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SIP徐名海

南京邮电大学通信与信息工程学院OUTLINESIP基本概念SIP会话示例SIP消息SIP会话建立过程SDPSIP与IMSSIP扩展与应用SIP基本概念

SIP与H.323

SIP功能与特点

SIP体系架构H323protocolsuiteIETFSIPprotocolsuiteSIPandH.323

SIP功能与特点（1/3）SIPisanapplication-layercontrolprotocolthatcanestablish,

modify,andterminatemultimediasessions(conferences)suchas

InternettelephonycallsSIPcanalsoinviteparticipantsto

alreadyexistingsessions,suchasmulticastconferencesMediacan

beaddedto(andremovedfrom)anexistingsessionuserscanmaintainasingle

externallyvisibleidentifierregardlessoftheirnetworklocationSIP功能与特点（2/3）SIP功能与特点（3/3）SIPis

acomponentthatcanbeusedwithotherIETFprotocolsto

buildacompletemultimediaarchitecturetheReal-timeTransport

Protocol(RTP)(RFC1889)fortransportingreal-timedataand

providingQoSfeedbacktheReal-Timestreamingprotocol(RTSP)(RFC2326)forcontrollingdeliveryofstreamingmediatheMedia

GatewayControlProtocol(MEGACO)(RFC3015)forcontrolling

gatewaystothePublicSwitchedTelephoneNetwork(PSTN)The

SessionDescriptionProtocol(SDP)(RFC2327)fordescribing

multimediasessionsSIP网络构成SIP体系:

用户代理用户代理（UA，UserAgent）也称SIP终端，是指支持SIP协议的多媒体会话终端。UA包括用户代理客户端（UAC，UserAgentClient）和用户代理服务器（UAS，UserAgentServer）。一般说的UA均是指二者的总称，因为在一次呼叫中，一个SIP终端既要处理SIP请求，又要发起SIP请求。SIP体系:

用户代理用户代理客户端是指在SIP会话建立过程中主动发送会话请求的设备。例如，主叫SIP终端。当代理服务器向被叫终端发送会话请求时，它就成为用户代理客户端。用户代理服务器是指在SIP会话建立过程中接收会话请求的设备。例如，被叫SIP终端。当代理服务器接收主叫终端发送会话请求时，也作为用户代理服务器。SIP体系:

代理服务器代理服务器（ProxyServer）的作用就是传递主叫UA发送的会话请求到被叫UA，然后将被叫UA的响应传递回主叫UA，它相当于主叫UA和被叫UA之间传递会话消息的一座桥梁。代理服务器在接收到主叫UA的会话请求后，首先要向位置服务器请求查找被叫UA的位置以及主、被叫UA的呼叫策略信息。只有找到被叫UA并且此呼叫是允许的，代理服务器才会向被叫UA发送会话请求。代理服务器一般在SIP会话中都是需要的。SIP体系:重定向服务器重定向服务器（RedirectServer）用来指示客户端连接的新地址。比如，主叫UA呼叫被叫UA，当重定向服务器收到主叫UA发送的会话请求消息后，查找被叫UA的位置信息，然后将其返回给主叫UA，使主叫UA重新向该位置发起会话请求。此位置可以是被叫UA的位置，也可以是一个代理服务器的位置。接下来主叫UA如同直接呼叫被叫UA或者向代理服务器呼叫的流程一样。SIP重定向服务器收到会话请求消息后，不是转发会话请求消息，而是在回应消息中告知被叫SIP终端的地址。主叫终端从而重新直接向被叫终端发送会话请求消息。SIP体系:位置服务器位置服务器（LocationServer）是为代理服务器和重定向服务器等提供UA信息的设备。位置服务器记录了注册服务器接收到的UA的信息。二者可以独立存在，也可以作为逻辑组件存在于同一台服务器上。SIP体系:注册服务器注册服务器（RegistrarServer）接受用户注册，注册的内容（如本地号码等信息）一般是存储在位置服务器上，供后续查询使用。二者都是逻辑组件，一般存在于同一台服务器上。SIP消息结构SIP消息结构SIP消息结构SIP消息:请求消息SIP消息采用文本方式编码，包括请求消息与响应消息两类。SIP请求消息包括INVITE、ACK、OPTIONS、BYE、CANCEL和REGISTER等。RFC3261定义的请求消息有以下六种：SIP消息:请求消息SIP基本请求消息及其用法SIP消息:响应消息SIP响应消息用于对请求消息进行响应，指示呼叫或注册的成功或失败状态。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。SIP消息:响应消息响应消息的分类如下表所示。SIP消息:响应消息经常使用的响应消息SIP消息：消息头SIP消息中各头字段的基本含义：Via:

记录了请求在SIP网络中的路由路径。最下面的Via是初台化这个请求的UA(UserAgent)插入的;上面的Via都是在这个路由路径上的Proxy中插入的。Via头域就是用来指示如何将响应沿原路返回到UA的路径。SIP消息：消息头Max-Forwards:

最大转发数，用来限制一个SIP请求消息所能经过的实体的最大数目。如果消息拷贝中包含一个Max-Forwards字段，代理服务器必须将其减一。如果消息拷贝中不含Max-Forwards字段，代理服务器必须加入该字段，其值应该为70。如果请求消息中包含Max-Forwards字段，且其值为零，则SIP实体不得转发，并且返回483(TooManyHops)响应。SIP消息：消息头FromTag,ToTag，和Call-ID构成了dialog信息，可以唯一标识一个dialog。在本次呼叫（Call）中的所有请求和响应将使用同样dialog信息。Call-ID的构成:伪随机数字+”@”+主机名或者IP地址CSeq:CommandSequenceNumber用于标识事务并对事务排序。由一个序列号和请求方法组成。呼叫开始时初始化CSeq。非REGISTER请求的CSeq，序列号值可以是一个任意的32位无符号整数。CSeq按照各自方向严格单向按1递增。CSeq能够区分某个请求是新请求还是重发的请求。SIP消息：消息头Contact:包含的SIP/SIPSURI是UA希望用来接收请求的地址，后续请求可以用它来联系到当前UA。Content-Type:定义消息实体的类型，如text/plain，或application/sdp。如果消息体不为空，Content-Type字段必须存在。Content-Length:定义消息实体的长度，单位为字节。Require:UAC通过Require字段列出的选项标签，告知UAS处理请求时需要支持的选项，本字段为可选，但不可以被忽略。SIP工作原理Location Service

proxy

proxy

Alice’ssoftphone

Bob’sSIPphoneRequest-URI指定了注册时所需的LocationService的域名Contact:<sip:bob@>Expires:7200Content-Length:0REGISTERSIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP:5060;branch=z9hG4bKnashds7Max-Forwards:70To:Bob<>From:Bob<>;tag=456248Call-ID:843817637684230@998sdasdh09CSeq:1826REGISTERSIPRegistration1

To中包含了注册时的地址记录，用于注册时创建、查询和修改。必须是一个SIPURI或SIPSURI，并包含一个username。注册时From和To的内容一般是相同的，除非是由第三方发起注册。相同的UA发送出的注册requests中，Call-ID是一样的。这样可以检测由于传输延时而导致的注册失败。Cseq值保证了REGISTERrequest的正确顺序。如果到来的REGISTERrequest具有相同的Call-ID，其值随着request到来递增。REGISTER请求可以有一个Contact头域。这个头域可以有0个或者多个包含绑定地址信息的值。Expires参数表明UA的绑定的有效时间。是一个以秒为单位的整数。按规定，在没有收到对上一个注册request的response或确定超时之前，UA禁止发送新的注册request（新的request指的是包含新的Contact头域值的request，指的不是重发原有的request）。F1

registrarLocation Service

registrar

proxy

proxy

Alice’ssoftphoneSIPRegistration2F2StoreSIP/2.0200OKVia:SIP/2.0/UDP:5060;branch=z9hG4bKnashds7;received=Max-Forwards:70To:Bob<>;tag=2493k59kdFrom:Bob<>;tag=456248Call-ID:843817637684230@998sdasdh09CSeq:1826REGISTERContact:<sip:bob@>Expires:7200Content-Length:0 Bob’s SIPphoneResponse是协议版本号、Status-Code和原因说明组成注册服务器返回response时会在Via头中加上”received”参数，里面是request的源地址。Response要在To头中加上”tag”，这时将会形成一个完整的Dialog，以后To头将一直包含这个tag。SessionSetup1

proxy

Alice’ssoftphone

Bob’sSIPphoneINVITESIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP;branch=z9hG4bKnashds8Max-Forwards:70To:Bob<>From:Alice<>;tag=1928301774Call-ID:a84b4c76e66710CSeq:314159INVITEContact:<>Content-Type:application/sdpContent-Length:142(Alice‘sSDPnotshown)F1

proxyVia头里定义了transaction传输的下层传输协议(UDP)，并标识response将要被发送的地址()在INVITErequest中，Request-URI与To头里的URI是相同的。。Via字段必须包含"branch"参数，以"z9hG4bk"开头的随机字符,用来标识当前request所建立的transaction。Max-Forwards头限定一个request在到达目的地之前允许经过的最大跳数。它包含一个整数值，每经过一跳，这个值就被减一。To头指定request的逻辑接收者或者是用户或资源的注册地址，该地址同样是作为request的目标地址。由于dialog还没有建立，所以没有"tag"参数。From头是指示request发起方的逻辑标识，它可能是用户的注册地址。From头包含一个URI和一个可选的显示名称。From头中必须包含一个新的由UAC选定的"tag"参数用来标识一个dialog。Call-ID头是用来将消息分组的唯一性标识。本协议规定，在一个对话中，UA发送的所有requests和responses都必须有同样的Call-ID。一个UA每次注册所用的Call-ID也应是一样的。Cseq头用于标识transations并对transactions进行排序。它由一个请求方法requestmethod和一个序列号组成，请求方法必须与对应的request类型一致。Contact头指定一个SIP或SIPSURI，后续请求requests可以用它来联系到当前UA。Content-Type头指定消息体的媒体类型。SDP定义在RFC2327。Alice的UA不知道Bob的UA地址，也不知道Bob在域内的服务器。因此，Alice的UA向Alice所在域的SIP服务器发送INVITErequest，该SIP服务器的地址可以预先配置在Alice的softphone里，也可以通过DHCP等查找。代理服务器是通过DNS查找来找到在Bob的域内的SIP代理服务器的。(见RFC3263)

Alice’ssoftphone

proxy

Bob’sSIPphoneSessionSetup2SIP/2.0100TryingVia:SIP/2.0/UDP;branch=z9hG4bKnashds8;received=To:Bob<>From:Alice<>;tag=1928301774Call-ID:a84b4c76e66710CSeq:314159INVITEContent-Length:0F2INVITESIP/2.0;branch=z9hG4bKnashds8Via:SIP/2.0/UDP;branch=z9hG4bK77ef4c2312983.1Via:SIP/2.0/UDP;received=Max-Forwards:69To:Bob<>From:Alice<>;tag=1928301774Call-ID:a84b4c76e66710CSeq:314159INVITEContact:<>Content-Type:application/sdpContent-Length:142(Alice‘sSDPnotshown)F3"received"参数包含一个实际发送request的地址。检查第一个Via包里的域名或地址，发现包含一个不同于数据包源地址的域名或IP地址，就在前一跳的Via字段中插入一个包含实际发送该数据包的地址的参数。Max-Forwards值递减1。在前向发送forwardingINVITErequest时，服务器添加一个Via头，里面包含自身的地址()和新的"branch"参数。

proxy100(Trying)response包含与INVITErequest相同的To、From、Call-ID和CSeq。SessionSetup3

proxy

proxy在向前发送INVITErequest时，""服务器添加一个包含自身地址的Via头。""的代理服务器建立的Via头被添加上了"received"参数。

Alice’s softphoneLocation ServiceResponseQuerySIP/2.0100TryingVia:SIP/2.0/UDP;branch=z9hG4bK77ef4c2312983.1;received= Via:SIP/2.0/UDP ;branch=z9hG4bKnashds8 ;received= To:Bob<> From:Alice<> ;tag=1928301774 Call-ID:a84b4c76e66710 CSeq:314159INVITE Content-Length:0F5F4;branch=z9hG4bK4b43c2ff8.1Via:SIP/2.0/UDP;branch=z9hG4bK77ef4c2312983.1INVITEsip:bob@SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP;received= Via:SIP/2.0/UDP ;branch=z9hG4bKnashds8 ;received= Max-Forwards:68 To:Bob<> From:Alice<> ;tag=1928301774Call-ID:a84b4c76e66710 CSeq:314159INVITE Contact:<> Content-Type:application/sdp Content-Length:142 (Alice‘sSDPnotshown) Bob’s SIPphone代理服务器向本地数据库查询，找到Bob当前的IP地址。F6

proxy

Alice’ssoftphone

Bob’sSIPphoneSIP/2.0180RingingVia:SIP/2.0/UDP;branch=z9hG4bK4b43c2ff8.1;received=Via:SIP/2.0/UDP;branch=z9hG4bK77ef4c2312983.1;received= Via:SIP/2.0/UDP ;branch=z9hG4bKnashds8 ;received= To:Bob<> ;tag=a6c85cf From:Alice<> ;tag=1928301774 Call-ID:a84b4c76e66710 CSeq:314159INVITE Contact:<sip:bob@>Content-Length:0SessionSetup4

F6

proxy其他头(From、Call-ID，CSeq和底部的Via)直接从INVITErequest复制过来。To头中添加了"tag"标签，用来标识一个dialog中的被叫方。尽管dialog还没有建立好，但是用来标识一个完整dialog的三个参数：Call-ID，本地tag，远端tag已经定义好了。Contact头提供了用来向BobUA发送后续requests的SIPURI或SIPSURI。Bob的SIP电话响铃，回应一个180Ringing的response，按照相反的方向传给的代理(最顶上的Via头)。SessionSetup5

proxy

proxy

Alice’ssoftphone;received= Via:SIP/2.0/UDP ;branch=z9hG4bKnashds8 ;received= To:Bob<> ;tag=a6c85cf From:Alice<> ;tag=1928301774 Call-ID:a84b4c76e66710 CSeq:314159INVITE Contact:<sip:bob@>Content-Length:0 F7SIP/2.0180RingingVia:SIP/2.0/UDP;branch=z9hG4bK77ef4c2312983.1收到来自BobUA的180Ringing消息后，最顶上的Via头中的"branch"参数帮助服务器用来接收对应的transaction。然后移除掉这个Via头，并将此消息发送到下一跳：的代理。

Bob’s SIPphoneSessionSetup6

proxy

proxy

Alice’ssoftphone

Bob’sSIPphone;branch=z9hG4bKnashds8;received=To:Bob<> ;tag=a6c85cfFrom:Alice<>;tag=1928301774Call-ID:a84b4c76e66710CSeq:314159INVITEContact:<sip:bob@> F8SIP/2.0180Ringing Via:SIP/2.0/UDP收到来自代理服务器的180Ringing消息后，最顶上的Via头中的"branch"参数帮助服务器用来接收对应的transaction。然后移除掉这个Via头，并将此消息发送到下一跳：AliceUA。Content-Length:0

Alice的softphone将响铃信息传给Alice，使用一个响铃声音或者在Alice的屏幕显示一个呼叫的消息。

proxy

proxy

Alice’ssoftphone

Bob’sSIPphone;received= Via:SIP/2.0/UDP ;branch=z9hG4bKnashds8 ;received= To:Bob<>SessionSetup7 F9 SIP/2.0200OK Via:SIP/2.0/UDP ;branch=z9hG4bK4b43c2ff8.1;received=Via:SIP/2.0/UDP;branch=z9hG4bK77ef4c2312983.1在代理和Bob'sUA之间,由"CSeq:314159INVITE"/"branch=z9hG4bK4b43c2ff8.1"代表的transaction事务,被这个200(OK)response终结。 ;tag=a6c85cf From:Alice<> ;tag=1928301774 Call-ID:a84b4c76e66710 CSeq:314159INVITE Contact:<sip:bob@> Content-Type:application/sdp Content-Length:131 (Bob‘sSDPnotshown)当Bob接起电话，他的SIPphone发送200(OK)response表示电话已经被接通。200(OK)包含一个SDP信息体，里面说明了Bob愿意与Alice建立会话的类型的媒体描述。

Alice’ssoftphone

Bob’sSIPphoneSessionSetup8

F10

proxy SIP/2.0200OK Via:SIP/2.0/UDP ;branch=z9hG4bK77ef4c2312983.1 ;received= Via:SIP/2.0/UDP ;branch=z9hG4bKnashds8 ;received= To:Bob<> ;tag=a6c85cf From:Alice<> ;tag=1928301774 Call-ID:a84b4c76e66710 CSeq:314159INVITE Contact:<sip:bob@> Content-Type:application/sdp Content-Length:131(Bob‘sSDPnotshown)

proxy在代理和代理之间,由"CSeq:314159INVITE"/"branch=z9hG4bK77ef4c2312983.1"代表的transaction事务,被这个200(OK)response终结。SessionSetup9

proxy

proxy

Alice’ssoftphone

Bob’sSIPphone F11SIP/2.0200OK Via:SIP/2.0/UDP ;branch=z9hG4bKnashds8 ;received=To:Bob<> ;tag=a6c85cfFrom:Alice<>;tag=1928301774Call-ID:a84b4c76e66710CSeq:314159INVITEContact:<sip:bob@>Content-Type:application/sdpContent-Length:131(Bob‘sSDPnotshown)在代理和Alice'sUA之间,由"CSeq:314159INVITE”/"branch=z9hG4bKnashds8”代表的transaction事务,被这个200(OK)response终结。Alice的电话停止响铃声音，提示对方已经接通。

Alice’ssoftphone

Bob’sSIPphoneSessionSetup10CSeq:314159ACKContent-Length:0

proxy F12 ACKsip:bob@SIP/2.0 Via:SIP/2.0/UDP ;branch=z9hG4bKnashds9 Max-Forwards:70 To:Bob<> ;tag=a6c85cf From:Alice<> ;tag=1928301774 Call-ID:a84b4c76e66710

proxyAlice的softphone发送一个ACK给Bob的SIPphone用于确定收到了最终响应(200response)。

proxy

Alice’ssoftphone

Bob’sSIPphoneSessionSetup11MediaSession

proxyAllce与Bob的媒体会话现在开始，他们使用在SDP中协商的格式发送媒体包。一般来讲，端到端的媒体包与SIP信令的路径不一样。SDP中常用到的媒体类型包括："audio","video","application","data","control"等等。

proxy

proxy

Alice’ssoftphone

Bob’sSIPphoneSessionSetup12CSeq:231BYEContent-Length:0BYEsip:SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP;branch=z9hG4bKnashds10Max-Forwards:70From:Bob<> ;tag=a6c85cfFrom:Alice<>;tag=1928301774Call-ID:a84b4c76e66710F13最后，Bob挂掉了电话，他的电话产生了BYErequest消息。这个BYE消息不经过代理直接传到了Alice的softphone端。

Alice’ssoftphone

Bob’sSIPphoneSessionSetup13CSeq:231BYEContent-Length:0

proxy F14 SIP/2.0200OK Via:SIP/2.0/UDP ;branch=z9hG4bKnashds10 From:Bob<> ;tag=a6c85cf From:Alice<> ;tag=1928301774 Call-ID:a84b4c76e66710

proxyAlice确认收到了BYE，向Bob发送200(OK)response，就此终结此次会话和BYE事务。SDP:SessionDescriptionProtocolSDPSessiondescription//格式及举例v=(protocolversion)//v=0o=(owner/creatorandsessionidentifier).//o=<用户名><会话id><版本><网络类//型><地址类型><地址>//o=sname1234567890IN//IP4s=(sessionname)//会话名i=*(sessioninformation)//会话信息u=*(URIofdescription).cn/staff/sdp.pse=*(emailaddress)//e=zte@(generaltext如：王生)//或e=Mr.Wang<>p=*(phonenumber)//p=(wang)//orp=SDPc=*(connectioninformation-如已经包含在所有媒体中则该行不需要)//c=<网络类型><地址信息><连接地址>//多点会议包括TTL//连接地址:<basemulticast

//address>/<ttl>/<numberofaddresses>//c=INIP43/127//c=INIP4/127/3b=*(bandwidthinformation)//b=<修改量（CTConferenceTotal//IASApplication-specificMax)>:<带宽//值（kb/s）