SIP基础协议总结
SIP協議是一個用于建立，更改和終止多媒體會話的應用層控制協議，大量借鑒了成熟的HTTP協議（文本格式編碼，Request消息中的method等），采用基于文本的UTF-8編碼方式，可以承載與UDP或者TCP協議之上(首選UDP)。和Diameter協議類似，SIP也是有一個基礎協議和很多擴展協議，基礎協議在RFC3261中定義，本文主要概括SIP基礎協議的要點。
1.? 基本概念：
·???????? Session：Session簡單的說就是一次通話，從摘機撥號開始到最終的掛機之間所有的SIP消息都屬于一個Session，它們具有相同的Call-Id。
·???????? Dialog：基于Peer-to-Peer，描述了兩端的User Agents在一段時間內的關聯。Dialog用Dialog Id來表示，Dialog Id是由三部分組成的：Call-Id，from中的tag，to中的tag。只有對Invite消息響應的的2xx 和 101-199 消息才能建立一個Dialog。100 Trying相應無法建立Dialog，因為100 Trying中的To屬性沒有tag值。
·???????? Transaction：一個Transction是有一個Request消息和一個或者多個臨時或者最終應答消息構成的。如果對Invite的應答是200 OK，則接下來的ACK消息認為是另一個transaction。
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2.? SIP網絡實體：
·???????? UA(User Agent)：和用戶直接交互的SIP設備，可以是硬件的SIP電話也可以是電腦上具有SIP電話功能的軟件等；發送SIP Request消息的UA即UAC(User Agent Client), 接受SIP Request消息的UA即UAS(User Agent Server), 一個UA通常既是UAC又是UAS。
·???????? Proxy Server：進行消息轉發，負責把消息轉發給最終用戶或者另一個Proxy Server。
·???????? Redirect Server：和Diameter的Redirect Server類似，不進行消息轉發，而是給消息發送方回復一個或者多個地址，建議發送方把消息發往這些地址。Redirect Server返回的地址并不一定就是最終用戶的地址，也有可能是另一個Proxy Server的地址。
·???????? Registrars: 因為SIP需要支持用戶的移動性，所以當用戶改變位置后需要對新位置的終端進行注冊，Registrars接受SIP用戶注冊，從而得知可以從何處找打當前用戶。Registrars通常位于SIP Server(Proxy Server 或者Redirect Server)中。
·???????? Location Server：不是SIP實體，之所以說它不是SIP實體是因為Location Server上面不必運行SIP協議棧，SIP Server和 Location Server之間的通信方式也不是用SIP(比如用LDAP)。Location Server的作用是保存SIP用戶位置數據(IP 或者Hostname)，比如當一個SIP用戶向SIP Server注冊之后，SIP Server將該SIP用戶位置信息上傳到Location Server中，當SIP Server收到需要發送給該SIP用戶的消息時，SIP Server再向Location Server詢問該用戶位置信息(IP 或者Hostname)。
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3.? SIP消息分類：
SIP消息分為如下兩類:
·???????? 請求消息：UAC發給UAS的消息，包括INVITE、ACK、BYE、CANCEL、OPTION和REGISTER消息。
·???????? 響應消息：UAS回應給UAC的消息，包括1xx、2xx、3xx、4xx、5xx、6xx響應消息，每類消息的具體含義如下表：
| 1xx | 進展相應 | 臨時相應 |
| 2xx | 成功 | 最終相應 |
| 3xx | 重定向錯誤 | 最終相應 |
| 4xx | 客戶端錯誤 | 最終相應 |
| 5xx | 服務端錯誤 | 最終相應 |
| 6xx | 全局錯誤 | 最終相應 |
4.? SIP消息格式：
SIP由于是采用文本格式編碼，所以消息格式很簡單，是由Message Header加可選的Message body構成，Message Header 從第二行開始每一行都由“Tag :Valued”格式組成，每一行描述一個屬性。 頭部的屬性有很多，基本協議中定義了一部分，擴展協議也定義了相應的頭部屬性。如果消息中攜帶了Message body，則Message Header和Message body之間用一個空行分割開來；Message body通常有“Content-Type”和“Content-Length”屬性來對Message body進行解釋，例如：
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 212
SIP消息也可以攜帶多個Message body，比如可以帶上SDP信息和主叫方的照片，這樣被叫就能看到主叫方的頭像了。
SIP消息在經過Proxy的時候，Proxy只關心Message Header，而不會檢查Message body，所以說Message body對Proxy是透明的。
5.? SDP(Session Description Protocol)：
在SIP的Message body中最常見的就是SDP，這里概述一下SDP。Session Description Protocol (SDP) 在RFC 2327中被定義；SDP中攜帶了一些必要信息，以供用戶可以加入一個多媒體會話，比如IP地址，端口號，會話的日期時間等；這有點兒類似電視臺的節目單，有了節目單，我們就可以在指定的時間切換到指定的頻道收看到預期的節目。SDP是單獨定義的，和SIP沒有必然的聯系，SDP信息可以通過各種途徑傳輸比如Email，Webpage等，SIP只是眾多傳輸SDP方式中的一種而已。
1)? SDP語法：
SDP也是用文本格式描述的，一個SDP Description可以包含很多行，每一行的格式如下：
Type = Value
Type只用一個字母來表示；一個SDP Description通常有一個Session-level和多個Media-level信息組成；Session-level信息用來描述整個Session，每個Media-level信息用來描述一個特定的媒體流。Session-level總以”v=0”開頭，Media-level總已”m=<media type> <port number> <transport protocol> <media formats>”開頭,。下面是一個SDP Description的例子，該例子中包含了三個Media-level信息：
v=0
o=Bob 2890844526 2890842807 IN IP4 131.160.1.112
s=SIP seminar
i=A Seminar on the Session Initiation Protocol
u=http://www.cs.columbia.edu/sip
e=bob@university.edu
c=IN IP4 224.2.17.12/127
t=2873397496 2873404696
a=recvonly
m=audio 49170 RTP/AVP 0
a=rtpmap:0 PCMU/8000
m=video 51372 RTP/AVP 31
a=rtpmap:31 H261/90000
m=video 53000 RTP/AVP 32
a=rtpmap:32 MPV/90000
該例中o描述該session的發起者是Bob以及他的IP地址；s描述該session的名字；i描述了該session的一般信息；u說明可以從這個URL中獲取和該session相關的更多信息；e描述了該session聯系人的email。C和t描述了什么時間從哪里可以接收到該Session的multicast。m描述了一個媒體流的端口號，傳輸協議，媒體格式等信息。a可以用來對SDP進行擴展，比如雙方如果協商音頻的音量，可以用下面的SDP描述：
m=audio 49170 RTP/AVP 0
a=volume:8
前提是雙方都需要理解volume的含義，如果對方不理解volume，也不會出錯，只是將其忽略。
2)? SDP描述中常見屬性：
| v | Protocol version |
| b | Bandwidth information |
| o | Owner of the session and session identifier |
| z | Time zone adjustments |
| s | Name of the session |
| k | Encryption key |
| i | Information about the session |
| a | Attribute lines |
| u | URL containing a description of the session |
| t | Time when the session is active |
| e | E-mail address to obtain information about the session |
| r | Times when the session will be repeated |
| p | Phone number to obtain information about the session |
| m | Media line |
| c | Connection information |
| i | Information about a media line |
6.? SIP呼叫流程實例分析：
下圖是一個完整的SIP呼叫消息流示意圖，這里重點關注SIP消息流，下一篇文中將給出一個稍微復雜的例子，那個例子中將重點關注SIP消息的路由和SIP常見頭部字段的含義。
Laura要與Bob通話，Laura撥打Bob的的Public URI：sip:Bob.Johnson@company.com，給Bob一個Invite消息，在Invite消息中攜帶了SDP，表明Laura期望在UDP端口20002上收到包含PCM voice編碼的RTP數據包。Proxy收到這個Invite消息后轉發給Bob，同時給Laura回送一個100 Trying消息(Trying消息是Hop-to-Hop的，不會被轉發)。Bob收到Invite消息后開始振鈴，返回180 Ringing消息給Laura，Laura側會聽到回鈴音。
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INVITE sip:Bob.Johnson@company.com SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP workstation1000.university.com:5060
From: Laura Brown <sip:Laura.Brown@university.com>
To: Bob Johnson sip:Bob.Johnson@company.com
Call-ID: 12345678@workstation1000.university.com
CSeq: 1 INVITE
Contact: Laura Brown <sip:Laura@workstation1000.university.com>
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 154
v=0
o=Laura 2891234526 2891234526 IN IP4 workstation1000.university.com
s=Let us talk for a while
c=IN IP4 138.85.27.10
t=0 0
m=audio 20002 RTP/AVP 0
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當Bob摘機后，一個200 OK的最終應答消息會被返回給Laura，消息中攜帶了一個SDP，表明Bob可以在UDP端口41000上接受數據包。Laura收到200 OK后給Bob發送一個ACK消息，確認已經收到200 OK。此時雙方進入通話。
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SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 131.160.1.110
Via: SIP/2.0/UDP workstation1000.university.com:5060
From: Laura Brown <sip:Laura.Brown@university.com>
To: Bob Johnson <sip:Bob.Johnson@company.com>;tag=314159
Call-ID: 12345678@workstation1000.university.com
CSeq: 1 INVITE
Contact: Bob Johnson <sip:Bob@131.160.1.112>
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 154
v=0
o=Bob 2891234321 2891234321 IN IP4 131.160.1.112
s=Let us talk for a while
c=IN IP4 131.160.1.112
t=0 0
m=audio 41000 RTP/AVP 0
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當通話結束時，Bob發送一個Bye消息給Laura，Laura隨后回應200 OK給Bob，至此通話結束。
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參考資料：
1.? “RFC 3261”- Section 4，Section 12，Section 17，Section 24；
2.? “SIP Demystified”- Chapter 4， Chapter 5；
總結
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