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2020 3 18 接入网产品导入部 SIP协议原理基本概念 目录 IMS基础SIP协议基础SIP协议消息与命令 2020 3 18 第一章IMS基础 2020 3 18 IMS有哪些网络实体 它们的功能是什么 典型的注册流程典型的呼叫流程 问题 2020 3 18 IMS在软交换的基础上进一步实现业务与控制的分离 从交换机到软交换是核心网 实现了控制与承载的分离 传统交换机 呼叫控制 基本话音及补充业务 媒体服务器 信令和媒体网关 软交换 呼叫控制 基本话音及补充业务 媒体服务器 信令和媒体网关 IMS是软交换的下一跳 进一步实现了业务与控制的分离 CSCF 呼叫控制 基本话音及补充业务 媒体服务器 信令和媒体网关 软交换 呼叫控制 基本话音及补充业务 媒体服务器 信令和媒体网关 多媒体业务服务器 IMS 2020 3 18 IMS提供了全业务的接入能力和融合的业务提供能力 2020 3 18 IMS逻辑实体 P CSCF HSS I CSCF S CSCF VisitedNetwork HomeNetwork SIP SIP AS Access P CSCF SIP Access I CSCF S CSCF HSS AS DNSENUM 核心网 接入网 2020 3 18 用户注册过程 P CSCF HSS DNSENUM I CSCF S CSCF VisitedorHomeNetwork HomeNetwork SIP Cx SIP AS AS AS Cx Sh ISC BackbonePacketNetwork Access 2020 3 18 基本会话流程 CallingandCalledPartyHomeNetwork HSS I CSCF DNS Access Access P CSCF BackbonePacketNetwork S CSCF Control Bearer SIP SIP Diameter AS 2020 3 18 第二章SIP协议基础 2020 3 18 几个基本概念 UAC UAS 对话 事务 URI 头域对话 SIP消息中哪些内容决定一个对话事务 请求是否一定有响应 一个请求是否只能有一个响应 URI 常见的URI有哪几种 问题 2020 3 18 SIP协议概念 Multi PartyMultimediaWorkingGroup于1996年提出两项关于在Internet中实现多媒体通信的建议 SessionInitiationProtocol SIP SimpleConferenceInvitationProtocol SCIP 最终两项建议统一于SessionInitiationProtocolSIP有关SIP的完整定义最早出现在1999年公布的RFC2543中 当前SIP详细定义于RFC3261 June2002 2020 3 18 SIP协议概念 续 SIP是SessionInitializationProtocol 会话初始协议 的缩写 用来建立 更改和终止一个或者多个参与者的会话 这些会话包括多媒体会议 网络呼叫等 IETF制订的多媒体通信系统框架协议之一 但是SIP单独不能完成多媒体呼叫 必须要与其他协议一起才能组建完整的多媒体通信系统 与RTP RTCP SDP等协议配合共同完成多媒体会话过程 2020 3 18 SIP协议功能 呼叫建立 呼叫处理和控制 SIP协议功能 用户定位 用户通信能力协商 用户交互意愿 确定参加通信的终端用户的位置 确定通信的媒体类型和参数 确定被叫加入通信的意愿 建立主叫和被叫的会话参数 包括呼叫重定向 呼叫转移 终止呼叫等 2020 3 18 SIP协议特点 借鉴了Internet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 兼容和可扩展等原则 并充分注意到因特网开放而复杂的网络环境下的安全问题 充分考虑了对传统公共电话网的各种业务 通过代理和重定向请求用户当前位置 以支持用户的移动性 独立于传输层协议 可以承载在不同的传输协议上 因此可以灵活方便地扩展其他附加功能 SIP协议独立于业务 协议不限制具体业务范畴 只描述建立 更改 终止一个会话 并不描述会话的内容 所以可以承载任何的会话内容 如语音 视频 游戏等 2020 3 18 SIP与H 248的对比 2020 3 18 SIP协议应用 SIP协议的典型应用IP电话 VoIP 移动游戏即时通信IM视频SIP扩展应用3GWCDMAIMSNGNSoftswitch 2020 3 18 SIPvsH248 概念对比 2020 3 18 对话 Dialog 对话 Adialogrepresentsapeer to peerSIPrelationshipbetweentwouseragentsthatpersistsforsometime 通俗理解 就是一次呼叫上下文 Call ID头域 From头域中的LocalTag 和To头域中的RemoteTag唯一确定一个对话 2020 3 18 SIP协议是一个基于事务的协议 一次呼叫由多个事务组成 一个事务由1个请求 0个或者多个临时响应 1个最终响应组成 SIP协议中的事务可分为INVITE事务 INVITEClient和INVITEServer 非INVITE事务 NONINVITEClient和NONINVITEServer 事务 2020 3 18 INVITE事务 INVITE事务中包含三次握手过程ACK属于单独的事务INVTE事务可以存在临时响应 1xx 成功的事务 失败的事务 2020 3 18 非INVITE事务 非INVITE事务只有两次握手过程非INVITE事务不存在临时响应 UAS应该以最快速度返回响应 成功的事务 失败的事务 2020 3 18 URI用于用户识别 包括SIPURI和TELURISIPURI包含以下成分Scheme用户名 可选 主机名端口 可选 URI参数TELURI包含Scheme和一个电话号码 可以携带参数 sip 28970808 5061 user phonesip MichaelLee 5061tel 86 755 2878 0808tel 28780808 phone context huawei headquarters URI 2020 3 18 第三章SIP协议消息和命令 2020 3 18 问题 SIP协议定义了哪些基本请求消息 请求消息的格式是怎样的 响应消息中哪些是临时响应 哪些是最终响应 常见的头域有哪些 它们的作用是什么 2020 3 18 SIP协议消息的分类 SIP消息采用文本方式编码 分为两类 请求消息和响应消息 请求消息和响应消息都包括SIP头字段和SIP消息字段 请求消息和响应消息在形式上的区别仅在消息的第一行 请求的第一行为请求行 响应的第一行为状态行 2020 3 18 请求消息 请求消息 客户端为了激活按特定操作而发给服务器的SIP消息 RFC3261定义了六个基本方法 包括INVITE ACK OPTIONS BYE CANCEL REGISTER 后续RFC扩展了其他的请求方法 包括UPDATA INFO SUBSCRIBER NOTIFY MESSAGE PRACK REFER 2020 3 18 请求消息格式 请求消息由起始行 消息头和消息体组成 通过换行符区分消息头中的每一条参数行 对于不同的请求消息 有些参数可选 2020 3 18 响应消息 响应消息 用于对请求消息进行响应 指示呼叫的成功或失败状态 不同类的响应消息由状态码来区分 状态码包含三位整数 状态码的第一位用于定义响应类型 另外两位用于进一步对响应进行更加详细的说明 2020 3 18 响应消息格式 对于不同的响应消息 有些参数可选 2020 3 18 消息头域 5个必须包含在每个SIP消息中的头域 Call IDFromToCSeqViaCall ID 用于唯一标识一次会话 一般格式为 Call ID 本地标识 主机主机应为全局域名或者全局IP地址 此时本地标识可由在主机范围内唯一的URI字符组成 否则 本地标识必须是全局唯一的 以保证Call ID的全局唯一性 举例 Call Id call 973636852 4 191 169 150 101 2020 3 18 消息头域 续 From 用于标识请求的发起者 服务器将此字段从请求消息中复制到响应消息 一般格式为 From 显示名 tag XXXX显示名为用户界面上显示的字符 如果系统不予显示 应置显示名为 匿名 Tag称为标记 为16进制数字串 中间可带连字符 当两个共享同一SIP地址的用户实例用相同的Call ID发起呼叫时 就需用此标记予以区分 标记值必须全局唯一 用户在整个呼叫期间应保持相同的Call ID和标记值 举例 From 123456 tag a48s 2020 3 18 消息头域 续 To 用于表示请求的接收者 其格式和From相同 仅第一个关键字不同 To 显示名 tag XXXXTag可用于区分由同一SIPURL标识的不同的用户实例 由于代理服务器可以并行分发请求 同一请求可能到达用户的不同实例 每个实例都可能响应 因此需用标记来区分来自不同实例的响应 To字段中的标记是由每个实例置于响应消息中的 举例 To tag 62beb3ca在SIP中 Call ID From和To三个字段标识一个呼叫分支 在代理服务器并行分发请求时 一个呼叫可能会有多个呼叫分支 2020 3 18 消息头域 续 CSeq 用于表示请求的顺序号 UAC在每个请求中加入此字段 一般格式为 CSeq 序号消息名称序号由UAC选定 在Call ID范围内唯一确定 序号初值可为任意值 其后具有相同Call ID值但不同命令名称 消息体的请求 其CSeq序号应加1 重发请求的序号保持不变 服务器将请求中的CSeq值复制到响应消息中 用于将请求和其触发的响应关联起来 ACK和CANCEL请求的CSeq值和对应的INVITE请求相同 BYE请求的CSeq序号应大于INVITE请求 举例 CSeq 4711INVITE 2020 3 18 消息头域 续 Via 用以指示请求历经的路径 它可以防止请求消息传送产生环路 并确保响应和请求消息选择同样的路径 以保证通过防火墙或满足其他特定的选路要求 对于请求 每个SIP实体前传请求时 都将自己的地址放到当前的Via集的最上面 与此类推 当请求到达UAS端时 在SIP消息中将会形成一个类似于堆栈的Via头域集 对于响应 UAS将请求中的Via地址原样拷贝到响应里面 当Proxy接收到响应时 检查顶端的Via是否是自己 如果是 将顶端的Via删除 并检查下一个Via地址将响应发送到下一个Via地址 如果没有下一个Via地址 则表示这个响应应该到Proxy这儿终结 Address B Address C Address D Via A Via BVia A Via CVia BVia A Via CVia BVia A Via BVia A Via A Address A 2020 3 18 消息头域 续 Via字段的一般格式 Via 发送协议发送方 隐藏参数 生存期参数 多播地址参数 接收方标记 分支参数发送协议的格式为 协议名 协议版本 传输层协议 协议名和传输层协议的缺省值为SIP和UDP 发送方为发送方的域名或主机IP和端口号 如果采用默认端口号5060 端口号可以缺省 隐藏参数表示该字段已由上有代理予以加密 以提供隐私服务 分支参数用于代理服务器并行分发请求时标记各个分支 当响应达到时 代理可判定是哪一分支的响应 Via SIP 2 0 UDP branch z9hG4bKkjshdyffVia SIP 2 0 UDP10 0 0 1 5060 2020 3 18 其他重要的消息头域 Max Forwards 用于定义一个请求达到其目的地所允许经过的中转站的最大值 请求每经过一个中转站 该值减1 如果该值为0时该请求还没有达到其目的地 服务器将返回483响应并终止这个请求 该字段的目的主要是为了出现环路时不会一直消耗代理服务器的资源 它的初始值为70 它的一般格式为 Max Forwards 十进制整数请求消息中必须包括Max Forwards头域 2020 3 18 其他重要的消息头域 续 Contact 用于INVITE ACK和REGISTER请求以及成功响应 呼叫进展响应和重定向响应消息 其作用是给出其后和用户直接通信的地址 INVITE和ACK请求中的Contact字段指示该请求发出的位置 它使被叫可以直接将请求 如BYE请求 发往该地址 而不必借助Via字段经由一系列代理服务器返回 对INVITE请求的成功响应消息可包含Contact字段 它使其后的请求 如ACK请求 可直接发往该字段给定的地址 该地址一般是被叫主机的地址 REGISTER请求中的Contact字段指明用户当前位置 REGISTER请求的成功响应消息中的Contact字段返回该用户当前可达的所有位置 重定向响应消息中的Contact字段给出供重试的其它地址 可用于对BYE INVITE和OPTIONS请求的响应消息 2020 3 18 其他重要的消息头域 续 Contact字段的一般格式为 Contact 地址 q参数 动作参数 失效参数 扩展属性地址的表示形式和To From字段相同 q参数的取值范围为 0 1 指示给定位置的相对优先级 数值越大 优先级越高 动作参数仅用于REGISTER请求 它表明希望服务器对其后至该客户的请求进行代理服务还是重定向服务 如果未含此参数 则取决于服务器的配置 失效参数表示该注册的失效时间 举例 Contact q 0 7 2020 3 18 其他重要的消息头域 续 Authorization 包含某个终端的鉴权证书 它的一般格式为 Authorization 认证方式 USERNAME REALM NONCE RESPONSE URI CNONCE ALGORITHM认证方式有DIGEST BASIC CHAP PASSWORD CARDDIGEST等认证方式 DIGEST为HTTP DIGEST认证方式 目前SoftX3000只支持HTTP DIGEST方式 USERNAME表示被认证的用户的用户名 REALM用于标识发起认证过程的域 NONCE由发起认证过程的实体产生的加密因子 RESPONSE终端在收到服务器的认证请求后根据服务器端产生的NONCE 用户名 密码 URI等信息经过一定的算法生成的一个字符串 该字符串中包含了经过加密后的用户密码 在认证过程中除用户密码之外其他信息都会通过SIP消息以明文的方式在终端和服务器端进行传递 2020 3 18 其他重要的消息头域 续 URI为发起呼叫请求消息中的Request URI 由于终端在收到认证请求后需要重新向服务器端发起请求 其中带有认证响应信息 该请求消息在经过网络服务器时某些字段包括Request URI都有可能被修改 认证头域的URI参数用于传递终端发起请求时原始消息的Request URI用于对认证信息进行认