## SIP 協議詳解 2013年參與過一個“視訊通訊的App”專案，使用Sip協議通訊。當時通訊協議這塊不是自己負責，加上時間緊、任務重等方面的原因，一直未對Sip協議進行過深入的瞭解。 2020年春天疫情突發，宅在家裡終於有了空餘時間。這裡來詳細瞭解一下Sip協議。 以下內容大致分為以下幾個部分： + 協議簡介 + 兩種Sip會話模式Session Model與Pager Model； + Sip 訊息體結構 + Sip 訊息舉例 ### 一、Sip協議簡介： SIP（Session Initiation Protocol，會話初始協議）是由IETF（Internet Engineering Task Force，因特網工程任務組）制定的多媒體通訊協議。廣泛應用於CS（Circuit Switched，電路交換）、NGN（Next Generation Network，下一代網路）以及IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統）的網路中，可以支援並應用於`語音、視訊、資料等多媒體業務`，同時也可以應用於Presence（呈現）、Instant Message（即時訊息）等特色業務。可以說，有IP網路的地方就有SIP協議的存在。 `SIP是類似於HTTP`，SIP可以減少應用特別是高階應用的開發時間。由於`基於IP協議的SIP利用了IP網路`，固定網運營商也會逐漸認識到SIP技術對於他們的遠意義。 ### 二、Sip訊息的兩種會話模式 在Sip IM通訊應用過程中，一般存在著兩種會話模式： + Session Model + Pager Model #### 2.1、Session Model 會話中，對於訊息體內容`大於1300位元組`時，一般採用`Session Model`。其會話建立過程如下圖所示：  主叫方A呼叫被叫方B： + 步驟1：`主叫方A`傳送`INVITE`請求到`代理伺服器`； + 步驟2：`代理伺服器`傳送100 Trying 響應`主叫方A`； + 步驟3~6：`代理伺服器`搜尋`被叫方B`的地址，獲取地址後轉發INVITE請求； + 步驟7~9：`被叫方B`生成的180 振鈴響應，返回給`主叫方A`； + 步驟10~12：`被叫方B`生成的200 OK響應，返回給`主叫方A`； + 步驟13~17：`主叫方A`收到`被叫方B`200 OK響應後，向`被叫方B`傳送一個ACK，會話建立； + 步驟18~20：會話結束後，任何參與者（A或B）都可以傳送一個BYE請求來終止會話； + 步驟21~23：`主叫方A`傳送200 OK響應來確認BYE，會話終止。 注：`以上的整個流程稱之為一個Dialog` #### 2.2、Pager Model 在Sip訊息中，對於訊息體`不大於1300位元組`時，一般採用`Pager Model`。Sip訊息通訊中採用`MESSAGE`方法，`MESSAGE`方法本身並`不建立Dialog`，在多數應用中，每條IM訊息都是獨立的，頗似分頁訊息。 ##### 2.2.1 MESSAGE方法的由來 `RFC3428`對Sip協議進行了擴充套件，在Sip協議中增加了`MESSAGE`請求方法。採用Pager Model進行通訊，傳遞不超過1300位元組的資料。MESSAGE方法詳細可參考 “SIP-RFC3428” https://tools.ietf.org/html/rfc3428 。 ##### 2.2.2 MESSAGE方法訊息體 當User1想給User2傳送IM訊息時，只需構造一個MESSAGE，發出去即可。 對於其訊息體`body`可以是任何`MIME`格式。但必須支援`plain/text`格式，可以選擇支援`message/cpim`（見RFC3860）格式，可能用`message/cpim`會好一點，因為已有的IM系統標準是`message/cpim`格式。 ##### 2.2.3 Pager Model請求流程如下 以User1向User2傳送MESSAGE訊息為例：  + 步驟1：`User1`傳送`MESSAGE`請求到`代理伺服器`； + 步驟2：`代理伺服器`轉發`User1`的MESSAGE請求給`USER2`； + 步驟3：`User2`收到`User1`的訊息後，回覆200 OK給`代理伺服器`； + 步驟7~9：`代理伺服器`轉發200 OK回覆給`User1` ### 三、SIP訊息體格式 `SIP訊息體結構`與`Http協議結構`相似，均由三部分組成： + 請求行(request-line) or 狀態行(status-line) + 訊息頭(header) + 正文(body) #### 3.1、請求行 **請求行格式：**`Method Request-URI SIP-Version CRLF` **請求行舉例：**`INVITE sip:[email protected] SIP/2.0 /r/n` **Method** 以下列出了幾種訊息`Method方法`： | Method | 方法說明 | | --- | --- | | REGISTER | 註冊聯絡資訊 | | INVITE | 發起會話請求 | | ACK | INVITE 請求的響應的確認 | | CANCEL | 取消請求 | | BYE | 終結會話 | | OPTIONS | 查詢伺服器能力 | | MESSAGE | RFC3428對Sip協議的擴充套件，增加了MESSAGE方法。採用Pager Model進行通訊，傳遞不超過1300位元組的資料。MESSAGE方法詳細可參考 “SIP-RFC3428” https://tools.ietf.org/html/rfc3428 | **Request-URI** 指示請求的使用者或者服務的地址資訊 **SIP-Version** 請求和響應訊息都需要包含SIP版本資訊 #### 3.2、狀態行 **狀態行格式：** `SIP-Version Status-Code Reason-Phrase CRLF` **狀態行舉例：**`SIP/2.0 200 OK /r/n` **Status-Code狀態碼：** 狀態程式碼由3位數字組成，表示請求是否被理解或被滿足。 `狀態程式碼的第一個數字定義了響應的類別，後面兩位沒有具體的分類`。 第一個數字有五種可能的取值： | 狀態碼 | 含義 | | --- | --- | | 1xx: | 臨時響應、表示請求訊息正在被處理 | | 2xx | 成功響應、表示請求已被成功接收完全理解並接收 | | 3xx | 重定向響應、表示需採取進一步完成請求 | | 4xx | 客戶機錯誤、表示請求訊息中包含語法錯誤資訊或伺服器無法完成客戶機的請求 | | 5xx | 伺服器錯誤、表示伺服器無法合法完成請求 | | 6xx | 全域性故障 、表示任何伺服器都無法完成該請求 | 常用的狀態碼舉例： | 狀態碼 | msg | 含義 | | --- | --- | --- | | 100 | Trying | 試呼叫 | | 180 | Ringing | 振鈴 | | 181 | Call is Being Forwarded | 呼叫正在前轉 | | 200 | OK | 成功響應 | | 302 | Moved Temporarily | 臨時遷移 | | 400 | Bad Request | 錯誤請求 | | 401 | Unauthorized | 未授權 | | 403 | Forbidden | 禁止 | | 404 | Not Found | 使用者不存在 | | 408 | Request Timeout | 請求超時 | | 480 | Temporarily Unavailable | 暫時無人接聽 | | 486 | Busy Here | 線路忙 | | 504 | Server Time-out | 伺服器超時 | | 600 | Busy Everywhere | 全忙 | #### 3.3、訊息頭 傳送`MESSAGE`訊息給`user2` ```http MESSAGE sip:[email protected] SIP/2.0 Via: SIP/2.0/TCP user1pc.domain.com;branch=z9hG4bK776sgdkse Max-Forwards: 70 From: sip:[email protected];tag=49583 To: sip:[email protected] Call-ID: [email protected] CSeq: 1 MESSAGE Content-Type: text/plain Content-Length: 18 user2, come here. ``` Header 欄位含義說明： | Header | 含義說明 | 舉例 | | --- | --- | --- | | Call-ID | 由本地裝置(Client)生成，全域性唯一，每次呼叫這個值唯一不變 | Call-ID: [email protected] | | From | 表示請求的發起者 | From: sip:[email protected];tag=49583 | | To | 表示請求的接收者 | To: sip:[email protected] | | Via | Via頭域是被伺服器插入request中，用來檢查路由環的，並且可以使response根據via找到返回的路 | Via: SIP/2.0/TCP user1pc.domain.com;branch=z9hG4bK776sgdkse | | Max-Forwards | 用於表示這個包最多可以傳送多少跳，每經過一跳都會減一當Max-Forwards==0系統會返回483。預設為70 | Max-Forwards: 70 | | Contact | 包含源的URI資訊，用來給響應方直接和源建立連線用 | C