语音视讯培训教材-SIP协议课件.ppt

1、SIP协议培训提纲提纲 协议架构协议架构 典型逻辑部件 请求和应答消息 基本呼叫流程 业务流程 协议设计特点什么是什么是SIP?SIP?“”SIP（Session Initiation Protocol）An application layer signaling protocol that defines initiation,modification and termination of interactive,multimedia communication sessions between users.会话初始协议，由IETF制定，是一个基于文本的应用层控制协议，独立于底层传输协议TC

2、P/UDP/SCTP，用于建立、修改和终止IP网上的双方或多方多媒体会话。IETF RFC 3261 SIP 1999年，IETF 发布了第一个 SIP 规范，即 RFC 2543。2001 年，发布了 SIP 规范 RFC 3261。标志着 SIP 的基础已经确立。2001年至今，RFC 增补版本，充实了安全性和身份验证等领域的内容。RFC 3262 对临时响应的可靠性作了规定；RFC 3263 确立了 SIP 代理服务器的定位规则；RFC 3264 提供了提议/应答模型；RFC 3265 确定了具体的事件通知。SIPSIP应用应用 Voice Video Chat interactive

3、games SIPSIP控制模式控制模式SIP采用Client/Server结构的消息机制，对呼叫的控制是将控制信息封装到消息的头域中，通过消息的传递来实现。因此SIP系统的终端就比较智能化，它不只提供数据，还提供呼叫控制信息。其他各种服务器则用来进行定位、转发或接受消息。这样，SIP将网络设备的复杂性推向了网络终端设备，因此更适于构建智能型的用户终端。SIP系统体现的是一种分布式的控制模式。SIPSIP协议体系协议体系其它协议其它协议Q.931、H.245SIP协议体系以模块的形式包括呼叫信令、注册信令和重定向信令三部分。通过其他相关或独立的协议体系提供其他相关或独立的功能和业务。呼叫信令呼

4、叫信令注册信令注册信令重定向信令重定向信令SIP协议协议Redirect Server重定向服务器重定向服务器SIP SIP 分布式架构分布式架构Location Server定位服务器定位服务器Registrar Server注册服务器注册服务器User Agent用户代理用户代理Proxy Server代理服务器代理服务器Gateway网关网关SIP 部件部件Proxy Server代理服务器代理服务器SIP SIP 分布式架构分布式架构 说明说明用户代理（用户代理（User Agent）代表的就是各种终端设备（如：SIP电话机）。用户代理首先发起SIP通讯请求，随后进行媒体数据的发送和接

5、收。注册服务器（注册服务器（Registrar Server）在接收到用户代理的注册请求后，在定位服务器（Location Service）或其它数据库中对用户代理信息进行更新。代理服务器（代理服务器（Proxy Server）在接收到用户代理或其它代理的SIP请求后，对其进行转发。重定向服务器（重定向服务器（Redirect Server）在接收到用户代理或其它代理的请求后，发回重定向应答，指示出重新发送请求的方向。定位服务器（定位服务器（Location Server）SIP重定向服务器或者代理服务器，通过定位服务器，获取被叫的可能的位置信息。提纲提纲 协议架构协议架构 典型逻辑部件典型逻

6、辑部件 请求和应答消息 基本呼叫流程 业务流程 协议设计特点用户代理用户代理 用户代理，可发起呼叫、接收呼叫和终止呼叫用户代理，可发起呼叫、接收呼叫和终止呼叫用户代理客户端，能发起呼叫用户代理服务端，能接收呼叫二者都能终止呼叫用户代理（User Agent）代表的就是各种终端设备（如：SIP话机），负责发出呼叫、媒体流的编解码。注册服务器注册服务器注册服务器（Registrar Server）在接收到用户代理的注册请求后，在定位服务器（Location Service）或其它数据库中对用户代理信息进行更新。通常与Proxy或者Redirect Server共存，可以提供定位服务代理服务器代理服

7、务器代理服务器负责接受终端的呼叫请求消息，并根据重定向服务器给出的地址信息将呼叫请求消息转发给下一个代理服务器，并一直送达最终的用户终端。重定向服务器重定向服务器 接受一个接受一个SIP呼叫请求，返回零个或者多个新地址呼叫请求，返回零个或者多个新地址重定向服务器（Redirect Server）在接收到用户代理或其它代理的请求后，发回重定向应答，指示出重新发送请求的方向。定位服务器定位服务器注册服务器（Registrar Server）在接收到用户代理的注册请求后，在定位服务器（Location Service）中对用户代理信息进行更新。SIP重定向服务器或者代理服务器，通过定位服务器，获取被

8、叫的可能的位置信息。提纲提纲 协议架构协议架构 典型逻辑部件典型逻辑部件 请求和应答消息请求和应答消息 基本呼叫流程 业务流程 协议设计特点IHLTotal LengthIdentificationFlagsFragment OffsetHeader ChecksumProtocolTime to LiveSource AddressDestination AddressPaddingOptionsVersion DSCP ECNIPv4头，头，20字节，二进制字节，二进制Source PortDestination PortChecksumLengthUDP头，头，8字节，二进制字节，二进制

9、(4层协议可以是层协议可以是TCP 或或 SCTP)SIP头使用头使用US-ASCII格式格式(variable in length per header/per message)SIP消息头，文本格式，变长消息头，文本格式，变长SIP消息有时有一个消息体消息有时有一个消息体-SIP消息头指示消息体类型消息头指示消息体类型 -可能是文本，数据，音频，视频或者别的什么可能是文本，数据，音频，视频或者别的什么SIP消息体，变长，多种消息类消息体，变长，多种消息类型型SIPSIP消息格式消息格式SIPSIP消息头消息头例如：-SIP 消息头消息头-INVITE sip:5120192.168.36.

10、180 SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP 192.168.6.21:5060From:sip:5121192.168.6.21To:Call-ID:c2943000-e0563-2a1ce-2e323931192.168.6.21CSeq:100 INVITE Expires:180User-Agent:huawei IP Phone/Rev.1/SIP enabledAccept:application/sdpContact:sip:5121192.168.6.21:5060Content-Type:application/sdpSIP 借用HTTP的语法和语义SIP 消息类似H

11、TTP消息，包括消息格式、MIME支持。SIPSIP消息头字段说明消息头字段说明INVITE sip:2319810.17.207.91:5060 SIP/2.0 方法名:请求 URI行开始SIP/2.0 200 OK 状态行，为初始应答行Expires:SIP消息超时（秒）Via:信令路径上所有SIP设备列表Max-Forwards:最大跳数To:SIP消息的目的地From:SIP消息的发源地，Call-ID:全局唯一的呼叫标识CSeq:某个方法的消息序列号Contact:指定直接到发源地的路由Content-Type:包含消息体描述Content-Length:消息体长度（单位：字节）Re

12、fer-to:INVITE消息中带的呼叫转向URI地址Record-Route:强制途经的SIP代理服务器列表n消息体主要是对消息所要建立的会话的描述。典型的消息体为SDP格式。会话描述协议(SDP,Session Description Protocol)规定了对描述会话的必要信息怎样进行编码。SDP不包括任何传输机制，也不包含任何种类的协商参数。一个SDP描述仅仅是能够被系统用于在一个多媒体会话中加入大量信息。一个SDP描述含有会话级信息和媒体级信息。会话级信息应用于整个会话。媒体级信息作用于特殊的媒体流。v=0v=0o=Bob 2890844526 289084207 IN o=Bob

13、2890844526 289084207 IN IP4 10.105.1.129IP4 10.105.1.129s=SIP Seminars=SIP Seminarc=IN IP4 224.2.17.12/127c=IN IP4 224.2.17.12/127t=2873397496 2873404696t=2873397496 2873404696a=recvonlya=recvonlym=audio 49170 RTP/AVP 0m=audio 49170 RTP/AVP 0a=rtpmap:0 PCMU/8000a=rtpmap:0 PCMU/8000m=video 51372 RTP/

14、AVP 31m=video 51372 RTP/AVP 31a=rtpmap:31 H261/90000a=rtpmap:31 H261/90000SIPSIP消息体消息体Session Description Protocol(SDP)RFC2327Session Description Protocol(SDP)RFC2327 SDP协议用于多媒体连接 介绍了多媒体会话的参数集功能上类似H.245 由IETF MMUSIC WG开发 简单灵活基于文本可扩展 SIP Offer/Answer Model is RFC 3264“Lines”below are in orderv=协议版本o=

15、所有者/创建者 和会话标识s=会话名称c=连接信息k=密钥t=指定会话活动时间m=媒体描述和传输地址a=(0行或多行)媒体media属性行SIPSIP消息体字段说明消息体字段说明SIPSIP消息类型消息类型 方法方法 和和 应答应答SIP 方法:INVITE:发起呼叫，邀请用户加入会话。ACK:证实已收到对INVITE消息的最终应答。BYE:终止一个呼叫。CANCEL:取消一个请求。REGISTER:注册用户代理。OPTIONS:查询服务器能力。INFO:携带带外信息，如DTMF数字。SIP 应答:1xx:Informational Messages.2xx:成功应答 3xx:重定向应答 4x

16、x:请求失败应答 5xx:服务器失败应答 6xx:全局失败应答SIP部件通信，通过交换部件通信，通过交换SIP消息消息:www.huawei-响应(Response)消息的开始行Startline=response line响应行(Response line)的固定格式:SIP-version SP Status-Code SP Reason-Phrase CRLF例子:SIP/2.0 100 Trying状态码SIP协议的版本原因短语www.huawei-响应消息状态码（1）Provisional 1xx100 Trying180 Ringing181 Call Is Being Forwa

17、rded182 Queued183 Session ProgressSuccessful 2xx200 OKRedirection 3xx300 Multiple Choices301 Moved Permanently302 Moved Temporarily305 Use Proxy380 Alternative Servicewww.huawei-响应消息状态码（2）Request Failure 4xx400 Bad Request401 Unauthorized402 Payment Required403 Forbidden404 Not Found405 Method Not A

18、llowed406 Not Acceptable407 Proxy Authentication Required408 Request Timeout410 Gone413 Request Entity Too Large414 Request-URI Too Long415 Unsupported Media Type416 Unsupported URI Scheme420 Bad Extension421 Extension Required423 Interval Too Brief480 Temporarily Unavailable481 Call/Transaction Doe

19、s Not Exist482 Loop Detected483 Too Many Hops484 Address Incomplete485 Ambiguous486 Busy Here487 Request Terminate488 Not Acceptable Here491 Request Pending493 Undecipherablewww.huawei-响应消息状态码（3）Server Failure 5xx500 Server Internal Error501 Not Implemented502 Bad Gateway503 Service Unavailable504 S

20、erver Time-out505 Version Not Supported513 Message Too LargeGlobal Failures 6xx600 Busy Everywhere603 Decline604 Does Not Exist Anywhere606 Not AcceptableSIPSIP消息中的常用信息消息中的常用信息 -SIP-SIP地址地址 Fully-Qualified Domain Names sip:leon.huawei- SMTP风格域名RFC 2368 sip:leonhuawei- E.164风格域名RFC 2806 sip:;user=pho

21、ne user=phone表示这是一个网关 (是出口IP网关的FQDN)提纲提纲 协议架构协议架构 典型逻辑部件典型逻辑部件 请求和应答消息请求和应答消息 基本呼叫流程基本呼叫流程 业务流程 协议设计特点通信建立过程通信建立过程用用SIP来建立通讯通常需要有六个步骤来建立通讯通常需要有六个步骤:1.登记,发起和定位用户.2.进行媒体协商-通常采用SDP方式来携带媒体参数.3.由被叫方来决定是否接纳该呼叫.4.呼叫媒体流建立并交互.5.呼叫更改或处理如呼叫转移.6.呼叫终止.注册注册UA设备开机时都需要向服务器注册当SIP Client的地址发生改变时也需要重新注册注册信息必须定期刷新通常Reg

22、ister将注册信息保存到Location Server中代理/注册 服务器SIP IP 电话用户定位/重定向 服务器REGISTERREGISTER200 OK200 OK无代理服务器时的呼叫流程无代理服务器时的呼叫流程假定假定UA1知道知道UA2的的IP地址地址信令层信令层负载层负载层100 Trying180 Ringing200 OKRTP RTCP媒体媒体(UDP)RTCP RTP ACK只需要只需要3个报文就能建立握手：个报文就能建立握手：INVITE/200 OK/ACKInvite信令信令(UDP，TCP，SCTP，or TLS over TCP)UA 1UA 2SIP Pro

23、xyInviteInviteRinging(180)Ringing(180)OK(200)OK(200)ACK会话建立会话建立Trying(100)有代理服务器时的呼叫流程有代理服务器时的呼叫流程假定假定UA不知道对方的不知道对方的IP地址地址UA 1UA 2 消息状态处理方式消息状态处理方式事务状态无关事务状态无关Transaction Stateless代理服务器仅转发所有消息和应答，而不维护任何状态对话状态相关对话状态相关Dialog Stateful为了保证途中经过的代理服务器的消息被保留，在第一个SIP请求消息中，同时使用Via和Record Route两个头。事务状态相关事务状态相

24、关Transaction Stateful代理服务器收到SIP请求时，保留状态，直到收到一个最终应答(即2XX，3XX，4XX，5XX 或者 6XX 应答)，事务状态相关，不关心会话结束请求（BYE）SIP Redirect ServerINVITE(302)“Moved Temporarily”200 OKACKACKINVITE(using URI in Contact header returned in 302 Response)Session Established有重定向服务器的呼叫流程有重定向服务器的呼叫流程180 TryingUA 1UA 2提纲提纲 协议架构协议架构 典型逻辑

25、部件典型逻辑部件 请求和应答消息请求和应答消息 基本呼叫流程基本呼叫流程 业务流程业务流程 协议设计特点SIPSIP业务举例业务举例Call forwarding：基本INVITE行为(代理/重定向)Call transfer：使用REFER方法Call hold：设置媒体地址为 0.0.0.0Caller id：主叫号码显示DTMF：由RTP负载携带(RFC 2833)Calling card付卡：B2BUA+语音服务器Voice mail：UA带有特别的URL(s)REFER(Refer-to:UA-3)202 AcceptedSession EstablishedINVITE(addre

26、ss provided by UA-2)NOTIFY200 OK200 OKBYESession EstablishedUA1UA2UA3呼叫转接呼叫转接Call TransferCall TransferINVITE/200 OK/ACKreINVITEhold200 OK/ACK200 OKBYE200 OK/ACKINVITE180 Ringing100 Trying200 OKACKINVITEINVITE486“Busy”180 Ringing200 OKSession Established遇忙呼叫转移遇忙呼叫转移Call Forward BusyCall Forward Busy

27、代理服务器代理服务器UA1UA2UA3ACK并发呼叫并发呼叫Call ForkingCall ForkingInviteInviteInviteInviteTrying(100)Trying(100)Ringing(180)Ringing(180)from cellOK(200)CancelCancelOK(200)ACKSession EstablishedOfficePhoneCellphoneMobileLaptopAliceBobsBobsBobs如果代理服务器设置为“Transaction Stateful”，能正常产生Cancels如果代理服务器设置为“Dialog Statefu

28、l”，能接受BYE请求代理服务器代理服务器IVRIVR和和VoiceXMLVoiceXML代理服务器代理服务器IVR服务器服务器SIPREFER200RTPSIP UAVoice XMLVoiceXMLScriptsText?Text?定位服务器定位服务器在线状态在线状态PRESENCEPRESENCEPresence服务器服务器Presentitybob注册服务器注册服务器REGISTERANOTIFYNOTIFYSUBSCRIBENOTIFY第三方呼叫控制第三方呼叫控制Invite(No SDP)Invite(w SDP of A)ACK(w SDP of B)200 OK(w SDP o

29、f B)200 OK(w SDP of A)ACKSession Established with SDP of BWeb InterfaceProxy代理服务器代理服务器AliceBobCarolDave 允许呼叫由独立第三方发起 使用INVITE方法，在初始INVITE消息中不带SDP 预约会议语音邮件语音邮件AProxy ServerVoiceMail ServerINVITE SIP:BINVITE SIP:BB486 Busy HereACKINVITE SIP:B-dep-200 OK200 OKACKRTP提纲提纲 协议架构协议架构 典型逻辑部件典型逻辑部件 请求和应答消息请求和

30、应答消息 基本呼叫流程基本呼叫流程 业务流程业务流程 协议设计特点协议设计特点SIP SIP 设计架构设计架构SIP 设计目标：设计目标：与现有IETF协议集成 可扩展性和简单性 移动性 易用和 创建新特性与与IETFIETF协议集成协议集成其它的其它的IETF协议能用来建立协议能用来建立SIP应用，应用，SIP能与现有能与现有IETF协议一起协议一起工作。例如：工作。例如：RSVP 预留网络资源RTP 传送实时数据，提供QOS建议RTSP 控制流媒体的递送SAP会话广告协议 通过多播方式，广告多媒体会话SDP 会话描述协议 描述多媒体会话MIME 多用途邮件扩展协议 描述内容HTTP 服务W

31、eb页面浏览COPS 公共开放式策略服务OSP 开放式结算协议可扩展性可扩展性SIP 架构具有良好的可扩展性架构具有良好的可扩展性代理、重定向、定位和注册等功能，可驻留在不同的物理服务器分布式功能，在增加新处理时，不会影响其它部件简单性简单性SIP 被设计成：被设计成：骨干 “快捷、简单”边界 “智能、便捷”HTTP文本化，易用，易调试移动性移动性支持用户移动，用户可以使用支持用户移动，用户可以使用PC，无线电话，无线电话，IP电话电话或者传统电话或者传统电话用户必须注册他们的当前位置通过代理 或者 重定向请求到用户当前位置代理服务器将转发呼叫到用户当前位置例如：在线状态和并发呼叫等业务创建新

32、特性创建新特性(1)(1)SIP 系统支持快速创建特性系统支持快速创建特性 例如：呼叫处理语言(CPL)通用网关接口(CGI)创建新特性创建新特性(2)(2)SIP 支持丰富的新特性支持丰富的新特性 基本呼叫特性(呼叫等待、呼叫转移、呼叫阻塞等)统一消息 并发呼叫 点击通信 在线状态 即时消息 Find me/Follow meH.323是由国际电联提出，更多的是将原有电信级电话网络中的电路线路转是由国际电联提出，更多的是将原有电信级电话网络中的电路线路转换为换为IP线路。而线路。而SIP侧重于将侧重于将IP电话作为电话作为Internet上的一个应用上的一个应用面向公众基础业务运营的设计。除

33、了增加H.225.0 RAS以外，几乎完全保留了电信协议的特点：严谨的层次化结构，通信建立过程严格受控，适合计费等运营需求基于bit位的协议通过H.245定义新业务，业务关注互通性。严格的另一面是留给厂商发挥的空间小。面向internet应用的设计。同HTTP、SMTP等internet应用协议一样，最求实现简单、开放、灵活。采用文本协议可扩展性好：通过在报文头域增加新的消息类型来支持新的业务。给厂商留下了足够的扩展空间，但相应的带来了互通上的困难，标准有待成熟。H.323SIP标准化组织ITUIETF对会议电视的支持所有专业会议电视厂商都采用H.323几乎没有一个会议电视厂商支持H.323控

34、制模式集中式、层次、主从式控制模式：终端简单，只提供数据；网守负责呼叫控制和媒体传输分布式，客户机/服务器、水平控制模式：终端比较智能，不仅仅提供数据，还提供呼叫控制；服务器定位和转发消息消息组成定义了上百个基本元素，比较复杂只有37个头部，比较简单消息表示二进制表示，需要复杂的生成器和词法语法分析器文本方式，只需要简单的生成器和词法语法分析器协议栈结构多个子协议，协议之间功能有重复只使用一个含有必要信息的消息，非常简单可靠性定义很多功能来处理中间网络设备故障问题不具备中间网络设备故障处理能力服务质量网守提供丰富的控制和管理功能，包括地址翻译、接纳控制、带宽控制、地域管理自身不支持管理和控制功

35、能，依赖于别的协议来实现H.323SIP对编解码的支持支持ITU标准化的支持任何编码格式应用扩展性提供扩展性，但没有提供应用之间交换各自协议特性的机制，兼容性受影响引入了一系列兼顾扩展性和兼容性的方法环路检测最初设计是在局域网上使用，为防止环路，定义PathValue域，但限制了规模采用via头字段，无规模限制呼叫处理能力保存呼叫状态，连接基于TCP，相同服务器，呼叫处理能力弱于SIP中间服务器分状态模式和无状态模式，无状态模式不保留状态，消息在UDP上传送会议规模依赖于MC和GK不依赖于MC呼叫转接对移动性支持有限，最初未考虑广域网可重定向到多个点位，对移动性的支持非常好第三方呼叫控制不能提供构建复杂业务所需的第三方控制机制不能提供构建复杂业务所需的第三方控制机制成熟度成熟，产品丰富不成熟，硬件通信产品极少参考参考 IETFhttp:/www.ietf.org/html.charters/sip-charter.html谢 谢 !