SIP简介
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SIP简介,第1部分:SIP初探
时间:2006-04-07 |
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摘要
会话发起协议(Session Initiation Protocol,SIP)是一种信令协议,它对于通信业有着重要的意义。本文从技术上对SIP进行了一般性的介绍,并说明了SIP如何为通信解决方案提供重要支持。
简介
我曾经构想过一种软件,它可以“浮于”应用程序之上,提供辅助作用。这不是一个哑的“帮助”系统,而是一个活动的技术支持代理,可以在Internet上进行讨论。那时曾有人告诉我,“现有的工具、库、协议或带宽实现不了这样的要求!”
时代已经不同了!
许多人家中已经拥有基于DSL、光纤和其他技术的宽带网络。存在大量高质量的工具和库,无论是商业的还是开源的。标准驱动应用。现在是时候来实现上述创新思路了。
了解SIP
首先,我将向您介绍SIP,也就是会话发起协议。SIP是一种轻量级的可扩展请求/响应协议,用于在两个端点之间开始通信会话。这听起来是不是很熟悉?SIP在概念上源自于HTTP和SMTP,但是它的目的却不同。可以把SIP消息与CB(民用波段)隐语10-code和Q-signal进行比较。
图1.用于管理CB呼叫的隐语
在这个例子中,真正的消息包含在专用的呼叫协商消息中。
SIP是IETF于1999年提出的,在2002年进行了修订。RFC 3261对它进行了描述。本文中有关SIP的信息就选自RFC。对SIP存在很多扩展,这些扩展中的很多都能在SIP-related RFCs and drafts清单中找到。
SIP有哪些优点呢?通常情况下,两个端点使用它来协商一次“呼叫”。这里的协商包括介质(文本、语音等)、传输(通常是RTP、Real Time Protocol)和编码(codec)。一旦协商成功,两个端点就会使用选中的方法相互交谈——这就与SIP无关了。“呼叫”完成之后,SIP用于指示断开连接。因此,SIP最好用作一种信令机制。SIP及其扩展还提供一些相关功能,比如即时消息传递、注册和到场。
SIP术语中的端点叫做用户代理。它可以是“软件电话”、即时消息收发器、IP电话,甚至是手机。服务器用户代理提供集中式的服务,比如登记员、代理或应用服务器。
听起来SIP非常简单,而且它也确实简单。这种简单性对于协议的稳定很重要,而且它也没有降低协议的有用性,所以该协议得到了广泛的应用。
例如,考虑一下HTTP。协议本身的定义很少。但是使用它的方式多不胜数。SIP也是可以扩展的。存在大量针对SIP的扩展,它们涵盖了很多应用。现在,我们进一步来考察SIP,并分析它为什么会如此重要。
SIP的重要性
有人说,SIP对于通信,就像HTTP对于Web一样。
SIP对通信业产生了巨大的影响。从事蜂窝技术的公司已经决定为了未来的应用,对SIP进行标准化。VoIP (Voice over IP)供应商、Internet电话和即时消息传递应用程序(例如,Microsoft MSN Messenger)都准备基于SIP进行标准化。
目前已经存在一些信令协议和P2P技术。这就引发了一个问题:SIP相对于这些协议和技术有何优势?SIP具有以下的明显优点:
- 稳定性。该协议已经使用了多年,现在十分稳定。
- 速度。基于UDP的小型协议效率特别高。
- 灵活性。这个基于文本的协议十分容易扩展。
- 安全性。它提供像加密(SSL、S/MIME)和身份验证这样的功能。对SIP的扩展还提供其他安全性功能。
- 标准化。随着整个通信行业都在向SIP靠拢,SIP已经讯速成为一种标准。其他技术可能具有SIP所没有的优势,但是它们没有得到全球范围内的采用。
这意味着,如果您想让您的应用程序与其他工具、设备和服务器进行互操作,SIP是最佳选择。供应商对互操作性是很关注的,会定期开会对其产品进行测试。这些会议称为SIPit for SIP Interoperability Tests(以前叫做Bakeoff,是Pillsbury提出更改的)。
剖析SIP呼叫
现在,让我们更深入地了解这门技术。SIP通常基于UDP进行传输,但是SIP工具必须同时支持TCP。一条SIP消息由两部分组成:
- 信封(envelope),以头字段的形式描述一个请求或请求的结果(响应)。
- 有效负载(payload),即内容(可选),包含有关请求的数据。
信封是文本格式,但是内容可以是文本,也可以是二进制格式。
例如,让我们具体分析一次典型的SIP呼叫。在这个场景中,用户A想呼叫用户B。图2说明了这次呼叫:
图2. 一次典型的SIP呼叫
下面对所有的消息进行了解释:
|
|
1. User Agent A发送一个SIP请求INVITE给User Agent B,表达User A想跟User B进行谈话的愿望。这个请求包含语音流协议的细节。payload中使用会话描述协议(Session Description Protocol,SDP)就是为此目的。SDP消息包含一个清单,其内容为User A支持的所有介质编码。(这些编码使用RTP进行传输。) |
INVITE |
2. User Agent B读取该请求,然后告诉User Agent A它已经收到请求。 |
SIP/2.0 |
3.当电话响铃时,User Agent B发送临时消息(响铃)给User Agent A,这样它就不会超时和放弃。 |
SIP/2.0 |
4.最终,User B决定接受呼叫。此时,User Agent B发送一个OK响应给User Agent A。在响应的payload中,还有另一条SDP消息。它包含一组两个用户代理都支持的介质编码。此时,双方正式处于呼叫中。使用200类型的响应可以接受所有类型的SIP请求。 |
SIP/2.0 |
5. User Agent A最后使用一条ACK消息进行确认。对于这种请求类型来说,没有重试和响应消息,即使消息丢失。ACK只在INVITE消息中使用。 |
ACK |
6..两个用户代理现在使用最后一条SDP消息中选定的方法进行连接。 |
RTP使用PCMU/8000编码对在端口49170 & 3456上双向传输的音频数据进行打包。 |
7.在通信会话结束时,其中一个用户挂断。此时,这个用户的用户代理发送一个新的请求BYE。这条消息可以由任一方发送。 |
BYE |
8.另一用户的用户代理接受该请求,然后使用一条OK消息作为应答。呼叫连接至此断开。 |
SIP/2.0 |
SIP消息的第一行包含消息的类型和所使用的SIP版本(2.0)。在请求中,这一行还包含一个叫做SIP URI的地址。这代表消息的目的地。
这个例子说明了如何使用请求消息INVITE、ACK和BYE,以及200 OK响应消息。SIP中还存在许多其他消息。下面给出一些请求:
消息 |
用法 |
INVITE |
呼叫一个用户代理,传送一次呼叫。 |
ACK |
确认呼叫。 |
BYE |
终止呼叫。 |
CANCEL |
终止还未OK的呼叫。 |
REGISTER |
提供一项注册服务,带有一个联系地址和可以用来代替的别名。例如,在前面的例子中,地址sip:UAA@example.com就是sip:UserA@10.20.30.40的别名。然后,注册服务器example.com就可以把呼叫转发给地址10.20.30.40。 |
OPTIONS |
询问一个用户代理的“能力”(例如,该用户代理能够识别的消息和编码)。 |
现在给出一些经常使用的响应消息:
消息 |
用法 |
100 Trying |
消息已收到,但是最终用户代理尚未进行处理。请等待。 |
180 Ringing |
最终用户代理已经收到消息,正在提示用户。请等待。 |
200 OK |
最终用户已经接受消息。 |
301 Moved Permanently & 302 Moved Temporarily |
用户代理的地址已经改变,新的永久或临时地址位于Contact字段中。 |
400 Bad Request |
普通错误消息。客户端不能识别消息。 |
401 Unauthorized & 407 Proxy Authentication Required |
请使用证书重试。 |
404 Not Found |
要联系的用户不存在或尚未注册。 |
408 Request Timeout |
另一方没有响应。这意味着SIP消息永远不会OK。所有重试都将被丢弃。这并不意味着电话响太长时间(电话可以永远响铃)。 |
消息使用类似的头字段类型。下面给出其中的一些:
头字段 |
用法 |
From |
SIP请求的发送者。 |
To |
SIP请求的接受者。这通常与SIP URI相同(可以是一个“别名”或一个实际地址)。 |
Contact |
用户代理的实际地址。 |
Call-ID |
这并不是呼叫者的电话号码。它惟一地代表两个用户代理之间的完整呼叫或对话。所有相关的SIP消息都使用同一个Call-ID。例如,当一个用户代理收到一条BYE消息,根据Call-ID,它就知道要挂断哪次呼叫。 |
CSeq |
消息的顺序编号。这在一次对话或一个Call-ID中是惟一的。这用于区别新的消息和“重试消息”。当一条初始消息没有及时OK时,重试就会进行,并会定时发送。 |
Content-Type |
消息内payload的MIME类型。 |
Content-Length |
payload的大小,以字节为单位。信封和payload之间由一空行隔开。 |
还有一些与消息路由选择功能相关的头字段,如:Via、Route和Record-Route。许多头字段提供像Accept、User-Agent和Supported这样的功能。其他头字段则提供像Authorization、Privacy和WWW-Authenticate这样的安全性功能。还有很多其他的头字段存在。此外,这些字段中许多都有缩写语法(比如,From = f,To = t,等等)。
SIP的其他功能
使用SIP及其扩展可以实现很多应用:
- VoIP
- 视频会议
- 针对文本和数据的即时消息传递,比如MSN Instant Messenger
- 注册(我在线!)
- 到场(我的伙伴在不在?)
- Click-to-talk(点击通话,即点击这里便可与一个技术支持代理交谈)
- 应答机器/互动式语音应答(Interactive Voice Response,IVR)系统(“请输入您的密码。请记录您的姓名。英文请按1,西班牙语请按2…”)
- 网络游戏,比如Quake和一些手机游戏(甚至基于语音和IM)
- 基于手机的应用程序
- 移动电子商务
基本上,如果是两个端点之间进行通信,SIP就能完成。
但是,关于活动的Web技术支持代理的想法又如何呢?现在我们能否使用SIP来实现它?我们能否使用Java来实现它?干脆点说,可以。
Java中的SIP
我经常使用SIP。我可以负责任地说,Java为SIP提供了绝佳的支持。Java技术的一个分支把与开发SIP应用程序相关的许多细节抽象出来,这对于SIP开发人员大有帮助。下面这些技术大部分位于JAIN (Java APIs for Integrated Networks)工作组中。
- JAIN SIP API (JSR 32)
- SIP Servlet API (JSR 116)
- JAIN SIP Lite (JSR 125)
- SIP API for J2ME (JSR 180)
- JAIN SIMPLE Presence (JSR 164)
- JAIN SIMPLE Instant Messaging (JSR 165)
- JAIN SDP (JSR 141)
- Java Media Framework for RTP (J2SE可选包,并非JAIN的)
其他相关技术有:
如果您希望开发一个客户端应用程序,就需要一个客户端SIP引擎或者“堆栈”。在这里可以找到一个优秀的开源Java SIP堆栈。它还支持SDP。如果不想自己开发SIP电话,您可以使用这个。
结束语
本文简要介绍了SIP、它的使用场景,以及一些SIP语法。我们还了解了各种与SIP相关的Java技术。尽管本文不够详尽,我还是希望它能够激发您的兴趣,并促使您开始使用它。SIP的时代已经到来,现在使用它可以实现很多很酷的想法。
在本系列文章的第2部分中,我将说明如何使用SIP Servlet API编写一个聊天室应用程序。
参考资料
- SIP Forum——SIP工作组的社区站点
- SIP Center——另一个广受欢迎的社区站点
- RFC 3261——SIP规范
- SIP的相关RFC和草案
- 开源JAIN SIP堆栈
- 开源SIP软件电话
原文出处:http://dev2dev.bea.com/pub/a/2005/09/introduction-sip-part-1.html
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