SIP 协议详解

SIP 协议详解

一、Sip协议简介：

SIP（Session Initiation Protocol，会话初始协议）是由IETF（Internet Engineering Task Force，因特网工程任务组）制定的多媒体通信协议。广泛应用于CS（Circuit Switched，电路交换）、NGN（Next Generation Network，下一代网络）以及IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）的网络中，可以支持并应用于语音、视频、数据等多媒体业务，同时也可以应用于Presence（呈现）、Instant Message（即时消息）等特色业务。可以说，有IP网络的地方就有SIP协议的存在。
SIP是类似于HTTP。SIP可以减少应用特别是高级应用的开发时间。由于基于IP协议的SIP利用了IP网络，固定网运营商也会逐渐认识到SIP技术对于他们的远意义。

1.1、 SIP协议会话建立的基本过程

主叫方A呼叫被叫方B：

• 步骤1：主叫方A发送INVITE请求到代理服务器；
• 步骤1：代理服务器发送100 Trying 响应主叫方A；
• 步骤3~6：代理服务器搜索被叫方B的地址，获取地址后转发INVITE请求；
• 步骤7~9：被叫方B生成的180 振铃响应，返回给主叫方A；
• 步骤10~12：被叫方B生成的200 OK响应，返回给主叫方A；
• 步骤13~17：主叫方A收到被叫方B200 OK响应后，向被叫方B发送一个ACK，会话建立；
• 步骤18~20：会话结束后，任何参与者（A或B）都可以发送一个BYE请求来终止会话；
• 步骤21~23：主叫方A发送200 OK响应来确认BYE，会话终止。

二、SIP消息体格式

SIP消息与Http相似，其由三部分组成：

• 请求行(request-line) or 状态行(status-line)
• 消息头(header)
• 正文(body)

2.1、请求行

请求行格式：Method Request-URI SIP-Version CRLF
请求行举例：INVITE sip: SIP/2.0 /r/n

Method
以下列出了六种消息Method方法：

Request-URI
指示请求的用户或者服务的地址信息

SIP-Version
请求和响应消息都需要包含SIP版本信息

2.2、状态行

状态行格式： SIP-Version Status-Code Reason-Phrase CRLF
状态行举例：SIP/2.0 200 OK /r/n

Status-Code状态码：
状态代码由3位数字组成，表示请求是否被理解或被满足。
状态代码的第一个数字定义了响应的类别，后面两位没有具体的分类。

第一个数字有五种可能的取值：

常用的状态码举例：

2.3、消息头

发送MESSAGE请求消息给192.168.100.02的2222端口

MESSAGE sip::2222 SIP/2.0

Call-ID: 
From: <sip:>;tag=-0037-708c9a5cba8dd878
To: <sip:>
CSeq: 1 MESSAGE
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.100.1:1111;branch=z9hG4bK--22bd7222
Max-Forwards: 30
Allow: INVITE,ACK,OPTIONS,BYE,CANCEL,REGISTER,INFO,UPDATE,PRACK,REFER,SUBSCRIBE,NOTIFY,MESSAGE
Contact: <sip:192.168.100.1:1111>
Content-Type: text/plain
Content-Length: 5

Hello

三、SIP消息举例

这里举两个例子：

• MESSAGE消息
• REGISTER消息

3.1、MESSAGE消息

发送MESSAGE请求消息给192.168.100.02的2222端口：

MESSAGE sip::6010 SIP/2.0

Call-ID: 
From: <sip:>;tag=-0037-708c9a5cba8dd878
To: <sip:>
CSeq: 1 MESSAGE
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.100.1:1111;branch=z9hG4bK--22bd7222
Max-Forwards: 30
Allow: INVITE,ACK,OPTIONS,BYE,CANCEL,REGISTER,INFO,UPDATE,PRACK,REFER,SUBSCRIBE,NOTIFY,MESSAGE
Contact: <sip:192.168.100.1:1111>
Content-Type: text/plain
Content-Length: 5

Hello

收到来自192.168.100.02的2222端口的返回消息：

SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.100.1:1111;branch=z9hG4bK--22bd7222
From: <sip:>;tag=-0037-708c9a5cba8dd878
To: <sip:>;tag=-002-3c18e810ab17c76f
Call-ID: 
CSeq: 1 MESSAGE
Allow: INVITE,ACK,OPTIONS,BYE,CANCEL,REGISTER,INFO,UPDATE,PRACK,REFER,SUBSCRIBE,NOTIFY,MESSAGE
Contact: <sip:192.168.100.02:54010>
Content-Type: text/plain
Content-Length: 11

Hello Hello

3.2、REGISTER消息

3.2.1 非鉴权注册消息

192.168.2.161机器发送注册消息给192.168.2.89服务器：

REGISTER sip:192.168.2.89 SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP 192.168.2.161:10586
Max-Forwards: 70
From: <sip:>;tag=ca04c1391af3429491f2c4dfbe5e1b2e;epid=4f2e395931
To: <sip:>
Call-ID: 
CSeq: 1 REGISTER
Contact: <sip:192.168.2.161:10586>;methods="INVITE, MESSAGE, INFO, SUBSCRIBE, OPTIONS, BYE, CANCEL, NOTIFY, ACK, REFER"
User-Agent: RTC/1.2.4949 (BOL SIP Phone 1005)
Event: registration
Allow-Events: presence
Content-Length: 0

当注册成功（回送200 OK）时，服务器发送的res消息参考如下：

SIP/2.0 200 OK

Via: SIP/2.0/UDP 192.168.2.161:10586
From: <sip:>;tag=ca04c1391af3429491f2c4dfbe5e1b2e;epid=4f2e395931
To: <sip:>;tag=-00834-14d0805b62bc026d
Call-ID: 
CSeq: 1 REGISTER
Allow: INVITE,ACK,OPTIONS,BYE,CANCEL,REGISTER,INFO,UPDATE,PRACK,REFER,SUBSCRIBE,NOTIFY,MESSAGE
Contact: sip:192.168.2.161:10586
Content-Length: 0
Expires: 3600

3.2.2 鉴权注册消息

当需要鉴权注册时

• 请求端192.168.2.161发送注册消息给192.168.2.89服务器
• 服务器对192.168.2.161发送“401 Unauthorized”信息给请求端，提示请求端需要带上鉴权信息重新注册
• 请求端带上鉴权信息后（带有“Authorization”头字段）重新向服务器注册
• 服务器验证鉴权头的正确性，如果鉴权成功，给请求端发送200 OK消息。若失败，继续发送401消息。

请求端192.168.2.161发送注册消息给192.168.2.89服务器

REGISTER sip:192.168.2.89 SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP 192.168.2.161:8021
Max-Forwards: 70
From: <sip:>;tag=efca469543ce4788a6a6a2c7b66cd01f;epid=de4504430d
To: <sip:>
Call-ID: 
CSeq: 1 REGISTER
Contact: <sip:192.168.2.161:8021>;methods="INVITE, MESSAGE, INFO, SUBSCRIBE, OPTIONS, BYE, CANCEL, NOTIFY, ACK, REFER"
User-Agent: RTC/1.2.4949 (BOL SIP Phone 1005)
Event: registration
Allow-Events: presence
Content-Length: 0

服务器对192.168.2.161发送401 Unauthorized信息给请求端，提示请求端需要带上鉴权信息重新注册：

SIP/2.0 401 Unauthorized

Via: SIP/2.0/UDP 192.168.2.161:8021
From: <sip:>;tag=efca469543ce4788a6a6a2c7b66cd01f;epid=de4504430d
To: <sip:>;tag=-001893-38ba013ba3dde36e
Call-ID: 
CSeq: 1 REGISTER
Allow: INVITE,ACK,OPTIONS,BYE,CANCEL,REGISTER,INFO,UPDATE,PRACK,REFER,SUBSCRIBE,NOTIFY,MESSAGE
Contact: <sip:192.168.2.89:14010>
Content-Length: 0
WWW-Authenticate: Digest realm="192.168.2.89", qop="auth", nonce="e17d377c3d2d9c343e26576a7fd04738481dfc10", opaque="", stale=FALSE, algorithm=MD5

请求端192.168.2.161通过Authorization头字段带上鉴权头信息，发送一个新的REGISTER消息：

REGISTER sip:192.168.2.89 SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP 192.168.2.161:8021
Max-Forwards: 70
From: <sip:>;tag=efca469543ce4788a6a6a2c7b66cd01f;epid=de4504430d
To: <sip:>
Call-ID: 
CSeq: 2 REGISTER
Contact: <sip:192.168.2.161:8021>;methods="INVITE, MESSAGE, INFO, SUBSCRIBE, OPTIONS, BYE, CANCEL, NOTIFY, ACK, REFER"
User-Agent: RTC/1.2.4949 (BOL SIP Phone 1005)
Authorization: Digest username="01062237493", realm="192.168.2.89", qop=auth, algorithm=MD5, uri="sip:192.168.2.89", nonce="e17d377c3d2d9c343e26576a7fd04738481dfc10", nc=00000001, cnonce="12660455546344082314666316435946", response="f57e47ce03162293b9ced07362ce2b79"
Event: registration
Allow-Events: presence
Content-Length: 0

服务器验证鉴权头的正确性，如果鉴权成功，给请求端发送200 OK消息。若失败，继续发送401消息

SIP/2.0 200 OK

Via: SIP/2.0/UDP 192.168.2.161:8021
From: <sip:>;tag=efca469543ce4788a6a6a2c7b66cd01f;epid=de4504430d
To: <sip:>;tag=-001894-a5eb977c8969aa51
Call-ID: 
CSeq: 2 REGISTER
Allow: INVITE,ACK,OPTIONS,BYE,CANCEL,REGISTER,INFO,UPDATE,PRACK,REFER,SUBSCRIBE,NOTIFY,MESSAGE
Contact: sip:192.168.2.161:8021
Content-Length: 0
Expires: 3600

四、CPIM消息格式

SIP协议中MESSAGE消息的扩展使得SIP能够支持IM通信。
MESSAGE消息的消息体可以是任何MIME类型的消息体，包括message/cpim（见RFC3860）格式

五、参考：

CPIM消息格式
https://www.xuebuyuan.com/1929719.html

========== THE END ==========