新一代多媒體通信協(xié)議SIP及其實(shí)現(xiàn)

    SIP的核心思想是邀請(qǐng)新成員加入一個(gè)已經(jīng)存在的會(huì)話(huà)或創(chuàng)建一個(gè)新的會(huì)話(huà)，各成員之間可以通過(guò)組播（multicast）、單播（unicast）或兩者結(jié)合的方式進(jìn)行交互。

1．SIP的基本功能及特點(diǎn)

    SIP支持會(huì)話(huà)描述，它允許參與者在一組兼容媒體類(lèi)型上達(dá)成一致，同時(shí)通過(guò)代理和重定向請(qǐng)求到用戶(hù)當(dāng)前位置來(lái)支持用戶(hù)移動(dòng)性。SIP不與任何特定的會(huì)議控制協(xié)議捆綁。SIP提供以下功能：

● 名字翻譯和用戶(hù)定位：無(wú)論被呼叫方在哪里都確保呼叫達(dá)到被叫方。執(zhí)行任何描述信息到定位信息的映射。

● 特征協(xié)商：它允許與呼叫有關(guān)的組（這可以是多方呼叫）在支持的特征上達(dá)成一致。例如是否支持視頻等多種需要協(xié)商的特征。

● 呼叫參與者管理：呼叫中參與者能夠引入其它用戶(hù)，加入呼叫或取消到其它用戶(hù)的連接。

● 呼叫特征改變：用戶(hù)應(yīng)該能夠改變呼叫過(guò)程中的呼叫特征。

SIP既可以用于建立各種會(huì)話(huà)，也可以用來(lái)傳送即時(shí)消息和文件。能夠靈活、方便地提供業(yè)務(wù)，具有多方面優(yōu)點(diǎn)。

● 協(xié)議可擴(kuò)展性：SIP協(xié)議具有強(qiáng)大的擴(kuò)充機(jī)制。SIP協(xié)議的擴(kuò)展性主要體現(xiàn)在其消息的擴(kuò)展上，SIP消息的三個(gè)基本部分：消息類(lèi)型、消息頭、消息體，都可以被不斷擴(kuò)充。SIP消息基于文本方式，使得各種擴(kuò)充工作都變得十分簡(jiǎn)潔。

● 開(kāi)放的業(yè)務(wù)生成環(huán)境：SIP網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)提供主要由Proxy Server完成，生成一個(gè)業(yè)務(wù)就是設(shè)計(jì)一個(gè)業(yè)務(wù)邏輯從而對(duì)一個(gè)特定的消息流進(jìn)行控制，或?qū)ο�息�?qǐng)求做出相應(yīng)的響應(yīng)。

● 支持移動(dòng)性：SIP的動(dòng)態(tài)注冊(cè)機(jī)制，使用戶(hù)端移動(dòng)變得十分方便。

2．SIP協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)

    SIP是一個(gè)分層結(jié)構(gòu)協(xié)議，它的行為根據(jù)一組平等獨(dú)立的處理階段來(lái)描述，每一階段之間只是松耦合。

    SIP的最底層是語(yǔ)法和編碼。它的編碼使用增強(qiáng)Backus-Nayr形式語(yǔ)法（BNF）來(lái)規(guī)定。

第二層是傳輸層，定義了網(wǎng)絡(luò)上客戶(hù)機(jī)與服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求和接收響應(yīng)的方式，所有的SIP元素包含傳輸層。

    第三層是事務(wù)層。事務(wù)是SIP的基本元素。事務(wù)層具有客戶(hù)機(jī)組成部分（稱(chēng)為客戶(hù)機(jī)事務(wù)）和服務(wù)器組成部分（稱(chēng)為服務(wù)器事務(wù)），一個(gè)事務(wù)由客戶(hù)機(jī)事務(wù)發(fā)送給服務(wù)器事務(wù)的請(qǐng)求（使用傳輸層），以及服務(wù)器事務(wù)發(fā)送對(duì)應(yīng)該請(qǐng)求的響應(yīng)組成。

    事務(wù)層之上的層為事務(wù)用戶(hù)（TU）。當(dāng)一個(gè)TU希望發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，生成一個(gè)客戶(hù)機(jī)事務(wù)實(shí)例并向它傳遞請(qǐng)求和IP地址、端口和用來(lái)發(fā)送請(qǐng)求的傳輸機(jī)制。

3．SIP協(xié)議的消息機(jī)制

    SIP采用C／S結(jié)構(gòu)，通過(guò)消息機(jī)制來(lái)建立會(huì)話(huà)。SIP消息包括請(qǐng)求消息和響應(yīng)消息，二者具有相同的消息格式。

    SIP消息是UAC和UAS之間通信的基本信息單元，采用的是基于UTF-8的文本編碼格式，語(yǔ)法信息以擴(kuò)展Backus-Naur形式（EBNF）描述，消息格式遵循RFC2822。

SIP消息的通用格式是：

Generic-message = start-line

*message-header

CRLF

[message-body]

start-line： SIP消息起始行。

*message-header：多個(gè)頭域。

CRLF：空行，表示消息頭域的結(jié)束

message-body：消息體部分。

SIP消息有兩種：客戶(hù)機(jī)到服務(wù)器的請(qǐng)求（Request）, 服務(wù)器到客戶(hù)機(jī)的響應(yīng)（Response） .

4． SIP系統(tǒng)得功能實(shí)體及工作流程

    SIP系統(tǒng)采用C\S模式，利用消息機(jī)制建立并管理會(huì)話(huà)。按邏輯功能，SIP系統(tǒng)可分為四大功能實(shí)體：SIP用戶(hù)代理、SIP代理服務(wù)器、SIP重定向服務(wù)器和SIP注冊(cè)服務(wù)器，它們共同構(gòu)成了SIP系統(tǒng)的基本模型。

    SIP用戶(hù)代理（SIP UA）：又稱(chēng)為SIP終端，是SIP系統(tǒng)中的最終用戶(hù)，在RFC3261中將它們定義為一個(gè)應(yīng)用。根據(jù)它們?cè)跁?huì)話(huà)中扮演的角色的不同，又可分為用戶(hù)代理客戶(hù)機(jī)(UAC)和用戶(hù)代理服務(wù)器(UAS)兩種。其中前者用于發(fā)起呼叫請(qǐng)求，后者用于當(dāng)接到SIP請(qǐng)求時(shí)聯(lián)系用戶(hù)，并代表用戶(hù)返回響應(yīng)。

    SIP代理服務(wù)器(SIP Proxy Server)：是一個(gè)中間元素，它既是一個(gè)客戶(hù)機(jī)又是一個(gè)服務(wù)器，能夠代理前面的用戶(hù)向下一跳服務(wù)器發(fā)出呼叫請(qǐng)求。SIP代理服務(wù)器除了路由能力外，也可以集成防火墻、radius（AAA）等功能。

    SIP重定向服務(wù)器(SIP Redirect Server)：是一個(gè)規(guī)劃SIP呼叫路徑的服務(wù)器，在獲得了下一跳的地址后，立刻告訴前面的用戶(hù)，讓該用戶(hù)直接向下一跳地址發(fā)出請(qǐng)求而自己則退出對(duì)這個(gè)呼叫的控制。

    SIP注冊(cè)服務(wù)器(SIP Register Server)：用來(lái)完成對(duì)UAS的登錄，在SIP系統(tǒng)的網(wǎng)元中，所有UAS都要在某個(gè)登錄服務(wù)器中登錄，以便UAC通過(guò)服務(wù)器能找到它們。注冊(cè)服務(wù)并不做請(qǐng)求的身份認(rèn)證的判定。在SIP中授權(quán)和認(rèn)證可以通過(guò)建立在基于請(qǐng)求/應(yīng)答的模式上的上下文相關(guān)的請(qǐng)求來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以使用更底層的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

    圖表中用戶(hù)Alice使用安裝了支持語(yǔ)音和視頻功能的客戶(hù)程序的PC，用戶(hù)Bob使用SIP電話(huà)。兩者都已經(jīng)向本域內(nèi)的SIP代理服務(wù)器注冊(cè)了他們的狀態(tài)和IP地址。用戶(hù)A發(fā)起呼叫；代理服務(wù)器收到A的請(qǐng)求后向注冊(cè)服務(wù)器查詢(xún)B的位置信息；向B發(fā)出代理呼叫；B通知代理服務(wù)器接受A的邀請(qǐng)并已作好接受數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備；代理服務(wù)器通知A后SIP會(huì)話(huà)建立完畢。當(dāng)Bob要結(jié)束會(huì)話(huà)時(shí)，直接向Alice發(fā)送結(jié)束請(qǐng)求，在Alice確認(rèn)這個(gè)請(qǐng)求以后會(huì)話(huà)結(jié)束。