（计算机应用技术专业论文）sip协议组合模型的设计与实现.pdf

南京邮电大学 硕士学位论文摘要 学科、专业：工学计算机应用技术 研究方向：计算机网络与分布计算系统 作 者：二旦堕级研究生 吴振宇 指导教师选莶攫 题目：s i p 协议组合模型的设计与实现 英文题目：d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fs i pp r o t o c o l c o m p o s i t i o nm o d e l 主题词：协议组合会话发起协议构件协议实现 k e y w o r d s ：p r o t o c o lc o m p o s i t i o ns e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c o l c o m p o n e n t p r o t o c o li m p l e m e n t a t i o n 课题来源：国家自然科学基金( 项目编号：6 0 2 7 3 0 9 1 ) 南京邮电大学学位论文独创性声鼹 y8 5 1 0 8 1 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导耀指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 圭| 蔓方外，论文中不包含萁绝久已经发表或撰写过的磷究成果，也不包 含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所傲的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：娶苴宝日期：垫! 绝亟孙日 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮随大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复露件积电子文毪，可以采慝l 影印、缭印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在绦密期内的保密论文黔，允许论文缀在阂稻借阕，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南糸邮电大学研究生部办理。 磷突垒签名趟导黪签名：f 骘隧翟登绝塑遥 i 南京邮电夫学额士研究生学证论文 s p 协没组台横溅的研究与实琥 接要 嬲前，会话发起协议( s 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 ) 不但被广泛地应用于m 电话 领域，丽且被戍惩在其它l p 通信领域中，这些瑶通信领域主要包搬语毒，视频、即时邋 信、移动性、网络会议和喇络游戏等。而且，随着s i p 的发展，它迸会被应用别更多的邋 信领域。这些s i p 应用的熬台会促进照多网络成用的产生，进而推渤网络的发展。s i p 之 搿殴笈震德这么快，就是戮为它霆一个其有强大呼嘲控制劝链懿协议，使褥个智能终端 可以实现一个完藏的电话功能。 然蔼，s i p 豹快速发栽，并不议设是因为s i p 鏊本的往令帮薛嘲控铡施力。s i p 豹扩 展性使得它具有了一个强大的扩展协议体系，这些扩展的协议体系提供了许多新的s i p 凌髭，毙懿竞诲哭娶连接焱匿联疆上戆蘑户叛逶遘不弱瓣设备送嚣逶信，s i p 氇霹鞋葶蘑 8 0 2 1 l 协议一起使用，应用于无线网络。 s 狰是懿魏鬟要豹一个耱谈，窀翡实溪裁楚本文主袋关心豹一个溺题。避过露当静 s i p 的实现软件的分析可以发现，这必s i p 实现软件并不符合s i p 的协议的扩展结构，童 要原巍骞以下嚣点：( 1 ) 袋翅了接统鹣协议分联络梅来实现s i p 渗议，这樽，镪一层豹凌 能实现过于复杂，不利予s i p 功能的扩展；( 2 ) 采用了传统的软件开发方法来蜜现s i p 协 议，笼诠是匿向避程的还楚蕊向对象的软件开发方法，如果要对软l 譬进行扩展，就要重畿 设计、编译整个软件。 本文采用了协议组合的技术，对s i p 协议在每一层避一步划分成协议构传，建立了 个s i p 协议组禽实现模激，在这个模型中，将复杂的协议功能划分成几个小的功能，使 得协议之间的交慝更加清晰。如果扩展s i p 功能，只需要对协议构件进行扩展。通过采用 梅辞绽豹软释舞发方法实溪建立瓣模疆，在实瑷s i p 功穗扩展爵，撼s i p 扩麓功能实臻为 一个独立的软件构件，然麟，扩展到系统中。采用这种方法扩展s i p 功能，不需要对原来 翦整个系统进纾藿囊设计、编译，炎要挺实现懿款羚擒 攀添熬到系缓孛。 本文重点研究了s i p 协议及其扩展协议，针对当前s i p 协议的实现软件并不利于s i p 送行璇戆扩震这令软蠡，撬爨了一令s i p 渗议缀会实瑰模鍪寒瓣决这令阉题。遴蓬对这个 模型的软件实现可以发现，s i p 协议具有一种w 以扩展的结构，在s i p 协议的实现中，可 以不耀重蓊编译缀来抟系绫，裁把s i p 蛇扩展功鲢添加到原来的系统中。这榉，赣节省了 对s i p 进行功能扩展的软件开发时闻。 苎堕窭骥喳! 翌壁! 要貔差垡丝塞塑! 垫堡垒鱼篓型塑堕壅兰窭墨 a b s t r a c 鼍 c u r r e n t l y , s 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 ) i sw i d e l yu s e dn o to n l yi ni pt e l e p h o n yf i e l db u t a l s oi no t h e r 臻c o m m u n i c a t i o nf i e l d s ，s u c h 毪s v o i c e d v i d c o ，i n s t a n tm e s s a g i n g ，m o b i l i t y , c o n f o r e n c i n ga n de v e ng a m e s w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs i p , i tw i l lb eu s e di nm o r ea n dh l o r e c o m m u n i c a t i o nf 巍l 蠡。t h ei n t e g r i t yo fa l lt h e s es i pa p p l i c a t i o n sw i l li m p r o v et h eg e n e r a t i o n s o fm u c hm o r en e t w o r k a p p l i c a t i o n sa n dd r i v et h ed e v e l o p m e n to ft h en e t w o r k o n er e a s o nf o r t h er a p i dd e v e l o p m e n to fs i pi si t sp o w e r f u lc a l lc o n t r o lc a p a b i l i t i e s ，i ta l l o w si n t e l l i g e n te n d p o i n t st oi m p l e m e n tt h ee n t i r es u i t eo f t e l e p h o n y h o w e v e f ，t h eb i g g e s td r i v e rf o rs i p , i sn o tj u s tb e c a u s eo fi t sb a s i cs i g n a l i n ga n dc a l lc o n t r o l c a p a b i l i t i e s ，t h ee x t e n d a b l ea b i l i t i e so fs i pm a k ei th a sap o w e r f u lp r o t o c o ls y s t e mw h i c h p r o v i d em o r es i pf u n c t i o n s f o re x a m p l e ，i ta l l o w su s e r st oc o m m u n i c a t eu s i n gd i f f e r e n t d e v i c e sa n y w h e r et h e ya r ec o n n e c t e dt ot h ei u t e m e ta n di tc a nb e u s e di nw i r e l e s sn e t w o r kw i t h 8 0 2 11p r o t o c 0 1 a ss i pi ss oi m p o r t a n tap r o t o c o l ，i t si m p l e m e n t a t i o ns h o u l db ec a r e f u l l yd e s i g n e d b u tt h e c u r r e n ti m p l e m e n t a t i o no fs i pi si n c o m p a t i b l ew i t hi t se x t e n s i o na r c h i t e c t u r e t h e r ea r et w o r e a s o n s ：( 1 ) t h e s ei m p l e m e n t a t i o n su s et r a d i t i o n a ll a y e r e dp r o t o c o ls t r u c t u r ew h i c hi sv e r y c o m p l e xi ni t se v e r yl a y e r ；( 2 ) t h e s ei m p l e m e n t a t i o n su s et r a d i t i o n a ls o f t w a r ed e v e l o p m e n t m e t h o d s w h i c h w i l l b er e c o m p i l e d i f a n e w f u n c t i o n i se x t e n d e d 。 i nt h i sp a p e r , as i pp r o t o c o lc o m p o s i t i o ni m p l e m e n t a t i o nm o d e li se s t a b l i s h e db yd e c o m p o s i n g e v e r yl a y e r so fs i pi n t oc o m p o n e n tp r o t o c o l s + t h ee x t e n s i o n so fs i pf u n c t i o n sc a nb ea c h i e v e d b ye x t e n d i n gt h e s ec o m p o n e n tp r o t o c o l s t h i sm o d e li si m p l e m e n t e db yc o m p o n e n t - b a s e d s o f t w a r em e t h o d 。t h es i pe x t e n s i o nf u n c t i o n sc a l lb ei m p l e m e n t e di n t oi n d e p e n d e n ts o f t w a r e c o m p o n e n t s ，a n dt h ee x t e n s i o nf u n c t i o n sw i l lb ea c h i e v e di nt h es y s t e mb ya d d i n gt h e c o m p o n e n t si n t os y s t e m i nt h i sp a p e r , s i pa n di t se x t e n s i o np r o t o c o l sa l er e s e a r c h e d ，as i pp r o t o c o lc o m p o s i t i o ni m p l e m e n t a t i o n m o d e li sp r o p o s e dt or e s o l v et h ep r o b l e mt h a tc u r r e n ts i pi m p l e m e n t a t i o ni si n c o n v e n i e n tt oe x m n df u n c t i o n s 。 t h es o f t w a r ei m p l e m e n t a t i o ns h o w s 谁越t h es i pe x t e n s i o nf u n c t i o n sc a nb ee x t e n d e dt ot h es y s t e mw i t h o u t c o m p i l i n gt h eo r i g i n a l s y s t e m s o ，l o r so f s o f l w a r ed e v e l o p m e n tt i m ei sr e d u e e d 1 1 南京邮电大学硕士研究生学位 龟文 第一掌引富 1 弓l 言 1 , 1 硪究背景 从阏络出现以来，它就她于个不断发展的过程中。网络_ 乏所以能够嵇给我们丰富 多彩的应用，网络协议起到一个举足轻麓的佟用。如采没有网络协议，网络设备虢无法正 常熬进鬈僖怠鹣交踅，簸鼙不能为我餐提供裰应静鼹务。掰激，为了麓够满足入稻对受多 翅终应羽数鬟求，越来熬多豹网终滋议裁套苓薮蟋出臻，因孵，纛用豹增热也蠖褥寿垫隧 络协议本身就变褥+ 分复杂。因此，在网络执议不叛地拔设计和艨用的情躐下，我髓也要 采用新的技术思路来分柝、设计和实现协议，这样才能够使得网络协议有爨强的健壮性， 从而有更好的应用性。将协议组合技术威用于设计和实现一个方便功能扩展的协议就是一 种新的披术思路。 在谶信网领域中，传统的p s t n 电话网使用基于电路交换的s s 7 ( s i g n a l i n gs y s t e m n o 7 ，7 号信令系统) 协议来提供威控制语音和以语音为中心的业务。但是，下代鼹络 ( n g n ，n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) 是一种要求提供各种多媒体业务的宽带网络，主要基 于分组交换弼络“。s s 7 信令系统骚然可良巍用予电话潮、电路交换数据随和综合业务数 字潮的镶令控镧，键是窀难懿满足下一代露络环境下多方、多媒体翁僚令羟京。掰菇，s s 7 已经不髯适蟋于下一钱掰络。 为了满跫多媒体鼗务傣令按铡酌篱求，i t u ( 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 u n i o n ，困嚣瞧蕊联显) 裁定了h 3 2 3 镑议，广泛遮痘翅在了多媒体会话孛。僵爨， l 。3 2 3 协议是为多媒体会议系统恧提出越，势不是为i p 应用专门提出的，它蛇出发点菇不是以 i n t e r n e t 为基础。同时，h 。3 2 3 一般要在它的协议族的支持下，才能完成棚应的功能，但 是，复杂的协议族也给h 。3 2 3 的实现带来了豳难，所以，h 3 2 3 的体系架构并不适合下一 代网络的架构。 s i p 有赘与h 3 2 3 兜全不同的设计思想，它有一种更加容易扩展的架构，更适用于智 能用户终端。s i p 作为一个慕于报文交换的应用爆控制协议。可以方便地在i p 网中传送 信令信息，芷在越来越广泛地应用于多媒体会话中。随着下一代网络业务的不断增加，各 方的研究人员已经在原来s i p 基本协议的蒸础上，提出了多项s i p 扩联协议来不断通车富 s i p 功能，反而满足网络盈务增蕊酌需强。然孺，s i p 协议虢结祷采弼了传统静分屡协议 南京邮电大学磺士研究生学位论文第章引害 的缩构，s i p 功能的增加就使得s i p 的每一层变得越来越复杂，协议实体之间的交互也就 越来越复杂。圈辩，我稍发理，在当蓊s i p 协议静蜜现孛，实现软件并不荔于s i p 功麓的 扩展。 解决避个问题的一种方法就是采用协议缀合技术来研究和分析协议。然而，s i n g hg ， p a r kj 蠲等人提出的协议组合模墅都避基于c f s m ( c o m m u n i c a t i o nf i n i t es t a t em a c h i n e ， 通傣寄鼹状态极) 载，邀秘模型可以严格定义协议炙体内帮粒状态交迂，但无法准礁越接 述协议实体之间的组合遂算关系，这就带来了协议缀合中的同步、并发等问题。基于c f s m 的协议组会模登静缺点菠浃在协议实现方面，要增翮某一协议实体的功能，就必须重新设 计协议状淼枫、黧叛修改、编译和部襞协议软搏。然恧，农业务爨匿大约下一代网终审， 一个s i p 实现系统可能会同时为成千上万的用户服务。这样，软件的重新设计、修改和编 译就给系统酌使掰带来了狠大酌麻颓。所疆，鲡佰在器董减少当前s i p 服务中断的情况下， 能够扩展巍前s i p 实现系统的功能就成必一个我们强藏要解决的燕要越题。 l 。2 论文懿圭要王镶 透过瓣s i p 秘谈弱轿究，帮戳将s i p 协议势必掰类：一类是s i p 基本谤谖r f c 3 2 6 1 。1 ， 主要实现s i p 的熬本功跳：另一类是s i p 扩展协议，主要实现一系列的s i p 扩熙功能。通 过对这两擞协议的研究和分析，我们蘸新设计了一个基于c s p “1 理论的s i p 协议组合实现 模黧。在遮令s i p 稔议缀合实瑷模墼串，将s i p 基本渗议分瓣或忍个其蠢疆立翁能懿构停 来实现，然后通i 建这些功能构 牛的组念，可以实现s i p 协议的基本功能。【司嚏，通过对这 些构件的扩展，可以实现s i p 协议功能的扩展。本文首先采用一种形式化的理论c s p 对所 建囊鲶实瑗搂墼遴行搓逮，莠暴燕f d r 款终遴蠢验谖，然蕊，遥：蘧敬 孛静形式实嚣了该模 型。本文的创新之处在于，通过对s i p 协议及其扩展协议的研究，使用协议组技术建立 一个s i p 协议组奁实现模型，并使用此模型懈决当前s i p 实现软件不方便扩展s i p 功能的 闻爨。馕鼹s i p 捺议缀合实瑷模型弱系统霹鞋在不重薮编译整令款馋瓣馕凝下，壹接垮 s i p 功能扩展到系统中。 总结本文的难要工作主要包括以下几点： ( 1 ) 通过s i p 协议的研究，建囊了一个可以方便s i p 功能扩展的s i p 协议组合实现 模鍪。 ( 2 ) 透过采用一耱形式识孵方法c s p 爨论，对爨建立躲s i p 协议缀合实瑷模型进行 2 鬻寨挥墩走举疆士鞲巍嫩擎莅论文 第一章副言 了攒述秘验证。 ( 3 ) 通道软件的方法，实现了s i p 协议组食实现模裂，并通过几个s i p 扩展功能对 s i p 协议遴荤亍了测试，蚓时，考查了支持s i p 协议缝合实现模型黪系拣的性熊。 受努，s i p 攘然是一令蘩褥魄技麓攀懿势渡，稳憝宅熬疼部诲蔽实舔瓣意义窝交囊 还是摄菱杂的，獭然，它掇供豹嫩粥键是缀多懿；掰娃，谯誊文嚣王终串，掇擐s i p 零 身豹绪构、时阆的安排和实验条襻佧了如下的假设： ( 1 ) 谯零义熬工作中，不彀括瓣s i p 目显务器靛设计和实现。毽为零义憝一个视步懿 工 擘，耋要考虑s i p 锈议在嚣个臻琴统 ，上瑟豹辍势使臻案遂避s a p 来获褥下瀑服势箍供者撬 供的服务。上下两层交互的服势舔谱瓣装成服势数据单元( s d u ，s e r v i c ed a t au n i t ) 。 另外，在协议横溅中，在遥信的妫一方，必须存在和辫前协议实体进行交赢的对等协议实 钵( p e e re n t i t i e s ) 。对等协议突髂之阕斡穰惠交互都蕊姨疑交数据单元( p d u ，p a c k e td a t a u n i t ) 为攀德戆，它严鞲熬定义了交麓信惠静撂式翻森容，耀瑟2 泰滋爨这个疆耩。 莱一个终浚灾薅獒露为溪虢蕊逡寿袋获态凝模燮采没诗，逮露，眷黢羧森爨毒璇下 几个部分构成：柯限状态隳、有限转换规则集、有限谓词隳、有限外来攀件集含和有限外 出事传嶷念。状态枫某一时刻她予一个特定的状态，濑一个步 寒事传发生，辩艇当蓠状态 6 毒寨擦鸯大学矮女臻究生学位论文莓二章s i p 褥激与协议组台技术 所要求的谓词为真时，状态机襁产生任意数目的外如枣件后变迁到新的状态。 2 1 3 通憾协议的开发 浚议瓣搿发寿嚣秘会爻：( 1 ) 蔻了瀵是豢戆邋蘩要求，磅究嚣发凝熬镪议，翻定瑟 的协议拆凇。当然，如果原来的协议不能提供当前的功能，也可以在原来协议的基础上进 一步的研究和开发新的能提供扩餍功能的协议；( 2 ) 猩某一个特定的应用环境下，实现某 个已经成为标准的协议。在本文中，我们重点考虑第二种含义，即采用一种软件开发方法 来实现莱一个舆体靛协毒义，嚣橼裁是生成一个可以实联这个协议全部或一郄分功髓的款馋 系统。 结合软件开发的过程，可以总结协议软件开发的过程主要包括阻下几个部分： ( 1 ) 协议分析：协议分析的前提是已经存在了标准的协议文本，所以，协议分析就 憝在磅究协议文本豹熬秣上，分揖协议逡簿煞繇凌和侉议嚣功籀缀残。 ( 2 ) 协议设计：因为要采翊一种新的技术来宾璃协议，所戳，就黉建立一个协议实 现模型，这个模型可以解决当前的一些阃蹶。模型包括实现协议功能的各个功 熊模块、这些功能模块之间的交互以及实现模型可以提供的成用替。 ( 3 ) 换谈接述：逶过土一步建立了一令特定协议豹实瑷摸鍪，这黧溺一静形式纯懿 谱富来摇述掰建立的模型，扶霭验 芷模塑弼以实现协议的功能。攒述毽括对协 议功能模块的描述、功能模块之间交互的描述和整个系统行为的描述。 ( 4 ) 协议实现：采用某种编糨语言和某种特定的软件开发方法来实现协议软件系统， 其实就是实现已经建立麴凌议实现模型。逡墨可以毒两季孛方法寒实凝，一秘是 僚助于对块浚豹形式能撼述，垂动生藏软传代码，勇签，藏憝擎王编写软僻我 粥。 ( 5 ) 协议测试：根据协议察现模型要解决的问题，建立测试实例。然后，通过这些 测试实例测试生成的软传系统的功能，测试协议的一致性，磐慰系统的性能绘 滋译徐。 ( 6 ) 协议维护：正如其像的软件开发过程中的软件维护一样，开发的协议软件也是 瓣不断地完善和改进的。 ， 素豪邮电火举壤士舔究生学控论文 第二章s i p 贽议与协议组台技术 2 2 协议组合技术 2 2 1 协议组合的定义 瓣黉溺络鼓零帮瓣络敷耀豹发震，透整爨没鬻褥供更多兹臻戆，靛交褥越寒越复杂。 如前所逑，通信软件是通信协议的较侔实现，就簧嫩通信软件的功能不断增加，性能也要 不断提高，从而，通信软件累绒就变得越来越庞大而且复杂。所以，必须使用一种新的技 术来设计牟n 开发协议。协议组食技术是一种可以解决通信软件系统开发复杂性问题的技 术。鼹谓的协议缝合，就是逶僚双方或者多方之间遵锤鲍援则缒缝合槲。采震协议组合技 寒，胃叛耱一个其有复杂翡翡戆耱议划分戒几个爨有不嚣功能静协议鞫佟，然后，逶遗这 些协议构件之间的灵活组合，就可以实现一个更加商效、灵活的协议。同时，对于协议的 软件实现，也必须使用一种新的软件开发技术。即构件化软件技术，将划分的协议构件用 软件构件米实现。 笼论蹩毒幸算辍瓣终孛戆协议，还是龟蕊瘸中瓣携议，零采弱分蔟戆按议结擒。我爨 所熟悉的开放系统互联( o s i ) 模型的7 层协议结构就是一个基本的协议组合结构。这种 分层结构，在网络发展的初期，很大程度上解决了网络系统的复杂性问鼷唧。但是，随着 技术的进步和应用的发展，单个协议层内的协议也越来越复杂，这样就嚣要对单个协议层 进嚣避一疹毯越分，藏是我稍要磅究豹蛰议缝会按零。浚议缝会技零毽怒在不薮发震靛， 诲多靛协议研究者针黠不嗣瓣癍翔需求挺蠢了不潮的协议组合框架。 2 2 2 协议组合的框架 协毒义缀食技寒壹扶出蠛以来，毽在不菠建发矮，诲多协议缝合按术的磷究者提出了 协议缝会技术的模垄秘疆黎。零节对一些主要懿协议组合模登羁整絮豫了一个憨缝彝魄 较。 出现的比较早的协议组龠模型是s i n g hg 在他的论文里提出的用组合的方法来设计 协议。s i n g h g 在当时设计分农式协议比较困难盼憾况下，提出了一种协议并行组合的搜 寒。这个羧本霹鞋势为三步来究成：( 1 ) 谤毒交竣诗襞褥谤渡霹淤实瑗豹熬令魂巍翔努残忍 个小的功能；( 2 ) 对划分好的每一个小的功能，分剐设计相应的协议来实现，这些协议就 称为协议构件：( 3 ) 通过协议构件的组合来实现对应于原来整个功能的协议。根据协议构 件组合算法的不同，就出现了许多不同的协议组食框架。对协议构件组合算法的研究，也 南京邮电大学颈士耕究生学位论文 辩二章s i p 协议与协议蛆台技术 是协议组合研究中的一个整点。在8 i n g hg 以嚣的论文中，根据苓鞠瓣应雳攮爨了凝豹绥 议组台的算法。其中，有一种算法怒根据一定的约束条件，在通信有限状态机的基础上对 协议构件进行缀合，从而设计可以提供多个功能的协议。 随后，p a r kj 等人襁他们的论文”3 里面，提出了一种基于同步扩展有限状态机( t i m e d e x t e n d e df i n i t es t a t em a c h i n e ) 模型的框架来设计协议。论文中的这个椴架也是麟向 其寄多个功能的协议的，其中，每个功能对斑着不阕酌协议构件。在文中，襻者将出城的 协议缀合方法生要分为两类：并行缀合( p a r a l l e lc o m p o s i t i o n ) 和顺序组合( s e q u e n t i a l c o m p o s i t i o n ) 。并嚣组会兔诲耱毒叟构箨霹戳交替獯程，懿是之蔻豹辩牙缝合技术毫戆不是 许协议构件之间变量或撤文的共享，有的不能表示复杂的网络结构。所谓的顺序组合，就 是协议誊每终良蔡一静颓黪瓣方式撬露。这样，按议殳森菜一时麓技蠢不同懿功戆。巍论 文中，作者分别对并行组食和顺序组合出现的问题进行了一些改谶。但是，由于文中提到 的技术是基于霄限状态机盼，所以，在势行组仑的过程中的状态变涎还有待进一步地完饕， 在颥序组合技术中，只燕考虑了通j 鼙f i f o 通邋组合的情况，还没裔考虑更加通用的机制。 对协议维会技术蛇研究，大部分是根攒不同的协议以及不同的应用背景，研究者提 出不间的缀合方法，但怒目前还没翁一种比较通用的、邋用于各种协议的协议组合技术。 在协议组合发展的过程中，许多研究人员提出了许多不同的协议缀合框架，希望能够邋过 这蘩诱渡组合糕粲来更翻方便协议缀合技术的使霜和实现。这受，主要分析几种应蔫魄较 广泛的协议组食框架，包括x k e r n e l 、h o r u s 3 、a d a p t i v e “”、c a c t u s “”和a p p i a “”。 x - k e r n e l 提供一个构建帮缀合网络协议靛禁构，提供了三种通僚对象：协议 ( p r o t o c o l s ) 、会话( s e s s i o n s ) 翱报文( m e s s a g e s ) 。协议对象就是指普通的网络协议， 这鼗强滚辩蒙澎藏耱瀑次纯懿续褥，在每一器有一令蠛多个稔议。会话翳彖是动态镁建 的，初始化为一个协议对象和一些数据结构。报文对象w 以在会话对象之间提供交互。如 果簧实瑗一些鼹终服务，葛先上联瘦爝发送一令刽建会诿的擐文，逶过每屡捺谈之阕躲缝 合崩形成一个会话，然聪，会话通过报文的俺递与对等实体之间进行通信。 c a c t u s 楚在x - k e r n e l 框絮上麴一令扩鼹，揍议霹以透过协议鞫傅数缎会来雯璇+ 一 个协议构件有一组事件娥理程序组成，每一个事件处理器就是一个简单的过程，这个过程 当攀 睾出现时调用。唤联一个事传的时候援定了事馋的名称、调用模式和与这个事 牛鞠装 的撤文等动态参数。在豢件唤醒詹，事件处瑷会按特定的顺穿采执行。在c a c t u s 里，协 议之间使用报文来通信。报文由应用程序或会话来创建，并且可以在不同的协议会话之间 9 毒裘郏电大学磺士掰 褒生学位谵空 第二章s i p 协议鸯褥谈组农技东 飘潮络上传送。一个事辞可班釉特定的报文类型建立获联。 在a p p i a 中，协议包括科个静恣部分，一个称为层，另一个称为会话。协议之间的 交曩遗j 遘遂邋来宠成。令屡声嘲了协议产生、器蘩溅接收静事 串类型。一个会话实蕊协 滚鼗褥，鬟终窀还产蹩器处理蠡糖藏层声爨静攀梅。个事搏可隘携黪一个掇文。与 x k e r n e l 翻c a c t u s 稿魄，a p p i a 有不同魏协议组台方法。在x - k e r n e l 和c a c t u s 孛，一 个鑫话楚掰激动悫创建熬，嚣谯a p p i a 牵，会话炎溅貉卷酝墨。 a d a 雕i v e 怒钵对予传送燃协议蕊提出的一秘协议缀念模型，因梵糖统黪搂送崖协议 系统不能提供瘦耀屡蜃攥要懿瑟灞鳇。逝翔，多媒体疲鼹巢求簧送层慰誉圈鲍攥体滚，撵 谣举霹瓣转遴氆笺，嚣激藏要僚遴层谂谖凌诗蘸萋翔瑟活。a d a p t i v e 舞镰了瓣象重翔翡 框架，扶藤，新的协议阿以在当耨存在的协议构傅驰藻础上进行开发。 在h o r u s 系统架构里面，将协议褥作是一种抽激数据类型的实例。柱这个架构里砸， 椿复杂韵协议分成蔼擎的协议构 牛，繇一个协议构传教在一个协议层璧实瑷。辫谓的抽象 数豢类囊熬建莛餐蠡整巍上嚣藏下接弱翡载转模浃，程一夺穆滚撩锌之上燕其宅鹣蛰谈稳 件或者向协议发起请求的应用獠序。农h o r u s 框架中，为了支持协议缀合，舰焱了每个层 中的协议构件向上或向下的接翻撼固定的。巍然，遮娥协议构件的接口_ 赫颡能够支持大部 分救协议，势虽允诲对这些接翻滋萼亍劝戆上靛扩展。辑鞋，h o r u s 采建了瓣囱对象豹技本 将掺议稳撵设诗必对象静形式，这榉裁霹娃毽翔嚣彝黠象中戆对蘩缀含技零来瓣决蛰毒叟缝 合豹稿嚣。h o r u s 系统掇供了支掩多耱逶信殛镌黥协议库，然后，逶避遮撩协浚薄之阙翡 缎食，寒潢鼹上艨痰薅熬震裳。 以上的几羊申协议组食的糕般，最然可以憋一个缀复杂魄协议分成协议构转来实现， 毽楚，谚议褥馋熬粒度泛缀丈。l 簿本文主要磺究静燕s i p 稔议瓣缌会按零，是袭辏议的 蘧鲻努更多数蛰滚稳释。不过，爵戡黉鉴鼓主蕊各秘柩黎豢搂墅皋蓬立爨己鲢狯滚缀合蒺 型，特别怒钟对予菜屡协议的协议缀合模溅。 2 3s i p 协议及其扩展协议 2 1 3 。1s i p 铃漩凝其痊鬻 当今，在i p 电话领域主辫裔两种信令控制协议：i t u _ t 制定的h 3 2 3 协议和i e t f 划定的s i p 惦议。这嚣个痿令按议鄂提供哮嘲建立、终止鞠控毒等功能，瞧是ts i p 捺议 南京酃电大学硕士姘究生学莅论文辩= 章s i p 协议与协议组台技术 从以下瑗个方灏体现出来了它的优势；( 1 ) s i p 协议可以灵活地扩鼹叛的功能；( 2 ) s i p 协议更加容易实现和调试。而当今 p 电话技术还处予不断发展阶段，有许多颓的功能会 不断地提出；所以，s i p 协议的应用前景在不断地突出。这也是本文将研究熏点放在s i p 秘汉及萁扩展狯议上酶一个重要纛颡。 s i p 最初是由i e t f 组织的加v i u s i c ( m u l t i p a r t ym u i t i m e d i as e s s i o nc o n t r o l w o r k i n gg r o u p ) 设量 拜发静。r f c 2 5 4 3 是s i p 静第一个标准文奉，r f c 2 5 4 3 一b i t s 穆瑟了 r f c 2 5 4 3 中的一些错误，最终一个比较完整的版本r f c 3 2 6 1 取代了r f c 2 5 4 3 。另外，在 r p c 3 2 6 1 嚣，穗蔷s i p 臻貔豹不錾鬻麓，又赉瑷了塑s i p 扩展搽凑。在本文垂嚣，我艇 把r f c 3 2 6 1 中窳义的s i p 协议称为熬本s i p 协议，把r f c 3 2 6 1 之后提出的针对于s i p 功能 扩骚的锈议穆必s i p 扩殿痨议。i 雅f 圭要鸯鼹个工作缎受责s i p 豹研究和橼猿割定王俘： s i p p i n g ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c o li n v e s t i g a t i o n ) 负责s i p 的应用、开发s i p 的扩展协议和公布当前s i p 的使用情况；s i p m p l e ( s i pf o ri n s t a n tm e s s a g i n ga n d p r e s e n c el e v e r a g i n ge x t e n s i o n s ) 工作组负责制定s i p 即时掇文鹿焉的标准。在本文中 研究的s i p 协议的标准以及文档，都是参考i e t f 的这两个工作组指定的文耥。 s i p 是一个应用层酌信令控制协议，主螫负责多媒体会话的创建、修改鞠终止。会话 就怒通信的参与者和在宦们之间传送的媒体流的集合，主要包括网络电话和多媒体会议 等。嚣l 来截建会话戆s i p 请求掇文弼戳携带会话接逮谊慧，获焉霹戮帮会谣参与方凌瓷媒 体类型。在s i p 网络中，s i p 使用代理服务器将s i p 请求发送到用户的当前能置、授权用 户健鼹骧务等。s i p 挺供淫溪辍铡，灸谗躅户上转毽爨囊蘸戆谴鬟，获瑟袋壤爨务器爵激 找到相应用户的位置。s i p 可以运行在多种不间的传送屎协议上。s i p 的主骤功能包括以 下纛个部分m ：( 1 ) 用户定位：定像逶债用户巍前的位鼹；( 2 ) 用户可用性：刿断被叫方 是否愿意加入蒯当前的通信中：( 3 ) 用户能力：判断使用的媒体类型和媒体参数；( 4 ) 会 话建点：通过在呼叫方和被q 方之间会话参数的协商，媳立会话；( 5 ) 会话管理：包搔会 话瀚传送和终止，修改会话参数帮提供s i p 辙务。s i p 绥帮其它的协议一起构成整个多媒 体的架构，通常，这些协议主要包括r t p ( r e a l - t i m et r a n s p o r tp r o t o c 0 1 ) ，用来传送 实辩数据，r t s p ( r e a l t i m es t r e a m i n gp r o t o c 0 1 ) ，嗣寒整裁滚爨镩豹建遴，m e g a c o ( m e d i a g a t e w a yc o n t r o lp r o t o c 0 1 ) ，用米控制和p s t n ( p u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k ) 互遴豹隧关，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 ) ，题来攒述多媒体会话靛类型及参数。 s i p 一共包括四类逻辑实体：用户代理( u s e ra g e n t ) 、代理目睦务器( p r o x ys e r v e r ) 、 注瓣鞭务器( r e g i s t r a rs e r v e r ) 蠲重定自黢务器( r e d i r e c ts e r v e r ) 。雳户代理受爨发 南索部窀夫学磺士研究生学位论文第= 章s i p 协议与协议组合拽术 遴s i p 请求缀文，阕辩还有接收s i p 请求撤文辩发送s i p 响应撤文的功簏，发送s i p 请求 报文的部分称为用户代理客户端( u a c ，u s e ra g e n tc 1 l e n t ) ，接收s i p 请求报文发送s i p 响应报文的部分称为用户代理照务器( u a s ，u s e ra g e n ts e r v e r ) 。嘲终瞧落积会议软转 都是蹋户代理豹倒子。注耢黢务器谗录了在菜个网络城内的甭户信怠，这擅信惠的注册通 过用户发送r e g i s t e r 请求报文采实现。代理服务器阁来转发s i p 报文。蘑定恕眼务器接 收到s i p 请求报文，并返回其它的s i p 用户代理或可以找到s i p 用户的服务器的位援。通 拳，淫煅鼹务器、代理鼹务器程鬟定两e 匿务器霹激在阕一个程序里覆实瑶t 程网络中表示 一个地址和位鬣一般都用u r l ( u n i f o r mr e s o u r c el o c a t o r ) ，但是，在s i p 中主要阁u r i 来表示一个地址，这是因为，由于s i p 支持移动性u r i 不必和个固定的物理设备相连， 它可以是一个霹以泼变物理位置的逻辑实体。 臻3 差事辩s i p 呼# 攥登 s i p 锛议楚一个瓣户端服务器模式鼢淹谈，s i p 动能静葵蕊都怒遥：j 鹱在s i p 遴辑实 体之鬻褒嚣报文交换窳完藏麴。s i p 豢文偻箍th t t p 终议串熬掇支猿式，主要毽耩嚣类： 请求擐文和响威报文。谴求搬文键盘客户端发送绘e 受务器端的谴张信息，共存六神基本 数请求羰文，分爨是：l 群i t e 、r e g i s t e r 、a c k 、b y e 、e 矮洗l 霉瑟o p t i o n 。疆藿s i p 懿发 聪，还定必了一些新的s i p 报文类型，将猩下一节总结分析。s i p 响应撤文是服务器端接 收到客户端麴谴表露，发强绘客户蟪匏咆癍穰息。s i p 熬定义了六类螭瘦搬文，这些报文 的定义懿表l 所示。s i p 撮交主蘩骞三辩势缝成：撤文名称、字羧帮搬文体。这三个缀成 部分包禽7s i p 要传道的信悫，所以，在s i p 实现中存在一个将信息封装成s i p 报文和解 析s i p 援文的过赣。定义了s i p 静逻辑察锩鞠实傣之闻交鬟的藏文类警，一个麓擎懿s i p 1 2 南京邮啭大学硕士研究生学位论文 第二：章s i p 协议与协议组合拽术 呼叫模型如图3 掰示。 s i p 协议采用了传统的协议分胺结构，一熊分为四艨：( 1 ) 旬i 去和编码艨：主要负责 s i p 掇文生戒襄解辑；( 2 ) 传送层：差要受责馒蠲一魏传送螃议将s i p 掇文奁掰终孛传送， 这些协议包括u d p 、t c p 和t l s 等；( 3 ) 事务处理层：一个事务是辫户端发向服务器端的 一个请求和从服务器端发回的关于请求报文的响应，事务处理屡主要负责应用屡的重传枫 铡、蛹虚报文和请求报文的遥配和成翊层的超时处理；( 4 ) 短厢屡：又称为事务使用层( t u ， t r a n s a c t i o nu s e r ) ，所有的s i p 逻辑实体，除了无状态代理服务器都可以定义在应用屡。 请求报文含义响斑掇文含义 i n v i t e 刨建或修改一个呼叫 1 x x处理一个请求 a c k 确认对i n v i t e 的响应 2 x x 请求被成功接收 e a k e e l 。瑕溃没有究戏鹣请求3 x x请求旋鬟定离 b y e 退出一个呼叫 4 x x 请求报文错误 o p t l 0 n 壹询其它呼叫方的能力 5 x x 服务器错误 戳辩l s ? e 翼 注惩瘸声耱经耋 鑫x x全禺袋误 表1s i p 请求报文和桷应报文的定义 s i p 协议主霪应用在会话的建立、修改和终止上，逸些会话包括网络电话、多媒体会 议蒋。本文掰说豹应焉不能涵盖所鸯的s i p 巍潮，所鞋，在这里婺篱攀静穰掇本文可熊会 涉及剡的s i p 威用。这些s i p 应用主藉包括“”：( 1 ) 基本的呼叫的建立和终此；( 2 ) 呼叫 控铡l 受务，主癸骞：呼嘲绦持( c a l lh o l d ) ，豫嘲方孛薮警毒摹豹逶傣，毽是势没骞终止孵 叫，猩以后重新建立通信；呼叫转掇( c a l lt r a n s f e r ) ，将一个己缀建立的乎叫转移给第 三方；唾e q 转移( c a l lf o r w a r d i n g ) ，被b q 方掇一个呼叫转移到一令其它的圭| 燕继；呼叫镰 待( c a l lw a i t i n g ) ，在被日q 方通话的时候，通知有一个新的呼叫刘达；( 3 ) 第三方呼叫 控制，允许第三方和其它濒方建立呼叫，但是不必加入到呼叫中；( 4 ) 功能交抉，通过发 送o p t i o n 报文采确定对方是否支持浆项功能，这样傈谣了传送静多媒体信令可敬被正确 地接收和处理；( 5 ) 呼叫建立延迟，会话双方建立起一个遴接所需要发送报文的回环次数； ( s ) 鞠薅游惠瓣谨送，邋往双方东建立对话豹萋醚上发送琴楚游悫。 2 3 。28 1 p 扩灏协议 r f c 3 2 6 1 兜义了完撒的s i p 协议及其功能，但是s i p 协议的发展也是一个不断完善的 过程。醚羞s i p 癍瘸瓣誉鼗增热，s i p 豹瑗究瓣握窭了砖s i p 蛰议鹣扩震，劳囊定了稳疲 的标准文档“8 “。通过对这些标准文档的分析和研究，可以总结出对s i p 协议的扩展主薅 扶以下四个方藤；( 1 ) 对s i p 报文方法的扩袋，即定义鞭躲请求摄文类型；( 2 ) 对s i p 南京断电大学硕士研究生学位论文 第二章s i p 协议岛协议组合投柬 掇文字段的扩燧，即定义凝的字段类型l ( 3 ) 懑s i p 摄文髂豹扩震，罄定义凝戆s i p 支持 的媒体类型；( 4 ) 对状态的扩展，即定义新的晌应报文的类型。通常，s i p 客户端和服务 器端可以通过搬文交互协商对扩展掇文的支持。比如，可以通过s u p p o r t e d 字段罗列扩攫 的撮文，如果鬻要菜一类酌扩展报文，要搜粥r e q u i r e 字段来完成，本文主要关心的楚通 过( 1 ) 和( 2 ) 两种方法对s i p 的扩展，总结的s i p 扩展报文如袭2 所示。 本文的圭瑟工作就越在分析s i p 及萁扩袋协议的基础上，设计一个可跌筢活扩展s i p 功能的s i p 实现模型。搬r f c 3 2 6