（计算机应用技术专业论文）基于sip协议的语音通信系统的应用与研究.pdf

南京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 摘要 未来几年，无论是全球市场还是国内市场，v o l p ( v o i c eo v e ri p ) 都将持续高速发展。 在常用的v o 口协议中，s i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c o l ，会话初始协议) 是一个轻型的，多 用途的工具，可以用来创建，修改和终止会话，它独立运作于通讯协议之下，并且不依赖 建立的会话类型。s i p 协议的应用，促进了v o l p 的发展。目前国内的v o l p 主要基于h 3 2 3 协 议族，s i p 协议的应用还不太成熟。 本文主要对s i p 协议栈的设计和实现进行研究，选题对于促进s i p 协议的成熟与完善以 及推进s i p 协议在我国的发展具有经济效益和现实效益。为了实现一个稳定的、高效、适用 的s i p 协议栈，本文首先对目前国外各种流行的s i p 协议栈进行分析和对比，选择了o s i p 协 议栈作为研究的基础，在此之上对o s i p 协议栈进行了改进。应用了多种先进的技术，以s i p 协议规范( r f c 3 2 6 1 ) 为基础，设计和开发了一个高效稳定的协议栈。、 其次，本文基于此协议栈构建了一个基于s i p 的语音通信系统。在系统中，s i p 协议基 于客户n 务器工作模式，包括两类协议实体：s i p 用户代理和s i p 代理服务器。前者对应呼 叫的端系统，后者则是处理呼叫信令的网络设备。 通过s i p 协议栈的研发的实践情况可以看出，新的s i p 协议栈在o s i p 协议栈的基础上有 很大的改进，无论是从协议栈的完备性还是从性能和效率上讲，这些都是o s i p 所不具备的。 从s i p 协议栈的测试情况可以看出，新的s i p 协议栈具有良好的运行效果，有着很好的应用 前景。 关键词：s i p 协议栈；o s i p 协议栈；用户代理；代理服务器 a b s t r a c t v o l pw i l ld e v e l o pp e r s i s t e n t l yn o to n l yi nt h eg l o b a lm a r k e tb u ta l s oi nt h eh o m em a r k e ti n n t u r ey e a r s 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 ) w h i c hh a sj u s tr i s e nr e c e n t l yi sal i g h t d u t y , m u l t i u s e t o o lt oe s t a b l i s h ，r e v i s ea n ds t o pc o n v e r s a t i o n i tw o r k su n d e rt h ec o m m u n i c a t i o np r o t o c o l i n d e p e n d e n t l y , a n dd o e sn o tr e l yo nt h es e s s i o nt y p ew h i c h i sc o n s t i t u t e d t h es i pp r o t o c o l s a p p l i c a t i o nt ov o i pp r o m o t e st h ev o l p sf u r t h e rd e v e l o p m e n t d o m e s t i cv o i pm a i n l yu s eh 3 2 3 i nr e c e n ty e a r s ，s ot h es i pp r o t o c o la p p l i c a t i o ni sap i e c eo fb l a n kb a s i c a l l y t h i sp a p e r sr e s e a r c hi sa b o u tt h es i ps t a c k sd e s i g na n da c c o m p l i s h m e n tm a i n l y , a n dt h i s t o p i ci ss i g n i f i c a n c ef o rp r o m o t i n gt h es i pp r o t o c o l m a t u r ea n da d v a n c i n gt h es i pp r o t o c o l s d e v e l o p m e n ti no u rc o u n t r y t h r o u g hc a r r y i n go na n a l y s i sa n dc o n t r a s tt ov a r i o u sk i n d so fs i p p r o t o c o ls t a c kp r e v a i l i n ga tp r e s e n ta tf i r s t ，t h i sp a p e rr e s e a r c ho nt h eo s i pp r o t o c o ld e e p l yf o r t h es a k eo ft u r n i n go s i pp r o t o c o l si n t oas t e a d y , e f f e c t i v e ，p r a c t i c a ls i pp r o t o c o ls t a c k a p p l y i n g al o to fa d v a n c e dt e c h n o l o g y , t h i sp a p e rd e s i g na n dg e n e r a t ea ne f f e c t i v ea n ds t e a d yp r o t o c o l s t a c kb a s e do nt h es p e c i f i c a t i o no f t h es i pp r o t o c o l ( r f c 3 2 6 1 ) t h e nt h i sp a p e rs t r u c t u r eas y s t e mo fv o i c ec o m m u n i c a t i o nb a s e do nt h eo s i pp r o t o c o l s t a c k i nt h es y s t e m ，s i pp r o t o c o li n c l u d e st w ok i n d so fp r o t o c o le n t i t i e sb e c a u s eo ft h e c l i e n t s e r v e rw o r k p a t t e r n ：s i pu s e ra g e n ta n ds i pp r o x ys e r v e r t h ef o r m e rc o r r e s p o n de n d s y s t e m st h a tc a l lo u t ，a n dt h el a t t e ri sn e t w o r ke q u i p m e n tf o rd e a l i n g 、v i mc a l ls i g n a l i n g b ye x a m i n i n gt h ea p p r o a c ho ft h ed e v e l o p i n go ft h es i pp r o t o c o ls t a c k ，t h i sp a p e r c a l l c o n c l u d et h a tt h en e ws i pp r o t o c o ls t a c kh a sm a k eag r e a tp r o g r e s sr e l a t i v et ot h ep r i m a r yo s i p p r o t o c 0 1 n e i t h e rt h ei n t e g r a l i t yn o rt h ee f f i c i e n c yo f i ti si n c l u d e di nt h eo l do s i pp r o t o c 0 1 a c c o r d i n g t ot h et e s t i n gi n s t a n c e ，t h en e ws i pp r o t o c o ls t a c kh a sg o o dr u n n i n ge f f e c ta n d l o n g r a n g ea p p l i c a t i o np e r s p e c t i v e k e y w o r d s ：s i ps t a c k ；o s i ps t a c k ；u s e ra g e n t ；p r o x ys e r v e r j j 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 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 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，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做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：量霆日期：硅塑丝 丝 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、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印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 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。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，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 南京邮电大学研究生部办理。 碱生躲：遂痉导师繇盖煎日南：坦耻鲜 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景与意义 第一章绪论 随着计算机网络和多媒体通信技术的发展，集音频、视频和共享数据于一身的网络多 媒体应用成为新型应用的热点。基于i p 的多媒体业务有i c q 、o l c q 、y a h o om e s s a g e 和 m i c r o s o f tm s nm e s s e n g e r ，以及各种各样的i p 电话会议系统等。但都采用各自的私有协议， 不能互通；没有完整的体系结构，新应用的开发比较困难。国际上的标准化组织i t u 、i e t f 等先后定义了可以支持多媒体信息的一系列协议：h 3 2 3 、r t p 协议和s i p 协议等，- 这些协 议可以完成各种各样的多媒体操作过程，如i p 多点会议、i p 电话和视频点播等。 宽带i p 接入的普及，使i p 终端电话再次成为新的热点，基于h 3 2 3 的i p 终端电话未能普 及有三方面的原因：缺乏i p 宽带接入、h 3 2 3 的用户认证问题和昂贵的h 3 2 3 硬终端设备。 基于i p 的s i p 协议是用于创建、修改、终止i p 网络上的多媒体会议或呼叫的控制协议，它借 鉴了h t t p 协议和s m t p 协议，结构简单并具有可扩充性和可扩展性。随着智能s i p 终端或 s i p 电话的普及，未来网络上实现多媒体通信，s i p 将成为重要的解决方案之一。 1 2s i p 协议目前的应用及前景 s i p 是设计运行在i p 上的，并支持从语音、即时消息到视频等多种通信技术。s i p 还使 用户非常方便地在网络的不同位置上完成登录。s i p 具有支持新型服务的发展前景，如点击 拨号( c l i c k t o d i a l ) 电话呼叫、在网站上提供互动式语音回应( t v r ) 导航、召开会议的 功能。 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：很多设备厂商都开始 将其下_ 代网络的协议标准向s i p 方向倾斜。s i p 成为追逐的标准，最大的优势就是开发简 单，同时s i p 具有继承性。 对于拥有传统网络的运营商来说，s i p 在网络发展过程中，无疑是一个承上启下最好的 切入点。今天，越来越多的运营商都在提供基于s i p 的服务，如市话和长途电话技术、在线 信息和即时消息、i pc e n t r e x h o s t e dp b x 、语音短信、p u s h t o t a l k ( 按键通话) 、多媒体会 议等等。独立软件供应商( i s v ) 正在开发新的开发工具，用来为运营商网络构建基于s i p 的应用程序以及s i p 软件。网络设备供应商( n e v ) 正在开发支持s i p 信令和服务的硬件。 现在，有众多i p 电话、用户代理、网络代理服务器、v o w n 关、媒体服务器和应用服 l 南京邮电大学硕士研冤生学位论文 第一掌绪论 _ _ _ _ _ - _ _ - _ _ - _ - - _ _ _ _ _ _ - 。_ _ _ _ 。_ _ - _ _ - _ _ - _ - _ _ _ _ 。- _ - - _ - - _ _ i _ 。_ _ _ 。- 。- _ 。_ i - - 。- 。- - 。_ 。- - _ _ - 一- _ - 。_ _ _ _ 。- _ - 。l _ 。- 。_ 。_ 。_ 。_ 。_ _ - 一 务器都在使用s i p 。n o r t e l 新近发布的s u c c e s s i o nc o m m u n i c a t i o ns e r v e rf o re n t e r p r i s e m u l t i m e d i ax c h a n g e ( c s em x ) ，以及s i e m e n s 公司的h i p a t hi pp b x 软件新版本都同时支持 h 3 2 3 和s i p 。a l c a t e l 也表示其o m n i p c xi pp b x 设备将在今年具有s i p 功能。v o l p 市场领先 厂商c i s c o 公司在其网关、路由器和一些i p 电话上支持s i p ，并且它表示s i p 协议将被添加到 c a l l m a n a g e r 企) k i pp b x 中。 在3 g p p 中使用s i p 标准来支持语音和数据的传输是s i p 协议得以发展的另一个重要原 因，s i p 可以对语音进行很好的优化，并且由于它的可编程性，使移动业务面临灵活性和多 样化的变化时，有了很好的保证。 另外，基于s i p 的终端丰富多彩有利于从网络接入到最终用户的完整产业链的完成。 s i p 能够对手机、p d a 等移动设备提供良好的支持，对于在线即时交流、语音和视频数据传 输等多媒体应用也能够很好地完成。 s i p 协议凭借其简单、易于扩展、便于实现等诸多优点越来越得到业界的青睐，它正逐 步成为n g n ( 下一代网络) 和3 g 多媒体子系统域中的重要协议，并且市场上出现越来越多 的支持s i p 的客户端软件和智能多媒体终端，以及用s i p 协议实现的服务器和软交换设备。 虽然s i p 协议目前还不成熟，但可以预见s i p 必定是将来网络多媒体通信中的明星。 1 3 内容安排 本文主要讨论s i p 协议栈的实现方法及关键技术的应用，具体内容如下： 第一章主要介绍了研究背景、s i p 目前的应用及前景。 第二章详细分析了s i p 协议的基本知识，协议的基本工作流程，以及其他几个与s i p 相 关的协议，是实现s i p 协议栈的理论基础。 第三章详细阐述了s i p 协议栈各功能模块的设计思路和步骤。功能模块用来处理在通讯 过程中，协议报文在各个协议层次的处理。通过总体框架设计、子模块设计和业务流程设 计，详细描述了s i p 协议栈的实现过程。 第四章详细阐述了语音通信系统的设计和实现，包括用户代理和代理服务器的设计和 实现。 ， 第五章是对系统的测试，验证s i p 协议栈在改进后，基于此协议栈开发的服务器的性能 是否得到了改进，以及使用此协议栈开发的用户代理的工作情况。 第六章是对本文的一个总结，归纳了本文研究的主要内容和主要成果，以及在今后的 研究目标。 2 南京邮电大学项士研究生学位论文 第二章s i p 协议基本概念及工作流程 第二章s i p 协议基本概念及工作流程 2 1s i p 协议定义四? n 州1 1 1 s i p 是i e t f 提出的基于文本编码的i p 电话多媒体会议协议，用于建立、修改并终止多 媒体会话。s i p 协议可用于发起会话，也可以用于邀请成员加入已经用其它方式建立的会话。 多媒体会话可以是点到点的话音通信或视频通信，也可以是多点参与的话音或视频会 议等。s i p 协议透明地支持名字映射和重定向服务，便于实现i s d n ，智能网以及个人移动 业务。一 s i p 协议可以用多点控制单元( m c u ) 或全互连的方式代替组播发起多方呼叫。与p s t n 相连的i p 电话网关也可以用s i p 协议来建立普通电话用户之间的呼叫。 s i p 协议在i e t f 多媒体数据及控制体系协议栈结构的位置，如图2 1 所示【5 1 。 图2 1i e t f 多媒体数据及控制体系协议栈结构图 2 2s i p 协议实体模型 ， 。s i p 协议模型定义了用户代理( u s e r a g e n t ，u a ) 和服务器( s e r v e r ) 等两类主要实体。 s i p 协议把u a 分为两个部分：客户端( u s e r a g e n tc l i e m ，u a c ) 和用户代理服务器( u s e r a g e n ts e r v e r ，u a s ) 。呼叫方( u a c ) 发出邀请( 或呼叫) ，被叫方( u a s ) 接受或拒绝邀 请( 或呼避l ) 。u a 按照是否保持状态可分为有状态用户代理、有部份状态用户代理和无状 态用户代理。分组终端设备、媒体网关媒体设备通常是包括u a c 和u a s 在内的u a 。另外， 南京邮电大学颂士研冗生掌位论文第二荦s i p 协议基本概念及工作沉程 下面所说的代理服务器也要实现u a 功能。 s i p 协议定义了代理服务器( p r o x ys e r v e r ) 、重定向服务器( r e d i r e c ts e r v e r ) 和注册服 务器( r e g i s t e rs e r v e r ) 等三类主要服务器。 代理服务器作为u a c 和u a s 间的中间媒体，负责接收u a 发来的请求，根据网络策略 将请求发给相应的服务器，并根据收到的应答对用户做出响应。 重定向服务器接受u a c 发来的邀请，根据被叫标识请求位置服务器获得被叫的可能位 置，把这些信息返回给邀请的发起者( u a c ) ，和代理服务器的不同之处就在于它不转发 邀请，邀请由主叫终端自己完成。 注册服务器主要用于接收和处理用户端的注册请求，完成用户地址的注册。 以上三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用设备中。 s i p 协议基本网络模型，如图2 2 所示。 2 3s i p 协议的主要消息 2 3 1sip 消息分类 图2 2s i p 协议基本网络模型 s t a r s i pc l i e n t fu a j s i p 协议是以层协议的形式组成的，就是说它的行为是以一套相对独立的处理阶段来描 述的，每个阶段之间的关系不是很密切。 s i p 协议将s e n ，e r 和u a 之间的通讯的消息分为两类：请求消? 息和响应消息。 1 请求消息：客户端为了激活特定操作而发给服务器的s i p 消息，包括：i n v i t e 、b y e 、 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章s i p 协议基本概念及工作流程 o p t i o n s 、a c k 、r e g i s t e r 、c a n c e l 和i n f o 。 2 响应消息：服务器向客户反馈对应请求的处理结果的s i p 消息，包括：i x x ( i n f o r m a t i o n a l ) 、2 x x ( s u c c e s s ) 、3 x x ( r e d i r e c t i o n ) 、4 x x ( c l i e n te r r o r ) 、5 x x ( s e r v e re r r o r ) 矛1 1 6 x x ( g l o b a lf a i l u r e ) 。其中，l x x 响应为暂时响应( p r o v i s i o n a lr e s p o n s e ) ，其他响应为最 终响应( f i n a lr e s p o n s e ) 。 2 3 2sip 消息格式 1 s i p 请求消息 n h s i p 消息头和一组参数行组成，格式如下： r e q u e s t = r e q u e s t l i n e 枣( g e n e r a l - h e a d e rfr e q u e s t h e a d e rle n t i t y h e a d e r ) c i 也f 【m e s s a g e b o d y 】 2 s i p 响应消息 由s i p 响应消息头和一组参数行组成，格式如下：。 r e s p o n s e = s t a t u s l i n e 幸( g e n e r a l h e a d e rir e s p o n s e h e a d e re n t i t y - h e a d e r ) c r l f m e s s a g e b o d y 3 s i p 消息头字段 s i p 协议的消息头定义与h t t p 在语法规则和定义上很相似。每个头字段都遵循以下格 式：首先是字段名( f i e l dn a m e ) ，字段名不分大小写，后面是冒号；然后是字段值，字段 值与冒号间可有多个前导空格( l w s ) 。其格式如下： m e s s a g e h e a d e r 2 f i e l d - n a m e “：”【f i e l d v a l u e 】c r l f f i e l d n a m e = t o k e n f i e l d - v a l u e 一= 髯( f i e l d c o n t e n t jl w s ) 1 ) 通用消息头( g e n e r a l h e a d e r ) 通用头字段适用于请求消息和响应消息，包含的字段有：a c c e p t 、a c c e p t e n c o d i n g 、 a c c e p t - l a n g u a g e ，c a l l i d ，c o n t a c t 、c s e q ) d a t e ，e n c r y p t i o n ，e x p i r e s ，f r o m ，o r g a n i z a t i o n ， r e c o r d r o u t e 、t i m e s t a m p 、t o 、u s e r - a g e n t 、v i a 。 气 南京自大学硕研e * i * = 章s i p 协* 基本概念及i 作a & 2 ) 实体头( e n t i 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。包含的字段有：c o n t e n t e n c o d i n g 、 c o n t e n t l e n g t h 、c o n t e n t - t y p e - 3 1 请求头( r e q u e s t - h e a d e r ) 请求头字段用于客户机上传附加信息到服务器，其中包括有关请求和客户机本身的信 息。包台的字段有：a u t h o r i z a t i o n 、c o n t a c t 、h i d e 、m a x - f o r w a r d s 、p r i o r i t y 、p r o x y a u t h o r i z a t i o n 、 p r o x y r e q u i r e 、r o u t e 、r e q u i r e 、r e s p o n s e k e y 、s u b j e c t 。 4 ) 响应头( r e s p o i l s e h e a d e r ) 响应头字段用于服务器向r e q u e s t u i l i 指定的地址传送有关响应的附加信息。包含的宇 段有：a l l o w 、p r o x y - a u t h e n t i c a t e 、r e t r y a f t e r 、s e r v e r 、u n s u p p o r t e d 、w a r n i n g 、 w w w - a u t h e n t i c a t e 。 2 4s i p 协议主要流程 2 41 呼叫模型概述 s i p 协议的呼叫模型图如冒2 3 所示。 【勤 图2 3s i p 组阿实例图 m g c 负责将p s t n 前向信令映射为s i p 请求，并且将s i p 响应映射为p s 下n 后向信令，并 且应该实现m e g a c o m2 4 8 协议以及s i p 用p 助理部分。 s 1 p 代理逻辑上是一仑独辜的实体，实现时可以作为单独的物理实体也可以与m g c 捆 绑在起，负责转发或重定向s i p 请求和响应。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章s i p 协议基本概念及工作流程 s i p 客户是一个单独的物理实体，可以是s i p 电话，s i p 会议终端等。 m g 负责p s t n 与i p n 之间媒体流的转换和转发。 m g 之间，m g 与s i p 终端之间使用r t p r t c p 协议传输媒体流。 m g 与m g c 之间使用m e g a e o h 2 4 8 协议或m g c p 协议传输m g c 对m g 的控制信息以及 m g 向m g c 上报的通知消息。 m g c 与s i p 代理，m g c 与s i p 客户或者s i p 代理之间使用s i p 协议来传输呼叫控制消息。 2 4 2 基本呼叫建立流程 s i p 协议的基本呼叫建立过程如图2 4 所示。 # ，誊躁蓉控制嚣 疑i 扛菸篾务掣辫 ，： 二u t !?殴叫 ， 图2 4 基本呼叫建立流程 ( 1 ) 主叫摘机； ( 2 ) s 1 向m g c l 发i a i ； ( 3 ) m g c l 向m g l 发c r e a t ec o n n e c t i o n 命令； ( 4 ) m g l 在响应中返回m g l 的r t p r t c p 传输地址； ( 5 ) m g c l 向m g c 2 发送i n v i t e ，其消息体中包含完整的i a m 消息； ( 6 ) m g c 2 收到i n v i t e ，向m g 2 发送c r e a t ec o n n e c t i o n 命令； ( 7 ) m g c 2 从i n v i t e 消息中拆离i a m ，将其发送到s 2 ； 一 ( 8 ) m g 2 建立与m g i 的r t p 连接，并在确认响应中返回自己的r t p r t c p 传输地址； ( 9 ) m g c 2 向m g c l 返回1 0 0 ( n w i n g ) 响应，其中包含m g 2 的r t p r t c p 传输地址 信息； ( 1 0 3 m g c l 向m g l 发送m o d i f yc o n n e c t i o n 命令： ( 1 1 )m g l 建立与m g 2 的r t p 并且向m g c l 返回确认消息； 7 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章s i p 协议基本概念及工作流程 ( 1 2 ) s 2 向m g c 2 发送a c m ； ( 1 3 ) m g c 2 向m g c l 发送1 8 0 ( r m g i n g ) 响应，其消息体包含a c m ； ( 1 4 ) m g c l 收n 1 8 0 响应，拆离a c m 并将其发送给s l ； i ( 1 5 ) 被叫摘机； ( 1 6 ) s 2 向m g c 2 发送a n m ； ( 1 7 ) m g c 2 向m g c l 返回2 0 0 ( o k ) 响应，其消息体中包含a n m ； ( 1 8 ) m g c l 收n 2 0 0 n 扃j 应，拆离a n m 并将其发送至- i j s l ； ( 1 9 ) m g c l 向m g c 2 发送a c k 。 2 4 3 基本呼叫拆除流程 s i p 协议的基本呼叫拆除过程如图2 5 所示。 垮织碍天拧旃器 谨体醪t 挡耔瓣 一r ! 辨。 图2 5 基本呼叫拆除流程 ( 1 ) 主叫挂机； ( 2 ) s 1 向m g c l 发送r e l ； ( 3 ) m g c l 向m g l 发d e l e t ec o n n e c t i o n 命令； ( 4 ) m g l 向m g c l 返回d e l e t ec o n n e c t i o n a c k 响应： ( 5 ) m g c l 向s 1 发送r l c ； ( 6 ) m g c l 向m g c 2 发送b y e 消息； ( 7 ) m g c 2 i f i m g 2 发送d e l e t ec o n n e c t i o n 命令； ( 8 )m g 2 向m g c 2 返回d e l e t ec o n n e c t i o na c k 响应； ( 9 ) m g c 2 向m g c l 返回2 0 0 ( o k ) 响应： ( 1 0 ) m g c 2 向s 2 发送r _ e l ； 8 疑0 l 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章s i p 协议基本概念及工作流程 ( 11 ) s 2 向m g c 2 发送r l c 。 2 4 4 经过代理的呼叫建立流程 s i p 协议经过代理的呼叫建立过程如图2 6 所示。 1 ：业 艇州 图2 - 6 经过代理的呼叫建立流程 ( 1 ) 主叫摘机； ( 2 ) s 1 向m g c l 发队m ； ( 3 ) m g c l 向m g l 发c r e a t ec o n n e c t i o n 命令； ( 4 )m g l 在响应中返回m g l 的r t p i 玎c p 传输地址； ( 5 )m g c l 向s i p 代理发送i n v i t e ，其消息体中包含完整的i a m 消息i ( 6 ) s i p 代理向m g c l 发送i n v i t e ，其消息体中包含完整的i a m 消息； ( 7 ) m g c 2 收到i n v i t e 向m g 2 发送c r e a t ec o n n e c t i o n 命令； ( 8 ) m g c 2 从i n v i t e 消息中拆离i a m ，将其发送n s 2 ； ( 9 ) m g 2 建立与m g l 的期限连接，并在确认响应中返回自己的r t p r t c p 传输地址； ( 1 0 ) m g c 2 向s i p 代理返回1 0 0 ( n w i n g ) 响应，其中包含m g 2 的r t p r t c p 传输 地址信息； ， ( 1 1 ) s i p 代理向m g c l 返回1 0 0 ( t r y i n g ) 响应，其中包含m g 2 的r t p r t c p 传输 ， 地址信息； ( 1 2 ) m g c l 向m g l 发送m o d i f yc o n n e c t i o n 命令； ( 1 3 ) m g l 建立与m g 2 的r t p 并且向m g c l 返回确认消息； ( 1 4 ) s 2 向m g c 2 发送a c m ； ( 1 5 ) m g c 2 向s i p 代理发送1 8 0 ( r j n g i n g ) 响应，其消息体包含a c m ； ( 1 6 ) s i p 代理 h i m g c l 发送1 8 0 ( 剐 n g 玳g ) 响应，其消息体包含a c m ； 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章s i p 协议基本概念及工作流程 ( 1 7 ) m g c l 收n 1 8 0 响应，拆离a c m 并将其发送给s 1 ： ( 1 8 ) 被叫摘机； ( 1 9 )s 2 向m g c 2 发送a n m ； ( 2 0 ) m g c 2 向s i p 代理返回2 0 0 ( o k ) 响应，其消息体中包含a m 沁 ( 2 1 ) s i p 代理向m g c l 返回2 0 0 ( 0 k ) 响应，其消息体中包含a n m ； ( 2 2 ) m g c l 收到2 0 0 响应，拆离a n m 并将其发送至f j s l ； ( 2 3 ) m g c l 向s i p 代理发送a c k 。 2 4 5 经过代理的呼叫拆除流程 s i p 协议经过代理的呼叫拆除过程如图2 7 所示。 圄 - ；! l i t i 图2 7 经过代理的呼叫拆除流程 ( 1 ) 主叫挂机； ( 2 )s i 向m g c l 发送r e l ； ( 3 ) m g c l 向m g t 发d e l e t ec o n n e c t i o n 命令； ( 4 ) m g l 向m g c l 返回d e l e t ec o n n e c t i o na c k 响应； ( 5 ) m g c l 向s l 发送r l c ； ( 6 ) m g c l 向s i p 代理发送b y e 消息； ( 7 ) s p 代理向m g c 2 转发b y e 消息； ( 8 ) m g c 2 向m g 2 发送d e l e t ec o n n e c t i o n 命令； ( 9 ) m g 2 向m g c 2 返回d e l e t ec o n n e c t i o n a c k 响应； ( 1 0 ) m g c 2 向s i p 代理返回2 0 0 ( o k ) 响应： ( 1 1 ) s i p 代理向m g c l 转发2 0 0 ( o k ) 响应； ( 1 2 )m g c 2 向s 2 发送r e l ： 1 0 7 垮贫令链 蚤 ： 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章s i p 协议基本概念及工作流程 ( 1 3 ) s 2 n m q c 2 发送r l c 。 2 5s i p 协议实现机制嘲 s i p 是一个分层结构的协议，这意味着它的行为根据一组平等独立的处理阶段来描述， 每一阶段之间只是松耦合。协议分层描述是为了表达，从而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。 不是协议规定的每个元素都包含各层。而且，由s i p 规定的元素是逻辑元素，不是物理 元素。一个物理实现可以选择作为不同的逻辑元素，甚至可能在一个个事务的基础上。 s i p 的最底层是语法和编码。它的编码使用增强b a c k u s n a y r 形式语法( b n f ) 来规定。 第二层是传输层。它定义了网络上一个客户机如何发送请求和接收响应以及一个服务 器如何接收请求和发送响应。所有的s i p 元素包含传输层。 第三层是事务层。事务是s i p 的基本元素。一个事务是由客户机事务发送给服务器事务 的请求( 使用传输层) ，以及对应该请求的从服务器事务发送回客户机的所有响应组成。 事务层处理应用层重传，匹配响应到请求，以及应用层超时。事务层具有客户机组成部分 ( 称为客户机事务) 和服务器组成部分( 称为服务器事务) ，每个代表有限的状态机，它 被构造来处理特定的请求。 事务层之上的层称为事务用户( t u ) 。每个s i p 实体，除了无状态代理，都是事务用户。 当一个t u 希望发送请求，它生成一个客户机事务实例并且向它传递请求和i p 地址、端口， 和用来发送请求的传输机制。一个t u 生成客户机事务也能够删除它。当客户机取消一个事 务时，它请求服务器停止进一步的处理，将状态恢复到事务初始化之前，并且生成特定的 错误响应到该事务。这由c a n c e l 请求完成。 s i p 还具有另外两个有重要意义的特征。第一个是有状态s i p 代理服务器具有分割入呼 叫或复制入呼叫的能力，从而可以同时运行几个扩展分支。第一个应答的分支接受呼叫。 该特征在用户工作在两位置之间( 例如实验室和办公室) 或者同时对经理和其秘书振铃时 是非常便利的。 第二个特征是s i p 独特的返回不同媒体类型的能力。举个用户联系公司的例子。当s i p 服务器接收到客户机的连接请求，它能够通过w e b 交互式语音响应页面来返回到顾客的客 户机，该页面具有可获得的部门分支或提供在列表上的用户。点击适当的链接后将发送一 请求到所点击选择的用户从而建立起呼叫。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章s i p 协议基本概念及工作流程 2 6 与s i p 协议相关的其他协议 2 6 1 会话通告协议( s a p ) n 7 1 会话通告协议( s e s s i o na n n o u n c e m e n tp r o t o c o l ，s a p ) 用来实现在潜在的接收者中分 发有关多播会话的信息。s a p 用一个大家都知道的多播地址和端口号来承担多播会话描述 任务，其协议本身并不建立会话( 建立会话可以使用s i p 协议了。因为多播技术并不提供可 靠性，所以s a p 是不可靠的，并且需要定时重发。s a p 使用固定数量的带宽，所以一台s a p 主机能够承担起其他主机所发送的有相同地址和端口号的通告。根据通告的数量，主机为 会话通告选择重发率。因此，当前的会话越多，重发的间隔就越长。 尽管s a p 向潜在的接收者多播会话描述，但它没有定义这些描述的格式。s a p 需要借 助s d p 协议来描述会话的相关信息，在s a p 数据包的p a y l o a d 字段中一般情况下填充的就是 s d p 数据，它描述了建立会话所必要的基本信息。 最后，s a p 通告能够被加密，也能利用鉴定机制。加密和鉴定提供必须的保密和检查 一个特定会话创建者身份的功能。， 2 6 2 会话描述协议( s d p ) n 2 孙铂 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 ) 规定了对描述会话的必要信息怎样 进行编码。s d p 不包括任何传输机制，也不包括任何种类的协商参数。一个s d p 描述仅仅 是能够被系统用来在一个多媒体会话中加入大量信息。例如，它包括i p 地址、端口号以及 、 会话处于激活状态的日期和时间等。 实际上，s d p 就是用来描述多媒体会话通告、多媒体会话邀请和其他形式的多媒体会 话初始化的协议。 ： 2 6 3 实时传输协议( r t p ) 1 8 1 1 9 1 捌 一实时传输协议( r e a l t i m et r a n s p o r tp r o t o c o l ，r t p ) 被定义为传输音频、视频、模拟数 据等实时数据的传输协议。最初设计是为了数据传输的多播，但是它也用于单播的。与传 统的注重高可靠数据传输的传输层协议相比，它更加侧重数据传输的实时性。此协议提供 的服务包括时间载量标识、数据序列、时戳、传输控制等。r t p 与辅助控制协议i 玎c p 一起 得到数据传输的些相关的控制信息。 1 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章s i p 协议基本概念及工作流程 r t p 协议结合u d p 协议共同完成传输层功能。u d p 协议只是传输数据包，而不管数据 包传输的时间顺序。r t p 的协议数据单元是用u d p 分组来承载的。在承载r t p 数据包的时 候，有时候一帧数据被分割成几个包，且它们具有相同的时间标签，由此可以知道时间标 签对包来说并不是必须的。而u d p 的多路复用让r t p 协议利用支持显式的多点发送，可以 满足多媒体会话的需求。 2 7s i p 协议与其他协议的比较n 2 2 1 作为多媒体组网标准，h 3 2 3 的应用比较广泛，它是i p 网关终端在分组网上传送话音 和多媒体业务使用的核心协议，包括点到点、点到多点会议、呼叫控制、多媒体管理、带 宽管理、l a n 与其它网络的接口等。i t u 的h 3 2 3 协议族定义了在无业务质量保证的因特网 或其它分组网络上多媒体通信的协议及其规程。h 3 2 3 标准为局域网、广域网、i n t r a n e t 和 i n t e m e t 上的多媒体提供技术保障。 h 3 2 3 的控制协议非常复杂，不支持多点发送( m