SIP協(xié)議全方位概要介紹
摘要：SIP協(xié)議是NGN中的重要協(xié)議，越來越得到業(yè)界的重視。本文通過SIP協(xié)議的背景、功能、網(wǎng)絡(luò)元素、實(shí)現(xiàn)機(jī)制、以及SIP消息的組成等幾個(gè)方面對(duì)SIP協(xié)議做了全方位的概要性介紹，以使讀者對(duì)SIP有初步的概念和認(rèn)識(shí)。

一、SIP協(xié)議的背景和功能
SIP( 會(huì)話初始協(xié)議)的開發(fā)目的是用來幫助提供跨越因特網(wǎng)的高級(jí)電話業(yè)務(wù)。因特網(wǎng)電話（IP電話）正在向一種正式的商業(yè)電話模式演進(jìn)，SIP就是用來確保這種演進(jìn)實(shí)現(xiàn)而需要的NGN（下一代網(wǎng)絡(luò)）系列協(xié)議中重要的一員。
SIP 是IETF標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程的一部分，它是在諸如SMTP（簡單郵件傳送協(xié)議）和HTTP（超文本傳送協(xié)議）基礎(chǔ)之上建立起來的。它用來建立，改變和終止基于IP 網(wǎng)絡(luò)的用戶間的呼叫。為了提供電話業(yè)務(wù)它還需要結(jié)合不同的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議：特別是需要確保傳輸（RTP），與當(dāng)前電話網(wǎng)絡(luò)的信令互連，能夠確保語音質(zhì)量 （RSVP），能夠提供目錄（LDAP），能夠鑒權(quán)用戶（RADIUS）等等。
SIP被描述為用來生成，修改和終結(jié)一個(gè)或多個(gè)參與者之間的會(huì) 話。這些會(huì)話包括因特網(wǎng)多媒體會(huì)議，因特網(wǎng)（或任何IP網(wǎng)絡(luò)）電話呼叫和多媒體發(fā)布。會(huì)話中的成員能夠通過多播或單播聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)來通信。SIP支持會(huì)話描 述，它允許參與者在一組兼容媒體類型上達(dá)成一致。它同時(shí)通過代理和重定向請(qǐng)求到用戶當(dāng)前位置來支持用戶移動(dòng)性。SIP不與任何特定的會(huì)議控制協(xié)議捆綁。
本質(zhì)上，SIP提供以下功能：
名字翻譯和用戶定位：無論被呼叫方在哪里都確保呼叫達(dá)到被叫方。執(zhí)行任何描述信息到定位信息的映射。確保呼叫（會(huì)話）的本質(zhì)細(xì)節(jié)被支持。
特征協(xié)商：它允許與呼叫有關(guān)的組（這可以是多方呼叫）在支持的特征上達(dá)成一致（注意：不是所有方都能夠支持相同級(jí)別的特征）。例如視頻可以或不可以被支持�？傊�，存在很多需要協(xié)商的范圍。
呼叫參與者管理：呼叫中參與者能夠引入其它用戶加入呼叫或取消到其它用戶的連接。此外，用戶可以被轉(zhuǎn)移或置為呼叫保持。
呼叫特征改變：用戶應(yīng)該能夠改變呼叫過程中的呼叫特征。例如，一呼叫可以被設(shè)置為“voice-only”，但是在呼叫過程中，用戶可以需要開啟視頻功能。也就是說一個(gè)加入呼叫的第三方為了加入該呼叫可以開啟不同的特征。

二、SIP網(wǎng)絡(luò)元素
SIP中有兩個(gè)要素。SIP用戶代理和SIP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。用戶代理是呼叫的終端系統(tǒng)元素，而SIP服務(wù)器是處理與多個(gè)呼叫相關(guān)聯(lián)信令的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
用戶代理本身具有一客戶機(jī)元素（用戶代理客戶機(jī)UAC）和一服務(wù)器元素（用戶代理服務(wù)器UAS）�？蛻魴C(jī)元素初始呼叫而服務(wù)器元素應(yīng)答呼叫。這允許點(diǎn)到點(diǎn)的呼叫通過客戶機(jī)-服務(wù)器協(xié)議來完成。
SIP 服務(wù)器元素提供多種類型的服務(wù)器。有三種服務(wù)器形式存在于網(wǎng)絡(luò)中--SIP有狀態(tài)代理服務(wù)器，SIP無狀態(tài)代理服務(wù)器和SIP重定向服務(wù)器。由于呼叫者未 必知道被呼叫方的IP地址或主機(jī)名，SIP服務(wù)器的主要功能是提供名字解析和用戶定位。可以獲得的是email形式的地址或與被呼叫方關(guān)聯(lián)的電話號(hào)碼。使 用該信息，呼叫者的用戶代理能夠確定特定服務(wù)器來解析地址信息--這可能涉及網(wǎng)絡(luò)中很多服務(wù)器。
SIP代理服務(wù)器接收請(qǐng)求，決定將這些請(qǐng)求傳送到何處，并且將它們傳送到下一服務(wù)器（使用下一跳路由原理）。在網(wǎng)絡(luò)中可以有多跳。
有 狀態(tài)和無狀態(tài)代理服務(wù)器的區(qū)別是有狀態(tài)代理服務(wù)器記住它接收的入請(qǐng)求，以及回送的響應(yīng)和它轉(zhuǎn)送的出請(qǐng)求。無狀態(tài)代理服務(wù)器一旦轉(zhuǎn)送請(qǐng)求后就忘記所有的信 息。這允許有狀態(tài)代理服務(wù)器生成請(qǐng)求以并行地嘗試多個(gè)可能的用戶位置并且送回最好的響應(yīng)。無狀態(tài)代理服務(wù)器可能是最快的，并且是SIP結(jié)構(gòu)的骨干。有狀態(tài) 代理服務(wù)器可能是離用戶代理最近的本地設(shè)備，它控制用戶域并且是應(yīng)用服務(wù)的主要平臺(tái)。
重定向服務(wù)器接收請(qǐng)求，但不是將這些請(qǐng)求傳遞給下一服務(wù)器而是向呼叫者發(fā)送響應(yīng)以指示被呼叫用戶的地址。這使得呼叫者可以直接聯(lián)系在下一服務(wù)器上被呼叫方的地址。

三、SIP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)機(jī)制
SIP是一個(gè)分層結(jié)構(gòu)的協(xié)議，這意味著它的行為根據(jù)一組平等獨(dú)立的處理階段來描述，每一階段之間只是松耦合。協(xié)議分層描述是為了表達(dá)，從而允許功能的描述可在一個(gè)部分跨越幾個(gè)元素。它不指定任何方式的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)我們說某元素包含某層，我們是指它順從該層定義的規(guī)則集。
不是協(xié)議規(guī)定的每個(gè)元素都包含各層。而且，由SIP規(guī)定的元素是邏輯元素，不是物理元素。一個(gè)物理實(shí)現(xiàn)可以選擇作為不同的邏輯元素，甚至可能在一個(gè)個(gè)事務(wù)的基礎(chǔ)上。
SIP的最底層是語法和編碼。它的編碼使用增強(qiáng)Backus-Nayr形式語法（BNF）來規(guī)定。
第二層是傳輸層。它定義了網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)客戶機(jī)如何發(fā)送請(qǐng)求和接收響應(yīng)以及一個(gè)服務(wù)器如何接收請(qǐng)求和發(fā)送響應(yīng)。所有的SIP元素包含傳輸層。
第 三層是事務(wù)層。事務(wù)是SIP的基本元素。一個(gè)事務(wù)是由客戶機(jī)事務(wù)發(fā)送給服務(wù)器事務(wù)的請(qǐng)求（使用傳輸層），以及對(duì)應(yīng)該請(qǐng)求的從服務(wù)器事務(wù)發(fā)送回客戶機(jī)的所有 響應(yīng)組成。事務(wù)層處理應(yīng)用層重傳，匹配響應(yīng)到請(qǐng)求，以及應(yīng)用層超時(shí)。任何用戶代理客戶機(jī)（UAC）完成的任務(wù)使用一組事務(wù)產(chǎn)生。用戶代理包含一個(gè)事務(wù)層， 有狀態(tài)的代理也有。無狀態(tài)的代理不包含事務(wù)層。事務(wù)層具有客戶機(jī)組成部分（稱為客戶機(jī)事務(wù)）和服務(wù)器組成部分（稱為服務(wù)器事務(wù)），每個(gè)代表有限的狀態(tài)機(jī)， 它被構(gòu)造來處理特定的請(qǐng)求。 事務(wù)層之上的層稱為事務(wù)用戶（TU）。每個(gè)SIP實(shí)體，除了無狀態(tài)代理，都是事務(wù)用戶。當(dāng)一個(gè)TU希望發(fā)送請(qǐng)求，它生成一個(gè)客戶機(jī)事務(wù)實(shí)例并且向它傳遞請(qǐng) 求和IP地址，端口，和用來發(fā)送請(qǐng)求的傳輸機(jī)制。一個(gè)TU生成客戶機(jī)事務(wù)也能夠刪除它。當(dāng)客戶機(jī)取消一個(gè)事務(wù)時(shí)，它請(qǐng)求服務(wù)器停止進(jìn)一步的處理，將狀態(tài)恢 復(fù)到事務(wù)初始化之前，并且生成特定的錯(cuò)誤響應(yīng)到該事務(wù)。這由CANCEL請(qǐng)求完成，它構(gòu)成自己的事務(wù)，但涉及要取消的事務(wù)。
SIP通過EMAIL形式的地址來標(biāo)明用戶地址。每一用戶通過一等級(jí)化的URL來標(biāo)識(shí)，它通過諸如用戶電話號(hào)碼或主機(jī)名等元素來構(gòu)造（例如：SIP:usercompany.com）。因?yàn)樗�與EMAIL地址的相似性，SIP URLs容易于用戶的EMAIL地址關(guān)聯(lián)。
SIP提供它自己的可靠性機(jī)制從而獨(dú)立于分組層，并且只需不可靠的數(shù)據(jù)包服務(wù)即可。SIP可典型地用于UDP或TCP之上。
SIP提供必要的協(xié)議機(jī)制以保證終端系統(tǒng)和代理服務(wù)器提供以下業(yè)務(wù)：
● 用戶定位
● 用戶能力
● 用戶可用性
● 呼叫建立
● 呼叫處理
● 呼叫前轉(zhuǎn)，包括：（1）等效800類型的呼叫，（2）無應(yīng)答呼叫前轉(zhuǎn)，（3）遇忙呼叫前轉(zhuǎn)，（4）無條件呼叫前轉(zhuǎn)
● 呼叫號(hào)碼傳遞，該號(hào)碼可以是任何命名機(jī)制。
● 個(gè)人移動(dòng)性，例如通過一個(gè)單一的、位置無關(guān)的地址來到達(dá)被呼叫方，即使被呼叫方改變了終端。
● 終端類型的協(xié)商和選擇：呼叫者可以給出選擇如何到達(dá)對(duì)方，例如通過因特網(wǎng)電話，移動(dòng)電話或應(yīng)答業(yè)務(wù)等。
● 終端能力協(xié)商
● 呼叫者和被呼叫者鑒權(quán)
● 不知情和指導(dǎo)式的呼叫轉(zhuǎn)移
● 多播會(huì)議的邀請(qǐng)
當(dāng)一用戶希望呼叫另一用戶，呼叫者用INVITE請(qǐng)求初始呼叫，請(qǐng)求包含足夠的信息用以被呼叫方參與會(huì)話。如果客戶機(jī) 知道另一方的位置它能夠直接將請(qǐng)求發(fā)送到另一方的IP地址。如果不知道，客戶機(jī)將請(qǐng)求發(fā)送到本地配置的SIP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。如果服務(wù)器是代理服務(wù)器它將解析 被呼叫用戶的位置并且將請(qǐng)求發(fā)送給它們。有很多方法完成上步，例如搜索DNS或訪問數(shù)據(jù)庫。服務(wù)器也可以是重定向服務(wù)器，它可以返回被呼叫用戶的位置到呼 叫客戶機(jī)用以它直接與用戶聯(lián)系。在定位用戶的過程中，SIP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器當(dāng)然能夠代理或重定向呼叫到其它的服務(wù)器，直到到達(dá)一個(gè)明確地知道被呼叫用戶IP地 址的服務(wù)器。
一旦發(fā)現(xiàn)用戶地址，請(qǐng)求就發(fā)送給該用戶，此時(shí)將產(chǎn)生幾種選擇。在最簡單的情況，用戶電話客戶機(jī)接收請(qǐng)求——也就是，用戶的電話振 鈴。如果用戶接受呼叫，客戶機(jī)用客戶機(jī)軟件的指定能力響應(yīng)請(qǐng)求并且建立連接。如果用戶拒絕呼叫，會(huì)話將被重定向到語音郵箱服務(wù)器或另一用戶�！爸付�能力” 參照用戶想啟用的功能。例如，客戶機(jī)軟件可以支持視頻會(huì)議，但用戶只想使用音頻會(huì)議，那則只會(huì)啟用音頻功能。
SIP還具有另外兩個(gè)有重要意義的特征。第一個(gè)是有狀態(tài)SIP代理服務(wù)器具有分割入呼叫或復(fù)制入呼叫的能力，從而可以同時(shí)運(yùn)行幾個(gè)擴(kuò)展分支。第一個(gè)應(yīng)答的分支接受呼叫。該特征在用戶工作在兩位置之間（例如實(shí)驗(yàn)室和辦公室）或者同時(shí)對(duì)經(jīng)理和其秘書振鈴時(shí)是非常便利的。
第 二個(gè)特征是SIP獨(dú)特的返回不同媒體類型的能力。舉個(gè)用戶聯(lián)系公司的例子。當(dāng)SIP服務(wù)器接收到客戶機(jī)的連接請(qǐng)求，它能夠通過WEB交互式語音響應(yīng)頁面來 返回到顧客的客戶機(jī)，該頁面具有可獲得的部門分支或提供在列表上的用戶。點(diǎn)擊適當(dāng)?shù)逆溄雍髮�發(fā)送一請(qǐng)求到所點(diǎn)擊選擇的用戶從而建立起呼叫。

四、SIP消息的組成
有兩種類型的SIP消息：
● 請(qǐng)求：從客戶機(jī)發(fā)到服務(wù)器
● 響應(yīng)：從服務(wù)器發(fā)到客戶機(jī)
SIP請(qǐng)求消息包含三個(gè)元素：請(qǐng)求行、頭、消息體。
SIP響應(yīng)消息包含三個(gè)元素：狀態(tài)行、頭、消息體。
請(qǐng)求行和頭域根據(jù)業(yè)務(wù)、地址和協(xié)議特征定義了呼叫的本質(zhì)，消息體獨(dú)立于SIP協(xié)議并且可包含任何內(nèi)容。
SIP定義了下述方法：
INVITE——邀請(qǐng)用戶加入呼叫。
BYE——終止一呼叫上的兩個(gè)用戶之間的呼叫。
OPTIONS——請(qǐng)求關(guān)于服務(wù)器能力的信息。
ACK——確認(rèn)客戶機(jī)已經(jīng)接收到對(duì)INVITE的最終響應(yīng)。
REGISTER——提供地址解析的映射，讓服務(wù)器知道其它用戶的位置。
INFO——用于會(huì)話中信令。
五、結(jié)束語
SIP協(xié)議憑借其簡單、易于擴(kuò)展、便于實(shí)現(xiàn)等諸多優(yōu)點(diǎn)越來越得到業(yè)界的青睞，它正逐步成為NGN（下一代網(wǎng)絡(luò)）和3G多媒體子系統(tǒng)域中的重要協(xié)議，并且市場(chǎng)上出現(xiàn)越來越多的支持SIP的客戶端軟件和智能多媒體終端，以及用SIP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的服務(wù)器和軟交換設(shè)備。雖然SIP協(xié)議目前還不成熟，但可以預(yù)見SIP必定是將來網(wǎng)絡(luò)多媒體通信中的明星。