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1、什么是SIP

SIP（会话发起协议）属于IP应用层协议，用于在IP网上为用户提供会话应用。会话（Session）指两方或多方用户之间的语音、视频、及其他媒体形式的通信，具体可能是IP电话、会议、即时消息等等。

SIP是一个信令协议，它对应于传统电话网络中的呼叫信令协议（比如SS7 ISUP）。构建一个完整多媒体通信架构还需要结合其他一些协议，必要的有：RTP，用于媒体传输；RSVP，用于QOS保证等等。

2、基本功能

2.1 会话的发起与管理

SIP主要用于创建、修改和终止一个会话。

一个创建会话的简单的例子如下图所示：

• 发起方向目的方发送一个SIP请求消息（INVITE），其中包含提议的会话参数的描述，请求在二者之间建立一个会话；
• 目的方返回一个SIP响应消息（200 OK），其中包含接受的会话参数的描述，接受会话建立请求
• 发起方发送一个SIP请求消息（ACK）确认会话的建立。

一个修改会话的简单例子如下图所示：

• 会话中的任意一方可以发送一个SIP请求消息（reINVITE），其中包含提议的新的会话参数，请求修改二者之间的会话；
• 另一方返回一个SIP响应消息（200 OK），其中包含接受的新的会话参数，接受会话修改请求

一个结束会话的简单的例子如下图所示：

• 会话中的任意一方可以发送一个SIP请求消息（BYE），请求结束会话；
• 另一方返回一个SIP响应消息（200 OK），接受会话结束请求

2.2 用户位置管理

SIP支持用户（终端）的移动性。

SIP要求终端定期向网络发送注册请求（REGGISTER）,报告自己的当前位置。这样SIP服务器中始终存储了用户（终端）的当前地址。当用户被呼叫时，SIP服务器能够将SIP请求发送到用户的当前地址。

3、实体 & 网络

SIP UA（User Agent，用户代理）是最基本的SIP实体，它通常就是用户终端。理想情况下，通过SIP UA就可以完成用户之间会话的建立。（参见第2节 SIP基本功能中的会话发起与管理）。

但是为了支持SIP的移动性，以及其他高级功能，比如运营商对呼叫的控制等等，会话发起及管理的信令过程不能直接在两个SIP UA之间完成，而是需要经过由若干SIP服务器构成的SIP信令网络。

这些SIP服务器可以分为两类：注册服务器和路由服务器。

SIP注册服务器（registrar）的主要功能是接受SIP UA的注册请求，维护用户名-地址映射。

路由服务器的主要功能是将SIP消息路由到目标SIP UA。路由服务器有SIP重定向服务器（redirect server）和SIP代理服务器（proxy）两种。前者以重定向方式路由SIP请求消息，后者以代理方式路由SIP请求消息。

在重定向方式下（如下图所示），SIP重定向服务器收到了SIP请求消息，查询到目标SIP UA的当前地址后，通过SIP响应消息（302 Moved temporarily）返回给发起方SIP UA。之后的SIP消息交互与重定向服务器无关，发起方SIP UA直接向目标SIP UA的当前地址发送请求消息。

在代理方式下（如下图所示），SIP代理服务器收到了SIP请求消息，查询到目标SIP UA的当前地址后，将SIP请求消息转发到目标SIP UA的当前地址。之后的SIP消息交互都要经过SIP代理服务器。这使得SIP代理服务器可以对会话进行控制，比如结束会话等等。

4、SIP操作与SIP消息

SIP所提供的功能是通过一些原子性的基本功能（比如注册（registration），发起会话（Initiation）、会话结束等）组合而成的。每个原子性基本功能是通过一个SIP操作完成的。

SIP操作基于类似HTTP的请求/响应事务模型，每个操作的调用过程体现为一个所谓事务 – 包含一个SIP请求和一个或多个相应的SIP响应。其中SIP请求消息中的方法（Method）指示出调用的操作。

下表是在RFC 3261中定义的方法及其对应的SIP操作。

SIP是一个基于文本（text-based）的协议，使用 UTF-8 字符集。SIP消息与HTTP/1.1非常类似，同样可以包含消息体（message body），通常是会话描述（session descriptions），也可能是其他内容。

SIP 消息有两类：从客户机到服务器的请求消息（request），从服务器到客户机的响应消息（response）。

除了第一行分别是请求行（Request-Line）和状态行（Status-Line）以外，SIP请求消息和SIP响应消息的剩下部分的组成基本类似，包括消息头域（message header）和消息体（message body）两部分（如下图所示）。

4.1 SIP请求消息

根据请求行中的方法(method)的不同，SIP请求消息有很多种，分别完成各种操作的调用，实现各种功能，下面进行简单的介绍。

• INVITE/reINVITE：INVITE 发起会话邀请。reINVITE（在一个已存在的对话中发送的INVITE称为reINVITE）修改已建立会话的参数。
• ACK：完成会话建立的3次握手 [INVITE-200-ACK],仅仅用于INVITE
• BYE ：结束会话。
• CANCEL：取消正在建立中会话(INVITE已发送，但尚未收到最终响应（final response）)。
• UPDATE：更新会话参数。它被建议用于替代 re-INVITE，与 re-INVITE不同在于：它可以在初始INVITE未完成时发送，能用于在早对话(early dialog)中更新会话参数。

上面的4个请求用于会话建立与管理。

• REGISTER：登记UA当前的联系地址（contact）
• OPTIONS：查询服务器或对端UA的能力，具体包括支持的方法（method），扩展（extensions）、编解码（codecs）等。
• PRACK：临时响应（Provisional Response）确认。用于确认收到了临时响应，例如 “183 Session Progress”，以支持临时响应的可靠传送。它不能应用于“100 Trying ”，只有101～199 临时响应需要可靠传送。如果没有收到 PRACK，响应消息将被重传。

• NOTIFY：事件通知，具体的事件包括、业务状态的改变（MWI，...），用户状态的改变等等。
• SUBSCRIBE：订阅/取消(Expires=0）事件通知。
• PUBLISH：发布事件状态。PUBLISH 与 REGISTER 的相似之处在于：允许用户在另一个实体（状态管理实体/registrar）中创建、修改和移除自己的状态。对PUBLISH 请求的寻址与对于SUBSCRIBE 请求的寻址是一样的，PUBLISH 请求的Request-URI 中填入的是用户希望发布其事件状态的资源地址。

上面的3个请求构成SIP事件发布-订阅-通知机制

• INFO：用于传送 mid-call 信令信息，同一时刻只能有一个 INFO 事务存在。通常用于携带 PSTN 信令消息（作为 MIME 附件），例如，ISDN UUI （用户到用户信息）。
• MESSAGE：针对即时消息 (IM)的扩展，用于传送即时消息。MESSAGE请求通过MIME附件中携带内容。MESSAGE 请求自身不发起 SIP 对话，在正常的用法中，每个即时消息都是单独存在的，非常类似 pager 消息。MESSAGE 请求可以在其他SIP请求发起的对话上下文中发送。
• REFER：指示接收者 (Request-URI所标识的) 应该使用请求中提供的信息联系第三方。典型应用：Call Transfer features 。Allowed outside an established dialogue。

4.2 SIP响应消息

4.3 SIP消息头域

根据请求行中的方法(method)的不同，SIP请求消息有很多种，分别完成各种操作的调用，实现各种功能，下面进行简单的介绍。

• Call-ID：用于唯一标识一个特定的会话或注册消息。应该具有随机性，保证全球唯一。
  例子：Call-ID:31415926535@uunet.com
• From：源端SIP URL，标识请求发送方；UAC本地标签。
  例子：From: sip:+1-314-342-7360 @gateway.wcom.com; tag=1234567
• To：目标SIP URL，标识请求接受方；UAS本地标签。
  例子：To: sip:10109000@operator.mci.com; tag=314
• Via：用于记录请求经由的路径
  例子：Via: SIP/2.0/TCP uunet.com
• Max-Forwards：消息最大转发次数。服务每次转发消息时将此域值减1，当变成0时，服务器发送 483响应（Too Many Hops response）。
  例子：Max-Forwards: 10
• Cseq：请求序列号，用于区分同一个会话中的不同请求。
  例如：CSeq: 1 INVITE
  CSeq: 4325 BYE
  CSeq: 1 REGISTER

上面6个头域是所有SIP消息中的必需的头域。

• Contact 另一个SIP URL用于直接消息路由。
  例如：Contact: W. Riker, Acting Captain riker@starfleet.gov
  Record-Route 需要自己处在后继消息的路径上时，proxy将自己的地址加插在请求消息中
  例子：Record Route: sip.mci.com
• Route 确定消息的选路
  例子：Route: orinoco.brooks.net
• Content-Length：消息体中的 Octet 数
  例子：Content-Length: 285
• Content-Type：消息体内容类型
  例子：Content-Type: application/sdp

5、详细的例子 (摘自IETF RFC 3261）

实际的例子可以帮助大家进一步地认识和理解前面的内容。这里的两个例子分别是关于SIP的两个最基本的功能：注册和会话建立。每个例子中给出了消息交互过程，以及必要的消息内容细节。

出于简明性的考虑，这里给出的消息的内容忽略了消息体及相应的头域（Content-Length 和 Content-Type）。另外，还有一些头域比如Allow 和 Supported 通常也会出现，但这里并未给出。

5.1 注册

Bob在开机时注册。消息流如下图所示。注意为了简化流程，这里没有给出在注册时通常所必需的鉴权过程。

消息细节：

F1 REGISTER Bob -> Registrar

REGISTER sip:registrar.biloxi.com SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP bobspc.biloxi.com:5060;branch=z9hG4bKnashds7

Max-Forwards: 70

To: Bob <sip:bob@biloxi.com>

From: Bob <sip:bob@biloxi.com>;tag=456248

Call-ID: 843817637684230@998sdasdh09

CSeq: 1826 REGISTER

Contact: <sip:bob@192.0.2.4>

Expires: 7200

Content-Length: 0

这次注册的有效期为2个小时（7200秒）

注册服务器返回 200 OK 响应。

F2 200 OK Registrar -> Bob

SIP/2.0 200 OK

Via: SIP/2.0/UDP bobspc.biloxi.com:5060;branch=z9hG4bKnashds7;received=192.0.2.4

To: Bob <sip:bob@biloxi.com>;tag=2493k59kd

From: Bob <sip:bob@biloxi.com>;tag=456248

Call-ID: 843817637684230@998sdasdh09

CSeq: 1826 REGISTER

Contact: <sip:bob@192.0.2.4>

Expires: 7200

Content-Length: 0

5.2 会话建立与拆除

会话建立是SIP的最基本的功能。

消息流如下图所示。

消息内容：（注意这里并未给出会话媒体参数SDP的细节）

F1 INVITE Alice -> atlanta.com proxy

INVITE sip:bob@biloxi.com SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branch=z9hG4bKnashds8

Max-Forwards: 70

To: Bob <sip:bob@biloxi.com>

From: Alice <sip:alice@atlanta.com>;tag=1928301774

Call-ID: a84b4c76e66710

CSeq: 314159 INVITE

Contact: <sip:alice@pc33.atlanta.com>

Content-Type: application/sdp

Content-Length: 142

(Alice的 SDP 未显示)

F2 100 Trying atlanta.com proxy -> Alice

SIP/2.0 100 Trying

Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branch=z9hG4bKnashds8

;received=192.0.2.1

To: Bob <sip:bob@biloxi.com>

From: Alice <sip:alice@atlanta.com>;tag=1928301774

Call-ID: a84b4c76e66710

CSeq: 314159 INVITE

Content-Length: 0

F3 INVITE atlanta.com proxy -> biloxi.com proxy

INVITE sip:bob@biloxi.com SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP bigbox3.site3.atlanta.com;branch=z9hG4bK77ef4c2312983.1

Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branch=z9hG4bKnashds8

;received=192.0.2.1

Max-Forwards: 69

To: Bob <sip:bob@biloxi.com>

From: Alice <sip:alice@atlanta.com>;tag=1928301774

Call-ID: a84b4c76e66710

CSeq: 314159 INVITE

Contact: <sip:alice@pc33.atlanta.com>

Content-Type: application/sdp

Content-Length: 142

(Alice的 SDP 未显示)

F4 100 Trying biloxi.com proxy -> atlanta.com proxy

SIP/2.0 100 Trying

Via: SIP/2.0/UDP bigbox3.site3.atlanta.com;branch=z9hG4bK77ef4c2312983.1

;received=192.0.2.2

Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branch=z9hG4bKnashds8

;received=192.0.2.1

To: Bob <sip:bob@biloxi.com>

From: Alice <sip:alice@atlanta.com>;tag=1928301774

Call-ID: a84b4c76e66710

CSeq: 314159 INVITE

Content-Length: 0

F5 INVITE biloxi.com proxy -> Bob

INVITE sip:bob@192.0.2.4 SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP server10.biloxi.com;branch=z9hG4bK4b43c2ff8.1

Via: SIP/2.0/UDP bigbox3.site3.atlanta.com;branch=z9hG4bK77ef4c2312983.1

;received=192.0.2.2

Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branch=z9hG4bKnashds8

;received=192.0.2.1

Max-Forwards: 68

To: Bob <sip:bob@biloxi.com>

From: Alice <sip:alice@atlanta.com>;tag=1928301774

Call-ID: a84b4c76e66710

CSeq: 314159 INVITE

Contact: <sip:alice@pc33.atlanta.com>

Content-Type: application/sdp

Content-Length: 142

(Alice的 SDP 未显示)

F6 180 Ringing Bob -> biloxi.com proxy

SIP/2.0 180 Ringing

Via: SIP/2.0/UDP server10.biloxi.com;branch=z9hG4bK4b43c2ff8.1

;received=192.0.2.3

Via: SIP/2.0/UDP bigbox3.site3.atlanta.com;branch=z9hG4bK77ef4c2312983.1

;received=192.0.2.2

Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branch=z9hG4bKnashds8

;received=192.0.2.1

To: Bob <sip:bob@biloxi.com>;tag=a6c85cf

From: Alice <sip:alice@atlanta.com>;tag=1928301774

Call-ID: a84b4c76e66710

Contact: <sip:bob@192.0.2.4>

CSeq: 314159 INVITE

Content-Length: 0

F7 180 Ringing biloxi.com proxy -> atlanta.com proxy

SIP/2.0 180 Ringing

Via: SIP/2.0/UDP bigbox3.site3.atlanta.com;branch=z9hG4bK77ef4c2312983.1

;received=192.0.2.2

Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branch=z9hG4bKnashds8

;received=192.0.2.1

To: Bob <sip:bob@biloxi.com>;tag=a6c85cf

From: Alice <sip:alice@atlanta.com>;tag=1928301774

Call-ID: a84b4c76e66710

Contact: <sip:bob@192.0.2.4>

CSeq: 314159 INVITE

Content-Length: 0

F8 180 Ringing atlanta.com proxy -> Alice

SIP/2.0 180 Ringing

Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branch=z9hG4bKnashds8

;received=192.0.2.1

To: Bob <sip:bob@biloxi.com>;tag=a6c85cf

From: Alice <sip:alice@atlanta.com>;tag=1928301774

Call-ID: a84b4c76e66710

Contact: <sip:bob@192.0.2.4>

CSeq: 314159 INVITE

Content-Length: 0

F9 200 OK Bob -> biloxi.com proxy

SIP/2.0 200 OK

Via: SIP/2.0/UDP server10.biloxi.com;branch=z9hG4bK4b43c2ff8.1

;received=192.0.2.3

Via: SIP/2.0/UDP bigbox3.site3.atlanta.com;branch=z9hG4bK77ef4c2312983.1

;received=192.0.2.2

Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branch=z9hG4bKnashds8

;received=192.0.2.1

To: Bob <sip:bob@biloxi.com>;tag=a6c85cf

From: Alice <sip:alice@atlanta.com>;tag=1928301774

Call-ID: a84b4c76e66710

CSeq: 314159 INVITE

Contact: <sip:bob@192.0.2.4>

Content-Type: application/sdp

Content-Length: 131

(Bob的 SDP 未显示)

F10 200 OK biloxi.com proxy -> atlanta.com proxy

SIP/2.0 200 OK

Via: SIP/2.0/UDP bigbox3.site3.atlanta.com;branch=z9hG4bK77ef4c2312983.1

;received=192.0.2.2

Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branch=z9hG4bKnashds8

;received=192.0.2.1

To: Bob <sip:bob@biloxi.com>;tag=a6c85cf

From: Alice <sip:alice@atlanta.com>;tag=1928301774

Call-ID: a84b4c76e66710

CSeq: 314159 INVITE

Contact: <sip:bob@192.0.2.4>

Content-Type: application/sdp

Content-Length: 131

(Bob的 SDP 未显示)

F11 200 OK atlanta.com proxy -> Alice

SIP/2.0 200 OK

Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branch=z9hG4bKnashds8

;received=192.0.2.1

To: Bob <sip:bob@biloxi.com>;tag=a6c85cf

From: Alice <sip:alice@atlanta.com>;tag=1928301774

Call-ID: a84b4c76e66710

CSeq: 314159 INVITE

Contact: <sip:bob@192.0.2.4>

Content-Type: application/sdp

Content-Length: 131

(Bob的 SDP 未显示)

F12 ACK Alice -> Bob

ACK sip:bob@192.0.2.4 SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branch=z9hG4bKnashds9

Max-Forwards: 70

To: Bob <sip:bob@biloxi.com>;tag=a6c85cf

From: Alice <sip:alice@atlanta.com>;tag=1928301774

Call-ID: a84b4c76e66710

CSeq: 314159 ACK

Content-Length: 0

现在Alice和Bob之间的媒体会话被建立。

Bob首先挂机。注意Bob的SIP 话机维护自己的 CSeq 编号空间，在这里是从231开始。因为是Bob 发送的请求，To 和 From 头域的URIs和tags参数被掉换。

F13 BYE Bob -> Alice

BYE sip:alice@pc33.atlanta.com SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP 192.0.2.4;branch=z9hG4bKnashds10

Max-Forwards: 70

From: Bob <sip:bob@biloxi.com>;tag=a6c85cf

To: Alice <sip:alice@atlanta.com>;tag=1928301774

Call-ID: a84b4c76e66710

CSeq: 231 BYE

Content-Length: 0

F14 200 OK Alice -> Bob

SIP/2.0 200 OK

Via: SIP/2.0/UDP 192.0.2.4;branch=z9hG4bKnashds10

From: Bob <sip:bob@biloxi.com>;tag=a6c85cf

To: Alice <sip:alice@atlanta.com>;tag=1928301774

Call-ID: a84b4c76e66710

CSeq: 231 BYE

Content-Length: 0

【转】SIP初步

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