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SIP：構筑下一代SoftSwitch的協(xié)議

黃偉峰 2001/02/06

一、SIP的提出和發(fā)起

SIP（Session Initiation Protocol，會(huì )話(huà)發(fā)起協(xié)議）是由IETF（Interne工程任務(wù)組）提出的IP電話(huà)信令協(xié)議。它的主要目的是為了解決IP網(wǎng)中的信令控制，以及同SoftSwitch的通信，從而構成下一代的增值業(yè)務(wù)平臺，對電信，銀行，金融等行業(yè)提供更好的增值業(yè)務(wù)。其結構圖如下所示。

各功能模塊說(shuō)明如下：

SoftSwitch: 主要實(shí)現連接，路由和呼叫控制，關(guān)守和帶寬的管理，以及話(huà)務(wù)紀錄的生成。
Media Gateway: 提供電路交換網(wǎng)（即傳統的PSTN網(wǎng)）與包交換網(wǎng)（即IP,ATM網(wǎng)）中信息轉換（包括語(yǔ)音壓縮、數據檢測等）。
Sinnaling Gateway:提供PSTN網(wǎng)同IP網(wǎng)間的協(xié)議的轉換。
Application Server:運行和管理增值業(yè)務(wù)的平臺，與SoftSwitch用SIP進(jìn)行通信。
Media Server: 提供媒體和語(yǔ)音資源的平臺，同時(shí)與Media Gateway進(jìn)行RTP流的傳輸。

使用SIP作為SoftSwitch和Application Server之間的接口，可以實(shí)現呼叫控制的所有功能。同時(shí)SIP已被SoftSwitch接受為通用的接口標準，從而可以實(shí)現SoftSwitch之間的互連。

二、SIP的功能和特點(diǎn)

正如其名字所隱含的，SIP用于發(fā)起會(huì )話(huà)，它能控制多個(gè)參與者參加的多媒體會(huì )話(huà)的建立和終結，并能動(dòng)態(tài)調整和修改會(huì )話(huà)屬性，如會(huì )話(huà)帶寬要求、傳輸的媒體類(lèi)型（語(yǔ)音、視頻和數據等）、媒體的編解碼格式、對組播和單播的支持等。

SIP在設計上充分考慮了對其他協(xié)議的擴展適應性。它支持許多種地址描述和尋址，包括：用戶(hù)名＠主機地址、被叫號碼＠PSTN網(wǎng)關(guān)地址和如Tel：010-62281234這樣普通電話(huà)號碼的描述等。這樣，SIP主叫按照被叫地址，就可以識別出被叫是否在傳統電話(huà)網(wǎng)上，然后通過(guò)一個(gè)與傳統電話(huà)網(wǎng)相連的網(wǎng)關(guān)向被叫發(fā)起并建立呼叫。SIP的最強大之處就是用戶(hù)定位功能。SIP本身含有向注冊服務(wù)器注冊的功能，也可以利用其他定位服務(wù)器如DNS、LDAP等提供的定位服務(wù)器來(lái)增強其定位功能。

三．SIP中服務(wù)器的分類(lèi)和功能

SIP中有客戶(hù)機和服務(wù)器之分。客戶(hù)機是指為了向服務(wù)器發(fā)送請求而與服務(wù)器建立連接的應用程序。用戶(hù)代理（User Agent）和代理（Proxy）中含有客戶(hù)機。服務(wù)器是用于向客戶(hù)機發(fā)來(lái) 的請求提供服務(wù)并回送應答的應用程序。

共有4類(lèi)基本服務(wù)器：

用戶(hù)代理服務(wù)器：當接到SIP請求時(shí)聯(lián)系用戶(hù)，并代表用戶(hù)返回響應。

代理服務(wù)器：代表其他客戶(hù)機發(fā)起請求，既充當服務(wù)器又充當客戶(hù)機的媒介程序。它在轉發(fā)請求之前可能改寫(xiě)原請求消息中的內容。

重走向服務(wù)器：接收SIP請求，把請求中的原地址映射成零個(gè)或多個(gè)新地址，返回給客戶(hù)機。

注冊服務(wù)器：接收客戶(hù)機的注冊請求，完成用戶(hù)地址的注冊。

用戶(hù)終端程序往往需要包括用戶(hù)代理客戶(hù)機和用戶(hù)代理服務(wù)器。代理服務(wù)器、重定向服務(wù)器和注冊服務(wù)器可以看作是公眾性的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器。在SIP中還經(jīng)常提到"定位服務(wù)器"的概念，但是定位服務(wù)器不屬于SIP服務(wù)器。SIP服務(wù)器請求定位服務(wù)的方式也不在SIP的討論范圍之內。其在IP網(wǎng)絡(luò )中的實(shí)現如下所示。

SIP獨立于低層協(xié)議，一般使用UDP等無(wú)連接的協(xié)議，而采用自己的應用層可靠性機制來(lái)保證消息的可靠傳輸。

四、SIP的消息定義和格式

SIP的消息定義完全基于文本的格式。分為消息頭和消息體，其主要有如下幾個(gè)字段。

注冊的目的地址。

From

注冊的頭地址。如果是第一次注冊，則與目的地址相同。

Content-Type

消息的類(lèi)型

Content-Length

消息的長(cháng)度

Request-URI

注冊請求的目的地址

Call-ID

所有的來(lái)自一個(gè)客戶(hù)機的注冊都是用相同的Call-ID

Cseq

以相同Call-Id的注冊必須擁有遞增的Cseq號。

五、SIP的方法

SIP主要用以下六個(gè)方法來(lái)實(shí)現對呼叫的控制。

（1）INVITE

INVITE方法說(shuō)明一個(gè)用戶(hù)或業(yè)務(wù)參加一個(gè)會(huì )話(huà)。消息體部分包含了被叫的信息說(shuō)明。對于雙方呼叫，主叫需說(shuō)明他能接受和發(fā)送的媒質(zhì)類(lèi)型。示例如下：

INVITE A -> Proxy 1

INVITE sip:UserB@there.com SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP here.com:5060

From: BigGuy

To: LittleGuy

Call-ID: 12345600@here.com

CSeq: 1 INVITE

Contact: BigGuy

Content-Type: application/sdp

Content-Length: 147

v=0

o=UserA 2890844526 2890844526 IN IP4 here.com

s=Session SDP

c=IN IP4 100.101.102.103

t=0 0

m=audio 49172 RTP/AVP 0

a=rtpmap:0 PCMU/8000

（2）ACK

ACK方法主要用于確認客戶(hù)端對INVITE方法的請求已經(jīng)響應。

示例如下：

ACK sip:UserB@there.com SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP ss1.wcom.com:5060;branch=2d4790.1

Via: SIP/2.0/UDP here.com:5060

Route:

From: BigGuy

To: LittleGuy ;tag=314159

Call-ID: 12345601@here.com

CSeq: 1 ACK

Content-Length: 0

（3）BYE

客戶(hù)機用BYE方法向服務(wù)器發(fā)消息來(lái)結束該呼叫。

示例如下：

BYE sip: UserA@here.com SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP there.com:5060

Route: .

From: LittleGuy ;tag=314159

To: BigGuy

Call-ID: 12345601@here.com

CSeq: 1 BYE

Content-Length: 0

（4）CANCEL

CANCEL方法用于取消一個(gè)掛起的呼叫。

示例如下：

CANCEL sip:UserB@there.com SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP here.com:5060

From: BigGuy

To: LittleGuy

Call-ID: 12345600@here.com

CSeq: 1 CANCEL

Content-Length: 0

（5）REGISTER

用于向定位服務(wù)器注冊客戶(hù)機的相關(guān)信息。

（6）OPTIONS

用于查詢(xún)服務(wù)器的相關(guān)信息和功能。

六、狀態(tài)碼的定義

SIP主要定義了如下的五種類(lèi)型的響應狀態(tài)。

1xx: 信息。表示請求已經(jīng)收到，可以繼續處理請求。

2xx: 正確。表示呼叫已經(jīng)正確的被接受和處理。

3xx: 重定向。表示該呼叫需被重定向處理。

4xx: 客戶(hù)機錯誤。表示該消息存在表達錯誤，不能被服務(wù)器處理。

5xx: 服務(wù)器錯誤。表示服務(wù)器不能處理該消息。

七． SIP的優(yōu)越性

H.323和SIP設計之初都是作為多媒體通信的應用層控制（信令）協(xié)議，目前一般用于IP電話(huà)。它們能實(shí)現的信令功能基本相同，也都利用RTP作為媒體傳輸的協(xié)議。但兩者的設計風(fēng)格截然不同，這是由于其推出的兩大陣營(yíng)（電信領(lǐng)域與Internet領(lǐng)域）都想沿襲自己的傳統。H.323是由國際電聯(lián)提出來(lái)的，它企圖把IP電話(huà)當作是眾所周知的傳統電話(huà)，只是傳輸方式由電路交換變成了分組交換，就如同模擬傳輸變成數字傳輸、同軸電纜傳輸變成了光纖傳輸。而SIP側重于將IP 電話(huà)作為Internet上的一個(gè)應用，較其他應用（如FTP，E-mail等）增加了信令和QoS的要求。H.323推出較早，協(xié)議發(fā)展得比較成熟；由于其采用的是傳統的實(shí)現電話(huà)信令的模式，便于與現有的電話(huà)網(wǎng)互通，但相對復雜得多。SIP借鑒了其他Internet標準和協(xié)議的設計思想，有其突出的優(yōu)點(diǎn)。

1、首先，它是基于文本的協(xié)議，而H.323采用基于ASN.1和壓縮編碼規則的二進(jìn)制方法表示其消息，因此，SIP對以文本形式表示的消息的詞法和語(yǔ)法分析就比較簡(jiǎn)單。

2、其次，SIP會(huì )話(huà)請求過(guò)程和媒體協(xié)商過(guò)程等是一起進(jìn)行的，因此呼叫建立時(shí)間短，而在H.323中呼叫建立過(guò)程和進(jìn)行媒體參數等協(xié)商的信令控制過(guò)程是分開(kāi)進(jìn)行的。

3、再次，H.323為實(shí)現補充業(yè)務(wù)定義了專(zhuān)門(mén)的協(xié)議，如 H.450.1、H.450.2和H.450.3等，而SIP只要充分利用已定義的頭域，必要時(shí)對頭域進(jìn)行簡(jiǎn)單擴展就能很方便地支持補充業(yè)務(wù)或智能業(yè)務(wù)。

4、最后，H.323進(jìn)行集中、層次式控制。盡管集中控制便于管理（如便于計費和帶寬管理等），但是當用于控制大型會(huì )議電話(huà)時(shí)，H.323中執行會(huì )議控制功能的多點(diǎn)控制單元很可能成為瓶頸。而SIP類(lèi)似于其他的Internet協(xié)議，設計上就為分布式的呼叫模型服務(wù)的，具有分布式的組播功能。

在我國的IP電話(huà)領(lǐng)域，采用H.323協(xié)議已是定論。但我們也應看到SIP簡(jiǎn)單靈活、分布式控制等優(yōu)點(diǎn)。并且隨著(zhù)SoftSwitch等技術(shù)的發(fā)展，SIP必將取代H.323,成為IP領(lǐng)域內運用最廣泛的信令控制協(xié)議。

附錄：一個(gè)完整的SIP運用

Basic Call Flow:

Messages 1 to 7 trace successful connected end-to-end call.

PSTN SS#1 SS#3 PSTN

|----IAM----->| | |

1| |-----INVITE----->| |

| | |----IAM----->|

2| |<---100 TRYING---| |

| | |<----ACM-----|

3| |<--180 RINGING---| |

|<----ACM-----| | |

| | |<----ANM-----|

4| |<----200 OK------| |

|<----ANM-----| | |

5| |------ACK------->| |

|=================Conversation================|

|-----REL---->| | |

|<----RLC-----| | |

6| |------BYE------->| |

7| |<----200 OK------| |

| | |-----REL---->|

| | |<----RLC-----|

1: INVITE sip:4081230003@everest SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP fujiyama.

From: 4081230001@fujiyama.

To: 4081230003@everest.

Call-ID: LEV55519990720180211264011@fujiyama.

CSeq: 1 INVITE.

Content-Type: Application/sdp.

Content-Length: 123..

v=0.

o=Level3 2580642516 2580642516 IN IP4 gibralter.

s=VoIP Call.

c=IN IP4 192.168.0.94.

t=2580642516 0.

m=audio 3400 RTP/AVP 0.

2: SIP/2.0 100 TRYING

Via: SIP/2.0/UDP fujiyama.

From: 4081230001@fujiyama.

To: 4081230003@everest.

Call-ID: LEV55519990720180211264011@fujiyama.

CSeq: 1 INVITE.

Content-Type: Application/sdp.

Content-Length: 123..

v=0.

o=Level3 2580642516 2580642516 IN IP4 gibralter.

s=VoIP Call.

c=IN IP4 192.168.0.95.

t=2580642516 0.

m=audio 3400 RTP/AVP 0.

3: SIP/2.0 180 RINGING

Via: SIP/2.0/UDP fujiyama.

From: 4081230001@fujiyama.

To: 4081230003@everest.

Call-ID: LEV55519990720180211264011@fujiyama.

CSeq: 1 INVITE.

Content-Type: Application/sdp.

Content-Length: 123..

v=0.

o=Level3 2580642516 2580642516 IN IP4 gibralter.

s=VoIP Call.

c=IN IP4 192.168.0.95.

t=2580642516 0.

m=audio 3400 RTP/AVP 0.

4: SIP/2.0 200 OK

Via: SIP/2.0/UDP fujiyama.

From: 4081230001@fujiyama.

To: 4081230003@everest.

Call-ID: LEV55519990720180211264011@fujiyama.

CSeq: 1 INVITE..

5: ACK sip:4081230003@everest SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP fujiyama.

From: 4081230001@fujiyama.

To: 4081230003@everest.

Call-ID: LEV55519990720180211264011@fujiyama.

CSeq: 1 INVITE..

6: BYE sip:4081230003@everest SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP fujiyama.

From: 4081230001@fujiyama.

To: 4081230003@everest.

Call-ID: LEV55519990720180211264011@fujiyama.

CSeq: 2 BYE..

7: SIP/2.0 200 OK

Via: SIP/2.0/UDP fujiyama.

From: 4081230001@fujiyama.

To: 4081230003@everest.

Call-ID: LEV55519990720180211264011@fujiyama.

CSeq: 2 BYE..

《計算機世界》 2001/02/06

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