SIP基本應用場景
1、SIP業務基本知識
1．1 業務介紹
會話初始協議（Session Initiation Protocol）是一種信令協議，用於初始、管理和終止網路中的語音和視訊會話，具體地說就是用來生成、修改和終結一個或多個參與者之間的會話。SIP的業務模式是一個點對點協議，其中有兩個要素——SIP使用者代理和SIP網路伺服器。使用者代理是呼叫的終端系統元素，而SIP伺服器是處理與多個呼叫相關聯信令的網路裝置。使用者代理本身具有一客戶機元素（使用者代理客戶機UAC）和一伺服器元素（使用者代理伺服器UAS）。客戶機元素初始呼叫而伺服器元素應答呼叫。這允許點到點的呼叫通過客戶機-伺服器協議來完成。下圖是SIP業務的網路結構和各個參與者的關係。
SIP業務的核心特點集中在SIP的設計目標之一是提供類似公用交換電話網(PSTN)中呼叫處理功能的擴充套件集。在這個擴充套件集中，實現類似日常電話的操作：撥號，振鈴，回鈴音或者忙音，只是實現方式和術語有所不同。SIP也實現了許多信令系統7(SS7)中更高階的呼叫處理功能，儘管這兩個協議相差很遠。SS7是一個高度集中處理的協議，其特點表現為高複雜度的中心網路結構和無智慧的啞終端(傳統的電話機)。SIP則是一個點對點協議，所以它只需要一個相對簡單的(因此也高度可擴充套件的)核心網路，而將處理工作下放給連線在網路邊緣的智慧端點(裝有硬體或軟體的終端裝置)。SIP的許多功能在端點中實現，這與傳統的SS7將其在網路核心裝置實現的作法大異其趣。而協議的其他特點還有它是一個文字協議，所以易於調測，結構靈活；而且它是一箇中性的底層傳輸協議，可用TCP或UDP（推薦UDP）；同時呼叫和媒體資訊同時傳送：媒體資訊的傳送由SDP傳送
SIP是網際網路工程任務組（IETF）多媒體資料和控制體系結構的一個組成部分，因此它與IETF的許多其他協議都有聯絡，例如RTP（實時傳輸協議）和SDP協議。SIP與許多其它的協議協同工作，僅僅涉及通訊會話的信令部分(control message)。SIP報文內容傳送會話描述協議(SDP)，SDP協議描述了會話所使用流媒體細節，如：使用哪個IP埠，採用哪種編解碼器等等。SIP的一個典型用途是：SIP“會話”傳輸一些簡單的經過封包的實時傳輸協議流。RTP本身才是語音或視訊的載體。
1．2 業務過程和協議流程
（1）使用者首次試呼時，終端代理A 向代理伺服器傳送REGISTER 註冊請求；
（2）代理伺服器通過後端認證/計費中心獲知使用者資訊不在資料庫中，便向終端代理回送401Unauthorized 質詢資訊，其中包含安全認證所需的令牌；
（3）終端代理提示使用者輸入其標識和密碼後，根據安全認證令牌將其加密後，再次用REGISTER 訊息報告給代理伺服器；
（4）代理伺服器將REGISTER 訊息中的使用者資訊解密，通過認證/計費中心驗證其合法後，將該使用者資訊登記到資料庫中，並向終端代理A 返回成功響應訊息200 OK。
（1）終端向代理伺服器傳送register訊息登出，其頭中expire欄位設定為0。
（2）代理伺服器在收到後送回200OK響應，並將資料庫中的使用者有關訊息登出。
（1）使用者摘機發起一路呼叫，終端代理A向該區域的代理伺服器發起Invite請求；
（2）代理伺服器通過認證/計費中心確認使用者認證已通過後，檢查請求訊息中的Via頭域中是否已包含其地址。若已包含，說明發生環回，返回指示錯誤的應答；若沒有問題，代理伺服器在請求訊息的Via頭域插入自身地址，並向Invite訊息的To域所指示的被叫終端代理B傳送Invite請求。
（3）代理伺服器向終端代理A傳送呼叫處理中的應答資訊：100Trying。
（4）終端代理B向代理伺服器送呼叫處理中的應答資訊：100Trying。
（5）終端代理B指示被叫使用者振鈴，使用者振鈴後向代理伺服器傳送180Ringing振鈴資訊。
（6）代理伺服器向終端代理A轉發被叫使用者振鈴資訊。
（7）被叫使用者摘機，終端代理B向代理伺服器返回表示連線成功的應答（200OK）
（8）代理伺服器向終端代理A轉發該成功指示（200OK）
（9）終端代理A收到資訊後，向代理伺服器發ACK資訊進行確認
（10）代理伺服器將ACK確認訊息轉發給終端代理B。
（11）主被叫使用者之間建立通訊連線，開始通話。
Ø 正常呼叫釋放過程：
（1） 正常呼叫
（2） 使用者通話結束後，被叫使用者掛機，終端代理B向代理伺服器傳送Bye訊息。
（3） 代理伺服器轉發Bye訊息至終端代理A，同時向認證、計費中心傳送使用者通話的詳細資訊，請求計費。
（4） 主叫使用者掛機後，終端代理A向代理伺服器傳送確認結束通話響應資訊200OK。
（5） 代理伺服器轉發響應資訊200OK。
Ø 會話更改流程：
（1）使用者代理服務端和代理客戶端正常通話。
（2）使用者代理服務端向用戶代理客戶端傳送Invite資訊，帶有新的SDP協商資訊。
（3）使用者處理客戶端回覆200OK，並將協商後的SDP資訊帶回。
（4）使用者代理服務端傳送ACK給使用者代理客戶端進行確認。
（1）使用者摘機發起一路呼叫，終端代理A向該區域代理伺服器發起Invite請求；
（2）代理伺服器向被叫終端代理B傳送Invite請求。
（3）代理伺服器向終端代理A傳送呼叫處理中的應答資訊：100Trying。
（4）終端代理B向代理伺服器送呼叫處理中的應答資訊：100Trying。
（5）呼叫請求送到被叫終端代理B後，被叫忙，終端代理B向代理伺服器送486被叫忙響應。
（6）代理伺服器向終端代理A轉發該響應訊息。
（7）終端代理A向代理伺服器回送ACK確認訊息。
（8）代理伺服器向終端代理B送ACK確認資訊。
（1）使用者摘機發起一路呼叫，終端代理A向該區域代理伺服器發起Invite請求；
（2）代理伺服器向被叫終端代理B傳送Invite請求。
（3）代理伺服器向終端代理A傳送呼叫處理中的應答資訊：100Trying。
（4）終端代理B向代理伺服器送呼叫處理中的應答資訊：100Trying。
（5）被叫使用者振鈴，終端代理B向代理伺服器送180Ring響應。
（6）代理伺服器向終端代理A轉發該響應資訊。
（7）被叫久振鈴無應答，終端代理A判斷超時後向代理伺服器送Cancel訊息放棄該呼叫。
（8）代理伺服器收到Cancel訊息後，向終端代理A回送200OK響應。
（9）代理伺服器將Cancel訊息轉發給終端代理B。
（10）終端代理B向代理伺服器回送200OK響應。
（11）終端代理B向代理伺服器送487請求已撤銷的響應資訊。
（12）代理伺服器收到後回送ACK確認。
（13）代理伺服器向終端代理A送487請求已撤銷訊息。
（14）終端代理A向代理伺服器回送ACK確認。
注：以上步驟中的（10）到（12）無嚴格順序關係。
（1）使用者摘機發起一路呼叫，終端代理A向該區域代理伺服器發起Invite請求；
（2）代理伺服器向被叫終端代理B傳送Invite請求。
（3）代理伺服器向終端代理A傳送呼叫處理中的應答資訊：100Trying。
（4）終端代理B向代理伺服器送呼叫處理中的應答資訊：100Trying。
（5）被叫使用者振鈴，終端代理B向代理伺服器送180Ring響應。
（6）代理伺服器向終端代理A轉發該響應資訊。
（7）被叫久振鈴無應答，終端代理B判斷超時後向代理伺服器送408Requesttimeout訊息放棄該呼叫。
（8）代理伺服器收到408Requesttimeout訊息後，轉發該訊息給終端代理A。
（9）代理伺服器回送ACK確認給終端代理B。
（10）終端代理A向代理伺服器回送ACK確認。
注：以上步驟中的（9）到（10）無嚴格順序關係。
（1）使用者摘機發起一路呼叫，終端代理A向該區域代理伺服器發起Invite請求；
（2）代理伺服器向被叫終端代理B傳送Invite請求。
（3）代理伺服器向終端代理A傳送呼叫處理中的應答資訊：100Trying。
（4）終端代理B向代理伺服器送呼叫處理中的應答資訊：100Trying。
（5）終端代理B忙線中，B向代理伺服器傳送486Busy Here響應。
（6）代理伺服器向終端代理B傳送ACK確認訊息。
（7）代理伺服器對此呼叫進行前轉，向代理伺服器C傳送Invite請求訊息。
（8）代理終端C收到後指示使用者振鈴，同時向代理伺服器傳送180Ringing響應。
（9）代理伺服器向A轉發收到的180Ringing響應。
（10）被叫使用者C摘機接聽電話，終端代理C向代理伺服器返回表示連線成功的應答（200OK）
（11）代理伺服器向終端代理A轉發該成功指示（200OK）
（12）終端代理A收到資訊後，向代理伺服器發ACK資訊進行確認
（13）代理伺服器將ACK確認訊息轉發給終端代理B。
建立通訊連線，開始通話。
（14）主叫使用者掛機，終端代理A向代理伺服器傳送Bye訊息，請求掛機。
（15）代理伺服器轉發Bye訊息至終端代理C，指示C掛機。
（16）終端代理C向代理伺服器傳送確認結束通話響應資訊200OK。
（17）代理伺服器轉發響應資訊200OK至A。
（1）使用者A摘機發起一路呼叫，終端代理A向該區域代理伺服器發起Invite請求；
（2）代理伺服器向被叫終端代理B傳送Invite請求。
（3）代理伺服器向終端代理A傳送呼叫處理中的應答資訊：100Trying。
（4）終端代理B向代理伺服器送呼叫處理中的應答資訊：100Trying。
（5）被叫使用者振鈴，終端代理B向代理伺服器送180Ring響應。
（6）代理伺服器向終端代理A轉發該響應資訊。
（7）被叫久振鈴無應答，代理伺服器判斷超時後向代理終端B送Cancel訊息放棄該呼叫。
（8）代理終端B收到Cancel訊息後，向代理伺服器回送200OK響應。
（9）終端代理B向代理伺服器送487請求已撤銷的響應資訊。
（10）代理伺服器向終端代理B回送200OK響應。
（11）代理伺服器對此呼叫進行前轉，向代理伺服器C傳送Invite請求訊息。
（12）代理終端C收到後指示使用者振鈴，同時向代理伺服器傳送180Ringing響應。
（13）代理伺服器向A轉發收到的180Ringing響應。
（14）被叫使用者C摘機接聽電話，終端代理C向代理伺服器返回表示連線成功的應答（200OK）
（15）代理伺服器向終端代理A轉發該成功指示（200OK）
（16）終端代理A收到資訊後，向代理伺服器發ACK資訊進行確認
（17）代理伺服器將ACK確認訊息轉發給終端代理C。
建立通訊連線，開始通話。
（18）主叫使用者掛機，終端代理A向代理伺服器傳送Bye訊息，請求掛機。
（19）代理伺服器轉發Bye訊息至終端代理C，指示C掛機。
（20）終端代理C向代理伺服器傳送確認結束通話響應資訊200OK。
（21）代理伺服器轉發響應資訊200OK至A。
（1）使用者摘機發起一路呼叫，終端代理A向該區域的代理伺服器發起Invite請求；
（2）代理伺服器通過認證/計費中心確認使用者認證已通過後，檢查請求訊息中的Via頭域中是否已包含其地址。若已包含，說明發生環回，返回指示錯誤的應答；若沒有問題，代理伺服器在請求訊息的Via頭域插入自身地址，並向Invite訊息的To域所指示的被叫終端代理B傳送Invite請求。
（3）代理伺服器向終端代理A傳送呼叫處理中的應答資訊：100Trying。
（4）終端代理B向代理伺服器送呼叫處理中的應答資訊：100Trying。
（5）終端代理B指示被叫使用者振鈴，使用者振鈴後向代理伺服器傳送180Ringing振鈴資訊。
（6）代理伺服器向終端代理A轉發被叫使用者振鈴資訊。
（7）被叫使用者摘機，終端代理B向代理伺服器返回表示連線成功的應答（200OK）
（8）代理伺服器向終端代理A轉發該成功指示（200OK）
（9）終端代理A收到資訊後，向代理伺服器發ACK資訊進行確認
（10）代理伺服器將ACK確認訊息轉發給終端代理B。
（11）主被叫使用者之間建立通訊連線，開始通話。
（12）代理終端B向代理伺服器傳送Reinvite訊息，SDP的c域等於0,0,0,0。
（13）代理伺服器轉發此資訊給代理終端A。
（14）代理終端A收到Reinvite後迴應200OK響應。表示接受會話更改，同事根據協商結果修改會話方式。
（15）代理伺服器轉發200OK給代理終端B。
（16）代理終端B收到訊息後向代理伺服器傳送ACK訊息進行確認。
（17）代理伺服器將ACK確認訊息轉發到代理終端A。
（1）AB正常通話。
（2）在AB通話的階段，使用者C向A發起呼叫，終端代理C傳送Invite訊息給代理伺服器。
（3）代理伺服器向終端C回送100Trying響應，表示呼叫已在處理中。
（4）代理伺服器把Invite訊息轉發給A。
（5）使用者A振鈴，並且終端A向代理伺服器傳送180Ring響應。
（6）代理伺服器向終端C轉發該響應資訊。
（7）使用者A按下呼叫保持鍵，代理終端A向代理伺服器傳送Invite訊息，請求與代理終端C呼叫保持。
（8）代理伺服器轉發此訊息給終端代理B。
（9）代理伺服器向終端A回送100Trying響應，表示呼叫已在處理中。
（10）終端B收到呼叫保持請求後，傳送200OK給代理伺服器，表示接受呼叫保持。
（11）代理伺服器轉發200OK響應給終端代理A。
（12）代理終端A收到訊息後向代理伺服器傳送ACK訊息進行確認。
（13）代理伺服器將ACK確認訊息轉發到代理終端B。
（14）終端代理A傳送200OK給代理伺服器，表示接受C的呼叫。
（15）代理伺服器轉發200OK給終端代理C。
（16）終端代理C向代理伺服器回送ACK確認。
（17）代理伺服器向代理終端A轉發收到的ACK確認。
A、C之間開始通話。
（18）使用者A掛機，終端代理A向代理伺服器傳送Bye請求訊息。
（19）代理伺服器轉發Bye訊息給終端代理B。
（20）終端代理C傳送200OK給代理伺服器，表示接受請求。
（21）代理伺服器轉發200OK響應給終端代理A。
（22）終端代理C重新發送Invite請求給代理伺服器，請求和終端代理B恢復通話。
（23）代理伺服器向代理終端B轉發收到的Invite請求。
2、SIP通訊過程報文抓取例項分析
l 實驗環境：Linux2.6+Asterisk1.4（開源IPPBX）
l 實驗地點：北京郵電大學資訊與通訊工程學院創新實驗室
l SIP代理伺服器IP：59.64.135.22 SIP電話號碼：825002（59.64.135.22）
l SIP代理終端IP：59.64.135.67
l 軟終端：X-lite
l 抓包分析工具：WireShark
注：由於過程太多，以下僅僅抓取“成功註冊”，“呼叫--通話” ，“結束通話”“登出”四種情況做典型包的分析。
以上是REGISTER包。
我們可以看到在註冊的時候，終端會向代理伺服器59.64.135.22傳送REGISTER請求註冊。
以上是REGISTEROK包。伺服器返回200 OK，表示註冊成功。
以上是INVITE包。我們可以看到在發起呼叫初期，終端向825002發出Invite的呼叫請求。
以上是Trying包，說明終端825003正在試著連通伺服器，進一步轉接到825002.
由於設定了自動接聽，所以此次通話沒有振鈴的包。
這是ACK包，代表確認訊號。
以上是BYE包。這是825002結束通話後伺服器向825003傳送的釋放呼叫訊號。
以上是825003登出的包，我們注意到expires=0這說明是登出。
SIP協議憑藉其簡單、易於擴充套件、便於實現等諸多優點越來越得到業界的青睞，它正逐步成為NGN（下一代網路）和3G多媒體子系統域中的重要協議，並且市場上出現越來越多的支援SIP的客戶端軟體和智慧多媒體終端，以及用SIP協議實現的伺服器和軟交換裝置。