WikiSort.ru - Не сортированное

SIP (англ. Session Initiation Protocol — протокол установления сеанса) — протокол передачи данных, описывающий способ установки и завершения пользовательского интернет-сеанса, включающего обмен мультимедийным содержимым (IP-телефония, видео- и аудиоконференции, мгновенные сообщения, онлайн-игры).

Протокол описывает, каким образом клиентское приложение (например, софтфон) может запросить начало соединения у другого, возможно, физически удалённого клиента, находящегося в той же сети, используя его уникальное имя. Протокол определяет способ согласования между клиентами об открытии каналов обмена на основе других протоколов, которые могут использоваться для непосредственной передачи информации (например, RTP). Допускается добавление или удаление таких каналов в течение установленного сеанса, а также подключение и отключение дополнительных клиентов (то есть допускается участие в обмене более двух сторон — конференц-связь). Протокол также определяет порядок завершения сеанса.

Принципы протокола

Разработкой занималась организация IETF MMUSIC Working Group^[1]. Протокол начал разрабатываться в 1996 году Хенингом Шулзри (Henning Schulzrinne, Колумбийский университет) и Марком Хэндли (Университетский колледж Лондона). В ноябре 2000 года SIP был утверждён как сигнальный протокол проекта 3GPP и основной протокол архитектуры IMS (модификация 3GPP TS.24.229^[2])^[3]. Наряду c другим распространённым протоколом H.323, SIP — один из протоколов, лежащих в основе Voice over IP.

В основу протокола рабочая группа MMUSIC заложила следующие принципы:

• Простота: включает в себя только шесть методов (функций)
• Независимость от транспортного уровня, может использовать UDP, TCP, ATM и т. д.
• Персональная мобильность пользователей. Пользователи могут перемещаться в пределах сети без ограничений. Это достигается путём присвоения пользователю уникального идентификатора. При этом набор предоставляемых услуг остается неизменным. О своих перемещениях пользователь сообщает с помощью сообщения REGISTER своему серверу.
• Масштабируемость сети. Структура сети на базе протокола SIP позволяет легко её расширять и увеличивать число элементов.
• Расширяемость протокола. Протокол характеризуется возможностью дополнять его новыми функциями при появлении новых услуг.
• Интеграция в стек существующих протоколов Интернет. Протокол SIP является частью глобальной архитектуры мультимедиа, разработанной комитетом IETF. Кроме SIP, эта архитектура включает в себя протоколы RSVP, RTP, RTSP, SDP.
• Взаимодействие с другими протоколами сигнализации. Протокол SIP может быть использован совместно с другими протоколами IP-телефонии, протоколами ТфОП, и для связи с интеллектуальными сетям.

Дизайн протокола

Клиенты SIP традиционно используют порт 5060 TCP или UDP для соединения элементов SIP-сети. В основном, SIP используется для установления и разъединения голосовых и видеозвонков. При этом он может использоваться и в любых других приложениях, где требуется установка соединения, таких, как системы оповещения, мобильные терминалы и так далее. Существует большое количество рекомендаций RFC, относящихся к SIP и определяющих поведение таких приложений. Для передачи самих голосовых и видеоданных используют другие транспортные протоколы, чаще всего RTP.

Главной задачей разработки SIP было создание сигнального протокола на базе IP, который мог бы поддерживать расширенный набор функций обработки вызова и услуг, представленных в существующей ТфОП. Сам протокол SIP не определяет этих функций, а сосредоточен только на процедурах регистрации пользователя, установления и завершения вызова и соответствующей сигнализации. При этом он был спроектирован с поддержкой таких функциональных элементов сети, как прокси-серверы (Proxy Servers) и Пользовательские Агенты (User Agents). Эти элементы обеспечивают базовый набор услуг: набор номера, вызов телефонного аппарата, звуковое информирование абонента о статусе вызова.

Телефонные сети на основе SIP могут поддерживать и более современные услуги, обычно предоставляемые ОКС-7, несмотря на значительное различие этих двух протоколов. ОКС-7 характеризуется сложной, централизованной интеллектуальной сетью и простыми, неинтеллектуальными, терминалами (традиционные телефонные аппараты). SIP — наоборот, требует очень простую (и, соответственно, хорошо масштабируемую) сеть с интеллектом, встроенным в оконечные элементы на периферии (терминалы, построенные как физические устройства или программы).

SIP используется вместе с несколькими другими протоколами и участвует только в сигнальной части сессии связи. SIP выполняет роль носителя для SDP, который описывает параметры передачи медиаданных в рамках сессии, например используемые порты IP и кодеки. В типичном применении сессии SIP — это просто потоки пакетов RTP. RTP является непосредственным носителем голосовых и видео данных.

Первая предложенная версия стандарта (SIP 2.0) была определена в RFC 2543. Протокол был дополнительно уточнён в RFC 3261, хотя многие реализации по-прежнему основаны на промежуточных версиях стандарта. Обратите внимание, что номер версии остался 2.0.

Адресация

Для организации взаимодействия с существующими приложениями IP-сетей и для обеспечения мобильности пользователей, SIP использует адрес, подобный адресу электронной почты. В качестве адресов рабочих станций используются универсальные указатели ресурсов URI, так называемые SIP URI. Обычно используется следующий формат [sip «:»] идентификатор [«@» фрагмент], где идентификатор указывает на логин абонента или его номер телефона, а фрагмент определяет хост, который может быть задан доменным именем или IP-адресом. Примеры:

• логин абонента@[Доменное имя],
• доменное имя устройства@[IP-адрес],
• № телефона@[VoIP-шлюз].

Общий стандарт URI определён рекомендацией RFC 3986.

Адрес состоит из двух частей. Первая часть — имя пользователя, зарегистрированного в домене или на рабочей станции. Во второй части адреса указывается имя домена сети, хоста или IP-адрес. Если вторая часть идентифицирует какой-либо шлюз, то в первой указывается телефонный номер абонента.

Имена пользователей представляют собой обычные алфавитно-цифровые идентификаторы. В IP-телефонии, как правило, используют чисто цифровые идентификаторы («номера») для удобства расширения/замены классических телефонных сетей. Номера местной связи, как правило, 2-3-4-значные.

Номер телефона, передаваемый шлюзу — любой доступный через него, и может быть как номером местной связи, так и номером мобильного или обычного городского телефона. Адрес шлюза (IP-адрес или доменное имя) задаётся в настройках телефона или программы-клиента, а пользователю для совершения звонка достаточно только набора номера.

Архитектура сети

Протокол SIP имеет клиент-серверную архитектуру.

Клиент выдаёт запросы, с указанием того, что он хочет получить от сервера. Сервер принимает и обрабатывает запросы, выдаёт ответы, содержащие уведомление об успешности выполнения запроса, уведомление об ошибке или информацию, запрошенную клиентом.

Обслуживание вызова распределено между различными элементами сети SIP. Основным функциональным элементом, реализующим функции управления соединением, является абонентский терминал. Остальные элементы сети могут отвечать за маршрутизацию вызовов, а иногда служат для предоставления дополнительных сервисов.

Сервер регистрации (регистратор)

Протокол SIP подразумевает мобильность пользователя, то есть пользователь может перемещаться в пределах сети, получая новый адрес. Поэтому в SIP существует механизм регистрации — уведомление о новом адресе со стороны пользовательского агента. Сервер регистрации или регистратор (англ. registrar) служит для фиксации и хранения текущего адреса пользователя и представляет собой регулярно обновляемую базу данных адресной информации. В общем случае, пользователь сообщает серверу регистрации свою адресную информацию, такую как IP-адрес или доменное имя и абонентский телефонный номер — при помощи запроса REGISTER. Сервер может подтвердить успешную регистрацию (200 OK) или отклонить, в случае если есть проверка данных и учетная запись пользователя не найдена (404 Not found) или регистрация для пользователя запрещена в данный момент (403 Forbidden). Регистратор может указать на необходимость логина пользователя для проверки (401 Unauthorized), а также предложить цифровую аутентификацию на основе зашифрованного пароля. В качестве источника информации для аутентификации пользователя, может выступать даже устройство или сервер, не работающее по протоколу SIP (например СУБД, MS Exchange, RADIUS-сервер и т. п.). Регистрация пользователя на сервере имеет определённый «срок жизни» и должна подтверждаться новым запросом REGISTER со стороны клиента, в противном случае адресная информация может быть удалена. Клиент может также прислать запрос с нулевым временем жизни регистрации, что рассматривается, как запрос на принудительное удаление адресной информации из сервера.

В различных реализациях SIP-сетей может встречаться сервера регистрации и других серверов в едином приложении или устройстве, работающем через один сокет на одном порту (обычно 5060) — точку получения запросов. Так зачастую регистраторы совмещаются с сервером переадресации, B2BUA или SIP-прокси. Например, многие софтсвичи (Asterisk, Yate, РТУ и др.) содержат функционал SIP-регистратора с проверкой регистрационных данных каждого пользователя. Информация о возможностях пользователя зарегистрироваться и устанавливать соединения, определяются в данном случае его единой учетной записью. В свою очередь абонентское оборудование IP-телефонии — телефоны, абонентские шлюзы, в большинстве случаев требуют обязательной предварительной регистрации на регистраторе для дальнейшей работы в телефонной сети.

В результате система IP-телефонии может выглядеть аналогично системе сотовой связи — все абонентское оборудование при включении регистрируется на коммутаторе (софтсвиче) и после этого может совершать и принимать вызовы посредством этого коммутатора, который либо переадресует запрос другому конечному пользователю, либо выступает посредником.

Сообщения протокола SIP

Сообщения протокола SIP (запросы и ответы), представляют собой последовательности текстовых строк, закодированных в соответствии с документом RFC 2279. Структура и синтаксис сообщений SIP идентичны используемым в протоколе HTTP. Структура сообщений протокола SIP:

• Стартовая строка — начальная строка любого SIP-сообщения. Если сообщение является запросом, в ней указывается тип запроса, адресат и номер версии протокола. Если сообщение является ответом на запрос, в ней указывается номер версии протокола, тип ответа и его короткая расшифровка.
• Заголовки сообщений содержат информацию, необходимую для обработки сообщения (информация об отправителе, адресате, пути следования и пр.)
• Тело сообщения содержит описание сеансов связи. Не все запросы содержат тело сообщения (например запрос BYE). Все ответы могут содержать тело сообщения, но содержимое тела в них бывает разным.

Пример запроса INVITE:

INVITE sip:nikolia@example.ru SIP/2.0
Record-Route: <sip:nikolia@10.0.0.10;lr>
Via: SIP/2.0/UDP 10.0.0.10;branch=z9hG4bK3af7.0a6e92f4.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.0.2:5060;branch=z9hG4bK12ee92cb;rport=5060
From: "78128210000" <sip:78128210000@neutral.ru>;tag=as149b2d97
To: <sip:nikolia@example.ru>
Contact: <sip:78128210000@neutral.ru>
Call-ID: 3cbf958e6f43d91905c3fa964a373dcb@example.ru
CSeq: 103 INVITE
Max-Forwards: 16
Date: Wed, 10 Jan 2001 13:16:23 GMT
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, OPTIONS, BYE, REFER, SUBSCRIBE, NOTIFY
Supported: replaces
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 394

v=0
o=root 3303 3304 IN IP4 10.0.0.10
s=session
c=IN IP4 10.0.0.10
t=0 0
m=audio 40358 RTP/AVP 0 8 101
a=rtpmap:0 PCMU/8000
a=rtpmap:8 PCMA/8000
a=rtpmap:101 telephone-event/8000
a=fmtp:101 0-16
a=silenceSupp:off - - - -
a=sendrecv

Алгоритмы установления соединения

Протокол SIP является управляющим протоколом для установления, модификации и разрыва соединения, ориентированного на передачу потоковых данных. Параметры передачи медиа-потоков описываются в протоколе SIP посредством SDP (протокол описания сессии). Потоковые медиа-данные могут передаваться различными средствами, среди которых наиболее популярны транспортные протоколы RTP и RTCP.

Протокол SIP определяет 3 основных сценария установления соединения: с участием прокси-сервера, с участием сервера переадресации и непосредственно между пользователями. Сценарии отличаются по тому, как осуществляется поиск и приглашение вызываемого пользователя. Основные алгоритмы установления соединения описаны в RFC 3665.

SIP-T и SIP-I

Для взаимодействия с традиционными телефонными сетями, использующими сигнализацию ОКС-7, были разработаны модификации протокола SIP для телефонии: Session Initiation Protocol for Telephones (SIP-T) и Session Initiation Protocol Internetworking (SIP-I). Разность версий ввиду того, что SIP-I был разработан ITU-T, а SIP-T — IETF и описан в RFC 3372. Основная задача данных модификаций протокола SIP заключается в прозрачной передаче сообщений ISUP по IP-сети. Данная задача осуществляется путём инкапсуляции сигнальных единиц ОКС в сообщения SIP. Все требуемые задачи по взаимодействию между протоколами были решены на базе протокола SIP:

Сравнение с H.323

SIP пригоден для чтения человеком и структурирован в отношении запросов и откликов. Сторонники SIP также заявляют о нём как о более простом, по сравнению с H.323^[4]. Однако некоторые^[кто?] склонны считать, что, в то время как первоначально целью SIP была простота, в своём сегодняшнем виде он стал так же сложен, как и H.323. Другие^[кто?] считают, что SIP — протокол без состояний, который тем самым даёт возможность легко реализовать восстановление при отказе и другие возможности, которые затруднены в протоколах с состояниями, таких как H.323. SIP и H.323 не ограничены голосовой связью, они могут обслуживать любой сеанс связи, от голосового до видеосеанса или приложений будущего.

Безопасность

Вопросам безопасности использования протокола SIP посвящён отдельный раздел RFC 3261. Шифрование сигнального трафика возможно на транспортном уровне через использование TLS поверх TCP/UDP. Кроме того, разработан стандарт SIPS (англ. SIPS), накладывающий дополнительные соглашения по безопасной передаче данных посредством SIP. Для шифрования мультимедийного контента применяется протокол SRTP.

См. также

• Сравнение программ для IP-телефонии
• SDP
• SCTP
• RTP
• NGN
• Softswitch
• SIMPLE
• ZRTP
• Компьютерная телефония
• Mobile VoIP
• List of SIP software (англ.)

Примечания

Литература

• Гольдштейн, Б. С. Протокол SIP. Справочник. — СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 2005. — С. 456. — ISBN 5-8206-0123-8
• Гольдштейн, Б. С. IP телефония — М.: Радио и связь, 2001. — 336 °C.: ил. — ISBN 5-256-01585-0
• М.А. Шнепс-Шнеппе. Интернет-телефония: протокол SIP и его применения. — М.: МАКС Пресс, 2002. — 286 с. — 500 экз. — ISBN 5-317-00537-X.

Ссылки

• SIP-телефония (рус.), iXBT.com. Проверено 19 июня 2018.
• Подробное русскоязычное описание протокола SIP, voip.rus.net