SIP协议

SIP协议（共9篇）

SIP协议 篇1

SIP协议全称为Session Initiation Protocol, 是一个基于IP协议的应用层的信令控制协议, 用于创建、变更和结束一个或多个参与者的会话。SIP消息由首行, SIP头域和一个可选的SIP消息体组成。SIP信令消息借鉴HTTP表达方式, 这种表达方式为恶意分子构造SIP消息提供了便利, 也因为该原因, 让SIP协议的安全防御成为一个比较复杂的问题。本文给出了基于SIP协议网络应用的安全目标, 对基于SIP协议的网络中常见的安全威胁进行分类。在此基础上提出相对应的安全防御措施, 目标就是为基于SIP协议的网络应用提供一个安全的发展环境。

1 安全目标

SIP协议为网络提供的多媒体会话的信令、媒体安全可靠的传输。但是, 在传输过程中会遇到恶意的篡改, 窃听, 伪装, 注入等恶意行为。基于SIP协议的应用网络应该满足以下安全目标。

机密性 (Confidentiality) 它是指在基于SIP协议的网络中的相关数据信息不会泄露给非授权的用户或实体。即信息只能够被授权的用户所使用, 它是保护网络系统安全的重要手段。完整性 (Integrity) 它是指网络中的相关数据信息未经授权保持不变的特性。即网络中的数据信息在传输过程不会被篡改、删除、伪造、重放等破坏。可用性 (Availability) 它是指当网络中的信息可以被授权用户或实体访问, 并且可以根据需要使用的特性。即网络信息服务在需要时, 准许授权用户或实体使用, 或者当网络部分受到破坏需要降级使用时, 仍可以为授权用户或实体提供有效的服务。可认证性 (Authentication) 它是指应提供高安全级别的认证机制、阻止非法用户获取用户权限, 使非浅语用户无法在基于SIP协议的网络上完成注册。可控性 (Controllability) 它是指对网络信息的传播和内容具有控制能力的特性。它可以保证对网络信息进行安全监控。

2 威胁分类

2.1 监听攻击。

监听攻击主要威胁通信各方的信息的机密性。由于SIP消息基于文本格式, 在实际应用中, 常常以明文的形式进行应用。恶意分子使用诸如Wireshark等抓包工具, 可以非常容易的捕捉信令消息。较为容易地获取了会话双方的相关信息。应该说, 这种缺陷是基于IP传输系统的SIP协议本身固有的协议缺陷, 通过技术手段直接避免该问题的发生。监听攻击直接影响了基于SIP协议的网络系统的机密性。SIP协议是一个引导性的应用层协议, 其引导的应用媒体协议常常使用的RTP协议。恶意分子可以通过检测网络中的数据流量, 可以通过不断的解码尝试探测出具体应用。

2.2 SIP解析器攻击。

SIP解析器是SIP协议栈的子模块。它是SIP信令消息通信系统最核心的信令组成部分, 负责所有输入/输出信令消息的处理, 构造消息字段信息。换句话说, SIP解析器出现问题将会严重影响基于SIP格式所有消息的交互。但在实际使用过程中, 由于SIP协议的版本以及应用厂家对其理解的程度的偏差, 常常出现异构或者不符合国际规范等问题。我们称这种SIP信令消息为畸形消息。对于一个闭环的成熟信令解析器, 应该具备放弃畸形信令消息的能力, 保障基于SIP信令系统的稳定性。常见的SIP解析器攻击有以下几种:2.2.1 SIP多字段信令攻击。在SIP信令消息中, 某字段多次重复出现, 常见的多个From/To/Contact/Via等字段, 在一定程度上增加了解析器解析的复杂度, 会对整个通信系统造成影响。2.2.2异编码SIP信令攻击。在SIP消息传输过程中包含一些实际上并不存在的字符或字段, 解析器无法正常识别该字符或字段。这个攻击成为异编码SIP信令攻击。2.2.3超长SIP信令攻击。SIP消息的长度超过了正常的字符数, 可能是某些字符连续出现、数字的超长等, 如超长的Call-ID, Tag字段等。

2.3 应用层泛洪攻击。

泛洪攻击主要是通过大量的持续性的应用层SIP信令攻击, 消耗系统资源, 最终导致通信系统的服务瘫痪的攻击方式。由于SIP信令的主要应用场合为互联网环境, 因此应用层泛洪攻击是互联网应用比较常见的威胁。攻击者在较短时间向SIP应用网络系统发起大量信令请求 (如INVITE、REGISTER请求等) , 达到增加通信系统负载来实现拒绝服务 (DOS) 目的。恶意用户会向CSCF节点发送大量伪造的REGISTER请求, 迫使CSCF执行占用资源并进行计算, 消耗CSCF节点大量内存资源, 最终到达拒绝服务 (DOS) 目的。当然, 除了REGITER请求外, 还有INVITE、OPTION等SIP请求具有同样占用系统资源而达到拒绝服务 (DOS) 。

2.4 伪装攻击。

恶意份子通过监听等手段获得SIP信令在交互过程中的信息。通过技术, 可以将服务器伪装成SIP信令交互的中间节点, 与核心网节点进行敏感信息监控、恶意盗打等行为。一般来说, 伪装节点为PCSCF节点。

2.5 SQL注入攻击。

SQL注入攻击广泛存在于各类互联网应用之中。特别在基于文本的信令消息系统中, 进行SQL注入攻击。例如, 在REGIGSTER信令消息中的Authorization字段中, 包含SQL注入语句, 若S-CSCF节点不进行拦截丢弃处理, 信令消息将会转发至HSS数据库节点执行, 造成重要的用户信息泄露。

3 防护措施

对于监听攻击的防护措施方法较多, 最有效的方法是对应用层数据进行加密, 即使恶意分子截取到数据, 但会因为没有解密的专用的秘钥而无法将数据解密, 进而失去监听的意义。但应注意的一点是秘钥的安全管理非常关键, 因为恶意分子会为了经济利益不择手段地获取秘钥。

SIP协议解析器攻击防御的关键在于服务器确定消息是否符合协议语法。如果不符合, 即对“畸形”的信令消息必须丢弃。实际上这对SIP协议服务器要求较高, 对于全IP端到端的通信系统, 详细分析应用层内容, 就会影响全IP端到端通信的时延, 甚至影响到如语音业务这种对时延非常敏感的业务质量。因此防御解析器攻击的算法尤为重要。由Geneiatakis等人提出的签名检测系统的效率非常高, 是比较理想的算法之一。

在SIP信令消息的网络中应重点防御洪泛攻击, 洪泛攻击被认为是最严重的互联网应用威胁之一。SIP信令应用层的泛洪防御可以使用如下方法, 对IP接入地址的请求个数进行统计, 单个IP地址在每秒200条请求及以上的情况下, 就应该将该IP地址置于“黑名单”中, 系统不再响应该IP地址所发送的请求消息。

另外, 对于伪装攻击和SQL注入攻击防御思路基本一致, 就是使用双向鉴权的方式进行防御。对于SIP协议的双向鉴权, 通用的方法就是使用AKA (Authentication and Key Agreement, 鉴权和密钥协商) 鉴权。一方面网络对用户进行鉴权, 防止非法用户占用网络资源。另一方面, 用户对网络进行鉴权, 防止用户接入了非法的网络, 可以有效地防御伪装攻击和SQL注入攻击。

4 结论

本文给SIP协议的安全目标, 对基于SIP协议的应用网络常见的安全威胁分类分析, 并给出了相应的防御措施。本文内容都是基于当前的通信网络应用技术研究, 希望会对SIP协议的广泛应用起到一定积极作用。

SIP协议 篇2

1、自动回呼功能。

启用该功能后，如果您呼叫的对象没有接听到电话，系统会记录下此次呼叫，一旦对方使用了VOIP电话，系统就会判定该对象已经回来并向双方的电话发起振铃，摘机后就可以建立通话。该功能解决了中国人不爱使用电话留言功能的问题。

2、语音点播功能。

说明如下：

1、将重要文件或通知录制成文件存放在VOIP系统中并挂接上特殊的号码，用户只要拨打该号码并输入密码验证，就可以收听录音；

2、如果企业有常用的培训录音，也可以放在系统中，用户拨打培训电话号码，就可以远程反复收听培训录音了；

3、对于紧急重要的通知，也可以通过系统制作录音，并通过群呼的方式向所有VOIP话机呼叫。

3、企业统一通信录应用。

公司内部网页可集成“企业统一通信录”，其中包含各部门员工通信录名片，甚至合作单位通信录名片，通讯录名片可以链接多个用户号码（如VOIP分机号码、普通固定电话号码、移动手机号码等）。

员工上班时以专有用户身份登录系统，除了可以查询公共通讯录外，还可以建立自己私人的通讯录。员工需要电话呼叫同事或客户时，只需要在“企业统一通信录”上找出呼叫对象，点击后，双方听到电话振铃后摘机便可开始对话。

该应用革新了企业的通信管理概念，避免了传统电话通信中找号码、拨电话的麻烦，解决了企业传统通信录在更新、管理过程中容易泄密的问题。

4、邮件自动呼叫应用

将企业的邮件系统集成自动呼叫功能，员工在阅读邮件的时候，只需点击邮件相关人员，系统就可在该员工和相关人员之间建立语音连接，甚至可同时连接多方电话，组成电话会议共同讨论邮件内容。

该应用的显著特点是提高业务处理效率。员工不必翻查通信录，直接点击相关联系人即可快速解决问题。

5、电话会议应用。

系统提供基于Web的电话会议系统，该系统以功能模块方式集成在软交换服务器中，不需要额外添加电话会议设备。

利用此套电话会议系统可方便的召开跨部门、跨地区会议，而无需占用会议室、无需长途旅行费用开支、无需向运营商支付通讯费用。

此外，针对黑龙江人寿目前应用的PLOYCOM和AVCON视频会议系统，VOIP通信系统也可以通过三种方式实现其价值：

第一种，由于PLOYCOM能够提供模拟接口，所以VOIP系统可通过语音网关的模拟接口与之对接，作为VOIP系统的任何一部分机都可以加入视频会议系统（只有语音）；

第二种，通过PLOYCOM和AVCON视频会议系统的媒体服务器所提供的标准H.323协议，与VOIP系统互联也可加入视频会议系统（只有语音）。

第三种，由于视频会议系统价格昂贵，在部署时只是有针对性的部署在重点地市。而相对来讲VOIP通信系统所提供的电话会议成本低、部署广，可以作为视频电话会议系统的一个有效补充。

6、网络安全。

1、号码认证体系。我们的系统提供了严格的号码认证体系，除了针对用户名、密码进行认证外，还可以针对对方的IP地址进行认证。

2、加密体系。我们的系统有一套非常完善的加密措施来保证通话安全。

3、跨网间通话质量保证。我们的系统有措施确保在不同网络运营商之间通话质量良好。

7、电话录音功能。

保险行业通常有一些业务是需要录音的，比如电话回访，目的是保证回访员的工作质量；此外对于一些催款部门，电话录音也可以作为催款参考凭据。我们的系统可以方便实现这种应用，软交换服务器录音后可保存当本地硬盘。服务器上安装数据库工具，可以实现对录音文件的查询管理。如果录音文件过大，还可以设置定期将录音文件传送到公司其它存储设备上。

8、“帮助单系统”自动呼叫应用。

给IT部门的“帮助单系统”集成自动呼叫功能，当IT部门员工收到“帮助请求单”后，可以直接点击帮助请求人，系统将自动呼叫并接通对方电话。

9、IT部门专用Call Center 该应用利用软交换服务器集成的多级可编程IVR功能，可以把企业IT应用系统的故障帮助请求分门别类，分别引导；企业员工只需要拨打IT部门公布的服务号码（VOIP号码），其呼叫请求即被引导、转接到合适的IT服务坐席或语音录音。通过“IT部门专用Call Center”应用，可以将各地市人寿分公司的IT部门员工都纳入到统一的服务体系，实现多中心联网服务，形成网络服务的优势。

该应用无需特别的设备投资，却可以充分利用各地区的IT人力资源，给企业创造更多的服务价值，体现IT部门高效、完美的服务形象。

SIP协议 篇3

【关键词】VOIP; H.323; SIP

中图分类号:TP393.04 文献标识码:A 文章编号:1009-8283(2009)05-0117-01

1 VOIP技术简介

VOIP的英文全稱是“Voice over Internet Protocol ”,它以 IP 数据网络为传输平台,对模拟的语音信号进行数字化,并进行压缩、打包等一系列特殊处理后进行传输。由于压缩后每个普通电话传输速率约占用8～ 11 kbit/s 带宽,再加上分组交换的计费方式与距离的远近无关,因此与普通电信网同样使用传输速率为 64 kbit/s 的带宽相比,VOIP既可以节省大量的长途话费,又可以节省带宽,增加同时通话的进程数。voip在近年来发展迅速。

2 H.323和SIP协议比较分析

在传统电话系统中,一次通话从建立连接到释放连接都需要一定的信令配合完成。在IP电话系统中,寻找被叫方的地址,建立双方的应答,按照彼此的数据能力发送数据,也需要相应的信令系统,称为信令协议。目前VOIP技术最常用的话音建立和控制信令的传输协议有H.323(无QoS保证的分组网络上的多媒体通信系统标准)和SIP协议(Session Initiation Protocol,会话发起协议)。

H.323和SIP作为VOIP实现实时IP呼叫和多媒体通信业务的两大协议,它们的共同目的都是为实现多媒体通讯。二者都是利用RTP(real-timetransport)作为媒体传输的协议,对IP网络电话系统(VOIP)信令提出了完整的解决方案。但随着协议向纵深发展和网络的快速膨胀,二者的发展和竞争也在深化,有必要对此作分析。

2.1 H.323与sip 起源比较

H.323的提出比SIP要早,它在管理控制和QoS(服务质量管理)机制上比SIP更加严格 。H.323协议的提出的根本动力来自于“三网合一”。当IP技术和因特网技术发展迅猛时,迫切要求一个没有严格QoS保障的可以实现多媒体通讯的网络。于是在1996年由ITU-T 国际电信联盟第16研究组制定的第一版的H.323协议应运而生了。 H.323协议保证了无QOS保证的分组网络(如IP网络等)的语音、图像和数据的点到点或点到多点的多媒体通信,它是通信领域的协议。而SIP协议是基于计算机和网络的多媒体通信协议,由Internet标准化组织IETF(Internet Engineering Task Force)在充分参考H.323后而制定了SIP协议。 IETF提出的IP电话信令协议,它可以同软交换机(SoftSwitch)进行通信,整合传统的语音及增值服务,并提供最新的即时通信服务以及IP网络上的视频服务。在Internet飞速发展的情况下,与H.323相比,它更加简单,扩展性更好,和Internet应用更加紧密,可见这是个处于因特网领域的协议。

2.2 设计风格比较

H.323协议采用了综合业务数字网ISDN(Integrated Service Digital NeTwork) 的设计思想,它由ITU (国际电信联盟)提出,在呼叫控制和信令方面是一种分层、主从、集中处理和管理的控制方式。它试图把IP电话当作众所周知的传统电话。只在传输方式上,H.323协议由电路交换变换为分组交换,而且不同设备、不同厂商之间可以进行互相操作,用户不必考虑兼容性问题,可以为用户提供取代普通电话的VOIP业务和视频通信业务。

SIP协议则是作为一个IETF提出的标准,它主要是将IP电话作为因特网上的一个应用,很大程度上借鉴了其它各种广泛存在的Internet协议的设计思想,如HTTP(超文本传输协议)、SMTP(简单邮件传输协议)等,所以SIP协议本身也是一个文本协议。

2.3 消息的编码方法不同

H.323协议对编解码协议的支持必须是ITU-T严格标准定义的,采用基于ASN.1和压缩编码规则的二进制方法来表示其消息。ASN.1通常需要特殊的代码生成器来进行词法和语法的分析,比较繁杂。 而SIP有能力支持任何编解码协议,又因为SIP是基于文本的,所以对以文本形式表示的消息的词法和语法分析就很简单, 如From、To、Subject等域名,根本不需要复杂的说明。

3H.323与sip 应用领域和发展前景

由于H.323协议比较成熟,并与传统的电话网相连,目前,包括我国在内的许多国家都采用H.323作为IP电话网关之间的协议。而且H.323特别适合分级分域网络结构,当前的专业视讯会议也多采用H.323协议,这样就可以进行严格的集中控制,可靠性较高。另外H.323协议便于计费,对宽带的管理也比较简单、有效。

但H.323是由多点控制单元(MCU)集中执行大型会议控制功能,其信令控制功能也必然存在一些问题:如 MCU模块一般同通信终端应用程序集成在一起,那么如果提供MCU功能的会议某一参与方决定退出通话,并结束应用程序的运行,整个多方会议也将被终止。而且所有参加会议的终端都向MCU发送控制消息,MCU可能成为瓶颈,相应降低了呼叫处理能力。另外H.323不支持信令的组播功能,其单播功能限制了可扩展性。

SIP则相反,SIP在设计上就使分布式的呼叫模型,具有分布式的组播功能,其组播功能不仅便于会议控制,提高了通信规模和复杂情况的适应能力,而且加快用户定位速度、群组邀请等,也能节约带宽。另外,在会议电话(如大规模视频通讯网络)方面SIP有很强的完善发展空间,会议终端和服务器的实现相对容易,成本也较低。所以目前SIP得到了很多方面的响应。

4 结束语

VOIP 技术经过多年的发展已慢慢成为语音技术发展的主流。虽然H.323协议与SIP协议分别提出了两套IP电话系统结构,之间也不可能完全兼容。但它们都为了实现语音、图像和数据的点到点或点到多点的多媒体通信。二者在以后的发展中必将得到更大的发展,为IP多媒体通信提供更加多元化的发展方向。

参考文献:

[1]黄嘉骊.从用户需求看VOIP宽带电话发展[J] .当代通信,2005(16).

SIP与H.323协议互通研究 篇4

1.1 SIP

SIP协议[1]是IETF定义的会话初始协议,它是一个应用层的控制信令协议,主要用于建立、修改、结束一方或者多方参与者的会话。SIP协议采用的是端到端的结构,主要适合于智能通信终端。

1.2 H.323

基于H.323协议[2]构造的IP电话网络结构主要包括多点控制单元(MCU)、网关(GW)、网守(GK)和终端等4个部分。通过这些单元能实现IP电话连接的建立和释放流程。

2 协议互通的关键技术

SIP和H.323系统之间的互通模型如图1所示,实现SIP和H.323之间互通的功能实体称为IWF (即Inter Working Function互通功能体)[3]。

2.1 IWF的功能

IWF主要提供地址解析和映射,消息映射,终端媒体能力协商和H.323与SIP网络的媒体编码算法映射,媒体通道打开和关闭,呼叫资源预留与释放等基本功能,这也是H.323和SIP互通所包含的几个重要方面[4]。

2.1.1 寻址和地址翻译

目前,H.323 v2版本支持的地址类型包括H.323端点编码、E164号码、Email地址、URL (统一资源定位)、Transport地址和Partynumber号码。SIP地址则采用URL结构来进行定义,SIPURL在SIP消息中可以用来指示主叫方地址、被叫方地址、重定向地址和请求的当前目的地址,分别置于SIP消息头部的From、To、Contact字段和Request-URL字段中。因此,SIP和H.323网络之间要实现互联互通,则IWF首先要实现对SIP和H.323网络之间的地址解析和映射,即IWF不仅要完成识别消息中所包含的地址类型,而且还要根据地址映射的规则将其变换为对端地址类型。

2.1.2 消息映射

SIP侧和H.323侧信令消息映射是IWF实现SIP和H.323互通功能的一项最关键技术。其中,SIP是采用文本方式进行编码的[5],而H.323协议则采用二进制方式进行编码。一般来说,消息映射包含着2个方面内容:①完成消息编码方式转换;②按照消息语义相同的规则进行映射。

2.1.3 能力协商

H.323协议采用H.245协议的TCS消息来描述主被叫双方媒体能力的协商,而SIP则采用会话描述协议(SDP)来描述主被叫双方媒体能力,其中SDP是作为SIP消息的消息体部分出现的。IWF在进行SIP和H.323协议映射过程中,应完成SIP网络侧和H.323网络侧的媒体编解码算法映射和媒体能力协商的功能。

2.2 协议互通过程

互通系统中底层包括SIP、H.323、SS7、MGCP等协议,IWF在此协议之上,实现不同协议的互通。本文主要研究前2个协议之间的互通。协议互通包括解析、映射、封装3个过程。底层协议实现解析(主叫方协议)和封装(被叫方协议)过程,映射过程由IWF实现。

2.2.1 解析

由发起端协议模块实现将主叫信息解析出来,保存为多种参数,比如主被叫IP地址、能力类别等,然后交给IWF (Inter Working Function)处理。

2.2.2 映射

每个业务的状态关系都有对应的状态机描述。根据发起端(主叫)的信息,IWF选择对应的状态机进行映射,并将状态分解成命令、参数,然后分别进行一对一映射、一对多映射、多对一映射等翻译,转换成被叫端协议的详细信息。这样就完成了映射的过程。

2.2.3 封装

被叫端协议根据IWF提交的详细参数,根据本身协议规则进行封装,并根据主叫提供的信息选择路由。IWF实现的核心过程就是消息之间的映射关系。

2.3 IWF的实现

IWF[7]主要用于协调、控制H.323协议栈和SIP协议栈的工作,对收到的消息进行翻译和转发。同时,它还负责实现SIP协议到H.323协议之间的地址翻译、消息映射及媒体能力交互这3方面的功能。IWF在启动后开始运行其工作线程,定时轮询其消息队列。消息队列里的消息来自H.323协议栈和SIP协议栈,它们将收到的消息进行解析后把解析的结果放置到IWF的消息队列。如果IWF的工作线程检测到消息的队列非空时,它会取出队列中的消息,进行适当操作,并将操作后的结果放置到对应协议栈的发送队列。

互通系统开始运行时最先启动的是IWF,由IWF初始化H.323协议栈和SIP协议栈,并开始运行其工作线程,该工作线程开始定时轮询IWF的消息队列。H.323协议栈和SIP协议栈被初始化后开始运行其监听线程和发送线程,监听来自各自网络的呼叫,发送线程发送协议栈中发送队列中的消息。如果H.323协议栈和SIP协议栈的监听线程收到一个来自本方网络的呼叫,它将把此呼叫连接交付给其新创的一个子线程去处理,然后继续监听相应端口。那个新创的子线程开始处理该呼叫连接,在接收到消息后调用本方的协议栈对该消息进行解析,并把解析的结果放置到IWF的消息队列中。如果IWF的工作线程在定时轮询到消息队列不为空时,生成或唤起一个子线程取出队列中的消息,进行翻译与映射并将结果放置到该消息另一方网络的发送队列中,发送线程读出需要发送的消息发送到目标服务器,如果该消息不是最终的释放呼叫消息,那么该IWF的子线程将不会被销毁而是被挂起,以供此呼叫下一消息到来的时候再唤起该子线程处理,而此子线程中还保存了该呼叫的一些信息。每个子线程都有一个超时保护器,以防止无效连接导致消耗系统资源的情况。这就是互通系统运作的基本流程。系统中各线程如图2所示。

3 互通测试

互通测试主要检测是否能够实现SIP网络与H.323网络的互通。根据国家标准«软交换设备总体技术要求》和《软交换设备测试方法》中对软交换中协议互通功能的测试项,分别对正常呼叫的建立流程、释放流程、遇忙流程、号码错误流程等进行了测试,设备达到了标准要求。

测试环境由5台电脑组成,第一台电脑运行Microsoft公司的Netmeeting作为H.323终端,IP地址为:222.23.96.249;第二台电脑运行OpenH323 GateKeeper作为H.323网守,IP地址为:222.23.96.49;第三台电脑运行IWF作为互通功能体,IP地址为:222.23.96.165;第四台电脑运行Interaction SIP Proxy作为SIP的代理服务器,IP地址为:222.23.96.149;第五台电脑运行支持SIP协议的multimedia PC Client作为SIP终端,IP地址为222.23.96.164。

由H.323终端发起的呼叫,完成了从H.323终端经由H.323模块进入IWF,经过IWF对别名地址进行判断并对呼叫进行路由选择,转入SIP模块,由SIP模块呼叫SIP终端的呼叫。相反方向亦然。从抓取的信令包分析,IWF能够正确地解析来自H.323网络和SIP网络的消息,并正确地对消息进行翻译和映射。H.323终端和SIP终端能够使用IWF建立连接进行互通。

测试结果表明,正常呼叫连接建立正确,两端话音清晰,振铃、回铃音、释放均正常。呼叫不成功时忙音、释放均正常。

通过测试,我们发现互通模块(IWF)能够很好地完成发现地址解析和映射、消息映射、终端媒体能力协商等协议互通中的关键问题。

摘要：在SIP网络出现之前,以IP网络为传输系统的H.323网络已得到广泛应用,因此,应用SIP网络时必须考虑SIP网络和H.323网络的互联问题。文章研究SIP网络与H.323网络互通的功能实体IWF(互通的功能实体称为IWF,即Inter Working Function互通功能体),经测试此方案是合理可行的。

关键词：会话初始协议,基于分组交换的多媒体通信系统,互通功能体,终端

参考文献

[1]RFC 3261,SIP:Session initiation protocol[S].

[2]RFC 3508,H.323 uniform resource locator(URL)scheme registration [S].

[3]沈鑫剡.多媒体传输网络与VoIP系统设计[M].北京:人民邮电出版社,2005.

[4]周海华.SIP原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2006.

[5]张智江,张云勇,刘韵洁.SIP协议及其应用[M].北京:电子工业出版社,2005.

[6]白建军,彭晖,田敏.SIP揭密[M].北京:人民邮电出版社, 2003.

SIP协议在IMS中的应用 篇5

基于SIP的IMS技术在移动网络的出现,与固网宽带软交换基于SIP的应用不谋而合,移动网络引入IMS的初衷是提供移动多媒体业务。但由于IMS采用了与固定宽带软交换相同的协议(SIP)和类似的架构,并且IMS的体系具有接入无关性、支持用户漫游等优点,给利用IMS实现网络融合带来了前所未有的契机。IMS网络具有开放化的特点。IMS完全采用端到端的SIP协议和其它IE11F的协议,这些协议本身具有开放性和良好的可扩展性,其目标是利用SIP协议来统一整合多媒体应用和个人通信,建立统一的业务平台,为运营商提供开放性的多媒体业务开发环境,独立于接入技术。

1 SIP协议的特点

IMS选用SIP协议主要是基于SIP协议的如下特点:

1.1 简单

SIP是一个点对点协议,是按重叠器方式工作的基于文本的信令协议。所以它只需要一个非常简单的(因此也高度可扩展的)核心网络。而将智能分布在网络的边缘,嵌入到端点(装有硬件或软件的终端设备)中去。SIP同HTTP和SMTP一样,是一种基于文本的协议。许多程序员都非常了解这个协议,他们发现SIP协议非常简单并且很容易排除故障。

1.2 可扩展

SIP的优势之一表现在其灵活性和扩展性上。这些扩展可以视为SIP工具包,每一个扩展将解决一个具体的问题。这些扩展都是以一种模块化的风格实现,并且所有的扩展都符合SIP设计原则,保证这些扩展都可以在会话期间建立协商。同时,SIP本身也是IETF的一个工具包,它和IETF其他的协议一起完成共同的任务,并且这些Internet的协议在一起可以用一种模块化的方式升级。

1.3 灵活

服务提供商使用SIP,不论媒体内容和参与方数量,用户都可以查找和联系对方。SIP对会话进行协商,以便所有参与方都能够就会话功能达成一致以及进行修改。它甚至可以添加、删除或转移用户。SIP能够连接使用任何IP网络(有线LAN和WAN、公共Internet骨干网、移动2.5G、3G和Wi-Fi)和任何IP设备(电话、PC、PDA移动手持设备)的用户。基于SIP的应用(如VOIP、多媒体会议、push-to-talk(按键通话)、定位服务、在线信息和IM)即使单独使用,也会为服务提供商、ISV、网络设备供应商和开发商提供许多新的商机。不过,SIP的根本价值在于它能够将这些功能组合起来,形成各种更大规模的无缝通信服务。

1.4 熟悉

SIP从类似的权威协议——如Web超文本传输协议(HTTP)、格式化协议以及简单邮件传输协议(SMTP)电子邮件协议一一演变而来,并且发展成为一个功能强大的新标准。

2 SIP协议在IMS的应用

IMS(IP Multimedia Subsystem)是IP多媒体子系统,是一种全新的多媒体业务形式,它能够满足现在的终端客户更新颖、更多样化多媒体业务的需求。目前,IMS被认为是下一代网络的核心技术,也是解决移动与固网融合,引入语音、数据、视频三重融合等差异化业务的重要方式。

3 IMS基于SIP进行业务处理

SIP(RFC3261)是IMS控制层的基本协议,与RTP/RTCP、SDP、DNS等协议配合,共同完成IMS中的会话建立及媒体协商。一旦建立会话,媒体流将使用RTP协议在承载层中直接传送,在一次绘画中可以灵活地交互多种媒体。

IMS提供了三种业务开放模式:SIP AS、IM-SSF以及OSASCS,通过IFC提供了通过OSA,IMS的业务除由运营商自己提供以外,还允许由第三方提供。OSA统一的触发控制。(Open Servers Architecture)是3GPP制定的统一的业务开放模型,OSA SCS(OSA Servers Capability Servers为第三方应用服务提供开放的和安全的使用网络资源的能力,提供网络能力的标准接口,开放网络能力,业务开发基于API而不是直接面对复杂的网络协议,屏蔽了网络协议的复杂性。为了给通信业务提供简单的API接口,Parlay论坛和3GPP以及ETSI组织紧密合作,已经制定电信网Parlay API。SIP和Parlay API的互通是在OSA-GW(Open Services Access-Gateway)实现的。OSA-GW也是属于IMS应用层的一部分。OSA-GW允许Parlay应用得到当前状态以及呼叫状态信息,建立拆除呼叫,处理呼叫分支。Parlay应用注册到OSA-GW,接入使用网络资源。

4 SIP协议在IMS中引入带来的问题

SIP不是万能的。它既不是会话描述协议,也不是提供会话控制功能。为了描述消息内容的负载情况和特点。SIP使用Internet的会话描述协议(SDP)来描述终端设备的特点。SIP自身也不提供服务质量(QOS)。

SIP只是建立和断开“会话”,而对正在进行的会话管理甚微。在无线通信中,正在通话的一方可能会因为特殊的无线情况而从网络上“消失”。最常见的是,用户可能走出“覆盖范围”,电池也可能没电,这样通信设备可能离开网络,从而中断了来自该设备的实时传输协议(RTP)流。另一端的通话用户能很容易发现这种情况,并挂断电话。但诸如语音邮件和其它IVR应用等自动接口却无法识别这种情况,因此可能无法切断通话并腾出资源用于其它呼叫。

SIP不是一种适于无线通信的协议。需要有一种方法增强管理运行在相同架构上的SIP和非SIP应用之间的互动,提供对SIP和非SIP应用更好的策略控制,并对每个用户的网络资源进行监管,包括QOS(服务质量)、账目、移动、安全、包流优化(PFO)和接入控制。现在我们确实有许多非SIP应用运行在同一网络上,今后也是如此。一些为3G运营商带来巨大收益的应用不一定基于SIP(比如,多媒体信息服务、视频流、游戏和协作等等)。

5 展望

美国Verizon Wireless日前发表了新一代规格IMS的扩展构想。IMS用于在移动体通信中实现基于IP的多媒体通信。IMS的一般性目标是既保持基于SIP,又在手机分组网中实现新的多媒体服务功能。此次的A-IMS将争取使非SIP支持终端也能使用IMS提供的多媒体服务,并强化安全功能。

摘要：首先介绍了SIP协议的特点,然后讲了SIP在IMS中的应用以及SIP引入IMS后带来的问题和目前的研究状况。

关键词：SIP,IMS,应用

参考文献

[1]林美玉.SIP协议在软交换中的研究[J].电信网技术,2006(4):13-17.

[2]司端锋,韩心惠.SIP标准中的核心技术与研究进展[J].软件学报,2005,16(2):239-250.

sip协议在软交换中的应用 篇6

1 软交换

软交换的概念最早起源于美国。当时在企业网络环境下, 用户采用基于以太网的电话, 通过一套基于PC服务器的呼叫控制软件 (Call Manager、Call Server) , 实现PBX (Private Branch e Xchange, 用户级交换机) 功能 (IP PBX) 。对于这样一套设备, 系统不需单独铺设网络, 而只通过与局域网共享就可实现管理与维护的统一, 综合成本远低于传统的PBX。由于企业网环境对设备的可靠性、计费和管理要求不高, 主要用于满足通信需求, 设备门槛低, 许多设备商都可提供此类解决方案, 因此IP PBX应用获得了巨大成功。受到IP PBX成功的启发, 为了提高网络综合运营效益, 网络的发展更加趋于合理、开放, 更好的服务于用户。业界提出了这样一种思想:将传统的交换设备部件化, 分为呼叫控制与媒体处理, 二者之间采用标准协议 (M G C P、H 2 4 8) 且主要使用纯软件进行处理, 于是, S o f t Switch (软交换) 技术应运而生。软交换概念一经提出, 很快便得到了业界的广泛认同和重视, ISC (International Soft Switch Consortium) 的成立更加快了软交换技术的发展步伐, 软交换相关标准和协议得到了IETF、ITU-T等国际标准化组织的重视。

2 SIP协议介绍

会话初始化协议SIP (Session Initiation Protocol) 是一个面向Internet会议和电话的简单信令协议。SIP协议是应用层信令协议, 定义了用户间交互式媒体会话的发起, 修改和终止过程, 它的主要目的是为了解决IP网中的信令控制, 以及同软交换机的通信, 从而构成新一代的通信平台。SIP协议最早由是由MMUSIC IETF工作组在1995年研究的, 由IETF组织在1999年提议成为的一个标准。SIP主要借鉴了Web网的HTTP和SMTP两个协议。目前仍在不断的发展之中。

SIP协议可用于发起会话, 也可以用于邀请成员加入已经用其它方式建立的会话, 同时SIP协议的编码采用的是最基本的文本编码, 使得它的通用性和保密性得到了很大的提升。同时SIP协议在信息交互时采用事务机制, 每一个请求触发Server的操作方法, 请求和响应构成一个事务, 事务间彼此独立。在传输方面SIP协议承载在IP网, 网络层协议为I P, 传输层协议可用T C P或U D P, 推荐首选U D P。

用SIP来建立通讯通常需要有六个步骤 (如图1所示) :

(1) 登记, 发起和定位用户;

(2) 进行媒体协商--通常采用SDP方式来携带媒体参数;

(3) 由被叫方来决定是否接纳该呼叫;

(4) 呼叫媒体流建立并交互;

(5) 呼叫更改或处理;

(6) 呼叫终止。

这六个步骤需要会话发起者A与代理服务器, 代理服务器与会话接受者B之间进行11次会话协商, 分别为:

(1) 用户摘机发起一路呼叫, 终端代理A向该区域的代理服务器发起lnvitc请求;

(2) 代理服务器通过认证/计费中心确认用户认证已通过后, 检查请求消息中的Via头域中是否已包含其地址。若已包含, 说明发生环回, 返回指示错误的应答;如果没有问题, 代理服务器在请求消息的Via头域插入自身地址, 并向lnvitc消息的To域所指示的被叫终端代理B转送lnvitc请求;

(3) 代理服务器向终端代理A送呼叫处理中的应答消息, 100Trying; (4) 终端代理B向代理服务器送呼叫处理中的应答消息, 100Trying; (5) 终端代理B指示被叫用户振铃, 用户振铃后, 向代理服务器发送180Ringing振铃信息;

(6) 代理服务器向终端代理A转发被叫用户振铃信息;

(7) 被叫用户摘机, 终端代理B向代理服务器返回表示连接成功的应答 (2000K) ;

(8) 代理服务器向终端代理A转发该成功指示 (2000K) ;

(9) 终端代理A收到消息后, 向代理服务器发ACK消息进行确认;

(10) 代理服务器将ACK确认消息转发给终端代理B;

(11) 主被叫用户之间建立通信连接, 开始通话。

3 结语

SIP协议在软交换网络中的应用范围非常广泛。但是现在SIP对许多传统业务的支持能力还是有限, 所以对SIP协议的研究也是任重而道远。由于SIP易于扩展的特性, 不同厂家的实现难免有许多自己的发挥, 也加大了SIP协议互通的难度。但是无论如何, SIP的诸多优点还是有目共睹的, SIP在软交换网络中的应用必然越来越广泛。

参考文献

[1]强磊等编著.基于软交换的下一代网络组网技术[M].人民邮电出版社, 2005.

SIP协议 篇7

IMS(IP Multimedia Subsystem)是3GPP Release5版本中提出的支持IP多媒体业务的子系统,采用SIP作为核心呼叫控制协议,在通用移动通信系统分组域基础上为3G移动多媒体移动终端提供多媒体呼叫控制业务,SIP(Session Initiation Protocol)是按客户端/服务器方式工作的基于文本的信令协议,IMS使用SIP呼叫控制机制来创建、管理和终结各种类型的多媒体业务。SIP是IMS的基本控制协议,除SIP协议外,IMS还包括其它协议,是一个融合了数据、语音和移动网络的体系,建立在一整套协议的基础上,IMS将它们结合起来并加以增强,以实现在通用移动通信系统(UMTS)分组交换域上的实时业务。

二、SIP协议

SIP(Session Initiation Protocol):会话发起协议,由IETF组织于1999年提出,它是一个在基于IP网络中,特别是因特网这样一种结构的网络环境中,实现实时通信应用的一种信令协议。其中的会话指用户之间的数据交换,数据可以是普通的文本数据,也可以是经过数字化处理的音频、视频数据、应用数据等,故其应用具有很大的灵活性。

三、IMS

IMS(IP Multimedia Subsystem):IP多媒体子系统,核心思想是在3G核心网中支持多媒体会话以及其它基于SIP的业务,主要目的是将蜂窝移动通信和互联网技术相结合起来,能提供综合业务的下一代通信网络,独立于接入和承载技术,即IMS采用了SIP协议与接入的无关性。

四、SIP协议在IMS中的基本应用

4.1 IMS中使用的SIP模型简介

在SIP模型中,为了建立起一个会话过程,用户代理客户端向用户代理服务器发起请求,请求通过代理服务器在网络中路由,注册服务器因为要提供用户代理的位置信息,因而需要将SIP地址映射成IP地址。IMS中的代理服务器和注册服务器即为CSCF(Call Session Control Function)呼叫会话控制功能的网络实体,CSCF作为多媒体业务服务器,可以控制实现实时多媒体业务,并通过M G C F以及M G W和S G W,实现与传统PSTN/ISDN的互通。CSCF采用SIP协议来实现上述控制功能。IMS包括三种呼叫/会话控制功能,代理C S C F(P-C S C F)、问讯C S C F(I-CSCF)、服务CSCF(S-CSCF)。P-CSCF是移动用户接入IMS的SIP代理服务器,用户接入IMS网络时的第一个接入点;I-CSCF:运营域的入口SIP代理服务器,是运营商网络中的所有节点与网络的某一用户或漫游到此运营商的服务区的用户通信的联系点;I-CSCF将归属网络的拓扑图对其它网络隐藏起来,并支持灵活地选择S-CSCF;S-CSCF执行对用户的会话控制服务,也作为SIP的注册服务器。

4.2 SIP在IMS中的基本应用

在移动通信领域中IM S提供的连在CSCF上的业务应用,根据采用的不同应用服务器,分为三种业务平台:①基于SIP的业务平台②基于OSA(Open Service Architecture)的业务平台③基于CAMEL(Customized Applications for Mobile Network Enhanced Logic)的业务平台。主要应用:①实时的端到端业务:直接呼叫、IM(即时消息)、视频聊天等;②非实时业务:点击呼叫(Click to Dial)、在线服务(Presence)、多媒体会议(Multimedia Conferencing)、数字传真、多媒体通信、VOD(视频点播)、可视电话、动态按钮业务(Dynamic Push Services)等,涵盖了丰富的实时和非实时的多媒体业务。典型应用如下:

⑴即时消息(IM)

即时消息在IMS中的范例是立即消息(immediate message),它使用SIP的MESSAGE方法来在通信双方之间接近实时地发送消息。在立即消息中,UE只需生成一个MSEEAGE请求,填入所需的内容(文字、声音、图片),并将请求URI(统一资源标识符)填写为接收者地址,然后在IMS中转发该请求,直到这个立即消息请求到达接收方用户的UE。

⑵在线服务(Presence)

在线含义:使自己的状态被别人可见,使别人的状态被自己可见,是一个互相的过程,在线的信息可以包括:个人和终端是否可以联系到;优选的通信方式;终端能力;当前的行为;位置等。在线状态服务不仅可以支持立即消息,还可以用于指示是否可以参与任何形式会话的能力,包括:语音呼叫、视频和游戏,所有的移动通信都将基于在线状态。

SIP通过一个“在线状态”服务包支持在线状态服务。在线状态实体使用PUBLISH方法上载在线状态信息,在IMS网络中,一个用户的在线状态信息可以通过多个实体来获得:可以是外部网络中的一个PUA、终端里的PUA、网络中作为一个实体的PUA。

⑶会议服务(Conferencing)

会议是多个参与者之间的交谈,会议不仅仅局限于音频,还可以是视频和文本,即多媒体会议,可以使用SIP来创建一个会议,这可以产生一个特定的会议。

会议状态的事件包(conference)用于了解会议参加者的状态变化,即用户可以通过这些通知来了解谁加入了会议,谁离开了会议,参加者可以通过这个事件包了解一个用户参加会议的状态以及会议的工具条。事件包提供用户状态的两个信息:用户当前的会议参加级别(标记为行为状态)、参加者进入或离开会议的方式(标记为历史状态)。

五、IMS中的SIP协议扩展

⑴.SIP压缩

IMS使用SIP呼叫控制机制来支持多媒体服务,SIP消息中含有大量的消息头和消息参数,包括扩展以及安全相关的信息,建立一个SIP会话过程比较冗长,涉及到编码方案和扩展的协商和服务质量的交互通知。当使用SIP呼叫控制时,为了加速会话的建立,3GPP要求UE和P-CSCF完成SIP消息的压缩和解压缩。

⑵.安全性

IMS安全体系包括的模块:网络域安全(NDS);IMS接入安全。基于SIP的服务的接入安全是一个自我完备的单元,它采用的安全参数是从UMTS认证和密钥协商(AKA)协议中获得的。

ISIM(IP多媒体服务身份模块)存储了共享密钥和相应的AKA算法,并且通常被嵌入到一个基于智能卡的设备中,此模块采用AKA参数作为输入,并输出计算得到的AKA参数和结果,AKA参数会映射给SIP使用的HTTP-Digest验证。而且,IMS需要对经过空中接口从UE传来的消息进行完整性检查。因此,它不会把真实的共享密钥暴露给外界。所以采用这种方式在一定程度上提高了IMS系统的安全性。

⑶.私有包头的使用

SIP注册过程的目的是建立用户的当前IP地址与用户的公共用户身份(SIP URI)之间的对应关系。此过程中,涉及到从UE到P-CSCF,从P-CSCF到I-CSCF,从I-CSCF到S-CSCF,然后在S-CSCF出注册,IMS需要在UE和CSCF之间或者是CSCF与CSCF之间,将一些移动网特定信息在消息中传输,这些信息就是在私有包头中传送的。

⑷.Precondition(预处理能力)

为了给会话预留网络资源,网络需要知道被叫方的IP地址、端口及会话参数,为了解决被叫方只有在会话建立以后才会被振铃通知到的问题,引入了预处理的SIP扩展。IMS通过使用位于GGSN和P-CSCF之间的Go接口,完成对媒体资源的策略控制。在IMS层面确保指定的IMS媒体业务流的Qo S、源地址和目的地址与协商的值相匹配,这就需要IMS(控制平面)和GPRS网络(用户平面)之间的沟通,基于这个目的引入了Go接口。

⑸.SIP的头部和消息体类型的扩展

对SIP的某些头部进行了参数扩展,例如对WWW-authenticate头部进行参数扩展,定义了一个新的authparam参数字段,用在对REGISTER请求的Unauthorized响应中;对SIP协议中的消息体MIME增加“application/3gpp-ims+xml”类型,即3GPPIM CN subsystem XML body,version 1。

(6).SIP定时器取值的调整

由于无线接入的引入,使呼叫建立的时间增加,要求SIP的基础定时器由500ms改为2s,对于核心网中不涉及无线接口处理的各功能实体之间仍保留其缺省值500ms;对于T2,T4定时器缺省值分别为4s和5s,而当移动网络中涉及到无线接口的部分,例如CSCF到UE以及UE的处理上则分别取值为16s和17s。

⑺.网络发起的呼叫释放

会话释放可以由用户发起,也可以由CSCF其中之一发起会话释放:i例如被呼叫方的P-CSCF发现被呼叫方的UE已经离开了无线覆盖从而失去了与接入网络的连接时,P-CSCF代替用户发出一个BYE请求就可实现呼叫释放;ii例如呼叫方在使用预付费卡并且余额已经用完时,呼叫方的S-CSCF就替代用户向UE(包括呼叫方和被呼叫方)发送BYE请求来释放会话。通过发送一个BYE请求给UE就可以解决网络释放正在进行的呼叫的需要。

六、结束语

IP多媒体业务基于IETF组织开发的SIP协议,SIP主要用于支持多媒体和其他新型业务,基于SIP的IMS具有许多优势:SIP容易与其他IP协议和应用程序的集成;可提供不同通信能力的个性化服务;可集成语音、图像、视频和其他交互式的业务,同时提供通过各种不同类型接入网的无缝服务。另外,该协议与接入、业务和话路完全独立,运营商可以使用任何接入技术,如GPRS、UMTS来部署任何业务,而最终用户可以建立任何类型的话路(语音、信息处理、协作等)。此外,IMS允许运营商为用户提供基于IP的多媒体业务,这些新的业务可以由运营商开发,也可以由因特网上的任何业务提供商来提供。

近几年来,电信行业各个领域格外关注IMS的发展,IMS在不同的程度上被认为是下一代网络的核心、传输新的IP业务的主要机制、尤其被视为固网和移动网融合的理想方案。

参考文献

[1]IETF Internet Protocol,RFC3261,SIP:Session Initiation protocol,2002-06

[2]3GPP TS23.228:“IP Multimedia Subsystem(IMS);Stage2”

[3]Miikka Poikselka等编著,赵鹏等译IMS:移动领域的IP多媒体概念和服务北京:机械工业出版社2005年1月

[4]张智江等编著,SIP协议及其应用北京:电子工业出版社2005年1月

SIP协议 篇8

目前的大多数视频系统的信令部分都是基于H.323的, 而IETF制订的新一代会话控制协议SIP (Session Initiation Protocol) , 具有简单、开放、灵活、可扩展等多方面明显优点, 成为下一代网络软交换体系的重要技术。随着宽带网络的建设和视频业务的飞速增长, 基于SIP协议开发新一代的综合业务型视频通信系统可大大增强其灵活性、可扩展性和实用性。

1 基于SIP协议的组网模型

一个标准的SIP网络如图1所示, 它包括以下元素:User Agent (用户终端) :SIP终端, 会话的发起者和响应者, 包括UAC和UAS。UA可以是PC上的软件终端, 也可以是集成在嵌入式系统中的硬件终端;SIP proxy server (代理服务器) :为SIP网络体系的桥式单元起到寻径、转发SIP消息的作用;Registrar server (注册机) :为用户提供注册服务, 转发前往本地用户的SIP消息;提供用户授权服务, 与代理服务器一起提供用户定位服务;Location server (地址服务器) :存贮SIP用户注册信息与IP地址的映射表, 与register server一起为用户提供地址查询服务;Redirect server (重定向服务器) :为终端提供SIP消息重定向服务。

在应用中, 由于它们工作内容的互相依赖性, Registrar server和Location server, Redirect server可以集成到一台主机中。在小型网络的情况下 (如小型公司内网) , 如果终端数目不多, 业务相对不繁忙, SIP proxy server也可以与它们集成到一起。这样做有助于信令处理效率的提高 (减少了不必要的网络内部信令传输) , 也降低了设备成本。经过集成, 所有SIP终端与网络内一台多用途SIP服务器 (Multi-services SIP server) 相连, 该服务器内部从软件或硬件上分为各个功能棋块, 分别针对上述后四种服务。

如果是多个网络互联 (不考虑防火墙的情况) , 上述的多用途SIP服务器还必须具有针对SIP和RTP消息的NAT (网址翻译) 功能。也就是充当SIP多媒体业务的网关 (gate way) 。所有基于SIP的信令和媒体流经由它与外网交互。注意这个NAT不同于一般意义的网络层NAT。它工作于应用层, 针对SIP和RTP消息中的地址信息进行翻译。

2 基于SIP协议的会话流程

SIP是一种应用层控制协议, 用于建立会议的SIP请求可以携带一些会议的描述信息, 使与会者可以协商会议的媒体格式。SDP利用SIP代理服务器在用户间路由、验证用户信息、为用户提供服务。SIP可以运行在几个不同的传输层协议上 (TCP, UDP) 。总的来说, SIP从5个方面支持多媒体会议:用户位置:判定通信终端的位置;用户可达性:判定通信终端是否愿意参与会议;用户能力:判定将要使用的媒体类型和媒体参数;会议建立:在通信双方建立会议的所有参数;会议管理:包括传输和中止会议、修改会议的参数、请求各种服务;SIP系统主要由两个部分组成:用户代理UA (User Agent) 和SIP网络服务器 (包含多个网络组件) 。

用户代理指客户端软件 (硬件) , 起到代理用户发出和响应SIP呼叫, 建立会议连接的作用。按照代理类型, UA又分为UAC (User Agent Client) :呼叫发起端, 和UAS (User Agent Server) 呼叫响应端。一个完整的客户端软件必须同时集成UAC和UAS的功能。下面是一个典型的SIP接收消息流程图。

SIP协议以统一资源定位符URI来标识用户, 称为SIP URI。它的形式和EMAIL的形式相似, 包括一个用户名和一个主机名。用户之间正是采用这种基于文本的握手机制来初始化会议并协商相关的参数。在SIP中, "事务"是一个特有的概念, 表示双方一次完整的请求/应答联络。每个事务包含一个请求, 以及针对该请求的所有应答。呼叫方 (UAC) 通过发出请求启动一个事务, 将请求内容以文本方式按SIP消息发送给对方 (UAS) :对方根据自己的情况作出应答。

3 OSIP核心协议栈

GNU OSIP Library是自由软件基金会成员针对SIP新的版本rfc3261写的核心协议栈, OSIP的事务层完成了状态机模式的事务处理流程, 确切来说SIP协议对各类事件的响应都是以回调函数的方式实现的。

3.1 线程的实现

OSIP library中使用POSIX的线程概念, 线程又称轻权进程, 它比进程经济, 响应度高, 还可共享资源, DSP/BIOS下要改用任务task幼及相关的函数来实现。

3.2 信号量的实现

信号量及信号量上的操作是E.W.Dijkstra在1965年提出的各种解决同步、互斥问题的较通用方法, 并在很多操作系统中得以实现。它是一个计数器, 可用来实现"临界区"的互斥使用, 还可用于多进程对共享数据的存取。

3.3 信号及相关函数

信号是软件中断, 提供了一种处理异步事件的方法:终端用户键入中断键, 则会通过信号机构停止一个程序。信号是发送给进程的软中断, 操作系统用来报告异常情况给一个执行的程序, 信号是与相应的处理函数紧密相连的。信号是异步事件的经典实例, 可很好地实现终端与系统的交互, 可惜的是DSP/BIOS无对应的实现, 只能留待以后补充实现了。

4 PC下的SIP终端

一个基本的SIP终端必须实现的功能包括:

SIP会议的发起、维护和中止。用户间完整的视音频交互 (几种业界普遍的编码格式)

SIP终端注册功能

SIP终端的内部结构其实可以大致分为三个部分:主控模块、媒体处理模块和SIP相关模块。其中主控模块通过与用户的直接交互控制其余模块的操作, 并为它们分配资源。主控程序模块包括用户图形界面和上层管理级数据结构, 分为SIP/SDP模块, 音视频设备接收模块, 音视频编解码模块, ATP传输模块和网络接口模块, 可完成用户与终端之间交互, 管理程序中各棋块信息, 为各模块分配资源, 管理模块间的通信, 终端程序初始化和网络媒体的连接。

STP相关模块包括了两个部分:SIP Stack:负责双方SIP会议的建立和维护工作, 完成全部的SIP信令相关操作;TCP/UDP:作为传输层接口, 负责STP消息的网络传输。

媒体处理棋块则包括了三个部分:CODEC (编解码器) :负责音视频数据的采集、编解码和播放;RTP/RTCP:负责编码数据的RTP封装和网络传输准备, 以及网络监测;TCP/UDP:负责媒体数据流的网络传输。

这三个终端模块各司其职。后两者作为独立的个体, 按照建立SIP会议在前, 建立媒体流连接在后;拆除媒体流连接在前, 拆除SIP会议在后的顺序工作, 并通过主控模块交互信息。

SIP终端与服务器的通信不需要媒体处理模块的介入。按照SIP协议标准, UA和服务器的通信主要包括UA在服务器的注册和通过服务器转发SIP消息两种方式。注册的作用是使其他终端用户可以通过一个注册地址呼叫该用户, 而不用记住他的IP。Proxy在本网段内替注册用户转发SIP消息, 同时也起着传递跨网段的SIP消息的作用。

5 总结

视频通信业务将是未来有线和无线网络上承载的主要业务之一。基于SIP协议的软交换新技术的研究和应用, 将使视频通信进入一个新的发展和应用时期。

摘要：SIP (Session Initiation Protocol) 协议在灵活, 可扩展性, 以及和IP网络兼容方面具有明显优势。本文重点论述了基于媒体处理器的嵌入式SIP视讯终端的实现, 包括SIP协议栈的实现、视音频流的采集、回放和编解码以及网络传输/接收方案。

关键词：SIP协议,视频通信,VOIP

参考文献

[1]曹晓钧.下一代网络的核心软交换[J].广东通信技术.2004, 24 (6) :16-19.

[2]罗莉敏, 王枫.下一代网络NGN业务管理模型的设计[J].计算机工程与设计, 2005, 3 (4) :13-15.

SIP协议 篇9

随着互联网技术的迅速发展和广泛应用, 以IP技术为核心的数据网络体系架构日趋成熟[1]。同时, Vo IP[2]技术的提出也使数据通信融入了传统的话音业务。目前, 电信网除了传统话音外已基本实现了业务IP化。面对网络技术的快速发展, Vo IP以其成本低廉等优势得到了人们的重视, 取得了巨大的发展。目前在Vo IP领域有两个完全独立的信令协议:ITU-T的H.323协议簇和IETF的SIP协议[3]。相比于H.323协议, SIP协议以其简单、灵活和可扩展性好等优点逐渐在下一代网络中得到更大的应用。话音属于实时性业务, 对时延较为敏感, 需要一定的措施来保障服务质量, 因此, 对Vo IP系统的业务性能进行测量与研究能较好的提供网络实时状况, 为改善网络性能提供充足的依据。的请求和响代理服务器次应该到达供对用户逻与重定向服就需要与现

1 SIP-Vo IP系统

1.1 SIP协议

SIP是IETF提出的建立在超文本传输协议 (HTTP) 和简单邮件传送协议 (SMTP) 基础上的文本协议。利用SIP可实现会话的连接、建立和释放, 并支持单播、多播和可移动性。为了提供话音业务, 它需要与其他标准和协议相结合, 同时为了实现与现有PSTN网络的互通, 还需要接入必备的媒体网关和信令网关。

SIP要实现以下五项基本功能:

1) 用户定位:确定通信终端用户的位置;

2) 用户能力:确定通信所用媒体类型和媒体参数;

3) 用户可用性:确定被叫方是否空闲及是否愿意加入通信;

4) 呼叫建立:邀请和提示被叫, 在主被叫之间建立连接;

5) 呼叫处理和控制:包括呼叫重定向、呼叫转移和呼叫终结等操作。

1.2 系统网络架构及功能

基于SIP的Vo IP系统的主要功能部分分别为用户代理和SIP网络服务器[4]。

1.2.1 用户代理

用户代理 (User Agent, UA) :又称SIP终端, 它是Vo IP系统的终端, 包括各种使用SIP协议的软件或硬件, 例如一个IP电话机或装有客户端软件的PC机。根据UA在会话中所起的作用不同, 将UA分为: (1) 用户代理客户机 (User Agent Client, UAC) , 其作用是初始化一个呼叫, 发出呼叫请求; (2) 用户代理服务器 (User Agent Server, UAS) , 其作用是响应呼叫请求 (接受、拒绝或重定向) 。

1.2.2 SIP网络服务器

它包括代理服务器、注册服务器、重定向服务器和定位服务器, 它们可分布在不同的物理实体中, 也可以共存于同一个设备。上存在不同路Vo IP系统中的代理服务器主要提供应用层路由功能, 它负责将用户的请求和响应转发到下一跳, 直至最终目的地。注册服务器负责完成对所管辖范围内的用户代理服务器 (UAS) 注册/注销功能。重定向服务器用于为代理服务器指出转发的消息下一次应该到达的代理服务器地址。定位服务器中储存有逻辑地址与联系地址间的绑定列表, 提供对用户逻辑地址绑定信息的查询、添加、修改或删除等功能, 为注册服务器、代理服务器与重定向服务器提供服务。由于目前电信系统的建设还没有完全演进到下一代, Vo IP系统就需要与现有网络进行互连互通, Vo IP与现有网络连接方式如图1。

统的核心功能由应用∕媒体服务器及软交换机提供, 主要实现连接、、网守和带宽的管理。信令网关与SS7网络可由E1接口连接, 负责换, 实现PSTN的SS7信令与IP网上SIP信令协议的转换。媒体网由FXS/FXO接口连接, 负责语音媒体数据格式的转换。统的Qo S研究[5]Vo IP系统的核心功能由应用/媒体服务器及软交换机提供, 主要实现连接、路由、呼叫控制、网关、网守和带宽的管理。信令网关与SS7网络可由E1接口连接, 负责网络信令协议标准的转换, 实现PSTN的SS7信令与IP网上SIP信令协议的转换。

2 Vo IP系统的Qo S研究

Vo IP系统不同于传统的电话交换方式, 存在着时延、丢包等缺点[5], 因而会造成语音信息在传输过程中的损耗。如果处理不好, 会在很大程度上影响通话的质量, 甚至无法完成通话。因此, 要对系统的话音质量进行分析与研究, 以最大限度的保障话音通信。

2.1 Vo IP系统Qo S相关的主要参数

因此对于Vo IP系统, 时影响Vo IP系统性能的参数有很多, 包括系统时延、时延抖动及丢包率等[6]。下面就系统主要参数做一介绍。

2.1.1 时延

时延是指数据从发话端到接收端所需要的时间, 对于交互式语音通信系统, 时延增加会让通话双方感觉话音传输有停顿感, 同时也会造成回音。因此对于Vo IP系统, 时延一般控制在100ms或150ms内。在Vo IP系统中, 时延一般由以下几部分组成:存储转发时延、传播时延及处理时延。

2.1.2 时延抖动

时延抖动是指在一个Vo IP呼叫过程中所有发送的数据包经不同路径到达目的地的时间差异, 是一个相对值。Vo IP不同于传统PSTN网络以固定速率进行传输, 它由于在IP网络上存在不同路由而导致同一数据包之间也会有不同的时延, 存在传输时间差, 因此产生抖动。Vo IP系统中的时延不可完全消除, 一般可通过设备中的缓冲解决。ITU-T G.114推荐时延抖动小于50ms。

2.1.3 丢包率

丢包率是指在IP数据包传输的过程中丢失的数据包数量占所发送数据包总量的比率。丢包会造成话音信息的缺失, 严重时会导致语音的不连贯, 直至无法准确收听到对方的话音。丢包率主要与网络的流量有关, 它是影响话音质量的重要因素。一般来说语音业务的丢包率须小于3%。

2.2 提高Vo IP系统Qo S的主要方法

2.2.1 增加带宽

增加网络带宽, 能有效减小网络的拥塞, 增加网络的吞吐量, 因而也得以减少网络时延, 降低丢包率等。在现有网络条件不变的情况下, 增加带宽会大大增加网络运营成本, 不符合实际。尽管随着将来采用光纤等材料会使带宽的问题得到很大的解决, 但是由于各种业务也会不断增长, 因此单纯增加带宽的性价比不高。

2.2.2 合理选择编解码技术

现在电话网络中的编码主要由G.711、G.723.1及G.729等方式, 而编码方式的优劣直接影响到Vo IP系统的传输时延及带宽。G.711编码方式话音质量最高, 但是需要64kbps的带宽;G.723.1编码方式话音质量较之略低, 时延较大, 但是占用带宽较小;G.729编码方式时延、带宽及话音质量均居于二者之间, 是目前较为理想的编码方式。

2.2.3 设立缓冲区消除抖动

由于分组交换必然产生时延抖动, 不可能完全消除, 所以只能尽量减小时延抖动的影响。可以在收端设置一个缓冲区, 将收到的数据包先放在缓冲区中做一中转, 然后由相应的程序在缓冲区的另一端取出。只要缓冲区足够大, 时延抖动的影响可以较大程度的降低。

2.2.4 建立话音专网

为了保障语音的顺利进行, 可以划分一定的带宽资源用于建立VPN专网, 专门负责话音业务, 将其与数据、视频等多媒体业务分开传输。同时, 也可给话音数据包一定的优先级, 在与数据同传时, 优先保证话音数据传输。目前在一些较大的分散于不同地理位置的企业, 采用的就是建立语音专网的形式。

3 结论

基于SIP协议的Vo IP系统以其成本低、简单易行等优势强烈冲击着传统电话网络, 逐步取代原有话音网络的趋势不可避免。尽管目前其话音质量还有待进一步提高, 但经过技术的逐渐完善和成熟, 必将迎来更大的发展空间。

参考文献

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[3]苏良伟, 周胜源, 陈名松.基于SIP协议的VoIP系统实现[J].大众科技, 2008 (1) :37-38.

[4]侯站.基于SIP的VoIP系统[J].电信快报, 2008 (1) :44-46.

[5]刘石峰, 孙悦.VoIP话音质量分析与测试[J].现代电信科技, 2008, 9 (9) .