EPON技术及应用课件：VOIP-SIP

SIP协议原理及应用

课程目标通过学习本章内容，您将能够：掌握SIP协议的基本概念掌握SIP协议消息结构和类型掌握SIP基本消息流程掌握SIP协议的跟踪，分析内容简介SIP协议概述SIP消息结构和类型SIP基本消息流程SIP消息实例分析什么是SIP“”SessionInitiationProtocol-会话发起协议是IETF制定的多媒体通信协议，它是一个基于文本的应用层控制协议，独立于底层协议，用于建立、修改和终止IP网上的双方或多方的多媒体会话SIP协议支持代理、重定向、登记定位用户等功能，支持用户移动，与RTP/RTCP、SDP、RTSP、DNS等协议配合，可支持和应用于语音、视频、数据等多媒体业务，同时可以应用于Presence（呈现）、Instant

Message（即时消息，类似QQ）等特色业务。“”ConferencingConferencingDistanceLearningDistanceLearningEmailEmailVideoConferencingVideoConferencingInstantMessagingInstantMessagingVoiceCallsVoiceCallsPersonalMobilityPersonalMobilitySIP的应用RedirectServerSIP网络基本构成--分布式架构LocationServerRegistrarServerUserAgentProxyServerGatewayPSTNSIP网络成员ProxyServer用户代理代理服务器SIPSIPSIPSIPSIPLDAPLDAP位置服务器重定向服务器登记理服务器用户代理UserAgents-用户代理一个发起和终止会话的实体，包含两个功能实体.UserAgentClients(UAC)–发起SIP事务请求的功能实体.UserAgentServer(UAS)–接收SIP事务请求的功能实体.UAC和UAS-都能终止一个呼叫.SIPTerminalSIPTerminal主叫(UAC)客户被叫(UAS)服务器代理服务器ProxyServer-代理服务器与重定向服务器（RedirectServer）及位置服务器（LocationServer）有联系为其它的客户机代理，进行SIP消息的路由转发功能。消息机制与UAC和UAS相似。重定向服务器RedirectServer-重定向服务器与位置服务器（LocationServer）有联系，使用的协议为LDAP（轻量目录访问协议）将用户新的位置返回给呼叫方。呼叫方可根据得到的新位置重新呼叫与代理服务器proxyserver不同的是,redirectserver不会发起自己的呼叫与useragent不同的是,redirectserver不接受呼叫终止或主动终止呼叫

位置服务器LocationServer-位置服务器是一个数据库，用于存放终端用户当前的位置信息，为SIP重定向服务器(RedirectServer)或代理服务器(proxyserver)提供被叫用户可能的位置信息.登记服务器RegistrarServer-登记服务器接受REGISTER请求完成用户地址的注册可以支持鉴权的功能在ZXSS10软交换体系中，SS1A/B充当着登记服务器和代理服务器的功能。SIP网络特征SIPProxyServer、RedirectServer、RegisterServer、LocationServer可共存于一个设备，也可以分布在不同的物理实体中。SIP服务器完全是纯软件实现，可以根据需要运行于各种相关设备中，体现了SIP网络的灵活性；

LocationServer是一个SIP网络公共资源，对它的信息咨询所采用的协议不是SIP，而是其它协议，如LDAP（LightDirectoryAccessProtocol）；UAC、UAS、ProxyServer、RedirectServer角色不是固定不变的，一个UA在一个呼叫中可以是UAC，也可以是UAS。SIP协议基本网络模型SIP的结构图SIP软交换体系中的作用CorePacketNetworkZXSS10SS1A/B代理服务器登记服务器ZXSS10SS1A/B代理服务器登记服务器Soft-phoneVideo-phoneSIP在SS中的软件结构内容简介SIP协议概述SIP消息结构和类型SIP基本消息流程SIP消息实例分析SIP消息基本模式采用Client/Server和HTTP协议模型请求和响应构成一个事务，事务之间相互独立，一个完整的呼叫包含多个事务；消息中可携带任意类型的消息体。SIP请求消息SIP请求消息:INVITE–通过邀请用户参与来发起一次呼叫.ACK-请求用于证实UAC已收到对于INVITE请求的最终响应，和INVITE消息配套使用.BYE-USERAGENT用此方法指示释放呼叫.CANCEL-该方法用于取消一个尚未完成的请求，对于已完成的请求则无影响.REGISTER–客户使用该方法在服务器上登记列于To字段中的地址.OPTIONS–用于询问服务其能力.INFO–用于承载带外信息,如DTMF信息.SIP响应消息SIP响应消息:1xx-正在处理的信息.2xx-成功.3xx-重定向.4xx-Client错误.5xx-Server错误.6xx-Global错误.SIP消息支持的基本功能为SIP终端用户提供定位功能

定位方式：SIPURL，类似Email地址形式进行媒体属性协商

封装协议：SDP（会话描述协议－SessionDescriptionProtocol）发起会话

采用请求消息：INVITE（邀请）改变会话

采用请求消息：Re－INVITE（重发邀请，Cseq增加）结束会话

采用请求消息：BYE，CANCELSIPURL结构URL格式：SIP:用户名:口令@主机:端口;传送参数;用户参数;方法参数;生存期参数;服务器地址参数。URL形式：USER@HOST;用途：代表主机上的某个用户，可指示From,To,RequestURI,Contact等SIP头部字段。URL应用举例： Sip:j.doe@ Sip:j.doe:secret@;transport=tcp;subject=project Sip:+1-212-555-1212:1234@;user=phone Sip:alice@ Sip:alice@;method=REGISTERSIP协议的主要消息头字段

SIP消息： 起始行/状态行

消息头部

CRLF(空行)

〖消息体〗

命令名称对端URI协议版本

Via：值To：值From：值Call-ID：值Cseq：值Contact：值Max-Forward：值Content-type：值Content-Length：值WhiteSpace：值SDP：值Via字段Via:该字段用以指示请求经历的路径。它可以防止请求消息传送产生环路，并确保响应和请求的消息选择同样的路径。该字段的一般格式为： Via：发送协议发送方；参数其中，发送协议的格式为：协议名/协议版本/传送层，发送方为发送方主机和端口号。Via字段的示例可为： Via:SIP/2.0/UDP:5060From&To字段From:所有请求和响应消息必须包含此字段，以指示请求的发起者。服务器将此字段从请求消息复制到响应消息。该字段的一般格式为： From:显示名〈SIPURL〉；tag=xxxFrom字段的示例有： From:"iwf"<sip:6136000@>;tag=aab7090044b2-195254e9To:该字段指明请求的接收者，其格式与From相同，仅第一个关键词代之以To。所有请求和响应都必须包含此字段。To:<sip:6130001@>CallID字段CallID:该字段用以唯一标识一个特定的邀请（或唯一表示一个会话）。该字段的一般格式为： CallID：本地标识@主机，其中，主机应为全局定义域名或全局可选路IP地址。CallID的示例可为： Call-ID:0009b7aa-124f0006-2050db78-7fded6f5@Cseq字段Cseq:命令序号。客户在每个请求中应加入此字段，它由请求方法和一个十进制序号组成。序号初值可为任意值，其后具有相同的CallID值，但不同请求方法、头部或消息体的请求，其Cseq序号应加1。重发请求的序号保持不变。ACK和CANCEL请求的Cseq值与对应的INVITE请求相同，BYE请求的Cseq值应大于INVITE请求，由代理服务器并行分发的请求，其Cseq值相同。服务器将请求中的Cseq值复制到响应消息中去。Cseq的示例为： CSeq:101INVITEContact字段Contact:该字段用于INVITE、ACK和REGISTER请求以及成功响应、呼叫进展响应和重定向响应消息，其作用是给出其后和用户直接通信的地址。Contact字段的一般格式为： Contact：地址；参数其中，Contact字段中给定的地址不限于SIPURL，也可以是电话、传真等URL。其示例可为： Contact:sip:6130000@:5060SIP协议消息头实例SIP协议传送方式CorePacketNetworkZXSS10SS1BIP:Soft-phoneIP:SIPport:5060Number:6130000Video-phoneIP:1SIPport:5060Number:6130001SIP的消息结构

SDP消息体

起始行INVITEsip:6130001@SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP:5060From:"iwf"<sip:6130000@>;tag=aab7090044b2-195254e9To:<sip:6130001@>Call-ID:0009b7aa-124f0006-2050db78-7fded6f5@CSeq:101INVITEExpires:180User-Agent:Cisco-SIP-IP-Phone/2Accept:application/sdpContact:sip:6136000@:5060Content-Type:application/sdpContent-Length:224v=0o=CiscoSystemsSIP-IPPhone-UserAgent1705215931INIP4s=SIPCallc=INIP4t=00m=audio17522RTP/AVP0101a=rtpmap:0pcmu/8000a=rtpmap:101telephone-event/8000

消息头SIP请求消息格式

起始行SIP/2.0180RingingVia:SIP/2.0/UDP:5060To:<sip:6130001@>;tag=caca1501-15112From:"iwf"<sip:6136000@>;tag=aab7090044b2-195254e9Call-ID:0009b7aa-124f0006-2050db78-7fded6f5@CSeq:101INVITEContent-Length:0消息头SIP响应消息格式内容简介SIP协议概述SIP消息结构和类型SIP基本消息流程SIP消息实例分析SIP建立通讯的过程用SIP来建立通讯通常需要有六个步骤:登记,发起和定位用户.进行媒体协商--通常采用SDP方式来携带媒体参数.由被叫方来决定是否接纳该呼叫.呼叫媒体流建立并交互.呼叫更改或处理如呼叫转移.呼叫终止.Registration-登记每当用户打开SIP终端时(如PC,IPPHONE),将向代理服务器/登记服务器发起登记过程

登记过程需要周期刷新登记服务器将把SIP终端所登记的信息传送到位置服务器存放.SIPMessages:REGISTER–RegisterstheaddresslistedintheToheaderfield.200–OK.ProxyServerSIPPhoneUserLocation/RegistrationServerREGISTERREGISTER200200注册注销流程SIP基本流程INVITE(发起呼叫)100(收到了，正在接续)180(振铃/回铃音)200(摘机)ACK(知道摘机了)媒体流BYE(挂机)200(知道挂机了)主叫摘机拨号被叫振铃主叫回铃音被叫摘机通话通话被叫挂机主叫忙音ZXECSIBX1000ZXECSIBX1000SIP呼叫建立和释放－消息交互网元RTPMEDIAPATHBYE200(OK)呼叫拆除媒体通道呼叫建立ProxyServer1ProxyServer2UserAgentBUserAgentA100(Trying)

525

INVITE12INVITE3INVITE5100(Trying)4ACK15200(OK)10200(OK)12200(OK)11180(Ringing)8180(Ringing)92318180(Ringing)76100(Trying)OPTIONS16200(OK)17事务1事务2事务3会话ACK13ACK14BYE19BYE20200(OK)21200(OK)22内容简介SIP协议概述SIP消息结构和类型SIP基本消息流程SIP消息实例分析SIP协议应用实例CorePacketNetworkZXSS10SS1BIP:Soft-phoneIP:36(TIANJUN)SIPport:5060Number:#0*109316I704IP:370755-26778086PSTNSwitchsipH.248序号:12INVITEsip:0755526778086@SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP36:5060;branch=z9hG4bK3af571e7266aTo:"0755526778086"<sip:0755526778086@>From:"#0*109316"<sip:#0*109316@>;tag=884a420a-7062206315162668Call-ID:072a13acfdc2669-884a420a@36CSeq:23944INVITEContact:<sip:#0*109316@36:5060>Max-Forwards:70User-Agent:ZTEMULTIMEDIASIPPHONE/V1.004-01-10Content-Type:application/sdpContent-Length:288v=0o=#0*10931635077611793608424475INIP436s=sessionSDPc=INIP436t=00m=audio10000RTP/AVP04818a=ptime:20a=rtpmap:0PCMU/8000a=rtpmap:4G723/8000a=rtpmap:8PCMA/8000a=rtpmap:18G729/8000m=video10002RTP/AVP34a=rtpmap:34H263/90000INVITESIP协议跟踪>INVITE序号:14SIP/2.0180SessionProgressVia:SIP/2.0/UDP36:5060;branch=z9hG4bK3af571e7266a

To:"0755526778086"<sip:0755526778086@>;tag=a290601-31939From:"#0*109316"<sip:#0*109316@>;tag=884a420a-7062206315162668

Call-ID:072a13acfdc2669-884a420a@36

CSeq:23944INVITE

Contact:sip:0755526778086@

Allow:INVITE,ACK,OPTIONS,BYE,CANCEL,INFO,PRACK,UPDATEUser-Agent:ZTESoftswitch/1.0.0Content-Type:application/sdpContent-Length:115v=0o=ZTE3232INIP4s=phone-callc=INIP437t=00m=audio4006RTP/AVP0a=ptime:20INVITE180RingSIP协议跟踪<180Ring序号:15SIP/2.0200OKVia:SIP/2.0/UDP36:5060;branch=z9hG4bK3af571e7266aTo:"0755526778086"<sip:0755526778086@>;tag=a290601-31939From:"#0*109316"<sip:#0*109316@>;tag=884a420a-7062206315162668Call-ID:072a13acfdc2669-884a420a@36CSeq:23944INVITEContact:<sip:0755526778086@>Allow:INVITE,ACK,OPTIONS,BYE,CANCEL,INFO,PRACK,UPDATERecord-Route:<sip:;lr>User-Agent:ZTESoftswitch/1.0.0Content-Type:application/sdpContent-Length:115v=0o=ZTE3232INIP4s=phone-callc=INIP437t=00m=audio4006RTP/AVP0a=ptime:20INVITE180Ring200OKSIP协议跟踪<200OK序号:16ACKsip:;lrSIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP36:5060;branch=z9hG4bK3af571e7266aTo:"0755526778086"<sip:0755526778086@>From:"#0*109316"<sip:#0*109316@>;tag=884a420a-7062206315162668Call-ID:072a13acfdc2669-884a420a@36CSeq:23944ACKContact:<sip:#0*109316@36:5060>Max-Forwards:70Route:<sip:0755526778086@>INVITE180Ring200OKACKSIP协议跟踪>ACK序号:17BYEsip:#0*109316@36:5060SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP:5060;branch=776249e9.0Via:SIP/2.0/UDP37:5060;branch=4dcf5bd7To:"#0*109316"<sip:#0*109316@>;tag=884a420a-7062206315162668From:"0755526778086"<sip:0755526778086@>;tag=a290601-31939Call-ID:072a13acfdc2669884a420a@36CSeq:18927BYEMax-Forwards:69User-Agent:ZTESoftswitch/1.0.0Content-Length:0INVITE180Ring200OKACKconversationBYESIP协议跟踪<BYEINVITE180Ring200OKACKconversationBYE序号:18SIP/2.0200OKVia:SIP/2.0/UDP:5060;branch=776249e9.0Via:SIP/2.0/UDP37:5060;branch=4dcf5bd7To:"#0*109316"<sip:#0*109316@>;tag=884a420a-7062206315162668From:"0755526778086"<sip:0755526778086@>;tag=a290601-31939Call-ID:072a13acfdc2669-884a420a@36CSeq:18927BYEMax-Forwards:69200OKSIP协议跟踪>200OKSIP协议小结随着通讯网络的发展，固定网络和移动必然将进一步的融合，最终演进成为IMS网络（IPmulti-mediasubsystem），它的核心传送网是IP网络，而在IMS网络中，SIP协议将成为多媒体通讯的主要控制协议.SIP(IETFRFC2543)框架思想是实现下一代网络解决方案的最被看好的多媒体通讯协议，目前有关SIP协议的研究依然非常热烈，相关的RFC也在不断出现，SIP仍然是一个“前进中的协议”SIP协议的扩展－ SIP-T以及SIP-I协议SIP-T的引入软交换网络是业务融合的网络，除了能够为IAD、SIP用户提供服务外，还应当使得原有PSTN用户的业务具有继承性。在软交换网络中，两个软交换设备之间的通讯需要考虑使得原有PSTN用户的业务属性不丢失。PSTNCorePacketNetworkVideo-phoneSGMGSSSSSIP-T的引入鉴于此，IETF对SIP进行了扩展，形成了SIP-T。SIP-T协议的本身含义是“SIPforTelephones”,从这个意义上来讲，SIP-T不是一个新的协议，只是SIP协议的一个扩展应用。PSTNCorePacketNetworkVideo-phoneSGMGSSSSSIP-TSIP-T的实现SIP-T努力提供一种将传统电话信令集成到SIP消息中的框架。SIP-T通过封装与翻译来完成SIP网络的两大基本要求：透明性与可路由性。在PSTN与SIP网络的互联点，SS7ISUP消息用SIP来封装以确保业务所必须的信息不丢失。同时，特定信息从SS7ISUP消息翻译成相应的SIP头消息，从而方便路由SIP消息。SIP-T实例分析（汇接局层面）LS-1CorePacketNetworkSG-1MG-1SS-1SS-2SIP-TLS-2SG-2MG-2SIP-T实例分析（汇接局层面）SS-1在接受端局1发送来的ISUP消息后，会进行翻译和封装。首先根据ISUP消息中的主、被叫号码生成SIP消息中完成选路的各类头消息。例如From域和To域以及Request-URI域；消息体部分包括两部分内容：ISUP+SDP。在对ISUP进行封装时，并不是将所有参数进行封装，而只是将ISUP消息中的MessageType以后的的部分进行封装（DPC、OPC、CIC等参数，由对端软件重新生成）后放置在SIP消息体中；SDP中的主要内容是对主叫方媒体网关的UDP端口及编码方式（音频或视频）进行描述。这是SIPMIME方式的一个应用。当SIP消息生成后，SS-1就会向被叫端的SS-2发起SIP呼叫，建立会话连接。需要注意的是，ISUP在封装后，仍然为二进制编码方式，SDP则仍然为文本方式。对于SS-2，由于分析到被叫用户为PSTN用户，因此将SIP-T中的ISUP消息提取出，根据本地路由策略（例如主叫号码可能加上长途信息，被叫号码去掉长途信息等），再加上OPC、DPC、CICD等参数，形成完整的ISUP消息，发送到被叫方。对于SS-2发送后的后向消息，其过程也是封装+翻译后发送到SS-1。由于PSTN中存在一些中间命令，例如SUS消息或INR消息等，为了能够将此类ISUP消息携带到对端，ITU遵循IETF的规定，通过Info消息封装ISUP消息。SIP-T实例分析（汇接局层面）SIP消息ISUP消息Invite180Ring200OKANMBye/CancelACMRELIAMSIP-T实例分析（汇接局层面）LS-1SS-2LS-2SS-1IAMInvite(SDP+IAM)IAMACM180(ACM)ACMANM200(ANM+SDP)AckANM通话RELBye(REL)RELRLCRLC200SIP与H.323的比较SIP与H.323的相同点-都提供呼叫控制、呼叫建立和呼叫删除；-都提供基本的呼叫业务：呼叫等待、呼叫保持、呼叫转移、回叫等；-支持呼叫能力的协商功能SIP和H323的比较SIP与H.323的不同点设计思想不同：H323企图把VoIP当作是众所周知的传统电话，只是传输方式由电路交换变成了分组交换而SIP侧重于将IP电话作为Internet上的一个应用，较其他应用（如FTP，E-mail等）增加了信令和QoS的要求。信息表示方式不同：H323是基于ASN.1和压缩编码规则的二进制方法，SIP是文本表示的。扩展机制不同：H323需要专门的扩展协议，SIP定义了标准的头域，扩展时只需对头域进行简单扩展即可。控制方式不同：H323层次、集中的管理控制方式。容易产生瓶颈，比如：MCU；SIP设计上就为分布式的呼叫模型服务的，具有分布式的组播功能。H.323协议与SIP协议的比较SIP是由IETF提出的IP电话信令协议，解决IP网中的信令控制。ITU-T制定的支持IP网络多媒体通信的H.323协议族相对应，两者的比较如下：相同点：1、均为多媒体通信的应用层控制（信令）协议，目前一般用于IP电话2、能实现的信令控制功能基本相同3、都利用RTP作为媒体传输的协议