SIP协议分析
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SIP流程
一个标准的SIP通话流程如下:
1、 A向B发送一个INVITE消息,邀请B通话。
2、B振铃,向A回复一个RING消息,通知A振铃中,A等待。
3、B提机,向A发一个OK消息, 通知A可以通话,并进行双方协商,协商信息常用SDP协议承载,SDP信息作为SIP报文的一部分。
4、A向B回复一个回应ACK消息,根据协商的结果正式启动通话。
5、双方通话,通话过程通常在另一条会话中进行,常见的是RTP承载。
6、B挂机,向A发一个BYE消息,通知A通话结束。
7、A向B回复一个OK消息,通话结束。
SIP的整个协议里,除上图中的消息外,还有REGISTER等消息。
但是,在音视频IM软件中,SIP作为控制协议并不完全遵循于这个流程,需要具体情况具体分析,一般处理关键的SIP消息报文即可。
进行通话协商一般是使用SDP承载,但并不局限于SDP,通话过程则很多情况下是使用RTP、RTCP等,也有可能使用私有协议或者RTP的修改版本。
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SIP格式
SIP消息分为Request和Response两种,通常Request消息有六种方法:
REGISTER,INVITE,ACK,CANCEL,BYE,OPTIONS。
而Response则为状态码和状态内容,如100 Trying,180 Ringing, 200 OK,401 Unauthorized等。
一个完整的SIP消息由一系列行组成,每行以\r\n结束,这些行分成4个部分:
1、起始行(start line)。2、消息头部(message header),内含多个头部字段(head field),每个头部字段为一行。3、空行(empty line),仅包含一个\r\n,表示头部的结束。4、消息体(message body),可有可无。
可以看出,SIP的消息和HTTP类似,因为它们是同一个组织IETF制定的。
下面将以几个实例来体会消息的格式。
REGISTER消息:
REGISTER sip:sip.cybercity.dk SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.1.2;branch=z9hG4bKnp151248737-46ea715e192.168.1.2;rport
From: <sip:voi18063@sip.cybercity.dk>;tag=903df0a
To: <sip:voi18063@sip.cybercity.dk>
Call-ID: 578222729-4665d775@578222732-4665d772
Contact: <sip:voi18063@192.168.1.2:5060;line=9c7d2dbd8822013c>;expires=1200;q=0.500
Expires: 1200
CSeq: 68 REGISTER
Content-Length: 0
Max-Forwards: 70
User-Agent: Nero SIPPS IP Phone Version 2.0.51.16
终端向代理服务器sip.cybercity.dk发起注册消息。第一行即为起始行,它的格式为:method request-uri sip-version\r\n其中method为请求的方法,即前文中的六种方法,request-uri为请求的用户或服务器,sip-version为SIP版本号,三者间为空格,结束为\r\n。
之后为消息头部,消息头部一般要包括Via, From, To, CSeq, Caller-ID, Max-Forwards等字段,每个字段的格式为:name: value;value;value\r\n。name即字段名,value为一个或多个,每个之间为“;”,结束为\r\n。每个value内部可包含多段,消息头的最后一行为空行,仅含\r\n。
对协议还原,在消息头部需要关注的是提取 From, To字段内的发送者接收者等标识用户的信息,当然,对REGISTER方法,目的地址为服务器,则From、To字段内的用户信息是相同的,Via字段内的IP、端口信息,如果有其它字段,如User-Agent,可提取终端信息,Contact则是绑定的联系地址。另外,如果存在Content-Length字段,值非0,则表示带有消息体,需要对消息体进行解析。
Response 100 Trying消息:
SIP/2.0 100 Trying
Call-ID: 578222729-4665d775@578222732-4665d772
CSeq: 69 REGISTER
From: <sip:voi18063@sip.cybercity.dk>;tag=8e948b0
To: <sip:voi18063@sip.cybercity.dk>
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.1.2;received=80.230.219.70;rport=5060;branch=z9hG4bKnp149505178-438c528b192.168.1.2
Content-Length: 0
Response消息是对请求的六个消息的响应,第一行同样为起始行,它的格式为:sip-version status-code reason-phrase\r\n其中sip-version为SIP版本号;status-code为三位数字组成的返回状态码,其中第一个数字表示状态的类型,如1xx表示中间状态,收到的消息正在处理,2xx表示某个阶段的成功,另外还有3xx,4xx,5xx,6xx等,分别表示不同含义,如跳转,失败,错误等;reason-phrase为对状态码的描述;三者间为空格,结束为\r\n。
之后的消息头部与请求一致。同样,响应消息也可以带有消息体,由消息头部的相关字段确定。
INVITE消息:
INVITE sip:0097239287044@sip.cybercity.dk SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.1.2:5060;branch=z9hG4bKnp85213694-430aa1de192.168.1.2;rport
From: "arik" <sip:voi18062@sip.cybercity.dk>;tag=51449dc
To: <sip:0097239287044@sip.cybercity.dk>
Call-ID: 85216695-42dcdb1d@192.168.1.2
CSeq: 1 INVITE
User-Agent: Nero SIPPS IP Phone Version 2.0.51.16
Expires: 120
Accept: application/sdp
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 270
Contact: <sip:voi18062@192.168.1.2>
Max-Forwards: 70
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, REFER, OPTIONS, NOTIFY, INFO
v=0
o=SIPPS 85214742 85214739 IN IP4 192.168.1.2
s=SIP call
c=IN IP4 192.168.1.2
t=0 0
m=audio 30000 RTP/AVP 0 8 97 2 3
a=rtpmap:0 pcmu/8000
a=rtpmap:8 pcma/8000
a=rtpmap:97 iLBC/8000
a=rtpmap:2 G726-32/8000
a=rtpmap:3 GSM/8000
a=fmtp:97 mode=20
a=sendrecv
终端向代理服务器sip.cybercity.dk发起请求通话的消息,服务器收到消息后会向目的终端发起通话消息。
在INVITE消息的消息头部,从From、To字段内就能够提取到通话双方的账号信息,以及昵称。在这个消息中,Content-Length非0,说明带有消息体,长度为270,Content-Type字段,描述了消息体的类型,消息体可以有很多中类型,此处为SDP。
根据SDP协议的格式,可以提取到通话内容使用的IP、端口、承载协议、可使用的语音编码相关信息。如上述消息中,提取的本端可连IP为192.168.1.2,端口为30000,内容承载协议为RTP/AVP,可选语音编码分别为pcmu、pcma、iLBC、G726-32、GSM等,采样频率均为8000,传输中对应的编号为0,8,97,2,3。
ACK消息:
ACK sip:0097239287044@sip.cybercity.dk SIP/2.0
From: "arik" <sip:voi18062@sip.cybercity.dk>;tag=51449dc
Call-ID: 85216695-42dcdb1d@192.168.1.2
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.1.2:5060;branch=z9hG4bKnp85213694-430aa1de192.168.1.2;rport
To: <sip:0097239287044@sip.cybercity.dk>;tag=00-04073-1701b482-069239f90
CSeq: 1 ACK
Content-Length: 0
ACK消息表示在对端返回Response消息之后对对端的回应,格式内容与其它消息类似。
CANCEL消息和BYE消息:
CANCEL sip:97239287044@voip.brujula.net SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.1.2;branch=z9hG4bKnp104984053-44ce4a41192.168.1.2;rport
From: "arik" <sip:816666@voip.brurjula.net>;tag=6433ef9
To: <sip:97239287044@voip.brujula.net>
Call-ID: 105090259-446faf7a@192.168.1.2
CSeq: 1 CANCEL
Content-Length: 0
Max-Forwards: 70
User-Agent: Nero SIPPS IP Phone Version 2.0.51.16
CANCEL消息和BYE消息使用在不同的场景,按理解,CANCEL消息为取消的意思,而BYE消息则为结束的意思。在一次通话请求的过程中,CANCEL一般为拒绝通话,使通话结束,而BYE则是通话正常结束,对语音的控制消息的处理,二者稍有差异,但本质上是相同的。
另外,在使用SIP协议的APP中,常常会使用SIP协议进行文本聊天,文件传输等功能的实现,这样,一般是承载在消息体内的,根据具体消息格式进行解析即可。
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