北京邮电大学
硕士学位论文
基于视频监控系统的RTP与SIP协议分析
姓名：龚猷龙
申请学位级别：硕士
专业：通信与信息系统
指导教师：刘勇
20080210
一、SIP协议介绍： 会话发起协议SIP（Session Initiation Protocol）是一个应用层控制信令协议，用于建立、更改和终止多媒体会话或呼叫。SIP作为一个基础，可以在其上提供很多不同的服务。目前已经定义的媒体类型有音频、视频、应用、数据、控制。 二、SIP呼叫流程： 注册流程： （1）用户首次试呼时，终端代理A 向代理服务器发送REGISTER 注册请求； （2）代理服务器通过后端认证/计费中心获知用户信息不在数据库中，便向终端代理回送401Unauthorized 质询信息，其中包含安全认证所需的令牌； （3）终端代理提示用户输入其标识和密码后，根据安全认证令牌将其加密后，再次用REGISTER 消息报告给代理服务器； （4）代理服务器将REGISTER 消息中的用户信息解密，通过认证/计费中心验证其合法后，将该用户信息登记到数据库中，并向终端代理A 返回成功响应消息200 OK。 呼叫流程：
（1）用户摘机发起一路呼叫，终端代理A 向该区域的代理服务器发起Invite 请求；（2）代理服务器通过认证/计费中心确认用户认证已通过后，检查请求消息中的Via 头域中是否已包含其地址。若已包含，说明发生环回，返回指示错误的应答；如果没有问题，代理服务器在请求消息的Via 头域插入自身地址，并向Invite 消息的To 域所指示的被叫终端代理B 转送Invite 请求； （3）代理服务器向终端代理A 送呼叫处理中的应答消息，100 Trying； （4）终端代理B 向代理服务器送呼叫处理中的应答消息，100 Trying; （5）终端代理B 指示被叫用户振铃，用户振铃后，向代理服务器发送180 Ringing 振铃信息； （6）代理服务器向终端代理A 转发被叫用户振铃信息； （7）被叫用户摘机，终端代理B 向代理服务器返回表示连接成功的应答（200 OK）；（8）代理服务器向终端代理A 转发该成功指示（200 OK）； （9）终端代理A 收到消息后，向代理服务器发ACK 消息进行确认； （10）代理服务器将ACK 确认消息转发给终端代理B； （11）主被叫用户之间建立通信连接，开始通话； 结束流程：
SIP协议学习总结 1、SIP协议定义 SIP（Session Initiation Protocol，即初始会话协议）是IETF提出的基于文本编码的IP电话/多媒体会议协议。用于建立、修改并终止多媒体会话。SIP 协议可用于发起会话，也可以用于邀请成员加入已经用其它方式建立的会话。多媒体会话可以是点到点的话音通信或视频通信，也可以是多点参与的话音或视频会议等。SIP协议透明地支持名字映射和重定向服务，便于实现ISDN，智能网以及个人移动业务。SIP协议可以用多点控制单元（MCU）或全互连的方式代替组播发起多方呼叫。与PSTN相连的IP电话网关也可以用SIP协议来建立普通电话用户之间的呼叫。 SIP协议在IETF多媒体数据及控制体系协议栈结构的位置 H.323SIP RTSP RSVP RTCP H.263 etc. RTP TCP UDP IP PPP Sonet AAL3/4AAL5 ATM Ethernet PPP V.34 SIP协议支持多媒体通信的五个方面： ◆用户定位：确定用于通信的终端系统； ◆用户能力：确定通信媒体和媒体的使用参数； ◆用户有效性：确定被叫加入通信的意愿； ◆会话建立：建立主叫和被叫的呼叫参数； ◆会话管理：包括呼叫转移和呼叫终止； SIP协议的结构 SIP是一个分层的协议，也就是说SIP协议由一组相当无关的处理层次组成，这些层次之间只有松散的关系。 SIP最底层的是它的语法和编码层。编码方式是采用扩展的Backus-Naur Form grammar (BNF范式)。 第二层是传输层。它定义了一个客户端发送请求和接收应答的方式，以及一 个服务器接收请求和发送应答的方式。所有的SIP要素都包含一个通讯层。 第三层是事务层。事务是SIP的基本组成部分。一个事务是UAC向UAS发送的一个请求以及UAS向UAC发送的一系列应答。事务层处理应用服务层的重发，匹配请求的应答，以及应用服务层的超时。任何一个用户代理客户端完成的事情都是
Osip2是一个开放源代码的sip协议栈，是开源代码中不多使用C语言写的协议栈之一，它具有短小简洁的特点，专注于sip底层解析使得它的效率比较高。 eXosip是Osip2的一个扩展协议集，它部分封装了Osip2协议栈，使得它更容易被使用。 一、介绍 Osip2是一个开放源代码的sip协议栈，是开源代码中不多使用C语言写的协议栈之一，它具有短小简洁的特点，专注于sip底层解析使得它的效率比较高。但缺点也专门明显，首先确实是可用性差，没有专门好的api封装，使得上层应用在调用协议栈时专门破裂；其次，只做到了transaction层次的协议过程解析，
缺少call、session、dialog等过程的解析，这也增加了使用的难度；再次，缺少线程并发处理的机制，使得它的处理能力有限。 eXosip是Osip2的一个扩展协议集，它部分封装了Osip2协议栈，使得它更容易被使用。eXosip增加了call、dialog、registration、subscription等过程的解析，使得有用性更强。然而eXosip局限于UA的实现，使得它用于registrar、sip server等应用时极其不容易。另外，它并没有增加线程并发处理的机制。而且只实现了音频支持，缺少对视频和其它数据格式的支持。 综合来讲，Osip2加上eXosip协议栈仍然是个实现Sip协议不错的选择。因此需要依照不同的需求来增加更多的内容。 二、Osip2协议栈的组成 Osip2协议栈大致能够分为三部分：sip协议的语法分析、sip 协议的过程分析和协议栈框架。 1、Sip协议的语法分析：
要紧是osipparser2部分，目前支持RFC3261和RFC3265定义的sip协议消息，包括INVITE、ACK、OPTIONS、CANCEL、BYE、SUBSCRIBE、NOTIFY、MESSAGE、REFER和INFO。不支持RFC3262定义的PRACK。 遵循RFC3264关于SDP的offer/answer模式。带有SDP的语法分析。 支持MD5加解密算法。支持Authorization、www_authenticate 和proxy_authenticate。 2、Sip协议的过程分析： 要紧是osip2部分，基于RFC3261、RFC3264和RFC3265的sip 协议描述过程，围绕transaction这一层来实现sip的解析。 Transaction是指一个发送方和接收方的交互过程，由请求和应答组成。请求分为Invite类型和Non-Invite类型。应答分为响应型的应答和确认型的应答。响应型的应答是指那个应答仅代表
引言 节省费用以及想把语音和数据融合在一起的需求，促使了IP电话的蓬勃发展。 为了使IP电话为大众所接受，成为主流，甚至最终取代传统的POTS（Plain Old Telephone Service旧式电话服务），有两个条件必须满足： 第一，话音通信的质量至少要达到POTS同样的水准； 第二，必须有信令的支持，就像PSTN（Pubic Switched Telephone Networks）公用交换电话网）中有No.7信令一样。 目前，IP电话系统有H.323和SIP两个完整和独立的信令标准，它们都对IP电话系统信令提出了完整的解决方案。它们对呼叫的连接都具有建立、管理和撤销的能力，具有网络管理功能，使端点用户具有进行建立和交互QoS（Quality of Service）的能力，且容易扩充新功能，支持不同类型的互操作性。当然，这两个协议都包含关于语音编码的解压缩方面的要求，只是这部分对两个协议而言是一样的。我们主要是从信令的角度对它们进行比较分析。 2 H.323简介 H.323是ITU-T第16工作组的建议，H.323由一组协议构成，其中有负责音频与视频信号的编码、解码和包装，有负责呼叫信令收发和控制的信令，还有负责能力交换的信令。1999年７月前，多数已实现的系统是基于H.323第二版的，而在此之后，H.323第三版开始应用。 ２．１通信系统 H.323定义了４个主要部件构筑基于网络的通信系统：终端Terminals 、网关Gateways 、网守Gatekeepers 、多点控制单元（MCU）。 １终端 在基于IP的网络上是一个客户端点。它需要支持下面３项功能：支持信令和控制，即支持
1.SIP 1.1.1.SIP格式 每条SIP消息由以下三部分组成： （1）起始行（Start Line）：每个SIP消息由起始行开始。起始行传达消息类型（在请求中是方法类型，在响应中是响应代码）与协议版本。起始行可以是一请求行（请求）或状态行（响应）。 （2）SIP头：用来传递消息属性和修改消息意义。它们在语法和语义上与HTTP头域相同（实际上有些头就是借自HTTP），并且总是保持格式：<名字>:<值>。 （3）消息体：用于描述被初始的会话（例如，在多媒体会话中包括音频和视频编码类型，采样率等）。消息体能够显示在请求与响应中。SIP清晰区别了在SIP起始行和头中传递的信令信息与在SIP 范围之外的会话描述信息。可能的体类型就包括本文将要描述的SDP会话描述协议。
1.1. 2.消息头 Header field where proxy ACK BYE CAN INV OPT REG Accept R - o - o m* o Accept 2xx - - - o m* o Accept 415 - c - c c c Accept-Encoding R - o - o o o Accept-Encoding 2xx - - - o m* o Accept-Encoding 415 - c - c c c Accept-Language R - o - o o o
Accept-Language 2xx - - - o m* o Accept-Language 415 - c - c c c Alert-Info R ar - - - o - - Alter-Info 180 ar - - - o - - Allow R - o - o o o Allow 2xx - o - m* m* o Allow r - o - o o o Allow 405 - m - m m m Authentication-Info 2xx - o - o o o Authorization R o o o o o o Call-ID c r m m m m m m Call-Info ar - - - o o o Contact R o - - m o o Contact 1xx - - - o - - Contact 2xx - - - m o o Contact 3xx d - o - o o o Contact 485 - o - o o o Content-Disposition o o - o o o Content-Encoding o o - o o o Content-Language o o - o o o Content-Length ar t t t t t t Content-Type * * - * * * Cseq c r m m m m m m Date a o o o o o o Error-Info 300-699 a - o o o o o Expires - - - o - o From c r m m m m m m In-Reply-To R - - - o - - Max-Forwards R amr m m m m m m Min-Expires 423 - - - - - m MIME-Version o o - o o o Organization ar - - - o o o Priority R ar - - - o - - Proxy-Authenticate 407 ar - m - m m m Proxy-Authenticate 401 ar - o o o o o Proxy-Authorization R dr o o - o o o Proxy-Require R ar - o - o o o Record-Route R ar o o o o o o Record-Route 2xx,18x mr - o o o o - Reply-To - - - o - - Require ar - c - c c c - o o o o o Retry-After 404, 413,
SIP协议讲解 14 关于本章 SIP协议 内容本章描述内容如下表所示。标题 14.1 概述14.2 SIP 消息类型14.3 SIP消息结构14.4 SIP-T简介本节简要介绍SIP 协议的应用以及相关概念。本节介绍SIP消息的类型。本节介绍SIP消息的结构。本节介绍SIP-T的应用。 14.5 SIP消息流程本节举例介绍SIP相关的消息流程。本章将对SIP协议做一简要介绍，包括涉及的基本概念、消息结构以及简要的消息流程。 14.1 概述 SIP（Session Initiation Protocol）是一个应用层控制协议，用于创建、更改和终止会话。这里的会话类型包括多媒体会议、Inter电话等类似的应用。SIP是实现VOIP（Voice over IP）的关键协议之一。 SIP支持别名映射、重定向服务、ISDN和智能网业务。它支持个人移动（personal mobility），即终端用户能够在任何地方、任何时间请求和获得已订购的任何电信业务。总的来说，SIP能够支持下列五种多媒体通信的信令功能。 l用户定位：确定参加通信的终端用户的位置； l用户通信能力协商：确定通信的媒体类型和参数； l用户意愿交互：确定被叫是否乐意参加某个通信；
l建立呼叫：包括向被叫“振铃”，确定主叫和被叫的呼叫参数； l呼叫处理和控制：包括呼叫重定向、呼叫转移、终止呼叫等等。 SIP可以通过MCU（Multipoint Control Unit）、单播联网方式、或组播方式创建多方会话，支持PSTN和IP电话之间的网关功能。 SIP协议对低层协议作了最少的假设，低层协议可以为SIP协议提供可靠或非可靠传输，可以为分组或字节流业务。SIP可以使用UDP协议或TCP协议作为传输层协议，首选UDP协议。 14.1.1 相关概念 呼叫 一个呼叫是由一个会议中被同一个发起者邀请加入的所有成员组成的。一个SIP呼叫由Call-ID进行标识。因此，如果一个用户是被不同的人邀请参加同一个多点会议，那么每个邀请都构成一个呼叫。点到点IP电话会话是一种最简单的会话，它映射为单一的SIP呼叫。 呼叫分支 一个呼叫分支（Call leg）由Call-ID、To、From三个参数共同决定。在同一个Call-ID中，从A到B的请求与从B到A的请求都属于同一个呼叫分支，呼叫分支也可以理解成一次呼叫中消息经过的路径。 事务
sip协议解析与实现(c和c++使用osip)11 第八章查询能力 SIP的OPTIONS方法允许一个UA查询另外一个UA或者一个代理服务器的能力。这能让客户端探测关于它们所支持的方法、内容类型、扩展和编码等信息，而不用"呼叫(ringing)"另外一端。例如，在客户端插入了一个Require头域到INVITE 中，并列出了不确定目标UAS是否支持的能力之前，它可以先使用OPTIONS方法查询目标UAS是否要查询的选项被目标UAS在应答的Supported头域中返回。所有UA必须支持OPTIONS方法。 OPTIONS方法的目标使用Request-URI来标识，因为它可以表示不同的UA或者SIP服务器。如果OPTIONS被定位到一个代理服务器，Request-URI不由客户端设置，这类似于REGISTER请求设置Request-URI的方法。 如果服务器接收到一个Max-Forwards头域的值为0的的OPTIONS请求，它要对这个请求进行应答而不用管Request-URI. 这个行为与HTTP/1.1一致。这个行为可以被用于"追踪路由线路(traceroute)"功能，从而使用发送一系列递增的 Max-Forwards值的OPTIONS请求的方法检查消息路由过程中个别服务器的能力。
作为一般UA的行为，如果OPTIONS长时间没有应答，事务层能够返回一个超时错误。这将指出，目标是不可到达的并且查询的能力是不可以使用的。 OPTIONS请求可能由建立一个对话的一端发送，用于查询对端在后面的对话中可能会被使用到的能力。 第一节构造OPTIONS请求 OPTIONS请求使用像RFC3261第8.1.1讨论的标准的构造SIP请求的规则来构造。 OPTIONS可能会有一个Contact头域。 应该包含一个Accept头域用来指出UAC希望接收到的应答中的消息体类型。典型的，这可能被设置成用来描述UA的媒体能力的类型，比如，SDP(application/adp)。OPTIONS请求的应答被认为是有限定范围的，它被限定在原始请求的Request-URI内。只有当OPTIONS被作为建立对话的一部分发送，它保证会话中后继的请求也由应答OPTIONS的服务器所接收时，对OPTIONS请求的应答才是可用的。 OPTIONS请求的例子： OPTIONS sip:carol@https://www.doczj.com/doc/92527153.html, SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP https://www.doczj.com/doc/92527153.html,;branch=z9hG4bKhjhs8ass877 Max-Forwards: 70
14 SIP协议关于本章
本章将对SIP协议做一简要介绍，包括涉及的基本概念、消息结构以及简要的消息流程。 14.1 概述 SIP（Session Initiation Protocol）是一个应用层控制协议，用于创建、更改和终止会话。这里的会话类型包括多媒体会议、Internet电话等类似的应用。SIP是实现VOIP（Voice over IP）的关键协议之一。 SIP支持别名映射、重定向服务、ISDN和智能网业务。它支持个人移动（personal mobility），即终端用户能够在任何地方、任何时间请求和获得已订购的任何电信业务。总的来说，SIP能够支持下列五种多媒体通信的信令功能。 l用户定位：确定参加通信的终端用户的位置； l用户通信能力协商：确定通信的媒体类型和参数； l用户意愿交互：确定被叫是否乐意参加某个通信； l建立呼叫：包括向被叫“振铃”，确定主叫和被叫的呼叫参数； l呼叫处理和控制：包括呼叫重定向、呼叫转移、终止呼叫等等。 SIP可以通过MCU（Multipoint Control Unit）、单播联网方式、或组播方式创建多方会话，支持PSTN和IP电话之间的网关功能。 SIP协议对低层协议作了最少的假设，低层协议可以为SIP协议提供可靠或非可靠传输，可以为分组或字节流业务。SIP可以使用UDP协议或TCP协议作为传输层协议，首选UDP协议。 14.1.1 相关概念 呼叫 一个呼叫是由一个会议中被同一个发起者邀请加入的所有成员组成的。一个SIP 呼叫由Call-ID进行标识。 因此，如果一个用户是被不同的人邀请参加同一个多点会议，那么每个邀请都构成一个呼叫。点到点IP电话会话是一种最简单的会话，它映射为单一的SIP呼叫。 呼叫分支 一个呼叫分支（Call leg）由Call-ID、To、From三个参数共同决定。在同一个Call-ID中，从A到B的请求与从B到A的请求都属于同一个呼叫分支，呼叫分支也可以理解成一次呼叫中消息经过的路径。 事务 事务是发生在客户端和服务器之间的，包括从客户端发给服务器的第一个请求消息直到服务器端发给客户端的最终响应消息，这期间的所有的消息。 事务是由一个呼叫分支中的CSeq顺序号来标识的。但也有例外，比如一个ACK 请求与对应的INVITE请求具有相同的CSeq，但它们却构成了各自的事务。 一个正常的呼叫一般包含三个事务。其中，呼叫启动包含两个操作请求：邀请（INVITE）和证实（ACK），前者需要回送响应，后者只是证实已收到最终响应，不需要回送响应。呼叫终结包含一个操作请求：再见（BYE）。 定位服务 SIP重定位服务器或代理服务器用来获得被叫位置的一种服务，可由定位服务器提供，但SIP协议不规定SIP服务器如何请求定位服务。 代理服务器 代理服务器（Proxy Server）是用于将SIP请求路由到目的地的中间路径。它既是客户端也是服务器。用户请求可以直接被代理服务器处理或被转发给别的代理服务器。代理服务器在转发之前要对消息进行解析，必要时还会改写请求。 重定向服务器