应用控制(信令)(SIP)协议

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目录 1 背景： 2 发展情况： 3 相关理论： 4 SIP呼叫建立过程 5 注：H.323和SIP协议的比较

背景：

沟通是人类生存的基本需求，通信已成为现代生活中必不可少的内容。在任何时间，任何地点与人和人通信是电信发展的目标。通信技术发展到今天，电话网几乎覆盖全球。语音通信(电话)似乎已基本达到上述目标。但是随着技术的发展，人们已不满足仅仅语音通信。大规模视频通信已成为下一阶段信息产业发展方向。虽然电视会议已出现二十多年，当前不但统一的标准而且有成熟的产品；但是由于种种原因一直没有得到象电话那样的普遍应用。视频通信似乎一直是一座未被足量开采的金矿。随着传输技术的发展，带宽资源已不是瓶颈；随着一场SARS的肆虐，视频通信又成为热点。随着SIP协议的出现，视频通信在技术上又有了新的发展动力。

SIP(会话初始协议)的开发目的是用来帮助提供跨越因特网的高级电话业务。因特网电话（IP电话）正在向一种正式的商业电话模式演进，SIP就是用来确保这种演进实现而需要的NGN（下一代网络）系列协议中重要的一员。

SIP是IETF标准进程的一部分，它是在诸如SMTP（简单邮件传送协议）和HTTP（超文本传送协议）基础之上建立起来的。它用来建立，改变和终止基于IP网络的用户间的呼叫。为了提供电话业务它还需要结合不同的标准和协议：特别是需要确保传输（RTP），与当前电话网络的信令互连，能够确保语音质量（RSVP），能够提供目录（LDAP），能够鉴权用户（RADIUS）等等。

发展情况：

作为一个IETF提出的标准，SIP协议在很大程度上借鉴了其他各种广泛存在的Internet协议，如HTTP(超文本传输协议)、SMTP(简单邮件传输协议)等，和这些协议一样SIP也采用的基于文本的编码方式，这也是SIP协议同视频通讯领域其他现有标准相比最大的特点之一。

SIP协议的提出和发展，是伴随着Internet的发展而发展的，到目前为止它走过了一下几个阶段：

n1996年首先出现了SIP的概念，这时SIP的主要应用是针对Internet上的各种文本应用，如电子邮件、文字聊天等；

n1999年3月，ITEF的多方多媒体会话控制(MMUSIC)工作组提出了RFC2543建议，供各厂商和机构讨论；

n1999年9月，SIP工作组从MMUSIC中分离并独立出来，成立了SIP工作组，并与2000年7月发表了SIP的草；

n2002年6月，ITEF的SIP工作组又发表了RFC3261建议，以取代RFC2543。 由于网络环境以及相关多媒体技术的不足，在SIP协议首次提出的时候，仅仅针对各种文本应用，随着技术的发展，并通过和IETF中IP电话工作组(IPTEL)、IP网中电话选路(TRIP)工作组等兄弟工作组配合工作，在SIP协议中大大加强了对多媒体通讯的支持。

由于Internet的飞速发展，在最近的两年时间内，SIP已经开始被ITU-T SG16、ETSI TIPON(欧洲标准化组织)，IMTE等各种标准化组织所接受，并在这些组织中成立了与SIP相关的工作组。特别是作为ITU-T SG16主要成员，在多年发展H323应用的基础上，针对SIP应用在视频领域的特点，提出了SIP的应用指导，并推出了相应的SIP协议栈，使得ITU的成员实现了这两种协议之间的互通性。

相关理论：

按逻辑功能区分，SIP系统由4种元素组成：用户代理，SIP代理服务器，重定向服务器以及SIP注册服务器。

lSIP用户代理：又称为SIP终端，是SIP系统中的最终用户，在RFC3261中将它们定义为一个应用。根据它们在会话中扮演的角色的不同，又可分为用户代理客户机(UAC)和用户代理服务器(UAS)两种。其中前者用于发起呼叫请求，后者用于响应呼叫请求。

lSIP代理服务器(SIP Proxy Server)：是一个中间元素，它既是一个客户机又是一个服务器，具有解析名字的能力，能够代理前面的用户向下一跳服务器发出呼叫请求。然后服务器决定下一跳的地址。

l重定向服务器(Redirect Server)：是一个规划SIP呼叫路径的服务器，在获得了下一跳的地址后，立刻告诉前面的用户，让该用户直接向下一跳地址发出请求而自己则退出对这个呼叫的控制。

lSIP注册服务器(SIP Register Server)：用来完成对UAS的登录，在SIP系统的网元中，所有UAS都要在某个登录服务器中登录，以便UAC通过服务器能找到它们。

下面是一个SIP呼叫建立过程的示意图：

SIP呼叫建立过程

1)SIP用户代理向SIP代理服务器发送呼叫建立请求(INVITE)；

2)SIP代理服务器向重定向服务器发送呼叫建立请求；

3)重定向服务器返回重定向消息；

4)SIP代理服务器向重定向服务器指定的SIP代理服务器发送呼叫建立请求；

5)被请求的SIP代理服务器使用非SIP协议例如域名查询或者LDAP等到定位服务器查询被叫位置；

6)定位服务器返回被叫位置(被叫SIP代理服务器)；

7)被请求的SIP代理服务器向被叫SIP代理服务器发送呼叫建立请求；

8)被叫SIP代理服务器向SIP用户代理(被叫)发呼叫建立请求(被叫振铃或显示)；

9)被叫用户代理向被叫SIP用户代理服务器发同意或拒绝；

10)被叫用户代理服务器向主叫代理服务器所请求的代理服务器发同意或拒绝；

11)主叫代理服务器所请求的代理服务器向主教代理服务器发同意或拒绝；

12)主叫代理服务器向主叫SIP用户代理指示被叫是否同意呼叫请求。

呼叫建立后双方根据协商得到的媒体和压缩算法等信息相互通讯。

SIP在设计上充分考虑了对其它协议的扩展适应性。它支持许多种地址描述和寻址，包括用户名@主机地址：被叫号码@PSTN网关地址：Tel:010-62281234普通电话的描述等。这样，SIP主叫按照被叫地址就可以识别出被叫在传统电话网上的位置，然后通过一个与传统电话网相连的网关发起并建立呼叫。SIP最强大之处就是用户定位功能。SIP本身含有向注册服务器注册的功能，也可以利用其它定位服务器DNS、LDAP等提供的定位服务来增强其定位功能。

SIP共规定了六种信令：INVITE、ACK、CANCEL、OPTIONS、BYE、REGISTER。其中INVITE和ACK用于建立呼叫，完成三次握手，或者用于建立以后改变会话属性；BYE用以结束会话；OPTIONS用于查询服务器能力；CANCEL用于取消已经发出但未最终结束的请求；REGISTER用于客户出向注册服务器注册用户位置等消息。

SIP协议支持三种呼叫方式：由用户代理服务机（UAC）向用户代理服务器（UAS）直接呼叫，由UAC在重定向服务器的辅助下进行重定向呼叫和由代理服务器代表UAC向被叫发起呼叫。

注：H.323和SIP协议的比较

H.323和SIP分别是通信领域与因特网两大阵营推出的建议。 H.323企图把IP电话当作是众所周知的传统电话，只是传输方式发生了改变，由电路交换变成了分组交换。而SIP协议侧重于将IP电话作为因特网上的一个应用，较其实应用（如FTP，E-mail等）增加了信令和QoS的要求，它们支持的业务基本相同，也都利用RTP作为媒体传输的协议。但H.323是一个相对复杂的协议。

H.323采用基于ASN.1和压缩编码规则的二进制方法表示其消息。ASN.1通常需要特殊的代码生成器来进行词法和语法分析。而SIP的基于文本的协议，类似于HTTP。基于文本的编码意味着头域的含义是一目了然的，如From、To、Subject等域名。这种分布式、几乎不需要复杂的文档说明的标准规范夫风格，其优越性已在过去的实践中得到了充分的证明（现在广为流行的邮件协议SMTP就是这样的一个例子）。SIP的消息体部份采用SDP进行描述，SDP中的每一项格式为=，也比较简单。

在支持会议电话方面，H.323由于由多点控制单元（MCU）集中执行会议控制功能，所有参加会议终端都向MCU发送控制消息，MCU可能会成为颈，特别是对于具有附加特性的大型会议；并且H.323不支持信令的组播功能，其单功能限制了可扩展性，降低了可靠性。而SIP设计上就为分布式的呼叫模型，具有分布式的组播功能，其组播功能不仅便于会议控制，而且简化了用户定位、群组邀请等，并且能节约宽带。但是H.323集是中控制便于计费，对宽带的管理也比较简单、有效。

H.323中定义了专门的协议用于补充业务，如H.450.1、H.450.2和H.450.3等。SIP并未专门定义的协议用于此目的，但它很方便地支持补充业务或智能业务。只要充分利用SIP已定义的头域（如Contact头域），并对SIP进行简单的扩展（如增加几个域），就可以实现这些业务。例如对于呼叫转移，只要在BYE请求消息中添加Contact头域，加入意欲转至的第三方地址就可以实现此业务。对于通过扩展头域较难实现的一些智能业务，可在体系结构中增加业务代理，提供一些补充服务或与智能网设备的接口。

在H.323中，呼叫建立过程涉及到第三条信令信致到：RAS信令信道、呼叫信令信到和H.245控制信道。通过这三条信道的协调才使得H.323的呼叫得以进行，呼叫建立时间很长。在SIP中，会话请求过程和媒体协商过程等一起进行。尽管H.323v2已对呼叫建立过程作了改进，但较之SIP只需要1.5个回路时延来建立呼叫，仍是无法相比。 H.323的呼叫信令通道和H.245控制信道需要可靠的传输协议。而SIP独立于低层协议，一般使用UDP等无法连接的协议，用自己信用层的可靠性机制来保证消息的可靠传输。

总之，H.323沿用的是传统的实现电话信令模式，比较成熟，已经出现了不少H.323产品。H.323符合通信领域传统的设计思想，进行集中、层次控制，采用H.323协议便于与传统的电话网相连。SIP协议借鉴了其它因特网的标准和协议的设计思想，在风格上遵循因特网一贯坚持的简练、开放、兼容和可扩展等原则，比较简单，但推出时间不长，协议并不是很成熟。