「技术篇」SIP 协议详解 sip协议的作用和功能
connygpt 2024-10-10 05:20 8 浏览
这里来详细了解一下Sip协议。以下内容大致分为以下几个部分：
- 协议简介
- 两种Sip会话模式Session Model与Pager Model；
- Sip 消息体结构
- Sip 消息举例
一、Sip协议简介：
SIP（Session Initiation Protocol，会话初始协议）是由IETF（Internet Engineering Task Force，因特网工程任务组）制定的多媒体通信协议。广泛应用于CS（Circuit Switched，电路交换）、NGN（Next Generation Network，下一代网络）以及IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）的网络中，可以支持并应用于语音、视频、数据等多媒体业务，同时也可以应用于Presence（呈现）、Instant Message（即时消息）等特色业务。可以说，有IP网络的地方就有SIP协议的存在。
SIP是类似于HTTP，SIP可以减少应用特别是高级应用的开发时间。由于基于IP协议的SIP利用了IP网络，固定网运营商也会逐渐认识到SIP技术对于他们的原意义。
二、Sip消息的两种会话模式
在Sip IM通信应用过程中，一般存在着两种会话模式：
- Session Model
- Pager Model
2.1、Session Model
会话中，对于消息体内容大于1300字节时，一般采用Session Model。其会话建立过程如下图所示：
主叫方A呼叫被叫方B：
- 步骤1：主叫方A发送INVITE请求到代理服务器；
- 步骤2：代理服务器发送100 Trying 响应主叫方A；
- 步骤3~6：代理服务器搜索被叫方B的地址，获取地址后转发INVITE请求；
- 步骤7~9：被叫方B生成的180 振铃响应，返回给主叫方A；
- 步骤10~12：被叫方B生成的200 OK响应，返回给主叫方A；
- 步骤13~17：主叫方A收到被叫方B200 OK响应后，向被叫方B发送一个ACK，会话建立；
- 步骤18~20：会话结束后，任何参与者（A或B）都可以发送一个BYE请求来终止会话；
- 步骤21~23：主叫方A发送200 OK响应来确认BYE，会话终止。
注：以上的整个流程称之为一个Dialog
2.2、Pager Model
在Sip消息中，对于消息体不大于1300字节时，一般采用Pager Model。Sip消息通信中采用MESSAGE方法，MESSAGE方法本身并不建立Dialog，在多数应用中，每条IM消息都是独立的，颇似分页消息。
2.2.1 MESSAGE方法的由来
RFC3428对Sip协议进行了扩展，在Sip协议中增加了MESSAGE请求方法。采用Pager Model进行通信，传递不超过1300字节的数据。MESSAGE方法详细可参考 “SIP-RFC3428” https://tools.ietf.org/html/rfc3428。
2.2.2 MESSAGE方法消息体
当User1想给User2发送IM消息时，只需构造一个MESSAGE，发出去即可。
对于其消息体body可以是任何MIME格式。但必须支持plain/text格式，可以选择支持message/cpim、message/sdp格式，可能用message/cpim会好一点，因为已有的IM系统标准是message/cpim格式。
注：想了解CPIM消息格式的同学可参考：CPIM 消息格式：https://xiaxl.blog.csdn.net/article/details/104718006
注：想了解SDP消息格式的同学可参考：SDP 消息格式：https://xiaxl.blog.csdn.net/article/details/104723834
2.2.3 Pager Model请求流程如下
以User1向User2发送MESSAGE消息为例：
- 步骤1：User1发送MESSAGE请求到代理服务器；
- 步骤2：代理服务器转发User1的MESSAGE请求给USER2；
- 步骤3：User2收到User1的消息后，回复200 OK给代理服务器；
- 步骤7~9：代理服务器转发200 OK回复给User1
三、SIP消息体格式
SIP消息体结构与Http协议结构相似，均由三部分组成：
- 请求行(request-line) or 状态行(status-line)
- 消息头(header)
- 正文(body)
3.1、请求行
请求行格式：Method Request-URI SIP-Version CRLF
请求行举例：INVITE sip:bob@zte.com SIP/2.0 /r/n
Method
以下列出了几种消息Method方法：
Method | 方法说明 |
REGISTER | 注册联系信息 |
INVITE | 发起会话请求 |
ACK | INVITE 请求的响应的确认 |
CANCEL | 取消请求 |
BYE | 终结会话 |
OPTIONS | 查询服务器能力 |
MESSAGE | RFC3428对Sip协议的扩展，增加了MESSAGE方法。采用Pager Model进行通信，传递不超过1300字节的数据。MESSAGE方法详细可参考 “SIP-RFC3428” https://tools.ietf.org/html/rfc3428 |
Request-URI
指示请求的用户或者服务的地址信息
SIP-Version
请求和响应消息都需要包含SIP版本信息
3.2、状态行
状态行格式： SIP-Version Status-Code Reason-Phrase CRLF
状态行举例：SIP/2.0 200 OK /r/n
Status-Code状态码：
状态代码由3位数字组成，表示请求是否被理解或被满足。
状态代码的第一个数字定义了响应的类别，后面两位没有具体的分类。
第一个数字有五种可能的取值：
状态码 | 含义 |
1xx: | 临时响应、表示请求消息正在被处理 |
2xx | 成功响应、表示请求已被成功接收完全理解并接收 |
3xx | 重定向响应、表示需采取进一步完成请求 |
4xx | 客户机错误、表示请求消息中包含语法错误信息或服务器无法完成客户机的请求 |
5xx | 服务器错误、表示服务器无法合法完成请求 |
6xx | 全局故障 、表示任何服务器都无法完成该请求 |
常用的状态码举例：
状态码 | msg | 含义 |
100 | Trying | 试呼叫 |
180 | Ringing | 振铃 |
181 | Call is Being Forwarded | 呼叫正在前转 |
200 | OK | 成功响应 |
302 | Moved Temporarily | 临时迁移 |
400 | Bad Request | 错误请求 |
401 | Unauthorized | 未授权 |
403 | Forbidden | 禁止 |
404 | Not Found | 用户不存在 |
408 | Request Timeout | 请求超时 |
480 | Temporarily Unavailable | 暂时无人接听 |
486 | Busy Here | 线路忙 |
504 | Server Time-out | 服务器超时 |
600 | Busy Everywhere | 全忙 |
3.3、消息头
发送MESSAGE消息给user2
MESSAGE sip:user2@domain.com SIP/2.0
Via: SIP/2.0/TCP user1pc.domain.com;branch=z9hG4bK776sgdkse
Max-Forwards: 70
From: sip:user1@domain.com;tag=49583
To: sip:user2@domain.com
Call-ID: asd88asd77a@1.2.3.4
CSeq: 1 MESSAGE
Content-Type: text/plain
Content-Length: 18
user2, come here.
Header 字段含义说明：
Header | 含义说明 | 举例 |
Call-ID | 由本地设备(Client)生成，全局唯一，每次呼叫这个值唯一不变 | Call-ID: asd88asd77a@1.2.3.4 |
From | 表示请求的发起者 | From: sip:user1@domain.com;tag=49583 |
To | 表示请求的接受者 | To: sip:user2@domain.com |
Via | Via头域是被服务器插入request中，用来检查路由环的，并且可以使response根据via找到返回的路 | Via: SIP/2.0/TCP user1pc.domain.com;branch=z9hG4bK776sgdkse |
Max-Forwards | 用于表示这个包最多可以传送多少跳，每经过一跳都会减一档Max-Forwards==0系统会返回483。默认为70 | Max-Forwards: 70 |
Contact | 包含源的URI信息，用来给响应方直接和源建立连接用 | Contact: sip:192.168.100.1:1111 |
Content-Type | 指明消息体的类型 (SDP会话描述协议) | Content-Type: text/plain；Content-Type: application/sdp; Content-Type: application/cpim; |
Content-Length | 指明消息体的字节大小 | Content-Length: 18 |
四、SIP消息举例
这里举两个例子：
- MESSAGE消息（Pager Mode）
- REGISTER消息
4.1、MESSAGE消息（Pager Model）
以User1发送MESSAGE消息给user2为例：
步骤1：User1发送MESSAGE请求到代理服务器
MESSAGE sip:user2@domain.com SIP/2.0
Via: SIP/2.0/TCP user1pc.domain.com;branch=z9hG4bK776sgdkse
Max-Forwards: 70
From: sip:user1@domain.com;tag=49583
To: sip:user2@domain.com
Call-ID: asd88asd77a@1.2.3.4
CSeq: 1 MESSAGE
Content-Type: text/plain
Content-Length: 18
user2, come here.
步骤2：代理服务器转发User1的MESSAGE请求给USER2
代理服务器收到步骤1请求，到数据库中查找User2（注册过程中生成数据库），随后生成步骤2的数据。
MESSAGE sip:user2@domain.com SIP/2.0
Via: SIP/2.0/TCP proxy.domain.com;branch=z9hG4bK123dsghds
Via: SIP/2.0/TCP user1pc.domain.com;branch=z9hG4bK776sgdkse;
received=1.2.3.4
Max-Forwards: 69
From: sip:user1@domain.com;tag=49394
To: sip:user2@domain.com
Call-ID: asd88asd77a@1.2.3.4
CSeq: 1 MESSAGE
Content-Type: text/plain
Content-Length: 18
user2, come here.
步骤3：User2收到User1的消息后，回复200 OK给代理服务器
直接回应（200-OK） 没有Body，也不携带Contact头域
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/TCP proxy.domain.com;branch=z9hG4bK123dsghds;
received=192.0.2.1
Via: SIP/2.0/TCP user1pc.domain.com;;branch=z9hG4bK776sgdkse;
received=1.2.3.4
From: sip:user1@domain.com;tag=49394
To: sip:user2@domain.com;tag=ab8asdasd9
Call-ID: asd88asd77a@1.2.3.4
CSeq: 1 MESSAGE
Content-Length: 0
步骤4：代理服务器转发200 OK回复给User1
代理服务器收到回复后，去掉最顶端的Via，转发如下消息给User1
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/TCP user1pc.domain.com;branch=z9hG4bK776sgdkse;
received=1.2.3.4
From: sip:user1@domain.com;;tag=49394
To: sip:user2@domain.com;tag=ab8asdasd9
Call-ID: asd88asd77a@1.2.3.4
CSeq: 1 MESSAGE
Content-Length: 0
4.2、REGISTER消息
首先举例一个非鉴权注册消息。
4.2.1 非鉴权注册消息
192.168.2.161机器发送注册消息给192.168.2.89服务器：
REGISTER sip:192.168.2.89 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.2.161:10586
Max-Forwards: 70
From: <sip:01062237496@192.168.2.89>;tag=ca04c1391af3429491f2c4dfbe5e1b2e;epid=4f2e395931
To: <sip:01062237496@192.168.2.89>
Call-ID: da56b0fab5c54398b16c0d9f9c0ffcf2@192.168.2.161
CSeq: 1 REGISTER
Contact: <sip:192.168.2.161:10586>;methods="INVITE, MESSAGE, INFO, SUBSCRIBE, OPTIONS, BYE, CANCEL, NOTIFY, ACK, REFER"
User-Agent: RTC/1.2.4949 (BOL SIP Phone 1005)
Event: registration
Allow-Events: presence
Content-Length: 0
当注册成功（回送200 OK）时，服务器发送的res消息参考如下：
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.2.161:10586
From: <sip:01062237496@192.168.2.89>;tag=ca04c1391af3429491f2c4dfbe5e1b2e;epid=4f2e395931
To: <sip:01062237496@192.168.2.89>;tag=-00834-14d0805b62bc026d
Call-ID: da56b0fab5c54398b16c0d9f9c0ffcf2@192.168.2.161
CSeq: 1 REGISTER
Allow: INVITE,ACK,OPTIONS,BYE,CANCEL,REGISTER,INFO,UPDATE,PRACK,REFER,SUBSCRIBE,NOTIFY,MESSAGE
Contact: sip:192.168.2.161:10586
Content-Length: 0
Expires: 3600
4.2.2 鉴权注册消息
当需要鉴权注册时
- 请求端192.168.2.161发送注册消息给192.168.2.89服务器
- 服务器对192.168.2.161发送“401 Unauthorized”信息给请求端，提示请求端需要带上鉴权信息重新注册
- 请求端带上鉴权信息后（带有“Authorization”头字段）重新向服务器注册
- 服务器验证鉴权头的正确性，如果鉴权成功，给请求端发送200 OK消息。若失败，继续发送401消息。
请求端192.168.2.161发送注册消息给192.168.2.89服务器
REGISTER sip:192.168.2.89 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.2.161:8021
Max-Forwards: 70
From: <sip:01062237493@192.168.2.89>;tag=efca469543ce4788a6a6a2c7b66cd01f;epid=de4504430d
To: <sip:01062237493@192.168.2.89>
Call-ID: c88a247a74b54a8c9e676bdde3bba6c9@192.168.2.161
CSeq: 1 REGISTER
Contact: <sip:192.168.2.161:8021>;methods="INVITE, MESSAGE, INFO, SUBSCRIBE, OPTIONS, BYE, CANCEL, NOTIFY, ACK, REFER"
User-Agent: RTC/1.2.4949 (BOL SIP Phone 1005)
Event: registration
Allow-Events: presence
Content-Length: 0
服务器对192.168.2.161发送401 Unauthorized信息给请求端，提示请求端需要带上鉴权信息重新注册：
SIP/2.0 401 Unauthorized
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.2.161:8021
From: <sip:01062237493@192.168.2.89>;tag=efca469543ce4788a6a6a2c7b66cd01f;epid=de4504430d
To: <sip:01062237493@192.168.2.89>;tag=-001893-38ba013ba3dde36e
Call-ID: c88a247a74b54a8c9e676bdde3bba6c9@192.168.2.161
CSeq: 1 REGISTER
Allow: INVITE,ACK,OPTIONS,BYE,CANCEL,REGISTER,INFO,UPDATE,PRACK,REFER,SUBSCRIBE,NOTIFY,MESSAGE
Contact: <sip:192.168.2.89:14010>
Content-Length: 0
WWW-Authenticate: Digest realm="192.168.2.89", qop="auth", nonce="e17d377c3d2d9c343e26576a7fd04738481dfc10", opaque="", stale=FALSE, algorithm=MD5
请求端192.168.2.161通过Authorization头字段带上鉴权头信息，发送一个新的REGISTER消息：
REGISTER sip:192.168.2.89 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.2.161:8021
Max-Forwards: 70
From: <sip:01062237493@192.168.2.89>;tag=efca469543ce4788a6a6a2c7b66cd01f;epid=de4504430d
To: <sip:01062237493@192.168.2.89>
Call-ID: c88a247a74b54a8c9e676bdde3bba6c9@192.168.2.161
CSeq: 2 REGISTER
Contact: <sip:192.168.2.161:8021>;methods="INVITE, MESSAGE, INFO, SUBSCRIBE, OPTIONS, BYE, CANCEL, NOTIFY, ACK, REFER"
User-Agent: RTC/1.2.4949 (BOL SIP Phone 1005)
Authorization: Digest username="01062237493", realm="192.168.2.89", qop=auth, algorithm=MD5, uri="sip:192.168.2.89", nonce="e17d377c3d2d9c343e26576a7fd04738481dfc10", nc=00000001, cnonce="12660455546344082314666316435946", response="f57e47ce03162293b9ced07362ce2b79"
Event: registration
Allow-Events: presence
Content-Length: 0
服务器验证鉴权头的正确性，如果鉴权成功，给请求端发送200 OK消息。若失败，继续发送401消息
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.2.161:8021
From: <sip:01062237493@192.168.2.89>;tag=efca469543ce4788a6a6a2c7b66cd01f;epid=de4504430d
To: <sip:01062237493@192.168.2.89>;tag=-001894-a5eb977c8969aa51
Call-ID: c88a247a74b54a8c9e676bdde3bba6c9@192.168.2.161
CSeq: 2 REGISTER
Allow: INVITE,ACK,OPTIONS,BYE,CANCEL,REGISTER,INFO,UPDATE,PRACK,REFER,SUBSCRIBE,NOTIFY,MESSAGE
Contact: sip:192.168.2.161:8021
Content-Length: 0
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