Протокол инициации сеанса

Протокол инициации сеанса

Протокол связи
Аббревиатура	ГЛОТОК
Цель	Интернет-телефония
Введение	март 1999 г ( 1999-03 )
Уровень OSI	Прикладной уровень (уровень 7)
Порт(ы)	5060, 5061
RFC(ы)	2543, 3261

Протокол инициации сеанса ( SIP ) — это протокол сигнализации, используемый для инициирования, поддержания и завершения сеансов связи , которые включают приложения для передачи голоса, видео и обмена сообщениями. SIP используется в интернет-телефонии , в частных IP-телефонных системах, а также при звонках по мобильному телефону через LTE ( VoLTE ).

Протокол определяет конкретный формат обмениваемых сообщений и последовательность сообщений для сотрудничества участников. SIP — это текстовый протокол , включающий в себя множество элементов протокола передачи гипертекста (HTTP) и простого протокола передачи почты (SMTP). Вызов, установленный с помощью SIP, может состоять из нескольких медиапотоков отдельные потоки не требуются , но для приложений, таких как обмен текстовыми сообщениями , которые обмениваются данными в качестве полезной нагрузки в сообщении SIP, .

SIP работает в сочетании с несколькими другими протоколами, которые определяют и передают среду сеанса. Чаще всего согласование типа и параметров носителя, а также настройка носителя выполняются с помощью протокола описания сеанса (SDP), который передается в качестве полезной нагрузки в сообщениях SIP. SIP разработан так, чтобы быть независимым от базового протокола транспортного уровня и может использоваться с протоколом пользовательских дейтаграмм (UDP), протоколом управления передачей (TCP) и протоколом передачи управления потоком (SCTP). Для безопасной передачи сообщений SIP по незащищенным сетевым каналам протокол может быть зашифрован с помощью Transport Layer Security (TLS). Для передачи медиапотоков (голоса, видео) полезная нагрузка SDP, передаваемая в сообщениях SIP, обычно использует транспортный протокол реального времени (RTP) или безопасный транспортный протокол реального времени (SRTP).

История

SIP был первоначально разработан Марком Хэндли , Хеннингом Шульцринном , Евой Скулер и Джонатаном Розенбергом в 1996 году для облегчения организации многоадресных мультимедийных сеансов на Mbone . Протокол был стандартизирован как RFC   2543 в 1999 году. В ноябре 2000 года SIP был принят в качестве протокола сигнализации 3GPP и постоянного элемента архитектуры IP Multimedia Subsystem (IMS) для услуг потокового мультимедиа на базе IP в сотовых сетях . В июне 2002 года спецификация была пересмотрена в RFC   3261 с тех пор были опубликованы различные расширения и разъяснения.

SIP был разработан для обеспечения протокола сигнализации и установления вызова для IP-коммуникаций, поддерживающего функции и возможности обработки вызовов, присутствующие в коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN), с целью поддержки новых мультимедийных приложений. Он был расширен для видеоконференций , распространения потокового мультимедиа , обмена мгновенными сообщениями , информации о присутствии , передачи файлов , Интернет-факса и онлайн-игр .

Сторонники SIP отличаются тем, что уходят корнями в Интернет-сообщество, а не в телекоммуникационную отрасль . SIP был стандартизирован в первую очередь Инженерной группой Интернета (IETF), в то время как другие протоколы, такие как H.323 , традиционно ассоциировались с Международным союзом электросвязи (ITU).

Протокол работы

Пример обмена сообщениями SIP между двумя пользователями, Алисой и Бобом, для установления и завершения прямого медиа-сеанса.

SIP участвует только в операциях сигнализации сеанса мультимедийной связи и в основном используется для установления и завершения голосовых или видеовызовов. SIP можно использовать для установления двухсторонних ( одноадресных ) или многосторонних ( многоадресных ) сеансов. Это также позволяет изменять существующие вызовы. Модификация может включать изменение адресов или портов , приглашение дополнительных участников, а также добавление или удаление медиапотоков. SIP также нашел применение в приложениях обмена сообщениями, таких как обмен мгновенными сообщениями, подписка на события и уведомления.

SIP работает в сочетании с несколькими другими протоколами, которые определяют формат и кодирование мультимедиа и передают мультимедиа после установки вызова. Для установления вызова тело сообщения SIP содержит блок данных протокола описания сеанса (SDP), который определяет формат мультимедиа, кодек и протокол передачи мультимедиа. Потоки голосовой и видеоинформации обычно передаются между терминалами с использованием транспортного протокола реального времени (RTP) или безопасного транспортного протокола реального времени (SRTP).

Каждый ресурс сети SIP, такой как пользовательские агенты, маршрутизаторы вызовов и ящики голосовой почты, идентифицируется унифицированным идентификатором ресурса (URI). Синтаксис URI соответствует общему стандартному синтаксису, который также используется в веб-службах и электронной почте. Схема URI, используемая для SIP, — sip , а типичный URI SIP имеет форму sip:username@domainname или sip:username@hostport , где имя домена требует записей DNS SRV для обнаружения серверов для домена SIP, а порт хоста может быть IP-адресом или полное доменное имя хоста и порта. Если безопасная передача требуется схема sips . , используется

SIP использует элементы дизайна, аналогичные модели транзакций HTTP-запросов и ответов. Каждая транзакция состоит из клиентского запроса, вызывающего определенный метод или функцию на сервере, и как минимум одного ответа. SIP повторно использует большинство полей заголовков, правил кодирования и кодов состояния HTTP, обеспечивая читаемый текстовый формат.

SIP может передаваться с помощью нескольких протоколов транспортного уровня, включая протокол управления передачей (TCP), протокол пользовательских дейтаграмм (UDP) и протокол передачи управления потоком (SCTP). Клиенты SIP обычно используют TCP или UDP на портах 5060 или 5061 для трафика SIP к серверам и другим конечным точкам. Порт 5060 обычно используется для незашифрованного сигнального трафика, тогда как порт 5061 обычно используется для трафика, зашифрованного с помощью Transport Layer Security (TLS).

Телефонные сети на основе SIP часто реализуют функции обработки вызовов Системы сигнализации 7 (SS7), для которой существуют специальные расширения протокола SIP, хотя сами по себе эти два протокола сильно различаются. SS7 — это централизованный протокол, характеризующийся сложной архитектурой центральной сети и простыми конечными точками (традиционные телефонные трубки). SIP — это протокол клиент-сервер равносильных узлов. Функции SIP реализованы в взаимодействующих конечных точках, тогда как традиционная архитектура SS7 используется только между центрами коммутации.

Сетевые элементы

Сетевые элементы, использующие для связи протокол инициации сеанса, называются пользовательскими агентами SIP . Каждый пользовательский агент (UA) выполняет функцию клиента пользовательского агента (UAC), когда он запрашивает функцию обслуживания, и роль сервера пользовательского агента (UAS) при ответе на запрос. Таким образом, любые две конечные точки SIP в принципе могут работать без какой-либо промежуточной инфраструктуры SIP. Однако по причинам эксплуатации сети, для предоставления общедоступных услуг пользователям и для служб каталогов SIP определяет несколько конкретных типов элементов сетевого сервера. Каждый из этих сервисных элементов также взаимодействует в рамках модели клиент-сервер, реализованной в клиентах и ​​серверах пользовательских агентов.

Пользовательский агент

Пользовательский агент — это конечная точка логической сети, которая отправляет или получает сообщения SIP и управляет сеансами SIP. Пользовательские агенты имеют клиентские и серверные компоненты. Клиент пользовательского агента (UAC) отправляет SIP-запросы. Сервер пользовательского агента (UAS) получает запросы и возвращает ответ SIP. В отличие от других сетевых протоколов, которые фиксируют роли клиента и сервера, например, в HTTP, в котором веб-браузер действует только как клиент, а не как сервер, SIP требует, чтобы оба узла реализовали обе роли. Роли UAC и UAS действуют только на время транзакции SIP.

SIP-телефон — это IP-телефон , который реализует клиентские и серверные функции пользовательского агента SIP и обеспечивает традиционные функции вызова телефона, такие как набор номера, ответ, отклонение, удержание вызова и перевод вызова. SIP-телефоны могут быть реализованы как аппаратное устройство или как программный телефон . Поскольку поставщики все чаще внедряют SIP в качестве стандартной телефонной платформы, различие между аппаратными и программными SIP-телефонами стирается, и элементы SIP реализуются в базовых функциях встроенного ПО многих устройств связи с поддержкой IP, таких как смартфоны .

В SIP, как и в HTTP, пользовательский агент может идентифицировать себя с помощью поля заголовка сообщения ( User-Agent ), содержащего текстовое описание программного обеспечения, оборудования или названия продукта. Поле пользовательского агента отправляется в сообщениях запроса, что означает, что принимающий SIP-сервер может оценить эту информацию для выполнения настройки конкретного устройства или активации функции. Операторы элементов сети SIP иногда хранят эту информацию на порталах учетных записей клиентов, где это может быть полезно при диагностике проблем совместимости SIP или при отображении статуса услуги.

Прокси-сервер

Прокси-сервер — это сетевой сервер с компонентами UAC и UAS, который действует как промежуточный объект с целью выполнения запросов от имени других элементов сети. Прокси-сервер в первую очередь играет роль маршрутизации вызовов; он отправляет SIP-запросы другому объекту, расположенному ближе к пункту назначения. Прокси-серверы также полезны для обеспечения соблюдения политики, например для определения того, разрешено ли пользователю совершать вызов. Прокси-сервер интерпретирует и, при необходимости, переписывает определенные части сообщения запроса перед его пересылкой.

Прокси-серверы SIP, которые направляют сообщения более чем в один пункт назначения, называются разветвляющимися прокси-серверами. Разветвление запроса SIP создает несколько диалогов из одного запроса. Таким образом, на вызов можно ответить с одной из нескольких конечных точек SIP. Для идентификации нескольких диалогов каждый диалог имеет идентификатор с участием обеих конечных точек.

Сервер перенаправления

Сервер перенаправления — это сервер пользовательского агента, который генерирует ответы 3xx (перенаправление) на полученные запросы, предписывая клиенту связаться с альтернативным набором URI. Сервер перенаправления позволяет прокси-серверам направлять приглашения на сеанс SIP во внешние домены.

Регистратор

Регистрация пользовательского агента SIP у регистратора SIP с аутентификацией.

Регистратор — это конечная точка SIP, предоставляющая службу определения местоположения. Он принимает запросы REGISTER, записывая адрес и другие параметры от пользовательского агента. Для последующих запросов он предоставляет важные средства для поиска возможных одноранговых узлов в сети. Служба определения местоположения связывает один или несколько IP-адресов с SIP URI агента регистрации. Несколько пользовательских агентов могут зарегистрироваться для одного и того же URI, в результате чего все зарегистрированные пользовательские агенты получают вызовы к URI.

Регистраторы SIP являются логическими элементами и часто располагаются рядом с прокси-серверами SIP. Чтобы улучшить масштабируемость сети, службы определения местоположения могут вместо этого располагаться с помощью сервера перенаправления.

Пограничный контроллер сеанса

Установление сеанса через последовательный пользовательский агент .

Пограничные контроллеры сеансов (SBC) служат промежуточными устройствами между пользовательскими агентами и SIP-серверами для выполнения различных типов функций, включая сокрытие топологии сети и помощь в обходе NAT . SBC — это независимо разработанное решение, которое не упоминается в SIP RFC.

шлюз

Шлюзы можно использовать для соединения сети SIP с другими сетями, такими как PSTN, которые используют другие протоколы или технологии.

SIP-сообщения

SIP — это текстовый протокол, синтаксис которого аналогичен HTTP. Существует два разных типа SIP-сообщений: запросы и ответы. В первой строке запроса есть метод , определяющий характер запроса, и Request-URI, указывающий, куда следует отправить запрос. В первой строке ответа указан код ответа .

Запросы

Запросы инициируют функциональность протокола. Они отправляются клиентом пользовательского агента на сервер, и в ответ на них отправляются один или несколько ответов SIP , которые возвращают код результата транзакции и обычно указывают на успех, неудачу или другое состояние транзакции.

SIP-запросы

Имя запроса	Описание	Примечания	Ссылки на RFC
РЕГИСТРАЦИЯ	Зарегистрируйте URI, указанный в поле To-header, на сервере местоположения и свяжите его с сетевым адресом, указанным в поле заголовка Contact .	Команда реализует службу определения местоположения.	RFC   3261
ПРИГЛАШАТЬ	Инициируйте диалог для установления вызова. Запрос отправляется клиентом пользовательского агента на сервер пользовательского агента.	При отправке во время установленного диалога ( повторное приглашение ) он изменяет сеансы, например, переводя вызов на удержание.	RFC   3261
ПОДТВЕРЖДЕНИЕ	Подтвердите, что объект получил окончательный ответ на запрос INVITE.		RFC   3261
ПОКА	Сигнализировать о прекращении диалога и завершении вызова.	Это сообщение может быть отправлено любой конечной точкой диалога.	RFC   3261
ОТМЕНА	Отмените любой ожидающий запрос.	Обычно означает завершение вызова, пока он еще звонит, до ответа.	RFC   3261
ОБНОВЛЯТЬ	Измените состояние сеанса, не меняя состояния диалога.		RFC   3311
ССЫЛАТЬСЯ	Попросите получателя оформить запрос на перевод вызова.		RFC   3515
ПРАК	Предварительное подтверждение.	PRACK отправляется в ответ на предварительный ответ (1xx).	RFC   3262
ПОДПИСАТЬСЯ	Инициирует подписку на уведомление о событиях от уведомителя.		RFC   6665
УВЕДОМЛЕНИЕ	Информируйте подписчика об уведомлениях о новом событии.		RFC   6665
ПУБЛИКОВАТЬ	Опубликовать событие на сервере уведомлений.		RFC   3903
СООБЩЕНИЕ	Отправьте текстовое сообщение.	Используется в приложениях для обмена мгновенными сообщениями.	RFC   3428
ИНФОРМАЦИЯ	Отправляйте информацию в середине сеанса, которая не изменяет состояние сеанса.	Этот метод часто используется для ретрансляции DTMF.	RFC   6086
ПАРАМЕТРЫ	Запрос возможностей конечной точки.	Он часто используется для поддержания активности NAT.	RFC   3261

Ответы

Основная статья: Список кодов ответа SIP

Ответы отправляются сервером пользовательского агента, указывая результат полученного запроса. Распознаются несколько классов ответов, определяемых числовым диапазоном результирующих кодов:

• 1xx: предварительные ответы на запросы указывают на то, что запрос действителен и находится в обработке.
• 2xx: успешное завершение запроса. В ответ на INVITE это означает, что вызов установлен. Самый распространенный код — 200, который является безоговорочным отчетом об успехе.
• 3xx: для завершения запроса необходимо перенаправление вызова. Запрос должен быть завершен с новым пунктом назначения.
• 4xx: запрос не может быть выполнен на сервере по ряду причин, включая неверный синтаксис запроса (код 400).
• 5xx: серверу не удалось выполнить очевидно допустимый запрос, включая внутренние ошибки сервера (код 500).
• 6xx: Запрос не может быть выполнен ни на одном сервере. Это указывает на глобальный сбой, включая отклонение вызова пунктом назначения.

Транзакции

Пример: UAC пользователя User1 использует клиентскую транзакцию приглашения для отправки исходного сообщения INVITE (1). Если ответ не получен после периода ожидания, контролируемого таймером, UAC может решить прекратить транзакцию или повторно передать INVITE. После получения ответа Пользователь1 уверен, что INVITE было доставлено надежно. Затем UAC пользователя User1 должен подтвердить ответ. После доставки ACK (2) обе стороны транзакции завершены. В этом случае диалог может быть установлен.

SIP определяет механизм транзакций для управления обменом между участниками и надежной доставки сообщений. Транзакция — это состояние сеанса, которое контролируется различными таймерами. Клиентские транзакции отправляют запросы, а серверные транзакции отвечают на эти запросы одним или несколькими ответами. Ответы могут включать предварительные ответы с кодом ответа в форме 1xx и один или несколько окончательных ответов (2xx – 6xx).

Транзакции далее подразделяются на типы «приглашение» и «неприглашение» . Транзакции приглашения отличаются тем, что они могут установить длительный диалог, называемый диалогом в SIP, и, таким образом, включать подтверждение (ACK) любого окончательного ответа, не вызвавшего сбой, например, 200 OK .

Мгновенные сообщения и присутствие

Протокол инициации сеанса для обмена мгновенными сообщениями и расширений использования присутствия (SIMPLE) — это основанный на SIP набор стандартов для обмена мгновенными сообщениями и информации о присутствии . Протокол ретрансляции сеансов сообщений (MSRP) позволяет осуществлять сеансы обмена мгновенными сообщениями и передачу файлов.

Тестирование соответствия

Сообщество разработчиков SIP регулярно встречается на конференциях, организованных SIP Forum, для проверки совместимости реализаций SIP. Язык спецификации тестов TTCN -3 , разработанный целевой группой ETSI (STF 196), используется для определения тестов соответствия для реализаций SIP.

Тестирование производительности

При разработке программного обеспечения SIP или развертывании новой инфраструктуры SIP важно проверить способность серверов и IP-сетей обрабатывать определенную нагрузку вызовов: количество одновременных вызовов и количество вызовов в секунду. Программное обеспечение для проверки производительности SIP используется для моделирования трафика SIP и RTP, чтобы проверить, стабильны ли сервер и IP-сеть при нагрузке вызовов. Программное обеспечение измеряет такие показатели производительности, как задержка ответа, соотношение ответа/занятия , дрожание RTP и потеря пакетов , время задержки в обоих направлениях .

Приложения

SIP-соединение — это маркетинговый термин для услуг передачи голоса по интернет-протоколу (VoIP), предлагаемых многими поставщиками услуг интернет-телефонии (ITSP). (АТС) клиента Услуга обеспечивает маршрутизацию телефонных звонков из телефонной системы частной телефонной станции в ТфОП. Такие услуги могут упростить инфраструктуру корпоративной информационной системы за счет совместного доступа в Интернет для голоса и данных и устранения затрат на интерфейса базовой скорости (BRI) или интерфейса первичной скорости телефонные линии (PRI).

SIP-транкинг — аналогичный маркетинговый термин, предпочтительный для тех случаев, когда услуга используется для упрощения телекоммуникационной инфраструктуры путем совместного использования канала доступа оператора связи для голоса, данных и интернет-трафика, одновременно устраняя необходимость в каналах PRI.

Камеры видеонаблюдения с поддержкой SIP могут инициировать звонки, чтобы предупредить оператора о событиях, таких как движение объектов на охраняемой территории.

SIP используется в передаче звука через IP для приложений вещания , где он обеспечивает средства взаимодействия аудиоинтерфейсов разных производителей для установления соединений друг с другом.

Реализации

США Подразделение передовых сетевых технологий Национального института стандартов и технологий (NIST) предоставляет общедоступную Java . реализацию который служит эталонной реализацией стандарта. Реализация может работать в сценариях прокси-сервера или пользовательского агента и использовалась во многих коммерческих и исследовательских проектах. Он поддерживает RFC   3261 в полном объеме и ряд расширений RFC, включая RFC   6665 (уведомление о событии) и RFC   3262 (надежные предварительные ответы).

Существует множество других коммерческих реализаций SIP с открытым исходным кодом. См. Список программного обеспечения SIP .

Взаимодействие SIP-ISUP

SIP-I, протокол инициирования сеанса с инкапсулированным ISUP , — это протокол, используемый для создания, изменения и завершения сеансов связи на основе ISUP с использованием сетей SIP и IP. Услуги, использующие SIP-I, включают голосовую связь, видеотелефонию, факс и передачу данных. СИП-И и СИП-Т Это два протокола со схожими функциями, в частности, позволяющие передавать сообщения ISUP по сетям SIP. При этом сохраняются все сведения, доступные в заголовке ISUP. SIP-I был определен ITU-T , тогда как SIP-T был определен IETF .

Шифрование

Проблемы безопасности звонков через общедоступный Интернет были решены путем шифрования протокола SIP для безопасной передачи . Схема URI SIPS используется для обеспечения защиты SIP-связи с помощью Transport Layer Security (TLS). URI SIPS имеют вид sips: [email protected] .

Сквозное шифрование SIP возможно только при наличии прямого соединения между конечными точками связи. Хотя прямое соединение может быть установлено через одноранговый SIP или через VPN между конечными точками, большая часть SIP-коммуникаций включает в себя несколько переходов, причем первый переход происходит от пользовательского агента к ITSP пользовательского агента . В случае с несколькими переходами SIPS защитит только первый переход; оставшиеся переходы обычно не будут защищены с помощью TLS, и связь SIP будет небезопасной. Напротив, протокол HTTPS обеспечивает сквозную безопасность, поскольку он осуществляется при прямом соединении и не использует понятие прыжков.

Медиапотоки (аудио и видео), которые представляют собой отдельные соединения из потока сигнализации SIPS, могут быть зашифрованы с использованием SRTP. Обмен ключами для SRTP выполняется с помощью SDES ( RFC   4568 ) или с ZRTP ( RFC   6189 ). При использовании SDES ключи будут передаваться через незащищенный SIP, если не используется SIPS. Также можно добавить MIKEY ( RFC   3830 ) обмениваются данными с SIP для определения сеансовых ключей для использования с SRTP.

См. также

• Интеграция компьютерной телефонии (CTI)
• Телекоммуникационные приложения с компьютерной поддержкой (CSTA)
• H.323 Протоколы H.225.0 и H.245
• IP-мультимедийная подсистема (IMS)
• Протокол управления медиашлюзом (MGCP)
• Мобильный VoIP
• MSCML (язык разметки управления медиасервером)
• Сетевая конвергенция
• Протокол встречи
• Форматы полезной нагрузки RTP
• SIGTRAN (сигнальный транспорт)
• SIP-расширения для IP-мультимедийной подсистемы
• SIP-провайдер
• Протокол управления скинни-клиентом (SCCP)
• Т.38
• XIMSS (XML-интерфейс для обмена сообщениями, планирования и сигнализации)

Ссылки

• Брайан Рид; Стив Гудман (22 января 2015 г.), Ссылка на экзамен 70-342 «Расширенные решения Microsoft Exchange Server 2013 (MCSE)» , Microsoft Press, стр. 24, ISBN  9780735697904 {{citation}}: CS1 maint: ref дублирует дефолт ( ссылка )
• Миикка Пойкселькя; Георг Майер; Хишам Хартабиль; Аки Ниеми (19 ноября 2004 г.), IMS: концепции и услуги IP-мультимедиа в мобильной сфере , John Wiley & Sons, стр. 268, ISBN  978047087114-0 {{citation}}: CS1 maint: ref дублирует дефолт ( ссылка )

Внешние ссылки

• IANA: параметры SIP
• IANA: Пространство имен типов событий SIP