SIP協(xié)議的定義及基本流程

定義

SIP 協(xié)議，即會(huì)話發(fā)起協(xié)議（Session Initiation Protocol）， 是一個(gè)應(yīng)用層的 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 ，用于初始、管理和終止網(wǎng)絡(luò)中的語(yǔ)音和視頻會(huì)話， 屬于 GB28181 的核心之一。

SIP 協(xié)議是由IETF組織提出的IP電話信令協(xié)議,IETFRFC2543中對(duì)它的定義是一個(gè)基于文本的應(yīng)用層控制協(xié)議， 獨(dú)立于底層傳輸協(xié)議：TCP/UDP/SCTP， 用于建立、修改和終止 IP 網(wǎng)上的雙方或多方多媒體會(huì)話。借鑒了 HTTP、SMTP 等協(xié)議，支持代理、重定向及登記定位用戶等功能， 支持用戶移動(dòng)。

SIP協(xié)議通過(guò)與 RTP/RTCP、SDP、RTSP 等協(xié)議及 DNS 配合， 從而支持語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)、E-mail、 狀態(tài)、IM、聊天、游戲等應(yīng)用場(chǎng)景。

它可在 TCP 或 UDP 之上傳送，由于 SIP 本身具有握手機(jī)制，一般情況下首選 UDP傳輸協(xié)議。

從打電話的角度去理解SIP協(xié)議，推薦閱讀：深入淺出SIP協(xié)議

本篇文章針對(duì)sip協(xié)議的應(yīng)用場(chǎng)景是建立在GB28181協(xié)議的基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行理解和解讀的，如果理解有誤，還請(qǐng)各位網(wǎng)友不吝指教！在評(píng)論區(qū)留下您的寶貴建議，謝謝！

基本流程

sip協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)元素：

• 用戶代理
• 代理服務(wù)器
• 注冊(cè)服務(wù)器
• 重定向服務(wù)器
• 位置服務(wù)器

上圖簡(jiǎn)單的勾勒出了sip協(xié)議網(wǎng)絡(luò)元素之間的關(guān)系，同時(shí)通過(guò)上圖也可以了解到sip會(huì)話的基本呼叫流程：

• 用戶代理B向注冊(cè)服務(wù)器發(fā)送Register請(qǐng)求，攜帶contact地址；
• 隨后注冊(cè)服務(wù)器將B的地址，記錄到位置服務(wù)器；
• 用戶代理A向代理服務(wù)器發(fā)送invite請(qǐng)求啟動(dòng)與用戶代理B的會(huì)話；
• 代理服務(wù)器會(huì)先向A發(fā)送響應(yīng)100 Trying的信息以避免A重傳invite消息；
• 然后代理服務(wù)器向位置服務(wù)器搜索B的地址，獲取到地址后會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)A的invite請(qǐng)求；
• 通過(guò)上一步代理服務(wù)器將A的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到B，B向代理服務(wù)器響應(yīng)180 Ringing信息；
• 代理服務(wù)器將B的響應(yīng)信息轉(zhuǎn)發(fā)給A,B向代理服務(wù)器響應(yīng)200 OK信息；
• 緊接著A給B發(fā)送ACK請(qǐng)求，一個(gè)會(huì)話至此建立完成。

關(guān)于GB28181的"客戶端對(duì)實(shí)時(shí)音視頻點(diǎn)播"的流程，本質(zhì)除sip服務(wù)器以外的都是sip客戶端， 也可以理解為客戶端對(duì)媒體發(fā)送端的基本呼叫流程，如下圖：

在GB28181標(biāo)準(zhǔn)中 中心信令服務(wù)器 (center control server)就是一個(gè)基于sip協(xié)議設(shè)計(jì)的負(fù)責(zé)核心sip信令應(yīng)用處理的SIP服務(wù)器， 信令安全路由網(wǎng)關(guān) (secure signal routing gateway)是一種具有安全功能的sip服務(wù)器。

"組成中心信令控制的邏輯實(shí)體包括代理服務(wù)器、注冊(cè)服務(wù)器、重定向服務(wù)器、背靠背用戶代理等的一種或者幾種,是負(fù)責(zé)核心SIP信令應(yīng)用處理的SIP服務(wù)器" --引自《GB/T 28181-2016 公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng) 信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》

協(xié)議結(jié)構(gòu)

sip協(xié)議包括六個(gè)主要請(qǐng)求和六類響應(yīng)消息：

請(qǐng)求：

• INVITE
• BYE
• REGISTER
• CANCEL
• ACK
• OPTIONS

響應(yīng)：

• 1xx: 臨時(shí)/信息響應(yīng)
• 2xx: 成功響應(yīng)
• 3xx: 重定向響應(yīng)
• 4xx: 客戶端故障響應(yīng)
• 5xx: 服務(wù)器故障響應(yīng)
• 6xx: 全局故障響應(yīng)

下面是GB28181協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)下較常用的的sip請(qǐng)求：

INVITE

INVITE請(qǐng)求在GB28181協(xié)議中是視頻點(diǎn)播（包括實(shí)時(shí)預(yù)覽和歷史回放）流程中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在invite請(qǐng)求中會(huì)包含SDP協(xié)議的內(nèi)容。SDP協(xié)議(Session Description Protocol)是用來(lái)描述媒體數(shù)據(jù)是如何使用的，它由3個(gè)部分組成，可分為：

• 第1部分是Session description
  • v= (protocol version)
  • o= (owner/creator and session identification)
  • s= (session name)
  • i= (session information)
  • u= (URI of description)
  • e= (email address – contact detail)
  • p= (phone number – contact detail)
  • c= (connection information – not required if included in media description)
  • b= (session bandwidth information)
  • z= (time zone adjustments)
  • k= (encryption key)
  • a= (zero or more session attribute lines)
• 第2部分是Time description
  • t= (time the session is active)
  • r= (repeat times)
• 第3部分是Media description
  • m= (media name/ transport address)
  • i= (media title)
  • c= (connection information – not required if included in session description)
  • b= (bandwidth information)
  • k= (encryption key)
  • a= (zero or more media attribute lines)

sdp字段的具體細(xì)節(jié)可參考鏈接：

sdp會(huì)話描述協(xié)議

sdp協(xié)議參考文獻(xiàn):

《GB/T 28181-2016 公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng) 信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》附錄FSDP定義

下面是在GB28181協(xié)議中視頻點(diǎn)播流程中的invite數(shù)據(jù)包：

BYE

BYE包是用來(lái)終止已經(jīng)建立的會(huì)話，通常出現(xiàn)BYE包的場(chǎng)景是媒體接收端主動(dòng)發(fā)起實(shí)時(shí)音視頻點(diǎn)播流程時(shí)出現(xiàn)。它不能由代理服務(wù)器發(fā)送，也不能發(fā)送到掛起的INVITE或者未建立的會(huì)話。

具體的數(shù)據(jù)包流程分析如下圖：

REGISTER

通過(guò)抓包可以查看到GB28181一個(gè)完整的基本注冊(cè)流程:

在GB28181中它是采用RFC 3261規(guī)范中基于數(shù)字摘要的CRAM機(jī)制來(lái)進(jìn)行注冊(cè)，基本注冊(cè)流程如下圖：

具體的數(shù)據(jù)包分析如下圖：

CANCEL

主要是用來(lái)終止未建立的會(huì)話。用戶代理使用此請(qǐng)求取消之前發(fā)起的待處理的invite。它可以由用戶代理或代理服務(wù)器發(fā)送。

ACK

ACK在RFC-3262規(guī)范中是一個(gè)請(qǐng)求，它只有在INVITE請(qǐng)求中出現(xiàn)，當(dāng)INVITE請(qǐng)求響應(yīng)是200 OK時(shí)， 后續(xù)的ACK則是一個(gè)獨(dú)立事務(wù)。