SIP協議分析
「音視頻通話控制協議SIP介紹。」
SIP（Session Initiation Protocol），即會話發起協議，在RFC2543、RFC3261等中被定義，是一個VOIP信令協議，其目的是在IP網路中實現電話功能，即軟電話功能。
在互聯網基礎期，SIP協議常在硬體電話終端中，隨著網路的發展，越來越多的軟體也使用SIP來作為語音視頻通話的控制協議。因此，SIP在協議還原領域從未缺位，並且地位相當重要。
SIP協議是純文本協議，通常為UDP承載，使用埠5060，本文對SIP協議的流程作簡單描述，然後對格式進行分析。
注意：網路流量中SIP協議還會使用TCP承載，也會使用其它埠。
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SIP流程
一個標準的SIP通話流程如下：
1、 A向B發送一個INVITE消息，邀請B通話。
2、B振鈴，向A回復一個RING消息，通知A振鈴中，A等待。
3、B提機，向A發一個OK消息, 通知A可以通話，並進行雙方協商，協商信息常用SDP協議承載，SDP信息作為SIP報文的一部分。
4、A向B回復一個回應ACK消息，根據協商的結果正式啟動通話。
5、雙方通話，通話過程通常在另一條會話中進行，常見的是RTP承載。
6、B掛機，向A發一個BYE消息，通知A通話結束。
7、A向B回復一個OK消息，通話結束。
SIP的整個協議里，除上圖中的消息外，還有REGISTER等消息。
但是，在音視頻IM軟體中，SIP作為控制協議並不完全遵循於這個流程，需要具體情況具體分析，一般處理關鍵的SIP消息報文即可。
進行通話協商一般是使用SDP承載，但並不局限於SDP，通話過程則很多情況下是使用RTP、RTCP等，也有可能使用私有協議或者RTP的修改版本。
02
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SIP格式
SIP消息分為Request和Response兩種，通常Request消息有六種方法：
REGISTER，INVITE，ACK，CANCEL，BYE，OPTIONS。
而Response則為狀態碼和狀態內容，如100 Trying，180 Ringing, 200 OK，401 Unauthorized等。
一個完整的SIP消息由一系列行組成，每行以
結束，這些行分成4個部分：
1、起始行(start line)。
2、消息頭部(message header)，內含多個頭部欄位(head field)，每個頭部欄位為一行。
3、空行(empty line)，僅包含一個
，表示頭部的結束。
4、消息體(message body)，可有可無。
可以看出，SIP的消息和HTTP類似，因為它們是同一個組織IETF制定的。
下面將以幾個實例來體會消息的格式。
REGISTER消息：
Expires: 1200
CSeq: 68 REGISTER
Content-Length: 0
Max-Forwards: 70
User-Agent: Nero SIPPS IP Phone Version 2.0.51.16
第一行即為起始行，它的格式為：method request-uri sip-version
其中method為請求的方法，即前文中的六種方法，request-uri為請求的用戶或伺服器，sip-version為SIP版本號，三者間為空格，結束為
。
之後為消息頭部，消息頭部一般要包括Via, From, To, CSeq, Caller-ID, Max-Forwards等欄位，每個欄位的格式為：name: value;value;value
。name即欄位名，value為一個或多個，每個之間為「;」，結束為
。每個value內部可包含多段，消息頭的最後一行為空行，僅含
。
對協議還原，在消息頭部需要關注的是提取From, To欄位內的發送者接收者等標識用戶的信息，當然，對REGISTER方法，目的地址為伺服器，則From、To欄位內的用戶信息是相同的，Via欄位內的IP、埠信息，如果有其它欄位，如User-Agent，可提取終端信息，Contact則是綁定的聯繫地址。另外，如果存在Content-Length欄位，值非0，則表示帶有消息體，需要對消息體進行解析。
Response 100 Trying消息：
SIP/2.0 100 Trying
CSeq: 69 REGISTER
Content-Length: 0
Response消息是對請求的六個消息的響應，
第一行同樣為起始行，它的格式為：sip-version status-code reason-phrase
其中sip-version為SIP版本號；status-code為三位數字組成的返回狀態碼，其中第一個數字表示狀態的類型，如1xx表示中間狀態，收到的消息正在處理，2xx表示某個階段的成功，另外還有3xx，4xx，5xx，6xx等，分別表示不同含義，如跳轉，失敗，錯誤等；reason-phrase為對狀態碼的描述；三者間為空格，結束為
。
之後的消息頭部與請求一致。同樣，響應消息也可以帶有消息體，由消息頭部的相關欄位確定。
INVITE消息：
CSeq: 1 INVITE
User-Agent: Nero SIPPS IP Phone Version 2.0.51.16
Expires: 120
Accept: application/sdp
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 270
Max-Forwards: 70
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, REFER, OPTIONS, NOTIFY, INFO
v=0
s=SIP call
c=IN IP4 192.168.1.2
t=0 0
m=audio 30000 RTP/AVP 0 8 97 2 3
a=rtpmap:0 pcmu/8000
a=rtpmap:8 pcma/8000
a=rtpmap:97 iLBC/8000
a=rtpmap:2 G726-32/8000
a=rtpmap:3 GSM/8000
a=fmtp:97 mode=20
a=sendrecv
在INVITE消息的消息頭部，從From、To欄位內就能夠提取到通話雙方的賬號信息，以及昵稱。在這個消息中，Content-Length非0，說明帶有消息體，長度為270，Content-Type欄位，描述了消息體的類型，消息體可以有很多中類型，此處為SDP。
根據SDP協議的格式，可以提取到通話內容使用的IP、埠、承載協議、可使用的語音編碼相關信息。如上述消息中，提取的本端可連IP為192.168.1.2，埠為30000，內容承載協議為RTP/AVP，可選語音編碼分別為pcmu、pcma、iLBC、G726-32、GSM等，採樣頻率均為8000，傳輸中對應的編號為0，8，97，2，3。
ACK消息：
CSeq: 1 ACK
Content-Length: 0
ACK消息表示在對端返回Response消息之後對對端的回應，格式內容與其它消息類似。
CANCEL消息和BYE消息：
CSeq: 1 CANCEL
Content-Length: 0
Max-Forwards: 70
User-Agent: Nero SIPPS IP Phone Version 2.0.51.16
CANCEL消息和BYE消息使用在不同的場景，按理解，CANCEL消息為取消的意思，而BYE消息則為結束的意思。在一次通話請求的過程中，CANCEL一般為拒絕通話，使通話結束，而BYE則是通話正常結束，對語音的控制消息的處理，二者稍有差異，但本質上是相同的。
另外，在使用SIP協議的APP中，常常會使用SIP協議進行文本聊天，文件傳輸等功能的實現，這樣，一般是承載在消息體內的，根據具體消息格式進行解析即可。
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