SIP消息结构详解

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SIP消息由三部分组成，即：开始行（start line）、消息头(header)、正文(body)
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Start-line:
请求行Request-line
  消息为 request消息时使用request-line
  Request-Line = Method SP Request-URI SP SIP-Version CRLF
状态行Status-line
  消息为响应消息时使用Status-line
  Status-Line = SIP-Version SP Status-Code SP Reason-Phrase CRLF

请求行Request-line由消息方法+Request-URI+SIP版本组成：
消息方法: 以下列出了六种消息方法
  REGISTER: 注册联系信息
  INVITE: 发起会话请求
  ACK:对 INVITE 请求的响应的确认
  CANCEL: 取消请求
  BYE: 终结会话
  OPTIONS: 查询服务器能力
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
举例: INVITE sip:[e-mail] SIP/2.0
 
状态行Status-line由SIP版本+状态码+原因短语组成
举例: SIP/2.0 200 OK
 
---------------------------------------------------------------
消息头:
格式: 字段名（field-name）: 参数值（field-value）
Example: REGISTER sip:registrar.zte.com SIP/2.0
        Via: SIP/2.0/UDP bobspc.zte.com:5060;branch=z9hG4bKnashds7
        Max-Forwards: 70
        To: Bob <sip:[e-mail]>
        From: Bob <sip:[e-mail]>;tag=456248
        Call-ID: [email=843817637684230@998sdasdh09]843817637684230@998sdasdh09[/email]
        CSeq: 1826 REGISTER
        Contact: <sip:bob@192.0.2.4>
        Expires: 7200
        Content-Length: 0
上面via、max-forwards、to、from、call-id等这些都是些常有的头域，SIP的头域总共有44个之多。

 

 

sip事务的概念：一个sip请求以及由它触发的一系列应答（包括临时应答和一个最终应答）。
sip请求有6种（核心规范定义的，也有扩展），也叫6个方法(Method字段标识)：INVITE, ACK, OPTIONS, BYE, CANCEL, REGISTER
sip 请求的格式包括请求行(如INVITE sip:192.168.101.30 SIP/2.0)，sip应答的格式包括状态行(如SIP/2.0 100 Trying)；sip应答的状态码从100到699，其中100~199是临时(provisional)应答。
INVITE请求是三次握手机制，其他请求都采用两次握手机制。

CANCEL 请求用于取消悬而未决的事务，我的理解是一方发出INVITE，但是另一方始终没有做出应答，发出200OK消息（超过了默认的振铃时长），那么UAC会 自动发出一个CANCEL请求，UAS返回200OK，并且同时发出487状态码的应答，UAC再对收到的487消息发出ACK确认，即最开始的 INVITE和487以及ACK构成三次握手。

OPTIONS请求用于询问服务器的性能情况，包括这个服务器所支持的方法（可能会有扩展方法）和会话描述协议。
代理服务器的三种类型：保留呼叫状态代理、保留状态代理、不保留状态代理。这三种类型的代理在处理能力和所占用资源上有差别，在代理分发中我们采用网络核心无状态，而在流量较小的网络边界采用智能性高的保留（呼叫）状态服务器处理路由。

sip消息编码采用文本方式（即使用字符串），相对的是二进制的编码方式，前者易于调试和扩展，后者则有利于节省带宽。

sip标题头：
CALL-ID 字 段用于标识一个特定邀请以及与这个邀请相关的所有后续事务（即标识一个会话），比如一方发起邀请加入一个国际象棋的会话，那么INVITE请求以及应答， BYE请求以及应答都共享一个CALL-ID，因为这两个事务都属于一个特定邀请。而两个用户之间可以同时存在多个邀请（比如在下象棋的同时发起聊天的邀 请），那么一个邀请中的后续事务将通过这个邀请特有的CALL-ID来区分，如一方发出BYE消息来结束聊天，但是下棋仍然进行中，那么另一方将根据 BYE消息的CALL-ID来确定要结束的究竟是哪一个会话。 

CSeq 字段是用来给同一个会话中的 事务进行排序的。可以理解为，会话由CALL-ID来标识，会话中的事务则由CSeq标识。除了ACK请求和CANCEL请求，INVITE之后的请求中 CSeq字段的数字是最初请求(INVITE)的CSeq递增的结果。而ACK和CANCEL请求则拥有与它所确认（取消）的请求相同的CSeq数字部 分，只是方法名不同。

  

(sip标题头续)
Contact 字段是被呼叫方发送200OK消息时带上的，包含了被叫方的真实IP，这样sip服务器在路由第一个INVITE请求之后就可以被卸载掉（越过），不再需要存在于信令路径中。

Recode-Route和Route字 段是用来使sip服务器保留在每次请求中，不被绕过。Record-Route字段由信令路径上的服务器添加（每经过一个信令路径上必须存在的代理，就添 加一个Record-Route标题头），maddr参数包含该代理的IP地址。被叫方发出的200OK应答包含Record-Route和 Contact字段（Record-Route可能有多个），呼叫方收到200OK后根据这两个字段创建用于后续请求的Route标题头（可能有多个）， 其包含的是信令路径上的下一跳的下一跳的（hehe，有点别扭，不过意思是对的）真实IP。

To 字段 总是包含被呼叫方的地址（通过sip代理时是公用地址，点对点时是真实ip），要注意的是区别该标题头和sip消息请求行中的Request-URI。 To在信令路径中不会被代理改变，然而Request-URI包含的是信令路径中下一跳的地址，因此在路途中被每个代理改变。

Via 字 段存储所有处理请求的代理地址（包括用户代理和sip代理），它可以用来检测路由循环，也用于使应答消息经过请求消息来时相同的路径（方向相反）。因此， 在请求消息发送时，via标题头的数量是随着跳数逐渐增加的，而应答消息返回时，via标题头的数量则逐渐递减（每经过一跳则剥离一个有它自己地址的 Via标题头）。
(sip标题头完)

 
sip消息可能含有消息体（一个或多个），通常是会话描述符，也可以是照片或其他附件。一般情况下，消息体只对UA有意义，因此可被端到端加密。有时候，sip代理处于控制的原因也需要检查被交换媒体的信息。 

 

NVITE事务：

SIP使用UDP传输协议来传送INVITE消息时，要使用逐 跳重传机制保证INVITE的最终传送，即用户代理UA和sip代理proxy都要保证INVITE到达下一跳，下一跳收到时会返回一个临时应答 （proxy返回100Trying，UA返回100Trying和180ringing），代理在限定时间内收不到应答即会重传INVITE。

临时应答（100~199）用于阻止逐跳INVITE重传，没有端到端的可靠传输，也就是说当被叫方返回180应答时，如果在路径中途丢失，也不会重传。
最终应答（200~699）能被保证到达它们想要去的目的地。
成 功应答（200~299）被可靠地传送到呼叫方UA，但不是使用逐跳重传机制。只有呼叫方UA能为最终成功应答发送一个ACK（直接发送到被叫方UA）， 如果成功应答在路径中途丢失或者UA发出的ACK丢失，那么被叫方会在限定时间内收不到ACK时重新发送最终应答，直到收到ACK的确认。
非成功最终应答（300~699）使用和INVITE一样的逐跳机制。被叫方用户代理将持续重传非成功应答（给前一跳），直到收到ACK为止（proxy也可以为非成功应答发送ACK）。

 

CANCEL事务：
CANCEL事务与INVITE事务都是逐跳事务，但是处理方法不同，路径上的每一个代理收到CANCEL请求时，都会发送一个最终应答来响应（而不是发出临时应答），并且向下一跳发送一个CANCEL请求。  

 

实例说明：

抓取“成功注册”，“呼叫--通话” ，“挂断”“注销”四种情况做典型包的分析。

Ø 注册流程：

 

 

以上是REGISTER包。

 

我们可以看到在注册的时候，终端会向代理服务器59.64.135.22发送REGISTER请求注册。

 

 

以上是REGISTEROK包。服务器返回200 OK，表示注册成功。

 

Ø 基本呼叫建立过程：

 

 

以上是INVITE包。我们可以看到在发起呼叫初期，终端向825002发出Invite的呼叫请求。

 

 

以上是Trying包，说明终端825003正在试着连通服务器，进一步转接到825002.

 

由于设置了自动接听，所以此次通话没有振铃的包。

 

 

这是ACK包，代表确认信号。

 

Ø 正常呼叫释放过程：

 

 

以上是BYE包。这是825002挂断后服务器向825003发送的释放呼叫信号。

 

Ø 注销流程：

 

 

以上是825003注销的包，我们注意到expires=0这说明是注销。