sip的基本原理与机制.ppt

1 SIP的基本原理与机制 2 总目录 1 SIP协议体系的总体框架2 请求3 答复4 头域5 消息体6 各种硬件的行为7 SIP的安全机制参考文献 3 1 SIP协议体系的总体框架 1 1SIP协议的通用性1 2SIP协议的中的硬件组成1 3请求 答复与SIP处理1 4SIP地址1 5头域和消息体1 6其他重要概念 4 1 SIP协议体系的总体框架 SIP SessionInitiationProtocol 初始会话协议 协议的功能是创建 修改及终止会话 在会话过程中 SIP只起到保持会话的作用 而会话本身则不是由SIP来完成的 5 1 SIP协议体系的总体框架 1 1SIP协议的通用性会话可以是双方会话 也可以是多方会话 会话所采用媒体形式受设备的限制 而受SIP协议的限制 SIP协议只是在会话发起过程中 对通信各方的性能进行勾通而已 SIP协议的应用要求与底层的传输协议无关 在SIP最低配置情况下 SIP协议至少要在TCP和UDP两个协议体系下都能够应用 6 1 SIP协议体系的总体框架 1 2SIP协议的中的硬件组成客户端 UAC useragentclient 服务器 server 用户服务器 UAS useragentserver 代理服务器 proxyserver 重定向服务器 redirectserver 注册器 register 注 硬件 在这里等于功能实体 7 1 SIP协议体系的总体框架 1 2SIP协议的中的硬件组成 8 1 SIP协议体系的总体框架 1 2SIP协议的中的硬件组成客户端是发出请求 request 的功能实体服务器接收 处理请求和答复 并在一定情况下也对请求做出答复 response 的功能实体 包括UAS 用户代理是SIP处理的实际参与者 SIP处理后文介绍 用户是会话的实际参与者 9 1 SIP协议体系的总体框架 1 3请求 答复与SIP处理请求客户端通过发送请求最终实现与其他一个或多个用户代理之间的创建 修改及终止会话 请求的方法 Method 主要有 邀请 INVITE 确认 ACK 选择 OPTION 再见 BYE 取消 CANCEL 和注册 REGISTER 10 1 SIP协议体系的总体框架 1 3请求 应答与SIP处理 答复答复是服务器对请求的响应 如果按照答复中的状态码 statuscode 分类 答复可以分为1 6 六种类型 一个请求的发出也可能引起一系列的答复 11 1 SIP协议体系的总体框架 1 3请求 应答与SIP处理临时答复和最终答复比如 当请求发出以后 在请求尚未到达目的地之前或正在被处理的阶段 首先与客户端进行通信的服务器就会向客户端发出临时答复 如100 Trying 答复 而当请求被接受或拒绝时 服务器或被叫方发出的就是最终答复 12 1 SIP协议体系的总体框架 1 3请求 答复与SIP处理发送和处理请求与答复就是SIP硬件的基本功能 所有的SIP操作都是由一系列的请求和答复的交互过程所组成的 从一个SIP请求的产生到这个请求得到了最终答复的整个过程中 通信各方所产生的所有的请求与答复的总合称为一个SIP处理 transaction 13 1 SIP协议体系的总体框架 1 4SIP地址URL UniformResourceLocator 统一资源定位 URL是用户代理的地址 它的形式是user host 其中 user是一个用户名或电话号码 而host则是一个域名或数字地址 为了与Internet地址形式相区别 在写SIP地址时一定要加上 sip 即sip user host 比如sip sales 14 1 SIP协议体系的总体框架 1 4SIP地址用户代理的URL的确定是通过客户端向注册器发送注册请求来获得的 Request URI UniformResourceIdentify 统一资源标识符 Request URI指定了目标用户或服务器 请求将被发到的下一个hop 的地址 Request URI可以是SIPURL 也可以是一般的URI 15 1 SIP协议体系的总体框架 1 4SIP地址参数如果把地址理解为可以与目的地取得联系的必要信息的话 那么SIP协议中还有其他一些与地址有关的重要参数 比如 branch 分支 参数 tag参数等参数可以出现在各种头域中 16 1 SIP协议体系的总体框架 1 4SIP地址举例 协议P57 协议P132 From A G Bell From sip 12125551212 From AnonymousTo Bobsip bob tag 376364382 17 1 SIP协议体系的总体框架 1 5头域和消息体头域虫形结构图 18 1 SIP协议体系的总体框架 1 5头域和消息体头域 headerfield SIP是通过附加在请求或答复中若干头域来传递和处理与会话相关的若干信息 如路由 呼叫标识 安全机制 会话描述等一个头域中还会包含若干个参数 在特定SIP处理中 不是所有参数都必须给出 举例 From To Via Call ID CSeq Hide Date 19 1 SIP协议体系的总体框架 1 5头域和消息体消息体 messagebody 除了头域之外 请求和答复中还可能包含消息体 在不同的情况下 消息体包含不同的内容 具体情况请参见第5章 其余 请求与答复中信息的主要载体就是头域和消息体 但也还有其余的内容 如在答复中 状态码就写在消息的头一行 而不在任何头域之内 20 1 SIP协议体系的总体框架 1 6其他重要概念CalllegCallleg并不是某个具体的头域或参数 它是由Call ID From和To三个头域中信息共同组成的 实际上 可以这样理解Callleg Callleg唯一确定了一个会话 可能是双方会话 也可能是多方会话 中的一对连接 21 2 请求 2 1邀请 INVITE 2 2确认 ACK 2 3选择 OPTION 2 4再见 BYE 2 5取消 CANCEL 2 6注册 REGISTER 22 2 请求 客户端通过发送请求来触发一次创建 修改及终止会话的SIP处理 请求的主要方法也就是以下这几种 邀请 INVITE 确认 ACK 选择 OPTION 再见 BYE 取消 CANCEL 注册 REGISTER 23 2 请求 2 1邀请 INVITE 邀请请求是会话建立的第一步在邀请请求的消息体中 呼叫方要向被叫方提供会话描述被叫方对邀请请求的成功的答复应当包括被叫方可以接受的媒体类型和它希望发送的媒体类型 24 2 请求 2 1邀请 INVITE 被叫方可能收到相同或重复的请求 若该用户已经加入了这个特定的会话 用户服务器就会自动答复一个200 OK 必须支持此方法的硬件有 客户端 用户服务器 代理服务器 重定向服务器 25 2 请求 2 2确认 ACK 确认请求只与邀请请求伴随而生 它表示主叫方收到了对其邀请请求的最终答复 这个最终答复不一定来自被叫方 也不一定表示邀请成功 必须支持此方法的硬件有 客户端 用户服务器 代理服务器 重定向服务器 26 2 请求 2 2确认注 2 答复表示成功邀请失败可以有多种原因 如 被拒绝或找不到被叫方等 27 2 请求 2 3选择 OPTION 这个请求主要是让通信各方能够根据各种情况来确定如何通话或不通话 必须支持此方法的硬件有 客户端 用户服务器 代理服务器 重定向服务器 注册器 28 2 请求 2 4再见 BYE 客户端用再见请求来告知服务器它想结束此次呼叫主叫方和被叫方都可以发出此请求在客户端发出再见请求之前 不可以释放当前呼叫 挂机 会话的参与各方在收到再见请求后应立即停止对目标发送任何媒体流 29 2 请求 2 4再见 BYE 若邀请请求中有Contact头域 被叫方就要把再见请求发送到这个头域中的地址 而不是发送到From头域中的From地址 必须支持此功能的硬件有 客户端 用户服务器 代理服务器 重定向服务器 30 2 请求 2 5取消 CANCEL 取消请求把与其具有相同的Call ID To From CSeq头域值的请求取消取消请求只能用于取消那些悬而未决的请求 所谓 悬而未决 是指最终答复尚未发出客户端和代理客户端 proxyclient 都可以发出取消请求 31 2 请求 2 5取消 CANCEL 一旦用户服务器收到一个取消请求 它就不能对原来的那个请求做出2XX的答复 因为这个请求已经被取消了必须支持此方法的硬件有 所有的硬件 32 2 请求 2 6注册 REGISTER 客户端通过注册请求把自己的地址注册到SIP服务器 一个客户端通过向通用的 allSIPservers 多播地址 224 0 1 75 发送注册请求来实现在本地服务器上注册 接收并处理注册请求的任何服务器在接收注册请求时就是注册器 一般是代理服务器 33 2 请求 2 6注册 REGISTER Request URI则是给登记请求的目的地 发出请求的客户端 命名 Contact头域在注册请求中十分重要 如果注册请求中含有Contact头域 那么在未来有某个非注册请求要被发送到To头域中给出的地址时 那么这个请求将直接被发送到Contact头域给出的地址 34 3 答复 答复是服务器对请求的响应 但服务器对请求的响应不只是答复 答复中最重要的信息是状态码 status code 其他信息则包含在头域和消息体中 状态码写在答复消息的第一行 它是由3位整数数字组成 状态码指明了接收请求的一方尝试理解和满足所收到的请求的结果 35 3 答复 3个数字中 第一个表示答复的种类 后两个数字没有特别的分类 它们的基本含义如下 1XX 通知形 收到请求 正在继续处理请求 2XX 表示成功 动作被成功的接收 理解和操作 3XX 重新进行请求 要完成请求还需要进一步的信息和操作 36 3 答复 4XX 用户方错误 由于用户方问题无法完成操作 请求中包含错误的语法或不能被满足的内容 5XX 服务方错误 由于服务方问题无法完成操作 对于一个明显是有效的请求 服务器无法满足 6XX 全球错误 该请求在任何服务器上都无法完成 37 3 答复 要完成基本的通信功能 参与通信的任何一方不必有能力理解所有的状态码 只需知道其种类也就可以进行大部分工作了 当其不理解XXX时 就按X00处理 对于每一个具体状态码的功能和含义 在协议第4 7章有逐条的说明 不难理解 而答复的其他功能和处理则多与头域有关 38 4 头域 4 1头域概述4 2重要头域举例 39 4 头域 4 1头域 headerfield或field 概述头域是SIP请求或答复中的一段内容 不同的头域有不同的主题和作用 头域分类1 请求头域答复头域在请求和答复都可以使用的头域 40 4 头域 4 1头域概述头域分类2 一般 General 头域一般 General 头域是头域的通称Entity 实体 头域Entity头域 是对消息体 message body 或如果没有消息体时被 请求 认证 identified 的源的meta information的解释 在协议中 messagebody entity 41 4 头域 4 1头域概述头域分类3 End To end头域End To end头域不能被代理服务器修改 如Call ID FromHop by hop头域Hop by hop头域则有可能被代理服务器修改 如Via Max Forward 42 4 头域 4 1头域概述99版本SIP协议中的头域 Accept Accept Encoding Accept Language Accept Language Allow Authorization Call ID Contact Contact Contact Content Encoding Content Length Content Type CSeq Date Encryption Expires From Hide Max Forwards Organization 43 4 头域 4 1头域概述99版本SIP协议中的头域 Proxy Authenticate Proxy Authorization Proxy Require Priority Require Retry After Retry After Response Key Record Route Record Route Route Server Subject Timestamp To Unsupported User Agent Via Warning WWW Authenticate 44 4 头域 4 2重要头域举例第一组From To Via Route Record Route第二组Call ID CSeq User Agent第三组Accept Accept Encoding Accept Language Allow 45 4 头域 4 2重要头域举例第四组Date Expires Timestamp第五组Hide Encryption Proxy Authenticate Proxy Authorization Authorization头域的格式参见协议6 6节 46 5 消息体 5 1消息体的内容5 2消息体的种类5 3消息体的长度请求和答复中还可能包含消息体 它在不同的情况下有不同的作用 47 5 消息体 5 1消息体的内容请求一般来说包含消息体 只有再见请求中不能有消息体确认 邀请和选择请求中的消息体的内容都是会话描述会话描述要遵循会话描述协议 SIPVersionof SIP 2 0 48 5 消息体 5 1消息体的内容所有的答复中都可能有消息体 请求的方法和答复的状态码决定了消息体的种类和说明在1 答复中 消息体包含对请求的进一步询问在用2 答复邀请请求时 消息体包含会话描述 49 5 消息体 5 1消息体的内容在3 答复中 消息中可能包含目的地和服务的可选项的描述在400以上的答复中 消息体包含对于失败的附加的信息 这些信息用自然语言写成 是人可读的 50 5 消息体 5 2消息体的种类编写消息体所采用的媒体类型可能有多种 必须由Content Type头域来说明如果消息体被编码 如压缩 这种情况就一定要在Content Encoding头域中说明 除此以外 Content Encoding头域就必须被省略 51 5 消息体 5 3消息体的长度消息体长度以byte为单位 由Content Length头域给出 52 6 各种硬件的行为 6 1客户端与服务器的最小配置6 2客户端与服务器的基本行为6 3呼叫方与被叫方的行为6 4重定向服务器的行为6 5用户服务器的行为6 6代理服务器的行为 53 6 各种硬件的行为 本章的内容比较复杂 涉及到许多基本的操作 一两句话说不清楚 为了讲课简洁明了 这里只讲几个重要的问题 至于具体操作与实现请参阅 SIP协议99版总结与归纳20041014 及SIP协议本身 54 6 各种硬件的行为 6 1客户端与服务器的最小配置硬件不一定非要有能力完成所有的SIP功能客户端的最低配置是 要能发出邀请和确认请求 能够产生和分析Call ID Content Length Content Type CSeq From和To头域 能分析需求头 要能理解SDP 会话描述协议 55 6 各种硬件的行为 6 1客户端与服务器的最小配置 能识别状态码 1 6 并依此做出反应 在满足最低配置之后 客户端可以 依次 附加以下功能 Redirection Firewall friendly Negotiation Authentication 56 6 各种硬件的行为 6 1客户端与服务器的最小配置服务器的最小配置 必须能理解邀请 确认 选择和再见请求 代理服务器还必须能理解取消请求 能分析和产生Call ID Content Length Content Type CSeq Expires From Maxforwards Require To和Via头域等 57 6 各种硬件的行为 6 1客户端与服务器的最小配置服务器的最小配置 须能在答复中重复CSeq和Timestamp头域 它必须能在答复中加入Server头域其它具体情况可以参见协议P135的Table6 58 6 各种硬件的行为 6 2客户端与服务器的基本行为客户端与服务器对请求的处理 服务器丢弃同态的请求 适当重传答复 代理服务器收到取消请求时 可能会向所有的尚未发出最终答复的分支发出取消请求 客户端与服务器要检查From To头域中的tag值 Call ID Cseq头域等 以对请求与其它们的关系做出判断 59 6 各种硬件的行为 6 2客户端与服务器的基本行为客户端与服务器对答复的处理 服务器在发送最终答复之前可能会发送若干临时答复 1 答复通过匹配To From Call ID CSeq头域及第一个Via头中的branch参数被指向请求的发出者 答复会终止重传请求 60 6 各种硬件的行为 6 2客户端与服务器的基本行为客户端与服务器对答复的处理 100 Trying 答复不能被向前传递 其它1 答复可以向前传递 一个代理服务器收到2 答复 不可以向前传非2 的答复 对于300以上的答复 stateful 参见6 6节 代理服务器在收到确认请求之前不断重传该答复 61 6 各种硬件的行为 6 2客户端与服务器的基本行为尽管SIP协议是应用层协议 要求与底层传输协议无关 但在使用TCP和UDP是 一些操作是不同的 硬件必须能面对这种不同 SIP有自己的可靠性机制 请求和答复都有一定的重传规则 重传所依据的基本参数是时间 62 6 各种硬件的行为 6 3呼叫方与被叫方的行为会话的实际参与者是若干的用户代理 客户端与用户服务器 上的用户 也就是呼叫方和被叫方 服务器只是把客户端连接起来 呼叫方和被叫方的行为才是会话建立 修改和终结的实际行为 63 6 各种硬件的行为 6 3呼叫方与被叫方的行为会话过程主要有以下一些操作 呼叫方发出邀请请求 被叫方发出答复 呼叫方收到对最初请求的答复 呼叫方与被叫方产生一系列请求 接收一系列的请求 64 6 各种硬件的行为 6 4重定向服务器的行为重定向服务器不会自己提出 issue 任何SIP请求 重定向服务器收到一个请求 除取消请求之外 后 就收集其列表 list 中可选的位置信息 并返回一个3 型的最终答复或拒绝该请求 对于格式标准的取消请求 重定向服务器必须返回一个2 型答复 该答复终止了该SIP处理 重定向服务器负责维持整个SIP处理状态 65 6 各种硬件的行为 6 5用户服务器的行为用户服务器的行为与重定向服务器的行为差不多 只是它也可以接受请求并回答2 型答复 66 6 各种硬件的行为 6 6代理服务器的行为代理服务器是SIP服务器中行为最复杂 最为重要的一种服务器 实际上 重定向服务器和注册器一般都不独