圖-1 電話通信

1、SIP是何物？

SIP(會話發起協議)屬于IP應用層協議，用于在IP網上為用戶提供會話應用。會話(Session)指兩方或多方用戶之間的語音、視頻、及其他媒體形式的通信，具體可能是IP電話、會議、即時消息等等。

圖-2 SIP會話連接

SIP是一個信令協議，它對應于傳統電話網絡中的呼叫信令協議(比如SS7 ISUP)。構建一個完整多媒體通信架構還需要結合其他一些協議，必要的有：RTP，用于媒體傳輸；RSVP，用于QOS保證等等。

圖-3多媒體通信的多種協議

2、SIP基本功能

2.1 會話的發起與管理

圖-4 創建會話

SIP主要用于創建、修改和終止一個會話。一個創建會話的簡單的例子如上圖-3所示，其建立邏輯結構流程如下：

• 發起方向目的方發送一個SIP請求消息(INVITE)，其中包含提議的會話參數的描述，請求在二者之間建立一個會話；
• 目的方返回一個SIP響應消息(200 OK)，其中包含接受的會話參數的描述，接受會話建立請求
• 發起方發送一個SIP請求消息(ACK)確認會話的建立。

一個會話建立后，如果對于會話進行修改，又該如何操作？下面一個修改會話的簡單例子如圖-4所示。

圖-5 修改會話

對于會話的修改，其結構流程，如下所示：

• 會話中的任意一方可以發送一個SIP請求消息(reINVITE)，其中包含提議的新的會話參數，請求修改二者之間的會話；
• 另一方返回一個SIP響應消息(200 OK)，其中包含接受的新的會話參數，接受會話修改請求

既然會話可以創建和修改，那么又該如何實現一個會話的結束？其實現方式如下圖-5所示。

圖-6 結束會話

一個結束會話的邏輯結構流程如下所示：

• 會話中的任意一方可以發送一個SIP請求消息(BYE)，請求結束會話；
• 另一方返回一個SIP響應消息(200 OK)，接受會話結束請求

2.2 用戶位置管理&軌跡

在城市中分布著很多移動信號基站，移動的SIP終端實時與最近的基站發生著數據交互，如圖-6所示。

圖-7 移動的用戶

SIP要求終端定期向網絡發送注冊請求(REGGISTER),報告自己的當前位置。這樣SIP服務器中始終存儲了用戶(終端)的當前地址。當用戶被呼叫時，SIP服務器能夠將SIP請求發送到用戶的當前地址。

每一個基站都在記錄出現在其信號范圍內的手機用戶信息，將一定范圍內的基站所接收的信息集合起來，就能識別出一個手機用戶在這個范圍中的活動軌跡，如圖-7所示.

圖-8 SIP手機信令數據通過基站記錄用戶實時位置

每個人都有手機，所以數據有接近全樣本的高覆蓋率；每個人都隨身攜帶手機，所以數據有直接反映空間位置的高精度；每天都在收集手機數據，所以數據有立等可取的高時效性。

3、實體 & 網絡

SIP UA(User Agent，用戶代理)是最基本的SIP實體，它通常就是用戶終端。理想情況下，通過SIP UA就可以完成用戶之間會話的建立。但是為了支持SIP的移動性，以及其他高級功能，比如運營商對呼叫的控制等等，會話發起及管理的信令過程不能直接在兩個SIP UA之間完成，而是需要經過由若干SIP服務器構成的SIP信令網絡。

圖-9 網絡路由的SIPs實體

這些SIP服務器可以分為兩類：注冊服務器和路由服務器。

• SIP注冊服務器(registrar)的主要功能是接受SIP UA的注冊請求，維護用戶名-地址映射。
• 路由服務器的主要功能是將SIP消息路由到目標SIP UA。路由服務器有SIP重定向服務器(redirect server)和SIP代理服務器(proxy)兩種。前者以重定向方式路由SIP請求消息，后者以代理方式路由SIP請求消息。

在重定向方式下(如圖-10所示)，SIP重定向服務器收到了SIP請求消息，查詢到目標SIP UA的當前地址后，通過SIP響應消息(302 Moved temporarily)返回給發起方SIP UA。之后的SIP消息交互與重定向服務器無關，發起方SIP UA直接向目標SIP UA的當前地址發送請求消息。

圖-10 路由定向服務尋址

在代理方式下(如下圖-11所示)，SIP代理服務器收到了SIP請求消息，查詢到目標SIP UA的當前地址后，將SIP請求消息轉發到目標SIP UA的當前地址。之后的SIP消息交互都要經過SIP代理服務器。這使得SIP代理服務器可以對會話進行控制，比如結束會話等等。

圖-11 路由代理尋址

4 SIP的原子性

圖-12 SIP的原子性

SIP所提供的功能是通過一些原子性的基本功能(比如注冊(registration)，發起會話(Initiation)、會話結束等)組合而成的。每個原子性基本功能是通過一個SIP操作完成的SIP操作基于類似HTTP的請求/響應事務模型，每個操作的調用過程體現為一個所謂事務 – 包含一個SIP請求和一個或多個相應的SIP響應。其中SIP請求消息中的方法(Method)指示出調用的操作。

下表是在RFC 3261中定義的方法及其對應的SIP操作。

方法Method SIP操作

INVITE 會話邀請

ACK 確認會話邀請

CANCEL 取消會話邀請

BYE 結束會話

REGISTER 注冊

OPTIONS 查詢服務器能力

4.1 SIP協議組成

圖-13 SIP協議

SIP是一個基于文本(text-based)的協議，使用 UTF-8 字符集。SIP消息與HTTP/1.1非常類似，同樣可以包含消息體(message body)，通常是會話描述(session descriptions)，也可能是其他內容。

SIP 消息有兩類：從客戶機到服務器的請求消息(request)，從服務器到客戶機的響應消息(response)。

除了第一行分別是請求行(Request-Line)和狀態行(Status-Line)以外，SIP請求消息和SIP響應消息的剩下部分的組成基本類似，包括消息頭域(message header)和消息體(message body)兩部分(如上圖-13所示)。

4.2 SIP消息請求

根據請求行中的方法(method)的不同，SIP請求消息有很多種，分別完成各種操作的調用，實現各種功能，下面進行簡單的介紹。

• INVITE/reINVITE：INVITE 發起會話邀請。reINVITE(在一個已存在的對話中發送的INVITE稱為reINVITE)修改已建立會話的參數。
• ACK：完成會話建立的3次握手 [INVITE-200-ACK],僅僅用于INVITE
• BYE ：結束會話。
• CANCEL：取消正在建立中會話(INVITE已發送，但尚未收到最終響應(final response))。
• UPDATE：更新會話參數。它被建議用于替代 re-INVITE，與 re-INVITE不同在于：它可以在初始INVITE未完成時發送，能用于在早對話(early dialog)中更新會話參數。

上面的4個請求用于會話建立與管理。

• REGISTER：登記UA當前的聯系地址(contact)
• OPTIONS：查詢服務器或對端UA的能力，具體包括支持的方法(method)，擴展(extensions)、編解碼(codecs)等。
• PRACK：臨時響應(Provisional Response)確認。用于確認收到了臨時響應，例如 “183 Session Progress”，以支持臨時響應的可靠傳送。它不能應用于“100 Trying ”，只有101～199 臨時響應需要可靠傳送。如果沒有收到 PRACK，響應消息將被重傳。
• NOTIFY：事件通知，具體的事件包括、業務狀態的改變(MWI，...)，用戶狀態的改變等等。
• SUBSCRIBE：訂閱/取消(Expires=0)事件通知。
• PUBLISH：發布事件狀態。PUBLISH 與 REGISTER 的相似之處在于：允許用戶在另一個實體(狀態管理實體/registrar)中創建、修改和移除自己的狀態。對PUBLISH 請求的尋址與對于SUBSCRIBE 請求的尋址是一樣的，PUBLISH 請求的Request-URI 中填入的是用戶希望發布其事件狀態的資源地址。

上面的3個請求構成SIP事件發布-訂閱-通知機制

• INFO：用于傳送 mid-call 信令信息，同一時刻只能有一個 INFO 事務存在。通常用于攜帶 PSTN 信令消息(作為 MIME 附件)，例如，ISDN UUI (用戶到用戶信息)。
• MESSAGE：針對即時消息 (IM)的擴展，用于傳送即時消息。MESSAGE請求通過MIME附件中攜帶內容。MESSAGE 請求自身不發起 SIP 對話，在正常的用法中，每個即時消息都是單獨存在的，非常類似 pager 消息。MESSAGE 請求可以在其他SIP請求發起的對話上下文中發送。
• REFER：指示接收者 (Request-URI所標識的) 應該使用請求中提供的信息聯系第三方。典型應用：Call Transfer features 。Allowed outside an established dialogue。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的sip gw功能包括_道哥漫谈：大话有趣的SIP通信的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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