SIP 的概念和相關(guān)元素
會話初始協(xié)議（Session Initiation Protocol）是一個控制發(fā)起、修改和終結(jié)交互式多媒體會話的信令協(xié)議。它是由 IETF（Internet Engineering Task Force，Internet工程任務(wù)組）在 RFC 2543 中定義的。最早發(fā)布于 1999 年 3 月，后來在 2002 年 6 月又發(fā)布了一個新的標(biāo)準(zhǔn) RFC 2361。
SIP 是一個基于文本的協(xié)議，在這一點(diǎn)上與 HTTP 和 SMTP 相似。我們來對比一個簡單的 SIP 請求與 HTTP 請求：
GET /index.html HTTP/1.1
INVITE sip:seven@freeswitch.org.cn SIP/2.0
請求由三部分組成。在 HTTP 中， GET 指明一個獲取資源（文件）的動作，而 /index.html 則是資源的地址，最后是協(xié)議版本號。而在 SIP 中，INVITE 表示發(fā)起一次請求，seven@freeswitch.org.cn 為請求的地址，稱為 SIP URI，最后也是版本號。其中，SIP URI很類似一個電子郵件，其格式為“協(xié)議:名稱@主機(jī)”。與 HTTP 和 HTTPS 相對應(yīng)，有 SIP 和 SIPS，后者是加密的；名稱可以是一串?dāng)?shù)字的電話號碼，也可以是字母表示的名稱；而主機(jī)可以是一個域名，也可以是一個IP地址。
SIP 是一個對等的協(xié)議，類似 P2P。不像傳統(tǒng)電話那樣必須有一個中心的交換機(jī)，它可以在不需要服務(wù)器的情況下進(jìn)行通信，只要通信雙方都彼此知道對方地址（或者，只有一方知道另一方地址），如下圖，bob 給 alice 發(fā)送一個 INVITE 請求，說“Hi, 一起吃飯吧...”，alice 說"好的，OK"，電話就通了。
在 SIP 網(wǎng)絡(luò)中，alice 和 bob 都叫做用戶代理（UA, User Agent）。UA 是在 SIP 網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起或響應(yīng) SIP 處理的邏輯功能。UA是有狀態(tài)的，也就是說，它維護(hù)會話（或稱對話）的狀態(tài)。UA 有兩種功能：一種是 UAC（UA Client用戶代理客戶端），它是發(fā)起 SIP 請求的一方，如上圖的 bob。另一種是 UAS（UA Server），它是接受請求并發(fā)送響應(yīng)的一方，如上圖中的 alice。由于 SIP 是對等的，如果 alice 呼叫 bob 時（有時候 alice 也主動叫 bob 一起吃飯），alice 就稱為 UAC，而 bob 則執(zhí)行 UAS的功能。一般來說，UA 都會實(shí)現(xiàn)上述兩種功能。
設(shè)想 bob 和 alice 是經(jīng)人介紹認(rèn)識的，而他們還不熟悉，bob 想請 alice 吃飯就需要一個中間人（M）傳話，而這個中間人就叫代理服務(wù)器（Proxy Server）。還有另一種中間人叫做重定向服務(wù)器（Redirect Server），它類似于這樣的方式工作──中間人 M 告訴 bob，我也不知道 alice 在哪里，但我老婆知道，要不然我告訴你我老婆的電話，你直接問她吧，我老婆叫 W。這樣，M 就成了一個重定向服務(wù)器，而他老婆 W 則是真正的代理服務(wù)器。這兩種服務(wù)器都是 UAS，它們主要是提供一對欲通話的 UA 之間的路由選擇功能。具有這種功能的設(shè)備通常稱為邊界會話控制器（SBC，Session Border Controller）。
還有一種 UAS 叫做注冊服務(wù)器。試想這樣一種情況，alice 還是個學(xué)生，沒有自己的手機(jī)，但它又希望 bob 能隨時找到她，于是當(dāng)她在學(xué)校時就告訴中間人 M 說她在學(xué)校，如果有事打她可以打宿舍的電話；而當(dāng)她回家時也通知 M 說有事打家里電話。只要 alice 換一個新的位置，它就要向 M 重新“注冊”新位置的電話，以讓 M 能隨時找到她，這時候 M 就是一個注冊服務(wù)器。
最后一種叫做背靠背用戶代理（B2BUA，Back-to-Back UA）。需要指出，其實(shí) RFC 3261 并沒有定義 B2BUA的功能，它只是一對 UAS 和 UAC的串聯(lián)。FreeSWITCH 就是一個典型的 B2BUA，事實(shí)上，B2BUA 的概念會貫穿本書始終，所以，在此我們需要多花一點(diǎn)筆墨來解釋。
我們來看上述故事的另一個版本：M 和 W 是一對恩愛夫妻。M 認(rèn)識 bob 而 W 認(rèn)識 alice。M 和 W 有意搓合兩個年輕人，但見面時由于兩人太靦腆而互相沒留電話號碼。事后 bob 相知道 alice 對他感覺如何，于是打電話問 M，M 不認(rèn)識 alice，就轉(zhuǎn)身問老婆 W （注意這次 M 沒有直接把 W 電話給 bob），W 接著打電話給 alice，alice 說印象還不錯，W 就把這句話告訴 M， M 又轉(zhuǎn)過身告訴 bob。 M 和 W 一個面向 bob，一個對著 alice，他們兩個合在一起，稱作 B2BUA。在這里，bob 是 UAC，因?yàn)樗l(fā)起請求；M 是 UAS，因?yàn)樗邮?bob 的請求并為他服務(wù)；我們把 M 和 W 看做一個整體，他們背靠著背（站著坐著躺著都行），W 是 UAC，因?yàn)樗窒?alice 發(fā)起了請求，最后 alice 是 UAS。其實(shí)這里UAC 和 UAS 的概念也不是那么重要，重要的是要理解這個背靠背的用戶代理。因?yàn)槭虑檫�沒有完，bob 一聽說 alice 對他印象還不錯，心花怒放，便想請 alice 吃飯，他告訴 M， M 告訴 W， W 又告訴 alice，alice 問去哪吃，W 又只好問 M， M 再問 bob…… 在這對年輕人掛斷電話這前， M 和 W 只能“背對背”的工作。
從上圖可以看出，四個人其實(shí)全是 UA。從上面故事可以看出，雖然 FreeSWITCH 是 B2BUA，但也可以經(jīng)過特殊的配置，實(shí)現(xiàn)一些代理服務(wù)器和重定向服務(wù)器的功能，甚至也可以從中間劈開，兩邊分別作為一個普通的 UA 來工作。這沒有什么奇怪的，在 SIP 世界中，所有 UA 都是平等的。具體到實(shí)物，則 M 和 W 就組成了實(shí)現(xiàn)軟交換功能的交換機(jī)，它們對外說的語言是 SIP，而在內(nèi)部，它們則使用自己家的語言溝通。bob 和 alice 就分別成了我們常見的軟電話，或者硬件的 SIP 電話。
SIP 注冊
不像普通的固定電話網(wǎng)中，電話的地址都是固定的。因特網(wǎng)是開放的，alice 的 UA 可能在家也可能在學(xué)校，或者，在世界是任何角落，只要能上網(wǎng)，它就能與世界通信。為了讓我們的 FreeSWITCH 服務(wù)器能找到它，它必須向服務(wù)器進(jìn)行注冊。通常的注冊流程是：
Alice FreeSWITCH
| |
| REGISTER |
|------------------------------->|
| SIP/2.0 401 Unauthorized |
|<-------------------------------|
| REGISTER |
|------------------------------->|
| SIP/2.0 200 OK |
| |
我們用真正的注冊流程進(jìn)行說明。下面的 SIP 消息是在真正的 FreeSWITCH 中 trace 出來的。其中 FreeSWITCH 服務(wù)器的 IP 地址是 192.168.4.4，使用默認(rèn)的端口號 5060，在這里，我們使用的是 UDP 協(xié)議。 alice 使用的 UAC 是 Zoiper，端口號是 5090（在我寫作時它與 FreeSWITCH 在同一臺機(jī)器上，所以不能再使用端口 5060）。其中每個消息短橫線之間的內(nèi)容都是 FreeSWITCH 中輸出的調(diào)試信息，不是 SIP 的一部分。
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recv 584 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 12:30:57.916812:
------------------------------------------------------------------------
REGISTER sip:192.168.4.4;transport=UDP SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-d9ed3bbae47e568b-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=d42207a765c0626b;transport=UDP>
To: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>
From: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>;tag=9c709222
Call-ID: NmFjNzA3MWY1MDI3NGViMjY1N2QwZDlmZWQ5ZGY2OGE.
CSeq: 1 REGISTER
Expires: 3600
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, NOTIFY, REFER, MESSAGE, OPTIONS, INFO, SUBSCRIBE
User-Agent: Zoiper rev.5415
Allow-Events: presence
Content-Length: 0
recv 表明 FreeSWITCH 收到來自 alice 的消息。我們前面已經(jīng)說進(jìn)，SIP 是純文本的協(xié)議，類似 HTTP，所以很容易閱讀。
第一行的 REGISTER 表示是一條注冊消息。
Via 是 SIP 的消息路由，如果 SIP 經(jīng)過好多代理服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)，則會有多條 Via 記錄。
Max-forwards 指出消息最多可以經(jīng)過多少次轉(zhuǎn)發(fā)，主要是為了防止產(chǎn)生死循環(huán)。
Contact 是 alice 家的地址，本例中，F(xiàn)reeSWITCH 應(yīng)該能在 192.168.4.4 這臺機(jī)器上的 5090 端口找到她。
To 和 From 先不管。
Call-ID 是本次 SIP 會話（Session）的標(biāo)志。
CSeq 是一個序號，由于 UDP 是不可靠的協(xié)議，在不可靠的網(wǎng)絡(luò)上可能丟包，所以有些包需要重發(fā)，該序號則可以防止重發(fā)引起的消息重復(fù)。
Expires 是說明本次注冊的有效期，單位是秒。在本例中，alice 應(yīng)該在一小時內(nèi)再次向 FreeSWITCH 注冊，防止 FreeSWITCH 忘掉她。實(shí)際上，大部分 UA 的實(shí)現(xiàn)都會在幾十秒內(nèi)就重新發(fā)一次注冊請求，這在 NAT 的網(wǎng)絡(luò)中有助于保持連接。
Allow 是說明 alice 的 UA 所能支持的功能，某些 UA 功能豐富，而某些 UA 僅有有限的功能。
User-Agent 是 UA 的型號。
Allow-Events 則是說明她允許哪些事件通知。
Content-Length 是消息體（Body）的長度，在這里，只有消息頭（Header），沒有消息體，因此長度為 0 。
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send 664 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 12:30:57.919364:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 401 Unauthorized
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-d9ed3bbae47e568b-1---d8754z-;rport=5090
From: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>;tag=9c709222
To: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>;tag=QFXyg6gcByvUH
Call-ID: NmFjNzA3MWY1MDI3NGViMjY1N2QwZDlmZWQ5ZGY2OGE.
CSeq: 1 REGISTER
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
WWW-Authenticate: Digest realm="192.168.4.4",
nonce="62fb812c-71d2-4a36-93d6-e0008e6a63ee", algorithm=MD5, qop="auth"
Content-Length: 0
FreeSWITCH 需要驗(yàn)證 alice 的身分才允許她注冊。在 SIP 中，沒有發(fā)明新的認(rèn)證方式，而是使用已有的 HTTP 摘要（Digest）方式來認(rèn)證。401 消息表示未認(rèn)證，它是 FreeSWITCH 對 alice 的響應(yīng)。同時，它在本端生成一個認(rèn)證摘要（WWW-Authenticate），一齊發(fā)送給 alice。
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recv 846 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 12:30:57.921011:
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REGISTER sip:192.168.4.4;transport=UDP SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-dae1693be9f8c10d-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=d42207a765c0626b;transport=UDP>
To: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>
From: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>;tag=9c709222
Call-ID: NmFjNzA3MWY1MDI3NGViMjY1N2QwZDlmZWQ5ZGY2OGE.
CSeq: 2 REGISTER
Expires: 3600
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, NOTIFY, REFER, MESSAGE, OPTIONS, INFO, SUBSCRIBE
User-Agent: Zoiper rev.5415
Authorization: Digest username="alice",realm="192.168.4.4",
nonce="62fb812c-71d2-4a36-93d6-e0008e6a63ee",
uri="sip:192.168.4.4;transport=UDP",response="32b5ddaea8647a3becd25cb84346b1c3",
cnonce="b4c6ac7e57fc76b85df9440994e2ede8",nc=00000001,qop=auth,algorithm=MD5
Allow-Events: presence
Content-Length: 0
alice 收到帶有摘要的 401 后，后新發(fā)起注冊請求，這一次，加上了根據(jù)收到的摘要和它自己的密碼生成的認(rèn)證信息（Authorization）。并且，你可以看到，CSeq 序號變成了 2。
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send 665 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 12:30:57.936940:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-dae1693be9f8c10d-1---d8754z-;rport=5090
From: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>;tag=9c709222
To: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>;tag=rrpQj11F86jeD
Call-ID: NmFjNzA3MWY1MDI3NGViMjY1N2QwZDlmZWQ5ZGY2OGE.
CSeq: 2 REGISTER
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=d42207a765c0626b;transport=UDP>;expires=3600
Date: Tue, 27 Apr 2010 12:30:57 GMT
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Content-Length: 0
FreeSWITCH 收到帶有認(rèn)證的注冊消息后，核實(shí) alice 身份，認(rèn)證通過，回應(yīng) 200 OK。 如果失敗，則回應(yīng) 403 Forbidden 或其它失敗消息，如下。
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send 542 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:22:49.195554:
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SIP/2.0 403 Forbidden
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-d447f43b66912a1b-1---d8754z-;rport=5090
From: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>;tag=c097e17f
To: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>;tag=yeecX364pvryj
Call-ID: ZjkxMGJmMjE4Y2ZiNjU5MzM5NDZkMTE5NzMzMzM0Mjc.
CSeq: 2 REGISTER
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Content-Length: 0
你可以看到，alice 的密碼是不會直接在 SIP 中傳送的，因而一定程序上保證了安全（當(dāng)然還是會有中間人，重放之類的攻擊，我們留到后面討論）。
SIP 呼叫流程
UA 間直接呼叫
上面我們說過，SIP 的 UA 是平等的，如果一方知道另一方的地址，就可以通信。我們先來做一個實(shí)驗(yàn)。在筆者的機(jī)器上，我啟動了兩個軟電話（UA）， 一個是 bob 的 X-Lite（左），另一個是 alice 是 Zoiper。它們的 IP 地址都是 192.168.4.4，而端口號分別是 26000 和 5090，當(dāng) bob 呼叫 alice 時，它只需直接呼叫 alice 的 SIP 地址：sip:alice@192.168.4.4:5090。如圖，alice 的電話正在振鈴：
詳細(xì)的呼叫流程圖為：
bob alice
| |
| INVITE |
|-------------------->|
| 100 Trying |
|<--------------------|
| 180 Ringing |
|<--------------------|
| 200 OK |
|<--------------------|
| ACK |
|-------------------->|
| |
|<---RTP------------->|
|<---RTP------------->|
|<---RTP------------->|
| ... |
| |
| BYE |
|<--------------------|
| 200 OK |
|-------------------->|
| |
首先 bob 向 alice 發(fā)送 INVITE 請求建立 SIP 連接，alice 的 UA 回 100 Trying 說我收到你的請求了，先等會，接著 alice 的電話開始振鈴，并給對回消息 180 Ringing 說我這邊已經(jīng)振鈴了，alice 一會就過來接電話，bob 的 UA 收到該消息后可以播放回鈴音。接著 alice 接了電話，她發(fā)送 200 OK 消息給 bob，該消息是對 INVITE 消息的最終響應(yīng)，而先前的 100 和 180 消息都是臨時狀態(tài)，只是表明呼叫進(jìn)展的情況。 bob 收到 200 后向 alice 回 ACK 證實(shí)消息。 INVITE - 200 - ACK 完成三次握手，它們合在一起稱作一個對話（Dialogue）。這時候 bob 已經(jīng)在跟 alice 能通話了，他們通話的內(nèi)容（語音數(shù)據(jù)）是在SIP之外的 RTP 包中傳遞的，我們后面再詳細(xì)討論。
最后，alice 掛斷電話，向 bob 送 BYE 消息，bob 收到 BYE 后回送 200 OK，通話完畢。其中 BYE 和 200 OK 也是一個對話，而上面的所有消息，稱作一個會話（Session）。
反過來也一樣，alice 可以直接呼叫 bob 的地址： sip:bob@192.168.4.4:26000。
上面描述了一個最簡單的 SIP 呼叫流程。實(shí)際上，SIP 還有其它一些消息，它們大致可分為請求和響應(yīng)兩類。請求由 UAC 發(fā)出，到達(dá) UAS 后， UAS 回送響應(yīng)消息。某些響應(yīng)消息需要證實(shí)（ACK），以完成三次握手。其中請求消息包括 INVITE、ACK、OPTIOS、BYE、CANCEL、REGISTER 以及一些擴(kuò)展 re-INVITE、PRACK、SUBSCRIBE、NOTIFY、UPDATE、MESSAGE、REFER等。而響應(yīng)消息則都包含一個狀態(tài)碼。跟 HTTP 響應(yīng)類似，狀態(tài)碼有三位數(shù)字組成。其中，1xx 組的響應(yīng)為臨時狀態(tài)，表明呼叫進(jìn)展的情況；2xx 表明請求已成功處理；3xx 表明 SIP 請求需要轉(zhuǎn)向到另一個 UAS 處理；4xx 表明請求失敗，這種失敗一般是由客戶端或網(wǎng)絡(luò)引起的，如密碼錯誤等；5xx 為服務(wù)器內(nèi)部錯誤；6xx 為更嚴(yán)重的錯誤。
通過 B2BUA 呼叫
在真實(shí)世界中，bob 和 alice 肯定要經(jīng)常改變位置，那么它們的 SIP 地址也會相應(yīng)改變，并且，如果他們之中有一個或兩個處于 NAT 的網(wǎng)絡(luò)中時，直接通信就更困難了。所以，他們通常會借助于一個服務(wù)器來相互通信。通過注冊到服務(wù)器上，他們都可以獲得一個服務(wù)器上的 SIP 地址。注冊服務(wù)器的地址一般是不變的，因此他們的 SIP 地址就不會發(fā)生變化，因而，他們總是能夠進(jìn)行通信。
我們讓他們兩個都注冊到 FreeSWITCH 上。上面已經(jīng)說過，F(xiàn)reeSWITCH 監(jiān)聽的端口是 SIP 默認(rèn)的端口 5060。bob 和 alice 注冊后，他們分別獲得了一個服務(wù)器的地址（SIP URI）：sip:bob@192.168.4.4 和 sip:alice@192.168.4.4（默認(rèn)的端口號 5060 可以省略）。
下面是 bob 呼叫 alice 的流程。需要指出，如果 bob 只是發(fā)起呼叫而不接收呼叫，他并不需要向 FreeSWITCH 注冊（有些軟交換服務(wù)器需要先注冊才能發(fā)起呼叫，但 SIP 是不強(qiáng)制這么做的）。
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recv 1118 bytes from udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.938891:
------------------------------------------------------------------------
INVITE sip:alice@192.168.4.4 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-56adad736231f024-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:bob@192.168.4.4:26000>
To: "alice"<sip:alice@192.168.4.4>
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 1 INVITE
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, OPTIONS, BYE, REFER, NOTIFY, MESSAGE, SUBSCRIBE, INFO
Content-Type: application/sdp
User-Agent: X-Lite release 1014k stamp 47051
Content-Length: 594
上面的消息中省略了 SDP 的內(nèi)容，我們將留到以后再探討。bob 的 UAC 通過 INVITE 消息向 FreeSWITCH 發(fā)起請求。bob 的 UAC 用的是 X-Lite（User-Agent），它運(yùn)行在端口 26000 上（實(shí)際上，它默認(rèn)在端口也是 5060，但由于在我的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下它也是跟 FreeSWITCH 運(yùn)行在一臺機(jī)器上，已被占用，因此它需要選擇另一個端口）。其中，F(xiàn)rom 為主叫用戶的地址，To 為被叫用戶的地址。此時 FreeSWITCH 作為一個 UAS 接受請求并進(jìn)行響應(yīng)。它得知 bob 要呼叫 alice，需要在自己的數(shù)據(jù)庫中查找 alice 是否已在服務(wù)器上注冊，好知道應(yīng)該怎么找到 alice。但在此之前，它先通知 bob 它已經(jīng)收到了他的請求。
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send 345 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.940278:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 100 Trying
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-56adad736231f024-1---d8754z-;rport=26000
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
To: "alice"<sip:alice@192.168.4.4>
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 1 INVITE
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Content-Length: 0
FreeSWITCH 通過 100 Trying 消息告訴 bob “我已經(jīng)收到你的消息了，別著急，我正在聯(lián)系 alice 呢...” 該消息稱為呼叫進(jìn)展消息。
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send 826 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.943392:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 407 Proxy Authentication Required
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-56adad736231f024-1---d8754z-;rport=26000
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
To: "alice" <sip:alice@192.168.4.4>;tag=B4pem31jHgtHS
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 1 INVITE
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Accept: application/sdp
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Allow-Events: talk, presence, dialog, line-seize, call-info, sla,
include-session-description, presence.winfo, message-summary, refer
Proxy-Authenticate: Digest realm="192.168.4.4",
nonce="31c5c3e0-cc6e-46c8-a661-599b0c7f87d8", algorithm=MD5, qop="auth"
Content-Length: 0
但就在此時，F(xiàn)reeSWITCH 發(fā)現(xiàn) bob 并不是授權(quán)用戶，因而它需要確認(rèn) bob 的身份。它通過發(fā)送帶有 Digest 驗(yàn)證信息的 407 消息來通知 bob（注意，這里與注冊流程中的 401 不同）。
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recv 319 bytes from udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.945314:
------------------------------------------------------------------------
ACK sip:alice@192.168.4.4 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-56adad736231f024-1---d8754z-;rport
To: "alice" <sip:alice@192.168.4.4>;tag=B4pem31jHgtHS
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 1 ACK
Content-Length: 0
bob 回送 ACK 證實(shí)消息向 FreeSWITCH 證實(shí)已收到認(rèn)證要求。并重新發(fā)送 INVITE，這次，附帶了驗(yàn)證信息。
------------------------------------------------------------------------
recv 1376 bytes from udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.945526:
------------------------------------------------------------------------
INVITE sip:alice@192.168.4.4 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-87d60b47b6627c3a-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:bob@192.168.4.4:26000>
To: "alice"<sip:alice@192.168.4.4>
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 2 INVITE
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, OPTIONS, BYE, REFER, NOTIFY, MESSAGE, SUBSCRIBE, INFO
Content-Type: application/sdp
Proxy-Authorization: Digest username="bob",realm="192.168.4.4",
nonce="31c5c3e0-cc6e-46c8-a661-599b0c7f87d8",
uri="sip:alice@192.168.4.4",response="327887635344405bcd545da06763c466",
cnonce="c164b74f625ff2161bd8d47dba3a0ee2",nc=00000001,qop=auth,
algorithm=MD5
User-Agent: X-Lite release 1014k stamp 47051
Content-Length: 594
這里也省略了 SDP 消息體。
------------------------------------------------------------------------
send 345 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.946349:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 100 Trying
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-87d60b47b6627c3a-1---d8754z-;rport=26000
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
To: "alice"<sip:alice@192.168.4.4>
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 2 INVITE
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Content-Length: 0
FreeSWITCH 重新回 100 Trying，告訴 bob 呼叫進(jìn)展情況。
至此，bob 與 FreeSWITCH 之間的通信已經(jīng)初步建立，這種通信的通道稱作一個信道（channel）。該信道是由 bob 的 UA 和 FreeSWITCH 的一個 UA 構(gòu)成的，我們稱它為 FreeSWITCH 的一條腿，叫做 a-leg。
接下來 FreeSWITCH 要建立另一條腿，稱為 b-leg。它通過查打本地數(shù)據(jù)庫，得到了 alice 的位置，接著啟動一個 UA（用作 UAC），向 alice 發(fā)送 INVITE 消息。如下：
------------------------------------------------------------------------
send 1340 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:40.028988:
------------------------------------------------------------------------
INVITE sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport;branch=z9hG4bKey90QUyHZQXNN
Route: <sip:alice@192.168.4.4:5090>;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP
Max-Forwards: 69
From: "Bob" <sip:bob@192.168.4.4>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
To: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 130069214 INVITE
Contact: <sip:mod_sofia@192.168.4.4:5060>
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Allow-Events: talk, presence, dialog, line-seize, call-info, sla,
include-session-description, presence.winfo, message-summary, refer
Content-Type: application/sdp
Content-Disposition: session
Content-Length: 313
X-FS-Support: update_display
Remote-Party-ID: "Bob" <sip:bob@192.168.4.4>;party=calling;screen=yes;privacy=off
你可以看到，該INVITE 的 Call-ID 與前面的不同，說明這是另一個 SIP 會話（Session）。另外，它還多了一個 Remote-Party-ID，它主要是用來支持來電顯示。因?yàn)�，�?alice 的話機(jī)上，希望顯示 bob 的號碼，顯示呼叫它的那個 UA（負(fù)責(zé) b-leg的那個 UA）沒什么意義。與普通的 POTS 電話不同，在 SIP 電話中，不僅能顯示電話號碼（這里是 bob），還能顯示一個可選的名字（“Bob”）。這也說明了 FreeSWITCH 這個 B2BUA 本身是一個整體，它雖然是以一個單獨(dú)的 UA 呼叫 alice，但還是跟負(fù)責(zé) bob 的那個 UA 有聯(lián)系--就是這種背靠背的串聯(lián)。
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recv 309 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:40.193634:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 100 Trying
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport=5060;branch=z9hG4bKey90QUyHZQXNN
To: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>
From: "Bob" <sip:bob@192.168.4.4>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 130069214 INVITE
Content-Length: 0
跟上面的流程差不多，alice回的呼叫進(jìn)展。此時，alice 的 UA 開始振鈴。
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recv 431 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:40.193816:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 180 Ringing
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport=5060;branch=z9hG4bKey90QUyHZQXNN
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>
To: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>;tag=3813e926
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 130069214 INVITE
User-Agent: Zoiper rev.5415
Content-Length: 0
180也是呼叫進(jìn)展消息，它說明，我這邊已經(jīng)準(zhǔn)備好了，alice 的電話已經(jīng)響了，她聽到了一會就會接聽。
send 1125 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:40.270533:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 183 Session Progress
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-87d60b47b6627c3a-1---d8754z-;rport=26000
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
To: "alice" <sip:alice@192.168.4.4>;tag=cDg7NyjpeSg4m
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 2 INVITE
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5060;transport=udp>
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Accept: application/sdp
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Allow-Events: talk, presence, dialog, line-seize, call-info, sla,
include-session-description, presence.winfo, message-summary, refer
Content-Type: application/sdp
Content-Disposition: session
Content-Length: 267
Remote-Party-ID: "alice" <sip:alice@192.168.4.4>
FreeSWITCH 在收到 alice 的 180 Ringing 消息后，便告訴 bob 呼叫進(jìn)展情況，183 與 180 不同的是，它包含 SDP，即接下來它會向 bob 發(fā)送 RTP 的媒體流，就是回鈴音。
------------------------------------------------------------------------
recv 768 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:43.251980:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport=5060;branch=z9hG4bKey90QUyHZQXNN
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>
To: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>;tag=3813e926
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 130069214 INVITE
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, NOTIFY, REFER, MESSAGE, OPTIONS, INFO, SUBSCRIBE
Content-Type: application/sdp
User-Agent: Zoiper rev.5415
Content-Length: 226
alice 接聽電話以后，其 UA 向 FreeSWITCH 送 200 OK，即應(yīng)答消息。
------------------------------------------------------------------------
send 436 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:43.256692:
------------------------------------------------------------------------
ACK sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport;branch=z9hG4bKF72SSpFNv0K8g
Max-Forwards: 70
From: "Bob" <sip:bob@192.168.4.4>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
To: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>;tag=3813e926
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 130069214 ACK
Contact: <sip:mod_sofia@192.168.4.4:5060>
Content-Length: 0
FreeSWITCH 向 alice 回送證實(shí)消息，證實(shí)已經(jīng)知道了。至此，b-leg已經(jīng)完全建立完畢，多半這時 alice 已經(jīng)開始說話了：“Hi, bob，你好……”
------------------------------------------------------------------------
send 1135 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:43.293311:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-87d60b47b6627c3a-1---d8754z-;rport=26000
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
To: "alice" <sip:alice@192.168.4.4>;tag=cDg7NyjpeSg4m
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 2 INVITE
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5060;transport=udp>
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Allow-Events: talk, presence, dialog, line-seize, call-info, sla,
include-session-description, presence.winfo, message-summary, refer
Session-Expires: 120;refresher=uas
Min-SE: 120
Content-Type: application/sdp
Content-Disposition: session
Content-Length: 267
Remote-Party-ID: "alice" <sip:alice@192.168.4.4>
與此同時，它也給 bob 送應(yīng)答消息，告訴他電話已經(jīng)接通了，可以跟 alice 說話了。在需要計費(fèi)的情況下，應(yīng)該從此時開始對 bob 的電話計費(fèi)。bob 的 UA 收到該消息后啟動麥克風(fēng)讓 bob 講話。
------------------------------------------------------------------------
recv 697 bytes from udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:43.413025:
------------------------------------------------------------------------
ACK sip:alice@192.168.4.4:5060;transport=udp SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-ef53864320037c04-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:bob@192.168.4.4:26000>
To: "alice"<sip:alice@192.168.4.4>;tag=cDg7NyjpeSg4m
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 2 ACK
Proxy-Authorization: Digest username="bob",realm="192.168.4.4",
nonce="31c5c3e0-cc6e-46c8-a661-599b0c7f87d8",
uri="sip:alice@192.168.4.4",response="327887635344405bcd545da06763c466",
cnonce="c164b74f625ff2161bd8d47dba3a0ee2",nc=00000001,qop=auth,
algorithm=MD5
User-Agent: X-Lite release 1014k stamp 47051
Content-Length: 0
bob 在收到應(yīng)答消息后也需要回送證實(shí)消息。至此 a-leg 也建立完畢。雙方正常通話。
[][][][][][] 此處省略 5000 字 [][][][][]
------------------------------------------------------------------------
recv 484 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:49.949240:
------------------------------------------------------------------------
BYE sip:mod_sofia@192.168.4.4:5060 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-2146ae0ddd113efe-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>
To: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
From: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>;tag=3813e926
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 2 BYE
User-Agent: Zoiper rev.5415
Content-Length: 0
終于聊完了，alice 掛斷電話，發(fā)送 BYE 消息。
------------------------------------------------------------------------
send 543 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:49.950425:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-2146ae0ddd113efe-1---d8754z-;rport=5090
From: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>;tag=3813e926
To: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 2 BYE
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Content-Length: 0
FreeSWITCH 返回 OK，b-leg 釋放完畢。
------------------------------------------------------------------------
send 630 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:50.003165:
------------------------------------------------------------------------
BYE sip:bob@192.168.4.4:26000 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport;branch=z9hG4bKggvjUH0rS99tc
Max-Forwards: 70
From: "alice" <sip:alice@192.168.4.4>;tag=cDg7NyjpeSg4m
To: "Bob" <sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 130069219 BYE
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5060;transport=udp>
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Reason: Q.850;cause=16;text="NORMAL_CLEARING"
Content-Length: 0
接下來 FreeSWITCH 給 bob 發(fā)送 BYE，通知要拆線了。出于對 bob 負(fù)責(zé)，它包含了掛機(jī)原因（Hangup Cause），此處 NOMAL_CLEARING 表示正常釋放。
------------------------------------------------------------------------
recv 367 bytes from udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:50.111765:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport=5060;branch=z9hG4bKggvjUH0rS99tc
Contact: <sip:bob@192.168.4.4:26000>
To: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
From: "alice"<sip:alice@192.168.4.4>;tag=cDg7NyjpeSg4m
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 130069219 BYE
User-Agent: X-Lite release 1014k stamp 47051
Content-Length: 0
bob 回送 OK，a-leg 釋放完畢，通話結(jié)束。從下圖可以很形象地看出 FreeSWITCH 的兩條“腿”-- a-leg 和 b-leg。
整個呼叫流程圖示如下：
bob (UAC) [ UAS-UAC ] (UAS) alice
| | | |
| INVITE | | |
|-------------------->| | |
| 100 Trying | | |
|<--------------------| | |
| 407 Authentication Required |
|<--------------------| | |
| ACK | | |
|-------------------->| | |
| INVITE | | |
|-------------------->| | |
| 100 Trying | | INVITE |
|<--------------------< >-------------------->|
| | | 100 Trying |
| | |<--------------------|
| 183 Progress | | 180 Ringing |
|<--------------------< |<--------------------|
| | | 200 OK |
| | |<--------------------|
| 200 OK | | ACK |
|<--------------------< >-------------------->|
| ACK | | |
|-------------------->| | |
| |
| Call Connected |
| |
| | | BYE |
| | |<--------------------|
| BYE | | 200 OK |
|<--------------------< >-------------------->|
| 200 OK | | |
|-------------------->| | |
| | | |
從流程圖可以看出，右半部分跟上一節(jié)“UA間直接呼叫”一樣，而左半部分也類似。這就更好的說明了實(shí)際上有 4 個 UA （兩對）參與到了通信中，并且，有兩個 Session。
再論 SIP URI
上面我們介紹了一些 FreeSWITCH 的基本概念，并通過一個真正的呼叫流程講解了一下 SIP。由于實(shí)驗(yàn)中所有 UA 都 運(yùn)行在一臺機(jī)器上，這可能會引起迷惑，如果我們有三臺服務(wù)器，那么情況可能是：
/---------------\
| FreeSWITCH |
| 192.168.0.1 |
\ --------------/
sip:bob@192.168.0.1 / \ sip:alice@192.168.0.1
/ \
/ \
/-----------------\ /-----------------\
| bob | | alice |
| 192.168.0.100 | | 192.168.0.200 |
\-----------------/ \-----------------/
sip:bob@192.168.0.100 sip:alice@192.168.0.200
alice 注冊到 FreeSWITCH，bob呼叫她時，使用她的服務(wù)器地址，即 sip:alice@192.168.0.1，F(xiàn)reeSWITCH 接到請求后，查找本地數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn) alice 的實(shí)際地址是 sip:alice@192.168.0.200，便可以建立呼叫。
SIP URI 除使用 IP 地址外，也可以使用域名，如 sip:alice@freeswitch.org.cn。更高級也更復(fù)雜的配置則需要 DNS 的 SRV 記錄，在此就不做討論了。
