Протокол сигнализации SIP

Определение
«SIP*- является протоколом управления прикладного уровня для создания, изменения и завершения сеансов связи с одним или большим количеством участников. В понятие сеанса входят мультимедиа конференции, обучение на расстоянии, Internet-телефония и подобные приложения» (RFC 2543)
*SIP – Session Initiation Protocol – Протокол инициализации сессии

Организации стандартизации
телефония
Международный союз электросвязи
ITU-T
(ех. CCITT)
H.323, E.164, Z.100
Интернет
Группа разработчиков Интернет
(IETF – Internet Engineering Task Force)
RFC 2543, RFC 2030

Принципы, заложенные в основу SIP
Расширяемость протокола – возможность дополнения протокола новыми функциями
Масштабируемость сети – возможность увеличения элементов в сети при её расширении
Интеграция в стек существующих протоколов Интернет
Взаимодействие с другими протоколами сигнализации
Персональная мобильность - возможность быть доступными в любом месте с любым терминалам в любое время (сообщение REGISTER) → единый номер для всех услуг электросвязи

Особенности протокола SIP
Основан на НТТР → проверенная технология для работы в Интернет
Использует и UDP, и TCP
Работает поверх различных транспортных протоколов (IP, IPX, X.25, ATM)
Использует адресацию типа e-mail ([e-mail])
Текстовый формат сообщений → простота и удобство техобслуживания и программирования
Высокая информативность сообщений → минимальное время установления соединения

Возможности протокола SIP
SIP поддерживает пять аспектов организации и завершения мультимедийной связи:
Определение местоположения пользователя
Определение готовности пользователя участвовать в сеансе
Установление сеанса связи как для вызывающей, так и для вызываемой сторон, управление сеансом связи
Передача пользовательской информации
Организация конференций трех видов:
В режиме многоадресной рассылки
При помощи устройства управления конференцией, которому участники передают информацию в режиме точка-точка, а оно, в свою очередь, обрабатывает эту информацию и рассылает участникам конференции
Соединение каждого пользователя с каждым в режиме точка-точка
Определение функциональной возможности терминалов пользователей

Место протокола SIP в стеке протоколов TCP/IP

Формирование сообщения сигнализации SIP

Адресация в SIP
В Интернет – URL (Uniform Resource Location)
В SIP – SIP URL (sip:name@host)
тип адреса пример
«имя@домен» - sip:[e-mail]
«имя@хост» - sip:[e-mail]
«имя@IP-адрес» - sip:vova@192.168.100.1
«№ телефона@шлюз» - sip:[e-mail]

Уровни протокола SIP
Первый уровень – отвечает за синтаксис и кодирование
Второй уровень – транспортный – определяет, как клиент передает запросы и принимает ответы, и как сервер получает запросы и передает ответы по сети
Третий уровень – уровень транзакций – производит повторную передачу сообщений прикладного уровня, определяет соответствие ответов запросу и уведомляет верхний уровень о срабатывании таймера.
Четвертый уровень – пользователь транзакций – создает/отменяет клиентские запросы

Понятие транзакции
Транзакция - это запрос, переданный клиентской стороной серверной стороне с использованием транспортного уровня SIP, вместе со всеми ответами на этот запрос, переданными серверной стороной клиенту.

Архитектура «клиент-сервер»

Элементы сети SIP
Агент пользователя (UA – User Agent)
Прокси-сервер (proxy server)
Сервер переадресации (redirect server)
Сервер определения местоположения (location server) (не стандартизирован в RFC 2543)

Агент пользователя
Агент пользователя (User Agent):
Клиент агента пользователя (User Agent Client) – часть программного обеспечения агента пользователя, которая создает новые запросы, отправляет их и обрабатывает принятые ответы.
Сервер агента пользователя (User Agent Server) - часть программного обеспечения агента пользователя, которая принимает запросы и генерирует ответы, основываясь на действиях пользователя, полученных сообщениях, результатах выполнения программ или на каких-либо других событиях.

Агент пользователя

Прокси-сервер
Прокси-сервер принимает запросы, обрабатывает их и, в зависимости от типа запроса, выполняет определенные действия.
Бывает двух типов:
Без сохранения состояний (Stateless) –принимает запросы, перенаправляет их дальше и забывает
С сохранением состояний (Stateful) – принимает запросы, перенаправляет их и ждет ответы

Прокси-сервер
Прокси-сервер

Сервер переадресации
Сервер переадресации предназначен для определения текущего адреса пользователя
Не генерирует своих запросов
Не терминирует вызовы
Не содержит клиентскую часть программного обеспечения

Сервер переадресации
Сервер
переадресации

Сервер определения местоположения
Служит для хранения текущего адреса пользователя.
Позволяет агентам регистрировать свое местоположение , обеспечивая тем самым мобильность пользователя
Может быть совмещен с прокси-сервером
О своем местоположении пользователь информирует сервер при помощи сообщения REGISTER. 2 режима регистрации:
Новый адрес сообщается один раз
Новый адрес сообщается через определенные промежутки времени

Сервер определения местоположения
Локальная Удаленная

Сообщения SIP

Структура сообщения SIP

Стартовая строка
Начальная строка любого SIP сообщения. Если сообщение является запросом, то в этой строке указывается тип запроса, адресат и номер версии протокола. Если сообщение является ответом на запрос, в стартовой строке указывается номер версии протокола, тип ответа и его короткая расшифровка, предназначенная только для пользователя.

Заголовки
служат для передачи информации об отправителе, адресате, пути следования и других сведений, т.е. переносят необходимую для обслуживания данного сообщения информацию. О типе заголовка можно узнать из его имени. В протоколе SIP определено 4 типа заголовков:
Общие заголовки
Заголовки содержания
Заголовки, передающие дополнительную информацию о запросе
Заголовки, передающие дополнительную информацию об ответе

Тело сообщения
Запросы:
Содержит описание сеансов связи
Тело сообщения есть не во всех сообщениях ( например сообщение BYE не содержит тела сообщения)
Ответы:
Любые ответы могут содержать тело сообщения, но содержимое тела в них может быть разным

Пример сообщения SIP

Пример сообщения SIP

Запросы

Запросы

Структура запроса

Тип запроса
6 типов запросов (RFC 3261):
REGISTER
INVITE
ACK
CANCEL
BYE
OPTION

Request-URI
Указывает пользователя или услугу, к которой адресован запрос. Поле Request-URI не должно содержать пробелов и управляющих символов, а также не должно быть заключено в угловые скобки

Версия протокола
И запросы и ответы содержат данные действующей версии SIP-протокола, принимая во внимание порядок, соответствие требованиям и изменение численного индекса версии

Ответы
Шесть типов ответов:
1хх – информационные
2хх – успех
3хх – перенаправление
4хх – ошибка клиента
5хх – ошибка сервера
6хх – глобальная ошибка

Пример построения SIP-сети

Алгоритм работы сервера перенаправления
Разговор

Алгоритм работы прокси-сервера
или Softswitch NGN
УУД
УУД
Softswitch
Сервер определения
местоположения
Разговор

Транспортный уровень протокола SIP
Отвечает за перенос запросов и ответов через сеть с использованием ее транспортных протоколов
Отвечает за управление соединениями таких протоколов как TCP и SCTP
Имеет клиентскую и серверную стороны
Соединение контролируется как на клиентской так и на серверной стороне

Транспортный уровень протокола SIP
Соединения идентифицируются указателем, состоящим из:
Адреса
Порта
Транспортного протокола на удаленном конце
Соединение должно сохранятся в течение некоторого интервала времени после того, как последнее сообщение было передано или получено через это соединение

Передача речи и команд управления

SIP-T (SIP for Telephony)
Требование к сети IP-телефонии это возможность так называемой прозрачности услуг относительно ТфОП. Традиционные телефонные услуги, такие как call waiting, услуга 800 и т.д. реализуются с помощью системы сигнализации №7.

Взаимодействие с ТфОП
Разговор
ISUP
ISUP
SIP

Инкапсуляция
IAM 2 = IAM 1