SIP
SIP（Session Initiation Protocol锻狗，會話初始協(xié)議）是一個用于建立满力、更改和終止多媒體會話的應(yīng)用層控制協(xié)議焕参，其中的會話可以是IP電話、多媒體會話或多媒體會議油额。SIP是IETF多媒體數(shù)據(jù)和控制體系結(jié)構(gòu)的核心協(xié)議（最新RFC文檔是RFC 3261）叠纷。其主要目的是為了解決IP網(wǎng)中的信令控制，以及同軟交換平臺的通信潦嘶，從而構(gòu)成下一代的增值業(yè)務(wù)平臺涩嚣，對電信、銀行掂僵、金融等行業(yè)提供更好的增值業(yè)務(wù)航厚。
SIP用于發(fā)起會話，它能控制多個參與者參加的多媒體會話的建立和終結(jié)锰蓬，并能動態(tài)調(diào)整和修改會話屬性幔睬，如會話帶寬要求、傳輸?shù)拿襟w類型（語音芹扭、視頻和數(shù)據(jù)等）麻顶、媒體的編解碼格式、對組播和單播的支持等舱卡。SIP協(xié)議基于文本編碼辅肾，大量借鑒了成熟的HTTP協(xié)議，并且具有易擴展灼狰、易實現(xiàn)等特點宛瞄，因此非常適合用來實現(xiàn)基于因特網(wǎng)的多媒體通信系統(tǒng)。
基本概念介紹
1.?多媒體會話
根據(jù)RFC 2327的定義交胚，多媒體會話（Multimedia Session）是指一組多媒體發(fā)送者和接受者份汗，以及從發(fā)送者到接受者的數(shù)據(jù)流。例如一個多媒體會議就是一個多媒體會話蝴簇。一個會話由一組用戶名稱杯活、會話ID、網(wǎng)絡(luò)類型熬词、地址類型以及各個單元的地址來確定旁钧。
2.?用戶代理
用戶代理（UA，User Agent）也稱SIP終端互拾，是指支持SIP協(xié)議的多媒體會話終端歪今。一般使用支持SIP協(xié)議的路由器作為SIP UA。
UA包括用戶代理客戶端（UAC颜矿，User Agent Client）和用戶代理服務(wù)器（UAS寄猩，User Agent Server）。一般說的UA均是指二者的總稱骑疆，因為在一次呼叫中田篇，一個SIP終端既要處理SIP請求替废，又要發(fā)起SIP請求。
用戶代理客戶端是指在SIP會話建立過程中主動發(fā)送會話請求的設(shè)備泊柬。例如椎镣，主叫SIP終端。當(dāng)代理服務(wù)器向被叫終端發(fā)送會話請求時兽赁，它就成為用戶代理客戶端状答。
用戶代理服務(wù)器是指在SIP會話建立過程中接收會話請求的設(shè)備。例如闸氮，被叫SIP終端剪况。當(dāng)代理服務(wù)器接收主叫終端發(fā)送會話請求時，也作為用戶代理服務(wù)器蒲跨。
3.?代理服務(wù)器
代理服務(wù)器（Proxy Server）的作用就是傳遞主叫UA發(fā)送的會話請求到被叫UA译断，然后將被叫UA的響應(yīng)傳遞回主叫UA，它相當(dāng)于主叫UA和被叫UA之間傳遞會話消息的一座橋梁或悲。代理服務(wù)器在接收到主叫UA的會話請求后孙咪，首先要向位置服務(wù)器請求查找被叫UA的位置以及主、被叫UA的呼叫策略信息巡语。只有找到被叫UA并且此呼叫是允許的翎蹈，代理服務(wù)器才會向被叫UA發(fā)送會話請求。代理服務(wù)器一般在SIP會話中都是需要的男公。
4.?重定向服務(wù)器
重定向服務(wù)器（Redirect Server）用來指示客戶端連接的新地址荤堪。比如，主叫UA呼叫被叫UA枢赔，當(dāng)重定向服務(wù)器收到主叫UA發(fā)送的會話請求消息后澄阳，查找被叫UA的位置信息，然后將其返回給主叫UA踏拜，使主叫UA重新向該位置發(fā)起會話請求碎赢。此位置可以是被叫UA的位置，也可以是一個代理服務(wù)器的位置速梗。接下來主叫UA如同直接呼叫被叫UA或者向代理服務(wù)器呼叫的流程一樣肮塞。
5.?位置服務(wù)器
位置服務(wù)器（Location Server）是為代理服務(wù)器和重定向服務(wù)器等提供UA信息的設(shè)備。位置服務(wù)器記錄了注冊服務(wù)器接收到的UA的信息姻锁。二者可以獨立存在枕赵，也可以作為邏輯組件存在于同一臺服務(wù)器上。
6.?注冊服務(wù)器
注冊服務(wù)器（Registrar Server）接受用戶注冊位隶，注冊的內(nèi)容（如本地號碼等信息）一般是存儲在位置服務(wù)器上烁设，供后續(xù)查詢使用。二者都是邏輯組件，一般存在于同一臺服務(wù)器上装黑。
SIP的功能和特點
1.?功能
SIP主要有五個基本功能：
l?確定用戶位置：確定被叫SIP用戶所在的位置。SIP的最強大之處就是用戶定位功能弓熏，它可以利用SIP終端在注冊服務(wù)器上的注冊信息實現(xiàn)用戶定位恋谭，也可以利用其他定位服務(wù)器，如DNS挽鞠、LDAP等提供的定位服務(wù)來增強其定位功能疚颊。
l?確定用戶可用性：確定被叫會話終端是否可以參加此會話。SIP支持多種地址描述和尋址方式信认，包括SIP-URI（比如sip：123456@172.18.24.11）材义、Tel-URL（比如tel：+1312000）和SIPS-URI（sips：123456@172.18.24.11）。這樣嫁赏，SIP主叫根據(jù)被叫地址其掂，就可以識別出被叫是否在傳統(tǒng)電話網(wǎng)上，然后通過一個與傳統(tǒng)電話網(wǎng)相連的網(wǎng)關(guān)向被叫發(fā)起并建立呼叫潦蝇。
l?確定用戶能力：確定被叫終端可用于參加會話的媒體類型及媒體參數(shù)款熬。SIP終端在消息交互過程中攜帶自身的媒體類型和媒體參數(shù)，這使得會話雙方都可以明確對方的會話能力攘乒。
l?建立會話：建立主被叫雙方的會話贤牛。SIP會話雙方通過協(xié)商媒體類型和媒體參數(shù)，最終選擇雙方都具有的能力建立起會話则酝。
l?管理會話：可以更改會話參數(shù)或中止會話殉簸。
2.?特點
SIP的特點如下：
l?標(biāo)準(zhǔn)的開放性」炼铮可以將不同運營商引進的各種新的功能般卑、產(chǎn)品和服務(wù)整合在一起，供用戶自由地選擇妥泉。
l?配置的靈活性椭微。兼容多種撥號方式，能在有線或無線的設(shè)備上實現(xiàn)盲链，可以進行高度靈活的配置蝇率，并且能夠和其它系統(tǒng)協(xié)同工作。
l?系統(tǒng)可擴容性刽沾。隨著企業(yè)規(guī)模的擴大本慕，系統(tǒng)也可以隨之?dāng)U充。
l?支持遠(yuǎn)端用戶侧漓。無論用戶身在何方锅尘，都可以將企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)延伸到那里。
l?企業(yè)各部分通訊方式的一致性。分支機構(gòu)藤违、家庭辦公室和出差人員使用同樣的撥號方式和系統(tǒng)訪問方式浪腐，便于管理。
l?迅速啟動顿乒。當(dāng)建立新的分支機構(gòu)议街、吸納新的員工，或重新安排員工工作或改變其工作地點時璧榄，系統(tǒng)相應(yīng)變更非常迅速特漩。
l?易安裝、可維護骨杂。非專業(yè)人士也可以安裝或維護SIP系統(tǒng)涂身。
SIP消息
SIP消息采用文本方式編碼，包括請求消息與響應(yīng)消息兩類搓蚪。
SIP請求消息包括INVITE蛤售、ACK、OPTIONS陕凹、BYE悍抑、CANCEL和REGISTER等。RFC 3261定義的請求消息有以下六種杜耙。
l?INVITE請求消息用于邀請用戶加入一個呼叫搜骡。
l?ACK：用于對請求消息的響應(yīng)消息進行確認(rèn)。
l?OPTIONS：用于請求協(xié)商能力信息佑女。
l?BYE：用于釋放已建立的呼叫记靡。
l?CANCEL：用于釋放尚未建立的呼叫。
l?REGISTER：用于向SIP注冊服務(wù)器登記用戶位置等信息团驱。
SIP響應(yīng)消息用于對請求消息進行響應(yīng)摸吠，指示呼叫或注冊的成功或失敗狀態(tài)。不同類的響應(yīng)消息由狀態(tài)碼來區(qū)分嚎花，狀態(tài)碼包含三位整數(shù)寸痢，狀態(tài)碼的第一位用于定義響應(yīng)類型，另外兩位用于進一步對響應(yīng)進行更加詳細(xì)的說明紊选。響應(yīng)消息的分類表?1所示啼止。
狀態(tài)碼編號消息含義消息歸類
100~199請求被收到，正在處理中臨時消息
200~299收到請求兵罢，并被成功處理献烦，接受該請求處理成功
300~399要完成該請求需要更進一步的操作重定向
400~499消息語法錯誤，服務(wù)器不能處理該請求客戶端出錯
500~599由于UAS/Server的原因卖词，無法處理該請求服務(wù)器出錯
600~699該請求在任何UAS/Server上都不能完成全局錯誤
SIP工作原理簡介
1.?登記注冊
在完整的SIP系統(tǒng)中巩那，所有的SIP終端作為User Agent都應(yīng)該向注冊服務(wù)器登記注冊，以告知其位置、會話能力即横、呼叫策略等信息噪生。
通常，SIP終端開機啟動或者配置管理員執(zhí)行注冊操作時东囚，就向注冊服務(wù)器發(fā)送注冊請求消息（REGISTER）杠园，該消息中攜帶了所有需要登記的信息。注冊服務(wù)器收到注冊請求消息后向終端發(fā)送回應(yīng)消息舔庶，以告知其請求消息已收到。如果注冊成功陈醒，就再向終端發(fā)送“200 OK”消息惕橙。如圖?1所示。
圖 1?UA向Registrar注冊的消息交互
2.?建立呼叫
SIP協(xié)議采用Client/Server模型钉跷，主要通過UA與代理服務(wù)器之間的通信來完成用戶呼叫的建立過程弥鹦。
圖 2?UA通過Proxy Server建立呼叫
如圖?2所示，Telephone A需要呼叫電話Telephone B爷辙，兩臺路由器作為SIP終端（UA）棺棵。當(dāng)Telephone A撥完電話Telephone B的號碼后盈滴，Router A向Proxy Server發(fā)送會話請求消息。Proxy Server通過查找Telephone B的號碼所對應(yīng)的信息，向Router B發(fā)送會話請求消息轨域。Router B收到請求后，如果Telephone B可用硅急，就向Proxy Server發(fā)送應(yīng)答赊窥，并使Telephone B振鈴。Proxy Server收到應(yīng)答后臊旭，向Router A發(fā)送應(yīng)答消息落恼。這里所說的應(yīng)答包括：兩個臨時應(yīng)答（100 Trying?和180 Ringing）和一個成功應(yīng)答（200 OK）。整個過程中的消息交互如圖?3所示离熏。
圖 3?UA通過Proxy Server建立呼叫的流程圖
這個例子是一種簡單的應(yīng)用佳谦，只使用了一個代理服務(wù)器。在復(fù)雜的應(yīng)用中滋戳，可以有多個代理服務(wù)器钻蔑，以及注冊服務(wù)器。
3.?重定向呼叫
SIP重定向服務(wù)器收到會話請求消息后胧瓜，不是轉(zhuǎn)發(fā)會話請求消息矢棚，而是在回應(yīng)消息中告知被叫SIP終端的地址。主叫終端從而重新直接向被叫終端發(fā)送會話請求消息府喳。被叫終端也將直接向主叫終端發(fā)送應(yīng)答消息蒲肋。呼叫過程的消息交互如圖?4所示。
圖 4?UA重定向呼叫流程圖
這是比較常見的一種應(yīng)用。從原理上來說兜粘，重定向服務(wù)器也可以向主叫終端回復(fù)一個代理服務(wù)器的地址申窘，接下來的呼叫過程就和使用代理服務(wù)器的呼叫過程一樣。
SIP支持的傳輸協(xié)議
SIP是一個應(yīng)用層的會話協(xié)議孔轴，與一般協(xié)議不同的是剃法，SIP協(xié)議可以同時支持各種傳輸協(xié)議：
l?SIP支持UDP傳輸：UDP是一個無連接的協(xié)議，且不提供可靠性路鹰。在UDP上建立SIP連接存在不可靠性贷洲。
l?SIP支持TCP傳輸：增加了SIP報文和語音傳輸?shù)目煽啃裕ㄟ^TCP協(xié)議自身的特點為基于SIP的VoIP通信提供了面向連接和可靠的傳輸晋柱。SIP使用TCP傳輸協(xié)議后优构，SIP協(xié)議可以不需要考慮報文丟失和重傳問題。
l?SIP支持TLS（Transport Layer Security雁竞，傳輸層安全）傳輸：SIP支持TCP傳輸僅僅保證了SIP報文和語音傳輸?shù)目煽啃郧胀郑鳶IP支持TLS傳輸則保證了SIP報文傳輸?shù)陌踩裕唧w內(nèi)容請參見“信令加密”碑诉。
以上三種傳輸協(xié)議各具特點彪腔，用戶可以根據(jù)實際的應(yīng)用環(huán)境采用不同的傳輸協(xié)議，目前不支持呼叫中切換傳輸協(xié)議进栽。
TLS本身運行于TCP之上德挣，并且提供了通信雙方身份識別和加密SIP報文的一整套安全方案，為應(yīng)用層協(xié)議服務(wù)泪幌。建立TLS連接時需要認(rèn)證雙方用戶的身份盲厌，因此用戶雙方必須有各自合法的數(shù)字證書，只有通過認(rèn)證的用戶才可以進行后續(xù)的通信祸泪。使用TLS傳輸SIP報文吗浩，SIP報文在整個傳輸過程全部被加密，這樣能夠最大程度的保護用戶數(shù)據(jù)不被他人非法竊取没隘，提高了語音通信的安全性懂扼。
目前支持的媒體流協(xié)議包括：RTP（Real-time Transport Protocol，實時傳輸協(xié)議）和RTCP（Real-Time Transport Control Protocol右蒲，實時傳輸控制協(xié)議）阀湿。RTP用于為具有實時特征的數(shù)據(jù)（如交互音頻和視頻）提供端到端網(wǎng)絡(luò)的實時傳輸服務(wù)；RTCP用于實時監(jiān)控傳輸質(zhì)量瑰妄，并提供擁塞控制和流控制陷嘴。RTP和RTCP配合使用，就能以有效的反饋和最小的開銷使傳輸效率最佳化间坐。在網(wǎng)絡(luò)中媒體流是明文傳輸?shù)脑职ぃ瑸榱吮ＷC通信內(nèi)容的安全性邑退，SRTP協(xié)議應(yīng)運而生。
SRTP（Secure Real-time Transport Protocol劳澄，安全RTP協(xié)議）通過對RTP/RTCP報文的有效負(fù)載進行加密地技，實現(xiàn)對RTP/RTCP報文的加密、認(rèn)證以及報文重傳保護秒拔。
采用SRTP加密媒體流莫矗，首先需要協(xié)商加密信息，目前僅支持在SDP（Session Description Protocol砂缩，會話描述協(xié)議）中通過crypto頭域進行加密協(xié)商作谚。發(fā)起方將本端支持的加密屬性信息發(fā)送給接收方進行協(xié)商，協(xié)商成功后庵芭，接收方返回相應(yīng)的加密屬性信息食磕。會話建立后，雙方各自使用自己的密鑰加密RTP/RTCP報文喳挑，使用對端的密鑰解密對方發(fā)送的RTP/RTCP報文。
SDP協(xié)商主要包括以下參數(shù)信息：
表 2?加密屬性參數(shù)
參數(shù)名稱參數(shù)含義說明
Tag加密屬性信息標(biāo)識符滔悉，在不同的加密屬性行中的tag值必須不同伊诵，接收方根據(jù)Tag值來決定使用哪一組加密屬性必選協(xié)商參數(shù)
Crypto-Suite加密套件，定義加密和認(rèn)證使用的算法回官。目前只支持AES_CM_128_HMAC_SHA1_80和AES_CM_128_HMAC_SHA1_32兩種套件必選協(xié)商參數(shù)
Key Parameters密鑰參數(shù)定義密鑰信息曹宴，主要包括密鑰生成方法和密鑰值必選協(xié)商參數(shù)
Session Parameters會話信息定義了與該會話相關(guān)的參數(shù)，如密鑰衍生率歉提、UNENCRYPTED_SRTP笛坦、UNENCRYPTED_SRTCP、UNAUTHENTICATED_SRTP苔巨、FEC等可選協(xié)商參數(shù)版扩，暫不支持
使用SRTP協(xié)議加密RTP/RTCP報文時，如果使能加密引擎侄泽，則使用加密引擎進行報文加密和認(rèn)證處理礁芦，若未使能加密引擎，則使用CPU進行報文加密和認(rèn)證處理悼尾。
TLS可以保護通話中的控制信令柿扣，防止用戶信息被竊取。SRTP協(xié)議可以對語音媒體流進行加密和認(rèn)證等保護措施闺魏。兩者可以單獨使用未状，也可以同時使用，表?3列舉了四種組合方式析桥。
信令是否使用TLS媒體是否使用SRTP描述
是是信令報文是安全的司草，用戶的個人信息能夠得到有效保護
媒體報文是安全的艰垂，用戶的通話內(nèi)容能夠得到有效保護
推薦使用
否是信令報文是不安全的，用戶的個人信息無法得到有效保護
媒體報文是安全的翻伺，用戶的通話內(nèi)容能夠得到有效保護
是否信令報文是安全的材泄，用戶的個人信息能夠得到有效保護
媒體報文是不安全的，用戶的通話內(nèi)容無法得到有效保護
否否信令報文是不安全的吨岭，用戶的個人信息無法得到有效保護
媒體報文是不安全的拉宗，用戶的通話內(nèi)容無法得到有效保護
如圖?5所示，使用QSIG信令的ISDN網(wǎng)絡(luò)發(fā)起呼叫辣辫，跨越SIP網(wǎng)絡(luò)到達(dá)另一側(cè)使用QSIG的ISDN網(wǎng)絡(luò)旦事，在此應(yīng)用中，連接ISDN網(wǎng)絡(luò)和SIP網(wǎng)絡(luò)的接口網(wǎng)關(guān)設(shè)備充當(dāng)了對QSIG信令和SIP信令的互相轉(zhuǎn)換的功能急灭。目前的此類網(wǎng)關(guān)設(shè)備大多只能對基本呼叫信令進行轉(zhuǎn)換姐浮，對于大量的補充業(yè)務(wù)所涉及到的業(yè)務(wù)相關(guān)QSIG信令消息無法完全進行QSIG和SIP信令間的互相映射，這些都需要使用一種在SIP消息體中封裝攜帶原始的QSIG信令內(nèi)容的方法和新的流程葬馋，這種在SIP消息中以類似隧道的方式傳輸ISDN信令的方法稱為SIP-T協(xié)議卖鲤。
圖 5?SIP承載QSIG信令消息呼叫流程圖
SIP-T協(xié)議的核心就是對ISDN消息進行封裝及解封裝。以上圖為例畴嘶，Router A與Router B之間運行SIP協(xié)議蛋逾，SIP網(wǎng)絡(luò)連接兩端ISDN網(wǎng)絡(luò)。對于兩端ISDN網(wǎng)絡(luò)之間的呼叫窗悯，發(fā)送端的QSIG信息最終將由入口網(wǎng)關(guān)處理区匣，封裝到SIP報文中后再發(fā)送給出口網(wǎng)關(guān)。接收到SIP報文后蒋院，出口網(wǎng)關(guān)重新提取在SIP請求中封裝的QSIG信令發(fā)送到接收端ISDN側(cè)亏钩。
和簡單的對QSIG信令和SIP信令消息進行映射相比，SIP-T協(xié)議增強了ISDN信令內(nèi)容的完整性和豐富性欺旧，使一端發(fā)送的ISDN信令信息可以無損傳輸?shù)娇鏢IP網(wǎng)絡(luò)的ISDN另一側(cè)姑丑。
目前，設(shè)備僅支持在SIP消息中攜帶QSIG信令辞友。
