Протокол инициирования сеанса

Session Initiation Protocol ( SIP ) представляет собой протокол сигнализации , используемый для инициации, поддержания и прекращения в режиме реального времени сессий , которые включают в себя голос, видео и обмен сообщений приложений. ^[1] SIP используется для сигнализации и управления сеансами мультимедийной связи в приложениях Интернет-телефонии для голосовых и видеозвонков, в частных IP-телефонных системах, в системах мгновенного обмена сообщениями по сетям Интернет-протокола (IP), а также для звонков с мобильных телефонов по LTE ( VoLTE ).

Протокол определяет конкретный формат обмена сообщениями и последовательность обмена сообщениями для взаимодействия участников. SIP - это текстовый протокол, включающий многие элементы протокола передачи гипертекста (HTTP) и простого протокола передачи почты (SMTP). ^[2] Вызов, установленный с помощью SIP, может состоять из нескольких медиапотоков , но отдельные потоки не требуются для приложений, таких как обмен текстовыми сообщениями , которые обмениваются данными в качестве полезной нагрузки в сообщении SIP.

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

История [ править ]

Первоначально протокол SIP был разработан Марком Хэндли , Хеннингом Шульцринном , Евой Скулер и Джонатаном Розенбергом в 1996 году для облегчения установления 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 потоковых мультимедийных услуг на основе IP в сотовых сетях . В июне 2002 года спецификация была пересмотрена в RFC 3261 ^[3]. и с тех пор были опубликованы различные дополнения и пояснения. ^[4]

SIP был разработан для обеспечения протокола сигнализации и установления вызова для IP-связи, поддерживающего функции обработки вызовов и функции, присутствующие в коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN), с целью поддержки новых мультимедийных приложений. Он был расширен для видеоконференцсвязи , распространения потокового мультимедиа , обмена мгновенными сообщениями , информации о присутствии , передачи файлов , Интернет-факса и онлайн-игр . ^{[1] [5] [6]}

Сторонники протокола SIP отличают его тем, что он уходит корнями в интернет-сообщество, а не в телекоммуникационную отрасль . SIP был стандартизирован в первую очередь Инженерной группой Интернета (IETF), тогда как другие протоколы, такие как H.323, традиционно были связаны с Международным союзом электросвязи (ITU).

Работа протокола [ править ]

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

SIP работает вместе с несколькими другими протоколами, которые определяют формат и кодирование мультимедийных данных и передают мультимедийные данные после установления вызова. Для установления вызова тело сообщения SIP содержит блок данных протокола описания сеанса (SDP), который определяет формат мультимедиа, кодек и протокол обмена данными. Голосовые и видеопотоки обычно передаются между терминалами с использованием транспортного протокола реального времени (RTP) или безопасного транспортного протокола реального времени (SRTP). ^{[2] [7]}

Каждый ресурс сети SIP, такой как пользовательские агенты, маршрутизаторы вызовов и ящики голосовой почты, идентифицируются унифицированным идентификатором ресурса (URI). Синтаксис URI соответствует общему стандартному синтаксису, также используемому в веб-службах и электронной почте. ^[8] Схема URI, используемая для SIP, - это sip, а типичный URI SIP имеет форму sip: имя пользователя @ имя домена или sip: имя пользователя @ порт хоста , где имя домена требует записи DNS SRV для поиска серверов для домена SIP, а порт хоста может быть IP. адрес или полное доменное имя хоста и порта. Еслитребуется безопасная передача , используется схема sips . ^{[9] [10]}

SIP использует элементы дизайна, аналогичные модели транзакции HTTP-запроса и ответа. ^[11] Каждая транзакция состоит из клиентского запроса, который вызывает 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 дейтаграмм пользователя (UDP) и протокол передачи с управлением потоком (SCTP). ^{[12] [13]} SIP-клиенты обычно используют TCP или UDP на портах с номерами 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 TLS.

В телефонных сетях на основе SIP часто реализуются функции обработки вызовов Системы сигнализации 7 (SS7), для которой существуют специальные расширения протокола SIP, хотя сами эти два протокола сильно отличаются. SS7 - это централизованный протокол, характеризующийся сложной архитектурой центральной сети и простыми оконечными точками (традиционными телефонными трубками). SIP - это клиент-серверный протокол равноправных узлов. Функции SIP реализованы в конечных точках связи, тогда как традиционная архитектура SS7 используется только между центрами коммутации.

Сетевые элементы [ править ]

Сетевые элементы, которые используют протокол инициации сеанса для связи, называются пользовательскими агентами SIP . Каждый пользовательский агент (UA) выполняет функцию клиента пользовательского агента (UAC), когда он запрашивает сервисную функцию, и функцию сервера пользовательского агента (UAS), когда отвечает на запрос. Таким образом, любые две конечные точки SIP могут в принципе 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 элементов службы также взаимодействует в рамках модели клиент-сервер, реализованной в клиентах и ​​серверах пользовательских агентов. ^[14]

Пользовательский агент [ править ]

Пользовательский агент - это логическая конечная точка сети, которая отправляет или принимает сообщения SIP и управляет сеансами SIP. У пользовательских агентов есть 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 партнера реализовали обе роли. Роли UAC и UAS действуют только на время транзакции SIP. ^[5]

SIP-телефон - это IP-телефон, который реализует клиентские и серверные функции SIP-агента пользователя и предоставляет традиционные телефонные функции вызова, такие как набор номера, ответ, отклонение, удержание вызова и перевод вызова. ^{[15] [16]} SIP-телефоны могут быть реализованы как аппаратное устройство или как программный телефон . По мере того как производители все чаще внедряют SIP в качестве стандартной телефонной платформы, различие между аппаратными и программными SIP-телефонами стирается, и элементы SIP реализованы в основных 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 сервер SIP может оценить эту информацию для выполнения конфигурации устройства или активации функции. Операторы сетевых элементов SIP иногда хранят эту информацию на порталах учетных записей клиентов ^[17], где она может быть полезна при диагностике проблем совместимости с SIP или при отображении статуса обслуживания.

Прокси-сервер [ править ]

Прокси-сервер - это сетевой сервер с компонентами UAC и UAS, который функционирует в качестве посредника с целью выполнения запросов от имени других сетевых элементов. Прокси-сервер в первую очередь играет роль маршрутизации вызовов; он отправляет запросы SIP другому объекту, находящемуся ближе к месту назначения. Прокси-серверы также полезны для применения 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 одно место назначения, называются разветвленными прокси. Разветвление запроса SIP устанавливает 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 вкладом от обеих конечных точек.

Сервер перенаправления [ править ]

Сервер перенаправления - это сервер пользовательского агента, который генерирует ответы 3xx (перенаправление) на полученные запросы, направляя клиента на контакт с альтернативным набором URI. Сервер перенаправления позволяет прокси-серверам направлять приглашения сеанса SIP во внешние домены.

Регистратор [ править ]

Регистратор - это конечная точка SIP, которая предоставляет службу определения местоположения. Он принимает запросы REGISTER, записывая адрес и другие параметры от пользовательского агента. Для последующих запросов он предоставляет важные средства для обнаружения возможных одноранговых узлов связи 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 все зарегистрированные пользовательские агенты будут получать вызовы к URI.

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

Пограничный контроллер сеанса [ править ]

Пограничные контроллеры сеанса служат в качестве промежуточных ящиков между пользовательскими агентами и серверами SIP для различных типов функций, включая скрытие топологии сети и помощь в обходе NAT .

Шлюз [ править ]

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

SIP-сообщения [ править ]

SIP - это текстовый протокол с синтаксисом, аналогичным HTTP. Есть 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. ^[18] Первая строка ответа содержит код ответа .

Запросы [ править ]

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

Ответы [ править ]

Ответы отправляются сервером пользовательского агента с указанием результата полученного запроса. Распознаются несколько классов ответов, определяемых числовым диапазоном кодов результатов: ^[19]

• 1xx: предварительные ответы на запросы показывают, что запрос действителен и обрабатывается.
• 2xx: Успешное завершение запроса. В ответ на ПРИГЛАШЕНИЕ он указывает, что вызов установлен. Самый распространенный код - 200, что означает безоговорочный отчет об успехе.
• 3xx: для завершения запроса требуется перенаправление вызова. Запрос должен быть заполнен с новым адресатом.
• 4xx: запрос не может быть выполнен на сервере по разным причинам, включая неправильный синтаксис запроса (код 400).
• 5xx: серверу не удалось выполнить явно действительный 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 адресатом.

Транзакции [ править ]

SIP определяет механизм транзакции 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 также подразделяются на тип приглашения или тип неприглашения . Транзакции приглашения отличаются тем, что они могут установить длительный диалог, называемый диалогом в SIP, и, таким образом, включать подтверждение (ACK) любого окончательного ответа без сбоя, например 200 OK .

Обмен мгновенными сообщениями и присутствие [ править ]

Протокола инициирования сеанса связи для обмена мгновенных сообщений и Presence Усиливая расширения (SIMPLE) является SIP на основе набора стандартов для обмена мгновенных сообщений и информации о присутствии . Протокол передачи сеансов сообщений (MSRP) позволяет сеансы мгновенных сообщений и передачу файлов.

Тестирование на соответствие [ править ]

Сообщество разработчиков SIP регулярно встречается на конференциях, организуемых SIP Forum, для тестирования совместимости реализаций SIP. ^[21] Язык спецификации тестов TTCN-3 , разработанный целевой группой ETSI (STF 196), используется для определения тестов на соответствие для реализаций SIP. ^[22]

Тестирование производительности [ править ]

При разработке программного обеспечения SIP или развертывании новой инфраструктуры SIP важно проверить способность серверов и IP-сетей обрабатывать определенную нагрузку на вызовы: 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 на вызовы. ^[23] Программное обеспечение измеряет такие показатели производительности, как задержка ответа, отношение ответа / занятия , джиттер RTP и потеря пакетов , время двусторонней задержки .

Приложения [ править ]

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

SIP-транкинг - это аналогичный маркетинговый термин, предпочтительный для случаев, когда услуга используется для упрощения телекоммуникационной инфраструктуры путем совместного использования канала доступа к оператору для передачи голоса, данных и Интернет-трафика, устраняя при этом необходимость в каналах PRI. ^{[24] [25]}

Камеры видеонаблюдения с поддержкой SIP могут инициировать вызовы для оповещения оператора о событиях, например о движении объектов в охраняемой зоне.

SIP используется в аудио по IP для широковещательных приложений, где он предоставляет средства взаимодействия для аудиоинтерфейсов от разных производителей для установления соединений друг с другом. ^[26]

Реализации [ править ]

США Национальный институт стандартов и технологий (NIST), Advanced Networking Technologies Division предоставляет общедоступные Java реализации ^[27] , который служит в качестве эталонной реализации для стандарта. Реализация может работать в сценариях прокси-сервера или пользовательского агента и использовалась во многих коммерческих и исследовательских проектах. Он полностью поддерживает RFC 3261 и ряд дополнительных 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 [ править ]

SIP-I, протокол инициации сеанса с инкапсулированной 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. SIP-I и SIP-T ^[28] - это два протокола со схожими функциями, в частности, для обеспечения передачи сообщений ISUP по сетям SIP. Это сохраняет все подробности, доступные в заголовке ППЦС. ^[a] SIP-I был определен ITU-T , тогда как SIP-T был определен IETF . ^[29]

Шифрование [ править ]

Опасения по поводу безопасности звонков через общедоступный Интернет были устранены путем шифрования протокола SIP для безопасной передачи . Схема URI SIPS используется для обеспечения безопасности связи SIP с помощью протокола 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 выполнено через одноранговую сеть SIP или через VPN между конечными точками, в большинстве случаев связь SIP включает несколько переходов, причем первый переход от пользовательского агента к ITSP пользовательского агента . Для случая с несколькими пересылками SIPS будет защищать только первый переход; оставшиеся переходы обычно не будут защищены с помощью TLS, и связь SIP будет небезопасной. Напротив, протокол HTTPS обеспечивает сквозную безопасность, поскольку это делается с прямым подключением и не включает понятие переходов.

Потоки мультимедиа (аудио и видео), которые представляют собой отдельные соединения от потока сигнализации SIPS, могут быть зашифрованы с помощью SRTP. Обмен ключами для SRTP выполняется с помощью SDES ( RFC 4568 ) или ZRTP ( RFC 6189 ). Когда используется SDES, ключи будут передаваться через небезопасный SIP, если не используется SIPS. Можно также добавить обмен MIKEY ( RFC 3830 ) к SIP для определения ключей сеанса для использования с SRTP.   

См. Также [ править ]

Примечания [ править ]

Ссылки [ править ]

Библиография [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Компьютеры / Интернет / Протоколы / SIP / at Curlie
• IANA: параметры SIP
• IANA: пространство имен типов событий SIP