這里，讀者要注意，卷1完全是rfc3261的中文翻譯，如果讀者有其他的版本或者更好的學(xué)習資源也可以參考其他的資源學(xué)習，筆者正在翻譯的版本可能結合一些應用場(chǎng)景和拓撲圖，方便讀者更好地了解SIP協(xié)議，所以和rfc3261 官方文檔的格式可能完全不一致，微信格式可能會(huì )造成一些閱讀問(wèn)題，筆者會(huì )在最終以PDF或者word的格式發(fā)布RFC3261 中文版本，希望讀者耐心等待。
筆者僅發(fā)布一些最新的rfc3261的前面的章節，可能不完整，也可能和其他作者的比不是太正確，大家取長(cháng)補短，也基本不妨礙對某些知識點(diǎn)的進(jìn)一步了解。另外，rfc3261本身和其他技術(shù)協(xié)議一樣，完全是非常枯燥的閱讀體驗，沒(méi)有心靈雞湯或者其他勵志的內容匿名煽情，如果讀者想完整閱讀理解了這些協(xié)議的規范，多多少少需要一點(diǎn)耐心，還要耐得住寂寞。如果讀者已經(jīng)有了一些經(jīng)驗的話(huà)，結合協(xié)議本身再次閱讀，會(huì )有一種對SIP技術(shù)的重新認識，使得自己的技術(shù)得以大幅提升。無(wú)奈，如果你的才華支撐不了你的夢(mèng)想，只能死磕。所以，還是一步步了解這些枯燥的技術(shù)概念才能逐漸掌握現在的SIP軟交換。
以下是RFC3261的部分中文學(xué)習筆記。格式和排版可能不太好看，在最終的PDF版本中會(huì )糾正。希望諒解！
1、背景介紹
很多基于網(wǎng)絡(luò )的應用軟件都要求可以實(shí)現會(huì )話(huà)創(chuàng )建和管理，這里的會(huì )話(huà)可以看著(zhù)是關(guān)聯(lián)多個(gè)參與方交換數據的方式。實(shí)際部署這些應用軟件是非常復雜的過(guò)程：用戶(hù)可能在幾個(gè)終端之間移動(dòng)切換，用戶(hù)也可能使用多個(gè)名字，用戶(hù)也可能使用不同的媒體，有時(shí)還同時(shí)使用不同的媒體介質(zhì)。目前，有很多不同的協(xié)議被準許在網(wǎng)絡(luò )上運行，這些協(xié)議來(lái)傳輸各種形式的實(shí)時(shí)媒體會(huì )話(huà)數據，例如語(yǔ)音視頻，文本信息。 Session Initiation Protocol （SIP） 支持以上所說(shuō)的這些功能描述和相關(guān)的協(xié)議，它可以支持開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò )的終端（called user agents）來(lái)發(fā)現其他的終端，準許其他終端的某些會(huì )話(huà)屬性，終端之間可以共享這些會(huì )話(huà)屬性。
為了查詢(xún)到期望的會(huì )話(huà)參與對象，和其他的功能，SIP支持了網(wǎng)絡(luò )主機設施設備創(chuàng )建（稱(chēng)為代理服務(wù)器），用戶(hù)代理可以對會(huì )話(huà)發(fā)送注冊，邀請和其他的請求。SIP是一個(gè)敏捷，通用的工具，它用來(lái)創(chuàng )建，修改和結束會(huì )話(huà)，它可以不依賴(lài)于正在工作的傳輸協(xié)議，并且無(wú)需依賴(lài)于各種已建立的會(huì )話(huà)類(lèi)型。
2、SIP功能概述
SIP 一種應用層的控制協(xié)議，它可以創(chuàng )建，修改和結束多媒體會(huì )話(huà)（會(huì )議），例如網(wǎng)絡(luò )電話(huà)呼叫。SIP也可以邀請參與對象加入到已存在的會(huì )話(huà)，例如多方廣播會(huì )議。它可以從當前存在的會(huì )話(huà)中再加入媒體也可以移除媒體。SIP可以透明支持名稱(chēng)映射，服務(wù)重新轉發(fā)服務(wù)，這些服務(wù)功能支持個(gè)人移動(dòng)能力-無(wú)論網(wǎng)絡(luò )位置如何，用戶(hù)可以在網(wǎng)絡(luò )中保持一個(gè)對外單點(diǎn)可視的身份。
SIP支持創(chuàng )建和結束媒體通信的五個(gè)方面的功能：
- 用戶(hù)定位： 端系統的決定來(lái)支持通信；
- 用戶(hù)有效性： 決定被呼叫方是否有意愿決定加入通信；
- 用戶(hù)能力： 決定用戶(hù)可使用的媒體和其媒體參數；
- 會(huì )話(huà)創(chuàng )建： "ringing"，在呼叫方和被呼叫方之間創(chuàng )建會(huì )話(huà)參數；
- 會(huì )話(huà)管理： 包括轉發(fā)，結束會(huì )話(huà)，修改會(huì )話(huà)參數和調用服務(wù)。
SIP 不是一個(gè)單一，垂直集成度通信系統。SIP而是一個(gè)模塊，它可以用來(lái)和其他的IETF協(xié)議集成來(lái)構建一個(gè)完整的媒體架構。典型的架構如，和實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議（RTP）配合，實(shí)現實(shí)時(shí)數據傳輸，提供QoS反饋，使用實(shí)時(shí)媒體協(xié)議（RTSP）來(lái)控制媒體流和媒體的發(fā)送控制，媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議
（MEGACO）（RFC 3015[30]） 來(lái)控制網(wǎng)關(guān)對PSTN網(wǎng)絡(luò )的支持，和會(huì )話(huà)描述協(xié)議 （SDP） （RFC 2327[1]）來(lái)描述媒體會(huì )話(huà)。因此，SIP應該結合其他的協(xié)議一起使用對用戶(hù)提供完整的服務(wù)。但是，基本的SIP功能和操作不會(huì )依賴(lài)于其他任何協(xié)議。
SIP 本身不提供服務(wù)。但是，SIP提供基本的操作，這些操作可以支持部署不同的服務(wù)。例如，SIP可以定位一個(gè)用戶(hù)，并且對當前定位發(fā)送一個(gè)不透明的對象。如果此基本操作用來(lái)支持發(fā)送一個(gè)寫(xiě)入SDP的會(huì )話(huà)描述，終端可以同意會(huì )話(huà)中的參數。如果同樣的操作用來(lái)傳遞一張呼叫方的圖片和此會(huì )話(huà)描述，那么就可以在早期部署一個(gè)“caller ID”服務(wù)。就像這個(gè)例子所展示的，一個(gè)單個(gè)基本操作往往被用來(lái)提供不同的服務(wù)。
SIP 不提供會(huì )議控制服務(wù)例如發(fā)言權控制和發(fā)言，它不能對會(huì )議發(fā)出命令控制如何管理會(huì )議。SIP可以用來(lái)發(fā)起一個(gè)會(huì )話(huà)，這個(gè)會(huì )話(huà)可以用來(lái)支持一些會(huì )議控制協(xié)議。因為，SIP創(chuàng )建的消息和會(huì )話(huà)可以傳遞到完全不同的網(wǎng)絡(luò )中，SIP不能也不會(huì )提供任何網(wǎng)絡(luò )資源預設的支持能力。
SIP所提供的服務(wù)的本質(zhì)使得安全性特別重要。對于對端來(lái)說(shuō)，SIP提供了一個(gè)安全服務(wù)單元，這些服務(wù)單元包括拒絕攻擊防止服務(wù)，認證（包括用戶(hù)對用戶(hù)，代理對用戶(hù)），集成保護，加密和私有服務(wù)。
SIP 可以支持IPv4和IPv6兩種網(wǎng)絡(luò )環(huán)境。
3、術(shù)語(yǔ)
在本文檔中，關(guān)鍵詞 "MUST", "MUST NOT", "REQUIRED", "SHALL", "SHALL NOT", "SHOULD", "SHOULD NOT", "RECOMMENDED", "NOT RECOMMENDED", "MAY", 和 "OPTIONAL" 通過(guò)BCP 14, RFC 2119[2] 加以解釋?zhuān)⑶艺f(shuō)明了遵從SIP部署要求級別和嚴格程度。讀者需要根據關(guān)鍵詞的字面意思來(lái)區分這些規則的基本和寬泛程度，盡可能最大程度對應SIP協(xié)議的要求。很多時(shí)候，由于開(kāi)發(fā)人員，特別是對英文協(xié)議了解不夠，或者對協(xié)議的理解不同，所以導致一些兼容性問(wèn)題或者功能不一致等問(wèn)題。
4、操作概述
此部分使用一個(gè)簡(jiǎn)單示例介紹了SIP的基本操作。它實(shí)際上是一個(gè)學(xué)習輔導，沒(méi)有包含任何正式的說(shuō)明。
第一個(gè)示例顯示了SIP的基本功能：終端定位，希望通信的意愿，創(chuàng )建會(huì )話(huà)參數的協(xié)商和創(chuàng )建會(huì )話(huà)后會(huì )話(huà)拆線(xiàn)。
圖表1 顯示了一個(gè)典型的介于兩個(gè)用戶(hù)之間的SIP消息交互，兩個(gè)用戶(hù)分別是Alice和 Bob。（每個(gè)消息都通過(guò)一個(gè)帶字母F的標簽來(lái)標注，文本號碼說(shuō)明一個(gè)標注號碼）。在這個(gè)例子中，Alice使用了一個(gè)在PC上運行的SIP應用程序（作為一個(gè)軟電話(huà)）來(lái)呼叫Bob，Bob的電話(huà)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的SIP電話(huà)。這個(gè)圖例也同時(shí)顯示了，這里有兩個(gè)SIP 代理服務(wù)器介于A(yíng)lice和BoB之間來(lái)支持會(huì )話(huà)管理工作。在圖例1中，這種典型的設置方式我們通常稱(chēng)之為“SIP 拓撲圖” "SIP 框架" 。
Alice使用自己的SIP身份 “呼叫”Bob，這種SIP身份是一種URL類(lèi)型，我們這里稱(chēng)之為SIP URL。SIP URLs在Section 19.1中做了定義。它的格式和郵件的格式非常相似，一般都包括一個(gè)用戶(hù)名稱(chēng)和主機名稱(chēng)。在這個(gè)例子中，它就是 sip:bob@biloxi.com, 這里biloxi.com是一個(gè)Bob的SIP服務(wù)提供商。Alice可能也具有和Bob的URL同樣的類(lèi)型，或點(diǎn)擊一個(gè)超鏈接后進(jìn)入一個(gè)地址薄。SIP同樣也提供一個(gè)安全的URL，被稱(chēng)之為SIPS URL。安全URL的示例為sips:bob@biloxi.com。通過(guò)SIPS URL發(fā)起的呼叫可以保證安全，加密的傳輸，它用來(lái)傳輸所有從呼叫方到被呼叫方域的所有SIP消息。 從這里，開(kāi)始，SIP的請求消息安全地發(fā)送到被呼叫方，但是安全機制依賴(lài)于被呼叫方域的安全策略設置。
SIP 是基于一種類(lèi)似于HTTP形式的請求/響應事務(wù)處理模式。每個(gè)事務(wù)處理包括一個(gè)啟動(dòng)了特別method方法的請求，或者一個(gè)功能，和至少一個(gè)來(lái)自于服務(wù)器端的響應構成。在這個(gè)例子中，事務(wù)處理是以Alice的軟電話(huà)開(kāi)始，軟電話(huà)發(fā)送一個(gè)INVITE請求，攜帶了Bob SIP URL地址。這里，INVITE就是一個(gè)SIP method方法，它指定了一個(gè)執行命令，請求方（Alice）想讓服務(wù)器方（Bob）接收這個(gè)請求。這個(gè)INVITE請求中包含了幾個(gè)頭域header fields。Header fields 被命名為屬性值，這些屬性值提供了關(guān)于消息的其他額外信息。在INVITE中的某些屬性表示了呼叫的唯一身份，目的地地址，Alice的地址，和Alice和Bob之間創(chuàng )建會(huì )話(huà)所期望的會(huì )話(huà)類(lèi)型的信息。INVITE （F1消息中）可能類(lèi)似于這樣的流程：
Figure 1: SIP session setup example with SIP trapezoid
INVITE sip:bob@biloxi.com SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branch=z9hG4bK776asdhds
Max-Forwards: 70
To: Bob
From: Alice ;tag=1928301774
Call-ID: a84b4c76e66710@pc33.atlanta.com
CSeq: 314159 INVITE
Contact:
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 142
（Alice的SDP 消息不顯示）
文本消息的第一行包含了一個(gè)方法名稱(chēng)method（INVITE）。 緊接著(zhù)的是幾行包含一個(gè)header 值域的列表。在這個(gè)示例中，它們包含了最少的要求設置。這些頭header簡(jiǎn)單描述如下：
Via 包含了一個(gè)地址（pc33.atlanta.com），Alice希望對這個(gè)請求獲得響應的地址。它也包含了一個(gè)branch參數來(lái)確認這個(gè)事務(wù)處理。
To 包含了一個(gè)顯示名稱(chēng)（Bob）和一個(gè)SIP或者SIPS URL（sip:bob@biloxi.com） 。Display names在RFC 2822[3]有介紹。
From 也包含一個(gè)顯示名稱(chēng)（Alice）和一個(gè)SIP或SIPS URI （sip:alice@atlanta.com），它表示這個(gè)請求的發(fā)起方。這個(gè)header同時(shí)還有一個(gè)一個(gè)標簽tag參數，此標簽包含了一個(gè)任意字符串（1928301774），這個(gè)字符串被添加到了軟電話(huà)的URL。此標簽也是為了確認身份的目的。
Call-ID 包含一個(gè)對這個(gè)呼叫的全局唯一確認信息，它是由一個(gè)任意字符串和軟電話(huà)主機名稱(chēng)或IP地址組合而成。To tag的組合，From tag的組合，和Call-ID完整定義了一個(gè)Alice和BoB兩者之間的點(diǎn)對點(diǎn)的SIP關(guān)系，這種關(guān)系可以看作一個(gè)dialog對話(huà)。
CSeq 或Command Sequence包含一個(gè)整數和一個(gè)method名稱(chēng)。這個(gè)CSeq是一個(gè)增長(cháng)的數值，它是支持每一個(gè)在dialog里新的請求，并且是一個(gè)普通的序列號碼。
Contact 包含一個(gè)SIP或者SIPS URI，它用來(lái)表示一個(gè)直接的路由去聯(lián)系Alice，通常情況下，它由一個(gè)用戶(hù)名稱(chēng)以及它所在的全限定域名構成（FQDN）。 如果使用了全限定域名（FQDN）的話(huà)，許多終端系統沒(méi)有已注冊的域名，因此，這里IP地址是允許的。Via頭告訴其他參數往哪里發(fā)送響應消息，Contact告訴其他參數往哪里發(fā)送將來(lái)的請求消息。
Max-Forwards 最大前轉來(lái)限定一個(gè)請求到達目的地的最大跳躍（hop）數量。它是由一個(gè)整數數值構成，在經(jīng)過(guò)一個(gè)跳轉時(shí)會(huì )降低一個(gè)數值。
Content-Type 包含一個(gè)信息體的描述，這里忽略。
Content-Length contains an octet （byte） count of the message body.
完整的SIP頭域集合在Section 20 中有詳細的定義。
會(huì )話(huà)的細節，例如媒體類(lèi)型，編碼，采樣率等沒(méi)有在SIP中進(jìn)行描述。 這些細節而是包含在了SIP消息體中，它們通過(guò)編碼以后以各種協(xié)議的格式出現。其中一種協(xié)議格式就是 會(huì )話(huà)描述協(xié)議-Session Description Protocol （SDP） （RFC 2327[1]）。這個(gè)SDP消息（沒(méi)有在這里顯示）示例是通過(guò)SIP消息來(lái)傳輸，傳輸的方式類(lèi)似于電子郵件中的附件方式來(lái)傳輸，或類(lèi)似于通過(guò)HTTP消息傳輸網(wǎng)頁(yè)頁(yè)面內容的方式。
因為軟電話(huà)不知道Bob的地址或biloxi.com域名中的SIP服務(wù)器地址，軟電話(huà)發(fā)送一個(gè)INVITE 到SIP 服務(wù)器端，這個(gè)SIP服務(wù)器支持Alice的域，atlanta.com。 atlanta.com SIP 服務(wù)器已經(jīng)配置了Alice的軟電話(huà)，或者通過(guò)DHCP發(fā)現了軟電話(huà)地址信息。
這個(gè)atlanta.com SIP 服務(wù)器是一個(gè)代理服務(wù)器。代理服務(wù)器接收請求，然后作為一個(gè)請求者轉發(fā)這些請求。在這個(gè)實(shí)例中，代理服務(wù)器接收到了INVITE請求，然后發(fā)送了一個(gè)100 （Trying） 響應給Alice的軟電話(huà)。這個(gè)100 （Trying） 響應表示這個(gè)INVITE已經(jīng)被收到，代理正在通過(guò)路由設置路由這個(gè)INVITE到其目的地。
在SIP中，響應消息使用一個(gè)三位數的碼和描述短語(yǔ)作為回復消息。這個(gè)響應消息在Via中包括同樣的To， From， Call-ID， CSeq 和 branch參數 parameter，這些參數和INVITE中的一樣，這些參數允許Alice的軟電話(huà)關(guān)聯(lián)響應消息來(lái)發(fā)送INVITE消息。這個(gè)atlanta.com代理服務(wù)器定位到這個(gè)代理服務(wù)器在biloxi.com，它可能執行一個(gè)特別的DNS查詢(xún)來(lái)找到服務(wù)biloxi.com 域的SIP 服務(wù)器。這個(gè)部分的描述在[4]中。 因此，它獲得biloxi.com 代理服務(wù)器的IP地址，然后轉發(fā)或者在這里代理其INVITE請求。在轉發(fā)這個(gè)請求之前，這個(gè) atlanta.com 代理服務(wù)器添加另外一個(gè)Via頭域，這個(gè)頭域包含自己的地址（這個(gè)INVITE已經(jīng)在第一個(gè)Via包含了Alice的地址）。biloxi.com 代理服務(wù)器收到這個(gè) INVITE消息后，然后回復一個(gè)帶100 （Trying） 響應消息到atlanta.com 代理服務(wù)器，表示它已經(jīng)收到了這個(gè)INVITE消息，正在處理這個(gè)請求。代理服務(wù)器會(huì )查詢(xún)一個(gè)定位服務(wù)器，我們稱(chēng)之為定位服務(wù)，定位服務(wù)包含當前Bob的IP地址。（我們將會(huì )在下一個(gè)部分看到如何實(shí)現數據庫查詢(xún)。）biloxi.com 代理服務(wù)器會(huì )添加另外一個(gè)Via header ，并且攜帶自己的IP地址，這個(gè)地址是對這個(gè)INVITE請求的，代理轉發(fā)這個(gè)請求到Bob的SIP軟電話(huà)。
Bob的軟電話(huà)收到這個(gè)INVITE 消息后，對 Bob 發(fā)出提示，告訴他有從Alice來(lái)的電話(huà)呼叫，Bob決定是否應答這個(gè)呼叫，這里Bob的軟電話(huà)會(huì )產(chǎn)生振鈴提示。Bob的軟電話(huà)提示180振鈴，這個(gè)響應消息會(huì )路由根據相反的方向回到兩個(gè)代理服務(wù)器。每個(gè)代理使用Via header 域值來(lái)決定發(fā)送響應的地址方向，并且從頂部路由記錄中刪除自己的地址。因此，盡管要求DNS和定位服務(wù)查詢(xún) 路由這個(gè)初始的INVITE請求，180（Ringing）響應返回到呼叫方時(shí)可以沒(méi)有查詢(xún)消息或沒(méi)有代理服務(wù)器中所保持的狀態(tài)。
這樣也獲得了一個(gè)合理的響應屬性，每個(gè)看到INVITE消息的代理服務(wù)器也可以看到所有對INVITE的響應消息。
當Alice的軟電話(huà)收到這個(gè)180 （Ringing）響應后，它會(huì )傳遞這個(gè)信息給Alice，傳遞過(guò)來(lái)的信息方式可以使用一個(gè)回鈴音（ringback tone）或或者在A(yíng)lice終端屏幕顯示一個(gè)消息。
參考資料：
https://www.rfc-editor.org/rfc/pdfrfc/rfc3262.txt.pdf
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