现补充业务定义了专门的协泌，如h 4 5 01 8 1 等，而s i p 只要充分 利用己定义的头域，必要时对其进行简单扩展就能很方便地支持补充业务或 智能业务。 5h3 2 3 进行集中、层次式控制。尽管集中控制便于管理( 如便于计费和带宽 管理等) ，但是当用于控制大型会议电话时，h3 2 3 中执行会议控制功能的多 点控制单元很可能成为瓶颈。而s 1 p 类似于其他的i n t e r n e t 协议，设计上就 是为分布式的呼叫模型服务的，具有分布式的组播功能。 总之，h 3 2 3 符合通信领域传统的设计思想，进行集中、层次控制，采用h3 2 3 协议便于与传统的电话网相连。s i p 模式的优点是与i n t e r n e t 紧密结合，在风格 上遵循因特网一贯坚持的简练、开放、兼容和可扩展等原则，适于开发新的、与 互联网结合的语音应用；其缺点是在组网、管理、运营、计费方面的考虑还有待 成熟，在与传统p s t n 网的互联互通方面还有待完善。但我们应该看到s i p 简单 灵活、分布式控制等优点。随着软交换等技术的发展，s i p 必将取代h3 2 3 ，成 为邛领域内运用最广泛的信令控制协议。 1 2v o i p 关键技术及所面临的问题 1 2 1v 0 讲关键技术 传统的p 网络主要是用来传输数据业务，采用的是尽力而为的、无连接的 技术，因此没有服务质量保证，存在分组丢失、失序到达和时延抖动等情况。数 据业务对此要求不高，但话音属于实时业务，对时序、时延等有严格的要求。因 此必须采取特殊措施来保障一定的业务质量。v o i p 的关键技术包括信令技术、 编码技术、实时传输技术、服务质量( q o s ) 保证技术、以及网络传输技术等。 1 控制信令技术 媒体的传输技术保证了话音的传输，而控制信令技术保证电话呼叫的顺利实 现和话音质量，并且可以实现各种高级的电话业务。目前被广泛接受的v o i p 控 制信令体系包括i t u 的h 3 2 3 系列和i e t f 的会话初始化协议s i p 0 1 。 2 媒体编码技术 话音压缩编码技术是i p 电话技术的一个重要组成部分。目前，话音和图像 压缩技术发展十分迅速，已经研究开发出很多高效率的压缩编码技术。 话音技术还包括静音检测技术和回声消除技术。静音检测技术可以有效剔除 静默信号，从而使话音信号占用的带宽要求进一步降低；回声消除技术利用数字 滤波器技术来消除对通话质量影响很大的回声干扰，保证通话质量。这点在时延 相对较大的分组网络环境中尤为重要。 1 1 第7 页共6 9 页 l l 豪酆毫失学硕士攀位绝文 3 服务质量( q o s ) 保证技术 在话音和多媒体通信的服务质量方面存在标准统一问题。迄今较普遍采用资 源预露协议( r e s o u r c e r e s e r v a t i o n p r o t o c o l ，r s v p 9 1 ) 和用于业务质量监控的实 时传输控箭协议( r e a l + t i m et r a n s p o r tc o n t r o lp r o t o c o l ，r t c p 6 玲来麓免网络镧 塞，保障通话质量。 4 i n t e r n e t 话音分缍馋输技术1 在i p 网中传输层有两个并列的协议：t c p 和u d p 。t c p 是酉i 向连接的，它 提供离可靠性缀务；u c p 是无连接懿，它捷供蕙效率黥蔽务。高可靠诖静t c p 用于一次传输爱交换大量报文的情况，高效率的u d p 用于一次交换少量的报文 或实时性要求较高的情提。 媒体实时传输技术，主要采用实时传输协议r t p 。r t p 提供具有实时特征的、 端到端的数据传输业务，可以月来传送声音和图像数攥。通常r t p 的协议数攫 单元楚用u d p 分组来墩载静。而且为了尽量减少时延，话音净倚通常都很斑。 下图表示一个i p 话音分组的结构，图中i p ，u d p 和r t p 的控制头都按最小长度 诗舅。 r”1r一 l i p 头 l u d p 头 1r t p 头i v o i c ep a y l o a d l r a i n 2 0 字聱r a i n 8 字节 r a i n 1 2 字节1 0 或2 0 字节 图1 1 基于r t p 的i p 话音分组 囊上蚕露爵着基，这耱礤话音努缝兹开镑很大，约惫6 6 8 0 。于是有 入提出了组合r t p 分组的概念，如下阌所示： | i p u d p 头r t p 头 多个逶鼹 袋爝这翳缀合复恩方法戆确可以大大提毫传辕效率，但是嚣羲迸秃标准。 r t p 本身没有提供任何确保及时传送的机制，也没有提供任何传输质量保i 正 的规制，n n a 务度量完全由下层网络敬质量表决定。溺对，r t p 不保涯数据包 按序号传送，静使下层阏络提供可靠性传送，也不能保证数据包的顺序到达。包 含在r t p 中的序列号就是供接收方重新对数据包排序之用。 与r t p 福配套的翳一个协议是r t c p 协议。r t c p 是r t p 的控制协议，它 用于监视业务质量并与正在进行的会话者传送信息。 1 2 2v o i p 发展所1 勖i 临的问题 当前的i f 协议( i p v 4 ) ，是在1 9 8 1 年由r f c 7 9 1 标准化的。尽管它现在已非 常成熟，取得了巨大的成功，但是随菪用户数爨的增加，网络带宽的成倍增长， 新的鹰灞需求瓣出现，已经暴露岛其当初设计不是的遗方，逐渐箍出过时的征兆。 第8 受共6 9 贾 北京邮电大学硕士学使论文 i p v 4 瑟蕊鲍最大酶离题楚缝垃爨源耗尽淄题，这个蠢题慧i p v 4 本身存在豹缺貉 只有对其进行较大的修改才能解决。 疑2 0 遣纪9 0 年代轫嗡亲，窝际上已经开始讨论下一代豹羚汝议 零系了。 经过多年的讨论，各种方案的比较权衡，下一代的i p 协议体系目前已缀基本制 定完成，并分配了版本号6 ，称为i p v 6 1 】。但是由于i p v 6 要考虑到与现有网络 的兼容褴问题，以及其体实施过程中的一些不可知因素，砰v 6 取代i p v 4 还需要 州日。 为了缓解臻缝址短缺的压力以及鏊于安全考虑，人稍提出了网络嫩圭丘翻译 ( n e t w o r ka d d r e s st r a n s l a t i o r ，n a t i “】【1 2 】) 技术，该方案能有效缓解i p 地址不够 分配觞耀题，具体办法戆是在露邦网终申侵鼹内部她垃，通过n a t 把虑部遗址 翻译成合法的r p 地址在i n t e r n e t 上使用。这样做可以在定程度上缓解i p 地址 不够用的问题，由于其简单易实现，现在已经得到广泛的应用。 然而，存在n a t 设备后的i p 语音和视频设备仅有内部口地址，这些地址在 公众网上是不可路由的，这样就严重地制约了i p 电话和视频会议的应用。解决 这令霾纛龟裁畿为诵臻发震中鬃关重要豹事清。 董3 研究曩的 我们研究的曝的是设计出基于s i p 协议的，在不对n a t 设餐的配鬟进行任 何修改、不对其有n a t 功能静设备避行任何升缀的前爨下，使得语音透明通道 n a t 的解决方案。并开发出一套符合r f c 标准的软件，完成n a t 环境下口终 漩之闰羹楗遘售瓣测试。本论文薅重于蘩予s i p 瓣v 。蛰s e r v e r 黢繇究与实王燕。 1 4 实现情况 经过几个月的研究和开发，我们最终在l i n u x 平台上完成了该软件。在经过 了一系列戆测试，著彀褥了琵好豹效票盾，我弱议为，本方案及实褒其有以下功 能： n a t 蠹裙s i p 终湍透过来叁p r o x ys e r v e r 蓑鲮信惑鑫动识烈n a t 环境， 如果在n a t 内部，s i p 终端通过与p r o x ys e r v e r 建立t c p 常连接的方式 进行通信。 在s i p 系统中加入b 2 b u a ( b a c k - t o - b a c ku s e ra g e n t ) 服务器【i 3 | ，完成 对预付费用户的计费并通过对s d p 的扩展来完成n a t 内外部礤终端的 语音透信。 修改s i p 系统中的p r o x ys e r v e r ，加入对n a t 的判断，并在注册时修改 n a t 内部鹰户黪联系售惑。 r e g i s t e r r e d i r e c ts e r v e r 在用户注册时生成每个用户的s u b s c r i b e r c o n t a i n e r ，其中龟含联系每个鹰户鲍所簿盼路由信息。当用户发起呼日l 1 请求时，该服务器生成角户的c o n t a c tl i s t 并完成下一跳寻址功能。 第9 页凝6 9 页 北京邮电大学硕士学位论文 第二章协议简介 要解决语音穿越n a t 问题，主要问题实现信令和媒体流的通信。下丽重点 会绥本论文蹶涉及鳃信令控毒l 协议s i p ，会话接述协议s d p ，酷及媒体数实时传 输协议r t p 。 2 1s i p 协议概述 s i p 诲议是一个甭予建立，鬻改释终止多媒体会话瀚应用罄控制协议雕“。 它是i e t f 多媒体数据和控制体系结构的一部分。该协议大量借浆了成熟的超文 本健竣协议( h y p e rt e x tt r a n s f e rp r o t o c o l ，h t t p ) 蛰议，荠且其有易扩展，易 实现等特点。 2 1 1s i p 功能概述 1 4 歪翔s i p 名字掰熬含漆一一瘸子发越会话。它可以甏来剑建、修改以及终结 多个参与者参加的多媒体会话进程。参与会话的成员可以通过组搔方式、单播连 劂或者两卷结合的形式进行通信。 s i p 中有客户机和服务器之分。客户机是指为了向服务器发送请求而与服务 器建立连接的应用程序。用户助理( u s e r a g e n t ) 和代理( p r o x y ) 中含有嚣户机。 藏务器蔻耀于商客户祝笈出的请求提供骚务并圄送应答静应用程序。共有涸类基 本服务嚣： 籍户助理服务器( u s e ra g e n ts e r v e r ，u a s ) ：当接蓟s i p 请求时它联系 用户，并代表用户返回响应。 代理鼹务器( p r o x ys e r v e r ) ：代表其它客户祝发起请求，既充当鼹务器 又充当客户机的媒介程序。在转缴请求之前，它可以改写原请求消息中 的态容， 懿定向服务器( r e d i r e c ts e r v e r ) ：它接收s i p 请求，并把请求中的原地 业映射成零个或多个薪地址，返嬲绘客户楗。 淀册服务器( r e g i s t e rs e r v e r ) ：它接收客户机的注册请求，完成用户地 皴的注赡。 用户终端程序往往需要包措用户助理客户机和用户助理服务器。代理服务 嚣、重定向服务器和注鼹服务器可以作为公众性的网络服务嚣。在s i p 中还经裳 疆到定位服务器的概念，但是定位驻务器不属于s i p 服务。 s i p 在设计上充分考虑t x t 其它协议斡扩展适应性。它支持诲多辨地皱描述 帮寻丘，包括用户名 主祝圭| 垂垃、被嘲号码 p s i n 网关魄址、酱通电话的插述 等。这样，s i p 主叫按照被叫地址就可以识别出被叫在传统电话网上的位凝，然 第1 0 虿其6 9 页 北京邮电大学硕士学位论文 后通过一个与传统电话网相连的网关发起并建立呼叫。s 1 p 最强大之处就是用户 定位功能。s i p 本身含有向注册服务器注册的功能，也可以利用其它定位服务器 d n s ( d o m a i nn a m e s y s t e m ) 、l d a p ( l i g h t w e i g h td i r e c t o r y a c c e s sp r o t o c 0 1 ) 等 提供的定位服务来增强其定位功能。 s i p 共规定了六种信令：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 、 r e g i s t e r 。其中i n v i t e 和a c k 用于建立呼叫，完成三次握手，或者用于建 立以后改变会话属性；b y e 用以结束会话；o p t i o n s 用于查询服务器能力； c a n c e l 用于取消已经发出但未最终结束的请求；r e g i s t e r 用于客户向注册 服务器注册用户位置等消息。 s i p 协议支持三种呼叫方式：由用户助理服务机( u s e r a g e n t c l i e n t ，u a c ) 向用户助理服务器( u a s ) 直接n 乎n t t ，由u a c 在重定向服务器的辅助下进行重 定向呼叫和由代理服务器代表u a c 向被叫发起呼叫。 s i p 协议可以与其它协议相互合作，例如：r s v p 用于预约网络资源，r t p 用于传输实时数据并提供服务质量( q o s ) 反馈，r t s p ( r e a l t i m es t r e a m p r o t o c 0 1 ) 用于控制实时媒体流的传输，s a p ( s e s s i o na n n o u n c e m e n tp r o t o c 0 1 ) 用于通过 组播发布多媒体会话，s d p 用于描述多媒体会话。但是s i p 协议的功能和实施并 不依赖这些协议。 2 1 2s i p 协议操作概述刚1 本节对协议的基本操作加以介绍。在s i p 环境中，主叫和被叫是靠s i p 地址来 识别的。发出s i p 呼n q 时，主叫首先查询合适的服务器的位置，然后发出一个s i p 请求。最普通郇j s i p 操作就是邀请( i n v i t e ) 。除直接到达被叫外，s i p 请求也 可能被重定向或引发出一串由代理发出的新的请求。用户可以f 。然焉伐瑾餮务器蠢定位鼹务返回翁遗址发送一个s i p i n v i t e 请求( 第4 步) ，用户助理服务器提醒被叫( 第5 步) 并返回一个成功指 示绘代理服务器( 第6 步) 。代理服务器肉主叫返固成功消息( 第7 步) 。圭叫再 向被b q 发送一个a c k 请求( 9 9 8 步) 表示确认该潸怠。注意：a c k 请求也可以不 经过代理服务器宜接发送给被叫。所有的请求和响应拥有相同的c a l l i d 。 s i p 响应 非s i 晰观 图2 2s i p 重定向服务器例 土鹜中，重定向疆务器浚n r n v i t e 请求( 第1 步) ，阐样与定位服务器联系 ( 第2 、3 步) 。然后重定向服务器将得到的地址返回主叫( 1 9 4 步) ，而不是亲 霆与鼓叫联系。主b 薅一个a c k 遗求寒确认( 第5 步) 。然螽主撬鬟穗霹粒c a l l i d ， 更高的c s e q 甸第一个服务器返回的地址发如一个新的请求( 第6 步) 。在图例中 呼叫成功( 第7 步) 。主叫和被叫腭一个a c k ( 第8 步) 完成握手过程。 2 1 2 5 用户定位 在整个呼叫过程中，被叫会在不同的终端系统间转移。它可以向s n 。l r 务器 动态注毋爨蕊位置。定位服务器可戆会鼹刘其它鲶协议，捌? t l f i n g e f ( r f c l 2 8 8 ) ， r w h o i s ( r f c 2 1 6 7 ) ，l d a p ( r f c l 7 7 7 ) ，基于组播的协议或者是独立于操作系统 的机制来动态确定用户所在的终端系统。由于用户可能同时在多个主机登聚，或 者定位鼹务器含鸯不确凌信惑，定位鼹务器可能会返回多个遣蛙信惑。s i p f l 受务 器会将结果合并成食有零个或多个地址的列表。 不屡鳃暇务器对牧到瓣恁蛙列表会有不霹静撩捧。s p 霆定窝驻务器将缝鸯上 列表作为c o n t a c t 头域返回给客户。s 婵代理服务器可以顺序地或并行地呼叫这些 辩1 4 页共6 9 页 北京邮电大学硕士学位论文 地址直到呼叫成功( 2 x x i 应) 或者被叫拒绝呼叫( 6 x x d 向应) 。采取顺序试呼 的方式，代理服务器就可以实现“任意点传播”( “a n y c a s t ”) 服务。 如果s i p 代理服务器要转发一个s i p 请求，它必须将自己加入该请求的v i a 头域 之首。v i a 头域保证了响应能够按原路返回，同时也可以避免循环请求。为了使 内部路由信息对被叫和外部网络屏蔽，在响应返回时每个经过的主机必须把它对 应的v i a 域去掉。每个代理服务器都必须检查是否在向v i a s e n t b y 、v i a r e c e i v e d 或v i a m a d d r 参数中列出的主机发送请求。 一个s i p 请求可能经过多个代理服务器。如果其中一个将请求分支( 即代理 服务器接收到邀请后发出多个请求) ，则某个客户可能独立地接收到同一个请求 的多个拷贝。每个拷贝含有相同 c a l l 一1 3 3 。用户助理客户必须返回状态码相同的 响应。重复的请求不被认为是错误。 2 1 2 6 对现有会话的改动 在某些情况下，需要对现有会话的参数作改动。这是靠重发i n v i t e 请求来实 现的。重发的请求包含新的或不同的消息头或消息体来传输新的信息，但必须用 同一个c a l l - i d ，并且它t 5 勺l c s e q 要比以前从该客户向该服务器发送的所有请求的 c s e q 都高。 例如，正在交谈的双方还想加一个用户，组成多点会议以提高效率。其中的 一方用新的组播地址向第三方发出邀请，同时用新的多点会话描述和原来的呼叫 标识向第二方发送一个i n v i t e 请求。 2 1 2 7 注册服务 客户可以发送r e g i s t e r 请求使代理服务器或重定位服务器知道它的地址 也可以用这个消息向服务器建立它的呼叫特性。 2 1 3s i p 协议特性【3 1 1 4 1 2 1 3 1 最小状态 一个会议会话或呼叫包括一个或多个s i p 请求一响应事务。代理服务器并不 一宴要保持呼叫的状态，当然也可以保持。服务器可以将定位服务的结果缓存， 以提高效率。 第1 5 页共6 9 页 北京邮电丈学硕士学位论文 2 1 3 2 底层协议中枢 s i p 协议对下蕊韵传输菇稚瘸络瑶作激小的程设。下麓可以提供可靠的或不 可靠的数据报或字节流服务。 在困特网土，s i p n 以使用t c p 绒u t d p 作为传输涛汉。u d p 允许应甭程序更仔 细地控制消息的定时和重传、允许进行并行查询而无须为每一个漪求建立t c p 连 接并且允许使用缎罐( m u l t i c a s t ) 。 路由器更注意监听s i pu d p 数据报，而t c p 协议使得消息包通过防火墙或 n a t 更窖翁。 如果使用t c p 协议，s i _ p 可以用一条或多条连接与服务器联系或改变现有会话 煦参数。嗣一s 弹呼叫的不月请求可以酌愤采鼹一条永久连接或多条连接。 2 1 。3 3 基于文本 s i p 协议使用基于文本的i s 0 1 0 6 4 6u t f 一8 格式，便于用j a v a 、p e r l 、t c l 等语言实糯，矮子诿试，跫重要敬爱使s 器j # 常灵滔劳荔予扩震。麓予s i p 访1 议是 用于启动多媒体会议而不是传输多媒体数据，使用文本格式带来的开销不会很 大。 2 1 4s i p 统一资源定位器( s i pu r l ) 1 3 1 1 4 】 s i p u i u 用于s i p 消息中，表示请求的发起者( f r o m ) 、当前目的地( r e q u e s t - u r i ) 积最终接嫂豢( t o ) ，还攫予指定鬣定是遮垂( c o n t a c t ) 。s i pl r k l 瞧可 阻嵌) 、w e b 页面或其它超链接表示某个用户或服务可以通过s i p 来访问。当用于 超链按时s i pu r l 表示使用i n v i t e 方法。 在s i p 消息中，u r l 用来指定请求的源和目的地址、重定向地址和请求的当 前地址。邋常所有的这些域都包含s i pu r l s 。 s i pb n l 是不隧分大小焉的。对u r l 的比较包括所有的参数。 s i p 头域可以镪含n o n 。s i pl r r l 。例如：如栗个电落瞧s i p 缓入禹黪稠， 那么s i p f r o m 头域就可能包含p h o n e u r l 。 2 1 5s i p 消息概述l 4 s i p 是旗子文本夔按议，搜露t s 0 1 0 6 4 6 字符集u 疆一8 播式。发遴方必须c r l f 结柬一行，接收方也必须亲自解析c r 和l f 寐得到行结束符。除了字符集的区别 以外，s i p 协议的许多消息谬法和头域与h t t w t 1 棚同，需要注意的是，s i p 协议 并不是h t t p 游议的扩震。 第1 6 趸共5 9 页 北京邮电大学硕士学位论文 与h t t p 不同，s i p 也可以用u d p 。多个s i p 事务可以通过同一个t c p 连接或 u d p 数据报传送。一个u d p 数据报的长度( 包括所有报头) 不应大于通路的最大 传输单元m t u ( m t u 可知) 或1 5 0 0 字节( m t u 不可知) 。 s 口消息可以是客户发给服务器的请求或服务器对客户的响应。 s 口消息= 请求j 响应 s i p 请求和响应消息都使用r f c 8 2 2 规定的通用消息格式，包括开始行、一个 或多个消息头、一个空行( c r l f ，表示消息头的结束) 以及一个可选的消息体。 s i p 消息= 开始行 t 消息头 空行( c r l f ) 消息体】 开始行= 请求行i 状态行 消息头= ( 通用头 j 请求头 i 响应头 l 实体头) 为了保持健壮性，消息开头的空行( 包括c r l f 、c r 或l f ) 都必须忽略。 2 1 5 1 请求 s i p 请求的格式如下： s 邛请求= 请求行 + ( 通用头 i 请求头 l 实体头) 空行( c r l f ) 消息体 请求行由m e t h o d 标记开始，后跟r e q u e s t u i u 和s i p v e r s i o n ，最后以c r l f 结束。元素之间用s p ( 空格符) 隔开。除了最后的结束符以外不能出现c r 或l f 。 请求行= m e t h o ds p r e q u e s t u r is ps i p v e r s i o nc r l f 2 1 5 1 2m e t h o d m e t h o d 是如下定义的： m e t h o d 2 “i n v i t e ”r a c k ”r o p t i o n s ”r b y e ”l “c a n c e l 叩r e g i s t e r 第1 7 页共6 9 页 托京邮电大学硕士学位论文 不被蠲户找鬈残重定舞服务器支持静方法将蔹认为是0 p 罩1 0 n s 方法。m e t h o d 标记是大小写敏感的。 l 。臻v l t 嚣 i n v i t e 方法表示请求用户或服务加入一个会话。在消息体中包括对被叫地址 懿箍透。在点对点筑呼g q 中，主g 指出它蛰鎏接竣葶羹发送豹媒体类型隧及宅翻塞毫 参数。一个成功的响应必颁在消息体中指出被叫希望接收的媒体类型，也可以包 括被叫希摄发送的媒体类型。并不是所有的的会话描述格式都能够指示发送媒体 类型。 如果被叫已经加入了这个会议，它可以自动返回一个2 0 0 ( o k ) 响应。 如果粥户助理服务器收到一个c a l l i d 、c a l ll e g 相同僵c s e q 更高的i n v i t e 消 息，它必须检查其中的v e r s i o n 标记( 如果没有的话检查会话描述的内容) ，以及 其稳靛头城，看楚否茇生了改变。鲡栗头城发生改变，蔫声裁理盛须更薪所有由 该头域产生的内部状态和信息；如果会话描述发生改变，用户助理服务器必须在 经过用户的确认威调整相应的会话参数。 s i p 代理，重定向服务器和用户助理客户和服务器必颡支持i n v i t e 方法。 2 a c k a c k 请求用来确认客户已经收到了个对i n v i t e 请求的最终响应( a c k 只 帮i n 、q t e 关司镬麓) 。2 x x 稳应巍鬟户载理窖户确议，其它最终哟应壶第一个 收到该响应的代理或用户助理客户确认。 a c k 谴求麴瀵惑 奉中可以包含一令供被l q 捷蠲酶最终会话摇述符。努莱a c k 消息体为空，被叫使用i n v i t e 请求中的消息描述。 安露果一个代理黢务器在发, 警3 x x 、4 x x 、5 x x 、6 x x 魏应之后收至l 一个a c k 请求，它必须判断这个请求是给它的还是给其它用户助理绒代理服务器的。判断 的标准是t o 头域中的t a g 标记。如浆a c k 中t o 头域的t a g 标记与响应中t o 头域的 t 蜷标记程疆配，并量两拿淆惑中瀚f r o m ，c s e q 茅g c a l l i d 头城都穗两，那么这个 a c k 就是给它的。否则，这个a c k 应该继续转发。 s i p 代理，重定蠢骚务器帮爰户劝理客户帮蔽务器必须支持a c k 方法。 3 0 p t i o n s 该请求用于查询被叫或莱个崩户助理服务器莳能力。收到该消息的实体发回 个包含其能力集的响应。代理和蘑定向服务器只需转发该请求。 s i p 代瑷驻务嚣，重定向服务器、用户助理客户和服务器以及注册成员必须 支持o p t i o n 方法。 4 b y e 第1 8 委冀6 9 页 北京邮电大学硕士学位论文 用户助理客户用b y e 消息告诉服务器它希望结束呼叫。该消息可由主叫或被 叫发出。呼叫的一方必须在释放呼叫前发出该消息，收到该消息的一方必须停止 向对方发送媒体流。 如果i n v i t e 消息中包含了c o n t a c t 头域，被叫应将b y e 消息发给该头域中指 出的地址，而不是发给f r o m 头域中的源地址。 s i p 代理服务器必须支持该消息。重定向服务器、用户助理服务器应该支持 该消息。 5 c a n c e l c a n c e l ；? 肖息用来撤销一个正在等待的请求。但不影响已完成的请求( 已经 得到服务器最终响应的请求被认为是己完成的请求) 。 用户助理客户或代理客户可以在任何时候发出该请求。特别是代理客户，在 并行查询过程中收到一个2 x x 或6 x x 响应后，应向其它未响应的服务器发 c a n c e l 。代理服务器在收到c a n c e l 后应把它转发到其它有等待请求的服务 器。 c a n c e l 请求中的c a r t m ，t o ，f r o m 以及c s e q 的数字部分与它要撤销的消 息的对应部分相同，但c s e q 的m e t h o d 元素设为c a n c e l 用以区别。 如果该事务存在，收到c a n c e l 消息的重定向或用户助理服务器返回一个 2 x x ( o k ) 响应，否则返回4 8 1 ( 事务不存在) 。 s i p 代理服务器必须支持该消息。所有其它s p 服务器应该支持该消息。 6 r e g i s t e r 用户使用r e g i s t e r 消息将t o 头域中列出的地址注册到服务器上。用户可以 在启动时用组播的方式向“s i pb u p te d uc n ”发送r e g i s t e r 请求。用户助理客户 可以在该地址侦听，获得其它用户的位置，但它们不响应该消息。因为请求是按 到达顺序被处理的，用户应该在收到一个注册请求的响应以后再发送另外一个请 求。 我们定义“a d d r e s s o f - r e c o r d ”为服务器用来识别注册者的地址。它的格式通 常是“u s e r d o m a i n ”，而不是“u s e r h o s t ”。 r e g i s t e r 消息的头域包含如下内容： t o ：包含需要新建或更新注册的a d d r e s s o f - r e c o r d 。 f r o m ：包含登记负责者的a d d r e s s o f - r e c o r d 。 r e q u e s t - u r i ：包含注册的目标，即注册成员的地址。 c a l l i d ：所有由同一个客户发出的注册请求应含有相同的c a l i - - i d 。 c s e q ：具有有相同c a l l - - l d 的请求的c s e q 应该是递增的。 c o n t a c t ：所有将来向t o 域中的地址发出的请求都应重定向到这个头域中包含 的地址。如果请求中不包含c o n t a c t 头域，则原注册保持不变。 第1 9 页共6 9 页 北京邮电大学硕士学位论文 服务器可以选择任意时间段作为注册的生命期。到期的未更新的注册会被自 动清除。对注册请求的响应中包含e x p i r e 头域指出该次注册的生命期，默认值是 - - d , 时。客户也可以在注册请求i 拘e x p i r e 头域中提出对生命期的要求。服务器实 际采用的生命期不能超过客户请求的值。 客户可以发出一个期望生命期为零，c o n t a c t 头域是“”的注册请求来实现 注销。 r e g i s t e r 请求消息应该经过认证，因为它可以用来重定向以后的请求。 7 r e q u e s t - u r i r e q u e s t u r i 是一个s i pu r l ，用来表示被某个请求寻址的用户或服务。与t o 头域不同，它可能会被代理改写。 r e q u e s t u r j 不能包含t r a n s p o r t p a r a m ，m a d d r - p a r a m ，t t l p a r a m 或h e a d e f s 元素。 如果有也将被忽略。 代理或重定向服务器可以用r e q u e s t u r j 和头域中的信息来处理该请求，可能 会改写r e q u e s t - u r i 。 r e q u e s t - u r i 的主机部分通常与接收到该请求的服务器的主机名是一致的，如 果不一致，服务器应该将该请求代理到其它服务器上或者返回一个4 0 4 ( 找不到) 响应。 如果服务器收到的请求消息中含有不可认的r e q u e s t u r i ，它必须返回一个 4 0 0 ( 错误请求) 响应，即使请求的t o 头域是可认的。因为代理服务器只负责处 t 里r e q u e s t - u r i ，而t o 头域具有端到端的含义。 8 s v e r s i o n 请求和响应消息都包含s i p 的版本号。目前的协议规定使用：“s i p 20 ”。 2 1 5 2 响应 s i p 响应消息的格式如下 响应= 状态行 + ( 通用头 i 请求头 实体头) 空行( c r l f ) 消息体 状态行由s i p - v e r s i o n 标记开始，后跟s t a t u s c o d e 和r e a s o n p h r a s e ，最后以 c r l f 结束。# 元n z 间n s p ( 空格符) 隔开。除了最后的结束符以外不能出现 c r 或l f 。 状态行= s i p v e r s i o ns ps t a t u s ，c o d es pr e a s o n p 1 1 r a s ec r l f 第2 0 页共6 9 页 l 京郎窀大学硕士学篷蟪文 s t a t u s - c o d e 是一个3 位数，用来表示请求的结果。r e a s o n p h r a s e 是对状态码 篱短黪文本接述。 r e a s o n p h r a s e = 8 状态码的最高位表示响应的类别。s i p 20 中包括6 癸响应： i x x ：进展拔告( i n f o r m a t i o n a ) 一溃求已收到，正袁进一步处理 2 x x ：成功( s u c c e s s ) 请求成功 3 x x ：重定向( r e d i r e c t i o n ) 还需进一步操作才能完成请求 4 x x ；客户臻镑误( c l i e n t + e r r o r ) 一谤求包含无效语法，或滋务器不接受 5 x x ：服务器端错误( s e r v e r e r r o r ) 服务器错误 6 x x ：全局错误( g l o b a l f a i l u r e ) 任何服务器都不接受该请求 s 聆响应码是可扩展的。应厢程序不必理解全部的响应码，但必须理解响应 的类别。不理解的响应码可以简单地认为是该类的第个响应码( x 0 0 ) 。 2 2s d p 协议概述【1 6 1 2 2 1 功能概述 会话启动协议是在r f c2 3 2 7 中定义的。r f c 摘要中写到：“s d p 题为了会话 通告、会话邀谤零其媳澎式懿多媒体会诿痘动褥整述多媒体会话遭程。”1 7 爨键 多媒体会议就怒多媒体发送者、接收者和从发送者到接收者的数据流的集合。视 频电话会议呼叫就是多媒体会话的一个典型例子。i m e r n e t 一般采用松弛方式实 凌多媒俸会议，莫主癸梳睾l 赣楚遥过会话公告( s e s s i o na n n o u n c e m e n t ) 褥会议瓣 地点、时间、媒体和建立等信息告知每个可能的参会者。用户收到此公告，获 知会议艟多播缀地址和数据流敬l r d p 端口号后，藏可以自由的麓入此会