SIP

SIP(Session Initiation Protocol)是一個應用層的信令控制協議。用於創建、修改和釋放一個或多個參與者的會話。這些會話可以是Internet多媒體會議、IP電話或多媒體分發。會話的參與者可以通過組播（multicast）、網狀單播（unicast）或兩者的混合體進行通信。

SIP與負責語音質量的資源預留協議（RSVP）互操作。它還與若干個其他協議進行協作，包括負責定位的輕型目錄訪問協議(LDAP)、負責身份驗證的遠程身份驗證撥入用户服務 (RADIUS) 以及負責實時傳輸的 RTP 等多個協議。 ^[2] 

隨着計算機科學技術的進步，基於分組交換技術的IP數據網絡以其便捷性和廉價性，取代了基於電路交換的傳統電話網在通信領域的核心地位。SIP協議作為應用層信令控制協議，為多種即時通信業務提供完整的會話創建和會話更改服務，由此，SIP協議的安全性對於即時通信的安全起着至關重要的作用。 ^[3] 

SIP 出現於二十世紀九十年代中期，源於哥倫比亞大學計算機系副教授Henning Schulzrinne 及其研究小組的研究。Schulzrinne 教授除與人共同提出通過 Internet 傳輸實時數據的實時傳輸協議(RTP) 外，還與人合作編寫了實時流傳輸協議 (RTSP) 標準提案，用於控制音頻視頻內容在 Web 上的流傳輸。

Schulzrinne 本來打算編寫多方多媒體會話控制 (MMUSIC) 標準。1996 年，他向 IETF 提交了一個草案，其中包含了 SIP 的重要內容。1999 年，Shulzrinne 在提交的新標準中刪除了有關媒體內容方面的無關內容。隨後，IETF 發佈了第一個 SIP 規範，即 RFC 2543。雖然一些供應商表示了擔憂，認為 H.323 和 MGCP 協議可能會大大危及他們在 SIP 服務方面的投資，IETF 繼續進行這項工作，於 2001 年發佈了 SIP 規範 RFC 3261。

RFC 3261 的發佈標誌着 SIP 的基礎已經確立。從那時起，已發佈了幾個 RFC 增補版本，充實了安全性和身份驗證等領域的內容。例如，RFC 3262 對臨時響應的可靠性作了規定。RFC 3263 確立了 SIP代理服務器的定位規則。RFC 3264 提供了提議/應答模型，RFC 3265 確定了具體的事件通知。

早在 2001 年，供應商就已開始推出基於 SIP 的服務。今天，人們對該協議的熱情不斷高漲。Sun Microsystems 的 Java Community Process 等組織正在使用通用的 Java 編程語言定義應用編程接口 (API)，以便開發商能夠為服務提供商和企業構建 SIP 組件和應用程序。最重要的是，越來越多的競爭者正在藉助前途光明的新服務進入 SIP 市場。SIP 正在成為自 HTTP 和 SMTP 以來最為重要的協議之一。

SIP 的優點：類似 Web 的可擴展開放通信

使用 SIP，服務提供商可以隨意選擇標準組件，快速駕馭新技術。不論媒體內容和參與方數量，用户都可以查找和聯繫對方。SIP 對會話進行協商，以便所有參與方都能夠就會話功能達成一致以及進行修改。它甚至可以添加、刪除或轉移用户。

不過，SIP不是萬能的。它既不是會話描述協議，也不提供增加供會議控制功能。為了描述消息內容的負載情況和特點，SIP 使用 Internet 的會話描述協議 (SDP) 來描述終端設備的特點。SIP 自身也不提供服務質量 (QoS)，它與負責語音質量的資源保留設置協議 (RSVP) 互操作。它還與若干個其他協議進行協作，包括負責定位的輕型目錄訪問協議 (LDAP)、負責身份驗證的遠程身份驗證撥入用户服務 (RADIUS) 以及負責實時傳輸的 RTP 等多個協議。

SIP 的一個重要特點是它不定義要建立的會話的類型，而只定義應該如何管理會話。有了這種靈活性，也就意味着SIP可以用於眾多應用和服務中，包括交互式遊戲、音樂和視頻點播以及語音、視頻和 Web 會議。SIP消息是基於文本的，因而易於讀取和調試。新服務的編程更加簡單，對於設計人員而言更加直觀。SIP如同電子郵件客户機一樣重用 MIME 類型描述，因此與會話相關的應用程序可以自動啓動。SIP 重用幾個現有的比較成熟的 Internet 服務和協議，如 DNS、RTP、RSVP 等。不必再引入新服務對 SIP 基礎設施提供支持，因為該基礎設施很多部分已經到位或現成可用。

對 SIP 的擴充易於定義，可由服務提供商在新的應用中添加，不會損壞網絡。網絡中基於 SIP 的舊設備不會妨礙基於 SIP 的新服務。例如，如果舊 SIP 實施不支持新的 SIP 應用所用的方法/標頭，則會將其忽略。

SIP 獨立於傳輸層。因此，底層傳輸可以是採用 ATM 的 IP。SIP 使用用户數據報協議(UDP) 以及傳輸控制協議(TCP)，將獨立於底層基礎設施的用户靈活地連接起來。SIP 支持多設備功能調整和協商。如果服務或會話啓動了視頻和語音，則仍然可以將語音傳輸到不支持視頻的設備，也可以使用其他設備功能，如單向視頻流傳輸功能。

通信提供商及其合作伙伴和用户越來越渴求新一代基於 IP 的服務。如今有了 SIP（The Session Initiation Protocol 會話啓動協議），一解燃眉之急。SIP 是不到十年前在計算機科學實驗室誕生的一個想法。它是第一個適合各種媒體內容而實現多用户會話的協議，如今已成了 Internet 工程任務組 (IETF) 的規範。

今天，越來越多的運營商、CLEC（競爭本地運營商）和 ITSP（IP 電話服務商）都在提供基於 SIP 的服務，如市話和長途電話技術、在線信息和即時消息、IP Centrex/Hosted PBX、語音短信、push-to-talk（按鍵通話）、多媒體會議等等。獨立軟件供應商 (ISV) 正在開發新的開發工具，用來為運營商網絡構建基於 SIP 的應用程序以及 SIP 軟件。網絡設備供應商 (NEV) 正在開發支持 SIP 信令和服務的硬件。如今，有眾多 IP 電話、用户代理、網絡代理服務器、VOIP網關、媒體服務器和應用服務器都在使用 SIP。

SIP 從類似的權威協議－－如 Web超文本傳輸協議(HTTP) 格式化協議以及簡單郵件傳輸協議(SMTP) 電子郵件協議－－演變而來並且發展成為一個功能強大的新標準。但是，儘管 SIP 使用自己獨特的用户代理和服務器，它並非自成一體地封閉工作。SIP 支持提供融合的多媒體服務，與眾多負責身份驗證、位置信息、語音質量等的現有協議協同工作。

SIP 較為靈活，可擴展，而且是開放的。它激發了 Internet 以及固定和移動 IP 網絡推出新一代服務的威力。SIP 能夠在多台 PC 和電話上完成網絡消息，模擬 Internet 建立會話。

與存在已久的國際電信聯盟(ITU) SS7 標準（用於呼叫建立）和 ITU H.323 視頻協議組合標準不同，SIP 獨立工作於底層網絡傳輸協議和媒體。它規定一個或多個參與方的終端設備如何能夠建立、修改和中斷連接，而不論是語音、視頻、數據或基於 Web 的內容。

SIP 大大優於現有的一些協議，如將 PSTN 音頻信號轉換為 IP 數據包的媒體網關控制協議(MGCP)。因為 MGCP 是封閉的純語音標準，所以通過信令功能對其進行增強比較複雜，有時會導致消息被破壞或丟棄，從而妨礙提供商增加新的服務。而使用 SIP，編程人員可以在不影響連接的情況下在消息中增加少量新信息。

例如，SIP 服務提供商可以建立包含語音、視頻和聊天內容的全新媒體。如果使用 MGCP、H.323 或 SS7 標準，則提供商必須等待可以支持這種新媒體的協議新版本。而如果使用 SIP，儘管網關和設備可能無法識別該媒體，但在兩個大陸上設有分支機構的公司可以實現媒體傳輸。

而且，因為 SIP 的消息構建方式類似於 HTTP，開發人員能夠更加方便便捷地使用通用的編程語言（如 Java）來創建應用程序。對於等待了數年希望使用 SS7 和高級智能網絡(AIN) 部署呼叫等待、主叫號碼識別以及其他服務的運營商，現在如果使用 SIP，只需數月時間即可實現高級通信服務的部署。 ^[4] 

這種可擴展性已經在越來越多基於 SIP 的服務中取得重大成功。Vonage 是針對用户和小企業用户的服務提供商。它使用 SIP 向用户提供 20,000 多條數字市話、長話及語音郵件線路。Deltathree 為服務提供商提供 Internet 電話技術產品、服務和基礎設施。它提供了基於 SIP 的 PC 至電話解決方案，使 PC 用户能夠呼叫全球任何一部電話。Denwa Communications 在全球範圍內批發語音服務。它使用 SIP 提供 PC 至 PC 及電話至 PC 的主叫號碼識別、語音郵件，以及電話會議、統一通信、客户管理、自配置和基於 Web 的個性化服務。

某些權威人士預計，SIP 與 IP 的關係將發展成為類似 SMTP 和 HTTP 與 Internet 的關係，但也有人説它可能標誌着 AIN 的終結。迄今為止，3G 界已經選擇 SIP 作為下一代移動網絡的會話控制機制。Microsoft 已經選擇 SIP 作為其實時通信策略並在 Microsoft XP、Pocket PC 和 MSN Messenger 中進行了部署。Microsoft 同時宣佈 CE dot net 的下一個版本將使用基於 SIP 的 VoIP 應用接口層，並承諾向用户 PC 提供基於 SIP 的語音和視頻呼叫。

另外，MCI 正在使用 SIP 向 IP 通信用户部署高級電話技術服務。用户將能夠通知主叫方自己是否有空以及首選的通信方式，如電子郵件、電話或即時消息。利用在線信息，用户還能夠即時建立聊天會話和召開音頻會議。使用 SIP 將不斷地實現各種功能。

1． 用户定位服務

2． 會話建立

3． 會話參與方管理

4． 特點的有限確定

SIP 壓縮機制主要是通過改變 SIP 消息的長度來降低時延。典型的 SIP 消息的大小由幾百到幾千字節，為了適合在窄帶無線信道上傳輸，IMS對SIP進行了擴展，支持SIP消息的壓縮。當無線信道一定時， 一條SIP消息所含幀數 k僅取決於消息大小。從時延模型可以看出，不僅影響 SIP 消息傳輸時延， 還影響SIP重傳的概率， 對自適應的定時器來説，k還成了影響定時器初值的關鍵因素。

SIP 會話使用多達四個主要組件：SIP 用户代理、SIP 註冊服務器、SIP 代理服務器和 SIP 重定向服務器。這些系統通過傳輸包括了 SDP 協議（用於定義消息的內容和特點）的消息來完成 SIP 會話。下面概括性地介紹各個 SIP 組件及其在此過程中的作用。

SIP 用户代理(UA) 是終端用户設備，如用於創建和管理 SIP 會話的移動電話、多媒體手持設備、PC、PDA 等。用户代理客户機發出消息。用户代理服務器對消息進行響應。

SIP 註冊服務器是包含域中所有用户代理的位置的數據庫。在 SIP 通信中，這些服務器會檢索出對方的 IP 地址和其他相關信息，並將其發送到 SIP 代理服務器。

SIP 代理服務器接受 SIP UA 的會話請求並查詢 SIP 註冊服務器，獲取收件方 UA 的地址信息。然後，它將會話邀請信息直接轉發給收件方 UA（如果它位於同一域中）或代理服務器（如果 UA 位於另一域中）。

SIP 重定向服務器允許 SIP 代理服務器將 SIP 會話邀請信息定向到外部域。SIP 重定向服務器可以與 SIP 註冊服務器和 SIP 代理服務器同在一個硬件上。

SIP通過以下邏輯功能來完成通信：

以下幾個情景説明 SIP 組件之間如何進行協調以在同一域和不同域中的 UA 之間建立 SIP 會話：

在同一域中建立 SIP 會話

如圖1所示，説明了在預訂同一個 ISP 從而使用同一域的兩個用户之間建立 SIP 會話的過程。用户 A 使用 SIP 電話。用户 B 有一台 PC，運行支持語音和視頻的軟客户程序。加電後，兩個用户都在 ISP 網絡中的 SIP 代理服務器上註冊了他們的空閒情況和 IP 地址。用户 A 發起此呼叫，告訴 SIP 代理服務器要聯繫用户 B。然後，SIP 代理服務器向 SIP 註冊服務器發出請求，要求提供用户 B 的 IP 地址，並收到用户 B 的 IP 地址。SIP 代理服務器轉發用户 A 與用户 B 進行通信的邀請信息（使用 SDP），包括用户 A 要使用的媒體。用户 B 通知 SIP 代理服務器可以接受用户 A 的邀請，且已做好接收消息的準備。SIP 代理服務器將此消息傳達給用户 A，從而建立 SIP 會話。然後，用户創建一個點到點 RTP 連接，實現用户間的交互通信。

1.呼叫用户 B

2．查詢B 在哪裏

3．響應B 的 SIP 地址

4．呼叫

5．響應

6．響應

7． 多媒體通道已建立

在不同的域中建立 SIP 會話

本情景與第一種情景的不同之處如下。用户 A 邀請正在使用多媒體手持設備的用户 B 進行 SIP 會話時，域 A 中的 SIP 代理服務器辨別出用户 B 不在同一域中。然後，SIP 代理服務器在 SIP 重定向服務器上查詢用户 B 的 IP 地址。SIP 重定向服務器既可在域 A 中，也可在域 B 中，也可既在域 A 中又在域 B 中。SIP 重定向服務器將用户 B 的聯繫信息反饋給 SIP 代理服務器，該服務器再將 SIP 會話邀請信息轉發給域 B 中的 SIP 代理服務器。域 B 中的 SIP 代理服務器將用户 A 的邀請信息發送給用户 B。用户 B 再沿邀請信息經由的同一路徑轉發接受邀請的信息。

1. 呼叫用户 B

2． 詢問B 中的用户

3． 響應

4． 呼叫域 B 的 SIP 代理

5． 查詢B 在哪裏

6． 用户 B 的地址

7． 代理呼叫

8． 響應

9. 響應

10．響應

11．多媒體通道已建立

無縫、靈活、可擴展：展望 SIP 未來

SIP 能夠連接使用任何 IP 網絡(有線 LAN 和 WAN、公共 Internet 骨幹網、移動 2.5G、3G 和 Wi-Fi)和任何 IP 設備(電話、PC、PDA、移動手持設備)的用户，從而出現了眾多利潤豐厚的新商機，改進了企業和用户的通信方式。基於 SIP 的應用(如 VOIP、多媒體會議、push-to-talk(按鍵通話)、定位服務、在線信息和 IM)即使單獨使用，也會為服務提供商、ISV、網絡設備供應商和開發商提供許多新的商機。不過，SIP 的根本價值在於它能夠將這些功能組合起來，形成各種更大規模的無縫通信服務。

使用 SIP，服務提供商及其合作伙伴可以定製和提供基於 SIP 的組合服務，使用户可以在單個通信會話中使用會議、Web 控制、在線信息、IM 等服務。實際上，服務提供商可以創建一個滿足多個最終用户需求的靈活應用程序組合，而不是安裝和支持依賴於終端設備有限特定功能或類型的單一分散的應用程序。

通過在單一、開放的標準 SIP 應用架構下合併基於 IP 的通信服務，服務提供商可以大大降低為用户設計和部署基於 IP 的新的創新性託管服務的成本。它是 SIP 可擴展性促進本行業和市場發展的強大動力，是我們所有人的希望所在。

SIP協議的亮點卻不在於它的強大，而是在於：簡單！

SIP協議是一個Client/Sever協議，因此SIP消息分兩種：請求消息和響應消息。請求消息是SIP客户端為了激活特定操作而發給服務器端的消息。常用的SIP請求消息如下：

SIP協議中的響應消息用於對請求消息進行響應，指示呼叫的成功或失敗狀態。

常用的一些響應消息：

H.323協議和SIP協議的比較

H.323和SIP分別是通信領域與因特網兩大陣營推出的協議。H.323企圖把IP電話當作是眾所周知的傳統電話，只是傳輸方式發生了改變，由電路交換變成了分組交換。而SIP協議側重於將IP電話作為因特網上的一個應用，較其它應用（如FTP，E-mail等）增加了信令和QoS的要求，它們支持的 業務基本相同，也都利用RTP作為媒體傳輸的協議。但H.323是一個相對複雜的協議。

H.323採用基於ASN.1和壓縮編碼規則的二進制方法表示其消息。ASN.1通常需要特殊的代碼生成器來進行詞法和語法分析。而SIP的基於文本的協議，類似於HTTP。基於文本的編碼意味着頭域的含義是一目瞭然的，如From、To、Subject等域名。這種分佈式、幾乎不需要複雜的文檔説明的標準規範風格，其優越性已在過去的實踐中得到了充分的證明（如今廣為流行的郵件協議SMTP就是 這樣的一個例子）。SIP的消息體部份採用SDP進行描述，SDP中的每一項格式為=，也比較簡單。

在支持會議電話方面，H.323由於由多點控制單元（MCU）集中執行會議控制功能，所有參加會議終端都向MCU發送控制消息，MCU可能會成為瓶頸，特別是對於具有附加特性的大型會議；並且H.323不支持信令的組播功能，其單功能限制了可擴展性，降低了可靠性。而SIP設計上就為分佈式的呼叫模型，具有分佈式的組播功能，其組播功能不僅便於會議控制，而且簡化了用户定位、羣組邀請等，並且能節約帶寬。但是H.323的集中控制便於計費，對帶寬的管理也比較簡單、有效。

H.323中定義了專門的協議用於補充業務，如H.450.1、H.450.2和H.450.3等。SIP並未專門定義的協議用於此目的，但它很方便地支持補充業務或智能業務。只要充分利用SIP已定義的頭域（如Contact頭域），並對SIP進行簡單的擴展（如增加幾個域），就可以實現這些業務。例如對於呼叫 轉移，只要在BYE請求消息中添加Contact頭域，加入意欲轉至的第三方地址就可以實現此業務。對 於通過擴展頭域較難實現的一些智能業務，可在體系結構中增加業務代理，提供一些補充服務或與 智能網設備的接口。

在H.323中，呼叫建立過程涉及到第三條信令信致到：RAS信令信道、呼叫信令信道和H.245控制信道。通過這三條信道的協調才使得H.323的呼叫得以進行，呼叫建立時間很長。在SIP中，會話請求過程和媒體協商過程等一起進行。儘管H.323v2已對呼叫建立過程作了改進，但較之SIP只需要1.5個迴路時延來建立呼叫，仍是無法相比。H.323的呼叫信令通道和H.245控制信道需要可靠的傳 輸協議。而SIP獨立於低層協議，一般使用UDP等無法連接的協議，用自己信用層的可靠性機制來保 證消息的可靠傳輸。

總之，H.323沿用的是傳統的實現電話信令模式，比較成熟，已經出現了不少H.323產品。H.323符合通信領域傳統的設計思想，進行集中、層次控制，採用H.323協議便於與傳統的電話網相連。SIP協議借鑑了其它因特網的標準和協議的設計思想，在風格上遵循因特網一貫堅持的簡練、開放、兼容和可擴展等原則，比較簡單。

以下針對它們的應用目標、標準結構、系統組成以及系統實現的難易程度等幾個方面進行簡單分析。

h.323標準是itu-t組織 1996年在h.320/h.324的基礎上建立起來的，其應用目標是，在基ip的網絡環境中，實現可靠的面向音視頻和數據的實時應用。如今經過多年的技術發展和標準的不斷完善，h.323已經成為被廣大的itu成員以及客户所接受的一個成熟標準族。

sip標準是ietf組織在1999年提出的，其應用目標是在基於internet環境，實現數據、音視頻實時通訊，特別是通過internet將視頻通訊這種應用大眾化，引入到千家萬户。由於sip協議相對於h.323而言，相對簡單、自由，廠商可以使用相對小的成本就可以構造滿足應用的系統。例如僅僅使用微軟基於sip協議的msn，和rtc就可以構造一個簡單的，基於internet應用環境的視頻通訊環境。這樣網絡運營商就可以在儘量少的成本基礎上，利用現有的網絡資源開展視音頻通訊業務的擴展工作。

h.323是一個單一標準，而不是一個關於在ip環境中實時多媒體應用的完整標準族，對於呼叫的建立、管理以及所傳輸媒體格式等各個方面都有完善而嚴格的規定。一個遵守h.323標準建立的多媒體系統，可以保證實現客户穩定完善的多媒體通訊應用。

sip標準嚴格意義上講是一個實現實時多媒體應用的信令標準，由於它採用了基於文本的編碼方式，使得它在應用上，特別是點到點的應用環境中，具有極大的靈活性、擴充性以及跨平台使用的兼容性，這一點使得運營商可以十分方便的利用現有的網絡環境實現大規模的推廣應用。

但是sip協議自身不支持多點的會議功能以及管理和控制功能，而是要依賴於別的協議實現，影響了系統的完備性，特別是對於需要多點通訊的要求，應用單純的sip系統難以實現。針對這些不足，以radvison公司為首的itu-t sg16小組提出了sip的運用規範，並實現了sip和h.323之間的互通互聯，併成功的解決了sip在多點環境下的應用難題。

首先，在系統主要組成成員的功能性方面進行類比，sip的ua等價於一個h.323的終端，實現呼叫的發起和接收，並完成所傳輸媒體的編解碼應用；sip代理服務器、重定向服務器以及註冊服務器的功能則等價於h.323的gatekeeper，實現了終端的註冊、呼叫地址的解析以及路由。

其次，雖然在呼叫信令和控制的具體實現上不同，但一個基於sip的呼叫流程與h.323的q931相類似，sip所採用的會話描述協議（sdp）則類似於h.323中的呼叫控制協議h.245。

h.323標準的信令信息是採用符合asn.1 per的二進制編碼，並且在連接實現全過程都要嚴格標準的定義，系統的自由度小，如要實現大規模的應用，需要對整個網絡的各個環節進行規劃。

sip標準的信令信息是基於文本的，採用符合iso10646的utf-8編碼，並且全系統的構造結構相對靈活，終端和服務器的實現也相對容易成本也較低，從網絡運營商的角度考慮，構造一個大規模視頻通訊網絡，採用sip系統的成本要廉價許多，而且也更具有可實現性。