一種新的面向IMS網(wǎng)絡(luò)的SIP協(xié)議棧*

季光獻

（麗水職業(yè)技術(shù)學院 麗水 323000）

1 引言

IMS（IP multimedia subsystem，IP 多媒體子系統(tǒng)）是第三代移動通信伙伴組織（3GPP）在R5版本標準中提出的支持IP多媒體業(yè)務(wù)的子系統(tǒng)。它基于SIP（session initiation protocol，會話初始化協(xié)議）的體系，使用SIP呼叫控制機制來創(chuàng)建、管理和終結(jié)各種類型的多媒體業(yè)務(wù)。各種類型的客戶端通過IMS都可以建立起端到端的IP通信，并可獲得所需要的服務(wù)質(zhì)量。在網(wǎng)絡(luò)融合的發(fā)展趨勢下，IMS技術(shù)為基于IP的移動和固定通信融合提供了基礎(chǔ)，并被業(yè)界認為是網(wǎng)絡(luò)演進的一個重要階段[1]。

SIP是由IETF制定的面向Internet會議和電話的應(yīng)用層控制協(xié)議，用于建立、修改和終止多媒體會話。最初版本是1999年形成的RFC2543，之后不斷更新，最新的版本是2002年6月提出來的RFC3261。所謂多媒體會話是指多媒體發(fā)送者、接收者和從發(fā)送者到接收者的數(shù)據(jù)流的集合。在基于SIP的應(yīng)用中，每一個會話可以是各種不同的數(shù)據(jù)，如普通的文本、經(jīng)過數(shù)字化處理的音頻、視頻數(shù)據(jù)等，應(yīng)用具有很大的靈活性[2,3]。

SIP是一個基于ASCII碼的端到端的協(xié)議，參與會話的成員可以通過多播方式、單播連網(wǎng)或者兩者結(jié)合的形式進行通信。作為一個應(yīng)用層的控制協(xié)議，SIP可以用來建立、修改和終止多媒體會話（或者會議）,如 Internet電話；也可以邀請參與者參加已經(jīng)存在的會話，如多方會議。媒體可以在一個已經(jīng)存在的會話中方便地增加（或者刪除）。SIP支持名字映射和重定向服務(wù)，可用于支持個人移動業(yè)務(wù)——用戶可以使用一個唯一的外部標志而不用關(guān)心他們的實際網(wǎng)絡(luò)地點。

SIP在建立和維持終止多媒體會話協(xié)議上，支持以下5個方面的功能。

·用戶定位：檢查終端用戶的位置，用于通信。

·用戶有效性：檢查用戶參與會話的意愿程度。

·用戶能力：檢查媒體和媒體的參數(shù)。

·建立會話：在呼叫方和被叫方間建立會話參數(shù)。

·會話管理：包括發(fā)送和終止會話，修改會話參數(shù)，激活服務(wù)等[4]。

SIP是IETF多媒體數(shù)據(jù)和控制體系結(jié)構(gòu)的一部分，該協(xié)議大量借鑒了成熟的HTTP協(xié)議，并且具有易擴展、易實現(xiàn)等特點。SIP信令的特點如下[6]。

·基于文本，便于用Java、Perl等面向?qū)ο笳Z言實現(xiàn)，易于調(diào)測排錯，結(jié)構(gòu)靈活，便于擴展。

·中性的底層傳輸協(xié)議：可用TCP或UDP，推薦首選UDP。TCP是通過證實機制保證可靠傳送的，在網(wǎng)絡(luò)負載較大的情況下，常會發(fā)生超時，導致建立信令通道時延較大，采用UDP后，可以用應(yīng)用層控制協(xié)議消息的定時和重發(fā)，并可方便地利用多播機制并行搜索目的用戶，無需為每一次搜索建立一個TCP連接。

·呼叫和媒體信息同時發(fā)送：SIP在傳送呼叫控制信令的同時，還可以在消息本體中傳送呼叫的媒體類型和格式等信息，以加快呼叫的建立速度。

·充分利用和組合Internet已有的協(xié)議：SIP容易與其他協(xié)議組合起來提供服務(wù)，如DNS用于地址解析、SDP用于會話和媒體流描述、RTP用于實時多媒體傳送、RSVP和RTCP用于QoS質(zhì)量保證等。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，只需更新相關(guān)的協(xié)議，有利于系統(tǒng)的優(yōu)化和對新業(yè)務(wù)的靈活、快速反應(yīng)。

·SIP使用統(tǒng)一資源定位器給出SIP資源的地址：SIP URI的格式和Web及E-mail系統(tǒng)中使用的格式是相同的，這給SIP重定向以巨大的靈活性，并且能將多種通信格式整合起來。

SIP的消息機制[7]使用ISO0646字符集UTF-8格式，除了字符集的區(qū)別以外，SIP的許多消息語法都與HTTP/1.1相同，也是一個請求/應(yīng)答協(xié)議。需要注意的是，SIP并不是HTTP的擴展。SIP消息可以是客戶端發(fā)給服務(wù)器的請求或服務(wù)器對客戶端的響應(yīng)。SIP客戶端是指產(chǎn)生請求的SIP實體，而SIP服務(wù)器是指接收請求和返回應(yīng)答的SIP實體，按照這個定義，當兩個用戶代理交換SIP消息的時候，發(fā)送請求的用戶代理就是用戶代理客戶端（UAC），而返回應(yīng)答的用戶代理就是用戶代理服務(wù)器 （UAS）。一個SIP請求連同它所出發(fā)的所有應(yīng)答稱為一個SIP事務(wù)。

SIP消息分為兩種：從客戶端到服務(wù)器的請求；從服務(wù)器返回網(wǎng)絡(luò)客戶端的響應(yīng)。SIP請求和響應(yīng)消息都使用RFC2822規(guī)定的通用消息格式，包括開始行、一個或多個消息頭、一個空行（CRLF，表示消息頭結(jié)束）以及一個可選消息體。

SIP消息＝開始行

*消息頭

空行（CRLF）

[消息體]

開始行＝請求行|狀態(tài)行

消 息 頭＝（通 用 頭 （general-header）|請 求 頭 （requestheader）|響應(yīng)頭（response-header）|實體頭（entity-header））

SIP協(xié)議中的請求消息提供了6種方法，見表1。

表1 SIP請求消息

SIP的響應(yīng)消息和請求消息結(jié)構(gòu)類似，但格式中第一行由狀態(tài)碼構(gòu)成，代表服務(wù)器不同的響應(yīng)狀態(tài)。RFC3261中使用nXX（n從1到6）的格式對狀態(tài)碼進行定義，n用來表示不同的響應(yīng)類型，XX用來對響應(yīng)類型進行進一步的描述。響應(yīng)消息中的相關(guān)應(yīng)答碼及其含義見表2。

SIP的協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖1所示。SIP是一個分層的協(xié)議，由多個處理層次組成。協(xié)議分成不同層次來描述是為了能夠更清晰地表達。

最底層的是語法和編碼層。編碼方式是采用擴展的Backus-Naur Form Grammar（BNF 范式）。

第二層是傳輸層。它定義了一個客戶端如何發(fā)送請求和接收應(yīng)答以及一個服務(wù)器如何接收請求和發(fā)送應(yīng)答。所有的SIP要素都包含一個通信層。

表2 SIP響應(yīng)消息

第3層是事務(wù)層。事務(wù)是SIP的基本組成部分。一個事務(wù)是客戶發(fā)送一個請求事務(wù)（通過通信層）到一個服務(wù)器事務(wù)，連同服務(wù)器事務(wù)的所有該請求的應(yīng)答發(fā)送回客戶端事務(wù)。事務(wù)層處理應(yīng)用服務(wù)層的重發(fā)，匹配請求的應(yīng)答以及應(yīng)用服務(wù)層的超時。任何一個用戶代理客戶端完成的事情都是由一組事務(wù)構(gòu)成的。用戶代理包含一個事務(wù)層來實現(xiàn)有狀態(tài)的代理服務(wù)器。無狀態(tài)的代理服務(wù)器并不包含事務(wù)層。事務(wù)層包含一個客戶元素（可以認為是一個客戶事務(wù)）和一個服務(wù)器元素（可以認為是一個服務(wù)器事務(wù)），它們都可以用一個有限狀態(tài)機來處理特定的請求。

在事務(wù)層之上是事務(wù)用戶（TU）。每一個SIP實體，除了無狀態(tài)代理，都是一個事務(wù)用戶。當一個TU發(fā)出一個請求，它首先創(chuàng)建一個客戶事務(wù)實例 （client transaction instance）并且和請求一起發(fā)送，這包括了目標IP地址、端口號以及發(fā)送請求的設(shè)備。TU可以創(chuàng)建客戶事務(wù)，也可以取消客戶事務(wù)。當客戶取消一個事務(wù)，它請求服務(wù)器終止正在處理的事務(wù)，并且回滾狀態(tài)到該事務(wù)開始前的狀態(tài)，并且產(chǎn)生指定的該事務(wù)的錯誤報告。這是由cancel請求完成的，這個請求有自己的事務(wù)，并且包含一個被取消的事務(wù)[3]。

在本文中，設(shè)計了一個穩(wěn)定、高效的SIP協(xié)議棧，其實現(xiàn)方式主要通過提供SIP操作所需的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用程序編程接口（API），包括用于表示SIP中的各類對象（如SIP消息、SDP消息體以及各種頭域、計時器等）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及對消息、消息體進行解析的API和實現(xiàn)4類有限狀態(tài)機的API。為驗證信令協(xié)議棧的可靠性和SIP軟終端的通信功能，本文對局域網(wǎng)內(nèi)SIP軟終端的信令流程進行測試，采用Wireshark軟件抓取分組，并分析所捕獲數(shù)據(jù)分組的內(nèi)容，結(jié)果表明本文提出的SIP協(xié)議棧是有效的。

2 提出的SIP協(xié)議棧

oSIP是按照RFC3261和RFC2327標準，使用ANSIC編寫的開源協(xié)議棧。它結(jié)構(gòu)簡單小巧，支持線程安全，可用于多線程及單線程的編程模式，eXosip是oSIP的一個擴展協(xié)議集，它在oSIP基礎(chǔ)上對SIP消息的API做了較高級的封裝。eXosip可方便地創(chuàng)建一個完整的SIP程序，適用于SIP終端開發(fā)。

鑒于上述特性，本終端的SIP協(xié)議棧在oSIP/eXosip協(xié)議?；A(chǔ)上，通過引入有限狀態(tài)機進行修改和二次開發(fā)來實現(xiàn)，包括4大模塊：狀態(tài)機模塊、解析器模塊、工具模塊和上層封裝接口層。其模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示。

解析器模塊主要完成對SIP消息的語法解析，SIP中以事務(wù)為單位來描述各種請求和響應(yīng)的交互過程。狀態(tài)機模塊的功能就是完成UAS或UAC對接收到的某個事務(wù)的響應(yīng)，完成對該事務(wù)（注冊過程、呼叫過程等）的狀態(tài)記錄，并在特定狀態(tài)下觸發(fā)相應(yīng)的事件或回調(diào)函數(shù)。工具模塊主要是提供一些進行SDP協(xié)商和對話管理的API。上層封裝接口層根據(jù)MVC模式中的Model層的調(diào)用方式，提供了面向Model層簡便易用的操作協(xié)議棧接口。

2.1 狀態(tài)機

2.1.1 事務(wù)

事務(wù)是SIP最基本的元素，事務(wù)是指SIP客戶端向SIP服務(wù)器發(fā)起的一次請求以及針對此次請求產(chǎn)生的所有應(yīng)答的處理過程。

事務(wù)分為客戶事務(wù)和服務(wù)器事務(wù)兩大類?？蛻羰聞?wù)是指發(fā)起請求一端（即客戶端)的處理過程，服務(wù)器事務(wù)是指接收請求一端（即服務(wù)器端）的處理過程。事務(wù)還可以根據(jù)發(fā)起事務(wù)的請求是否為invite分為invite事務(wù)和non-invite事務(wù)。因此，事務(wù)可以分為4類：invite客戶事務(wù)、non-invite客戶事務(wù)、invite服務(wù)器事務(wù)和non-invite服務(wù)器事務(wù)。

結(jié)構(gòu)體transaction_t主要用于管理事務(wù)，同時在這個結(jié)構(gòu)中記錄事務(wù)的相關(guān)信息。協(xié)議棧在開始一個對話時（如創(chuàng)建一個invite transaction來發(fā)送invite請求）分配該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在transaction_t的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，transactionid是事務(wù)處理鏈表中每個個體的唯一標識，transactionff是一個FIFO結(jié)構(gòu)，用以標識此事務(wù)處理的事件，事務(wù)的狀態(tài)則由state來說明。

2.1.2 有限狀態(tài)機

SIP UA的核心就是事務(wù)處理，UA中事務(wù)的處理可以用有限狀態(tài)機來表示。

一個事務(wù)和一個狀態(tài)機有關(guān)。每一時刻狀態(tài)機（發(fā)送方或接收方）總處于一個特定的狀態(tài)，其狀態(tài)是由所有變量值組成的，包括計數(shù)器在內(nèi)，其執(zhí)行于事務(wù)層。每個狀態(tài)機都有一個初始狀態(tài)，當有消息到來時，判斷是哪種狀態(tài)機的事件，根據(jù)消息的類型和狀態(tài)機的狀態(tài)，在狀態(tài)機的鏈表中查找需要執(zhí)行的操作函數(shù)的地址進行處理，并設(shè)置事件完成后的狀態(tài)。狀態(tài)機使用鏈表結(jié)構(gòu)而不是單一對象，是為了在多事務(wù)同時處理環(huán)境下的應(yīng)用（SIP服務(wù)器以及支持多方會議的SIP電話）。

事務(wù)有4大類，因此對事務(wù)的處理就由4種有限狀態(tài)機來表示，分別為ICT（請求客戶端事務(wù)的狀態(tài)）、IST（請求服務(wù)器端事務(wù)的狀態(tài)）、NICT（非請求客戶端事務(wù)的狀態(tài)）和NIST（非請求服務(wù)器端事務(wù)的狀態(tài)）。其執(zhí)行函數(shù)分別為 osip_ict_execute (manager→config)、 osip_nist_execute(manager→config)、osip_ist_execute(manager→config)、osip_nist_execute(manager→config)。

2.1.3 事件

狀態(tài)機內(nèi)部的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)是由事件觸發(fā)的。事件是應(yīng)用程序與狀態(tài)機通信的手段。所有的從網(wǎng)絡(luò)上收取的數(shù)據(jù)分組都視為狀態(tài)機的事件，這些事件將被存儲在狀態(tài)機結(jié)構(gòu)相關(guān)的事件隊列里。

一個事件主要包含事件類型和關(guān)聯(lián)的事務(wù)兩部分內(nèi)容，事件類型指導致狀態(tài)機狀態(tài)跳轉(zhuǎn)的各類事件的具體類型，如超時事件、收到invite請求等?？梢哉f，外界與SIP模塊通信的載體是SIP消息和程序指令；在SIP模塊內(nèi)，協(xié)議棧外圍程序與內(nèi)核狀態(tài)機通信的載體則是事件。

在有限狀態(tài)機中有3種事件：發(fā)送SIP消息（請求和應(yīng)答）、接收SIP消息（請求和應(yīng)答）、計時器事件（重傳和上下文刪除或結(jié)束）。

事件的結(jié)構(gòu)定義如下：

struct sipevent_t

{

type_t type; //事件的類型

int transactionid; //關(guān)聯(lián)的事務(wù)的標識號

sip_t*sip; //SIP消息結(jié)構(gòu)

};

2.1.4 回調(diào)函數(shù)

在SIP協(xié)議棧中，對各類事件的響應(yīng)都是以回調(diào)函數(shù)的方式實現(xiàn)的。回調(diào)函數(shù)本身是函數(shù)指針的形式，它在狀態(tài)機內(nèi)部狀態(tài)跳轉(zhuǎn)時被事務(wù)處理函數(shù)調(diào)用，事務(wù)處理函數(shù)的其余部分完成對該事件的默認響應(yīng)行為。所以說回調(diào)函數(shù)是SIP協(xié)議棧留給外界的用戶接口，用戶需要定義自己UA相關(guān)的處理內(nèi)容。

本協(xié)議棧定義了osip_t對象作為所有回調(diào)函數(shù)的管理對象，外圍UA應(yīng)用程序必須通過該對象實現(xiàn)對協(xié)議?；卣{(diào)函數(shù)的使用。osip_t除了管理所有的回調(diào)函數(shù)，也包含了4個狀態(tài)機事務(wù)對象的相關(guān)信息。在使用協(xié)議棧前必須調(diào)用函數(shù)osip_init()分配該結(jié)構(gòu)并進行初始化。在系統(tǒng)運行期間，該結(jié)構(gòu)存儲的內(nèi)容是動態(tài)變化的，而這些變化主要是基于事務(wù)的建立或結(jié)束。

2.2 解析器模塊

解析器模塊可以分為3個部分：URI解析器、SIP解析器和SDP解析器。它主要實現(xiàn)將收到的SIP消息從文本解析成一個SIP消息結(jié)構(gòu)體（sip_t），處理完畢后將待發(fā)送的sip_t結(jié)構(gòu)還原成SIP文本消息然后發(fā)送的功能。在使用語法解析器之前必須先對它進行初始化：int parser_init()。

sip_t中存儲著發(fā)送或接收到的SIP消息的詳細結(jié)構(gòu)，包含SIP協(xié)議定義的各個頭域以及SIP消息體，而這些解析后的頭域本身也是一些結(jié)構(gòu)體，解析器在解析整個消息的同時也將消息中的頭域分別解析成對應(yīng)的結(jié)構(gòu)。解析的作用在于方便應(yīng)用程序內(nèi)部對消息及各個頭域進行操作。下面給出sip_t結(jié)構(gòu)的部分內(nèi)容：

struct sip_t

{

startline_t*strtline;

from_t*from;

to_t*to;

call_id_t*call_id;

list_t*contacts;

content_type_t*content_type;

......

}

sip_t的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義分3部分。第一部分是起始行，其結(jié)構(gòu)單獨定義為startline_t，當此消息是SIP請求時，其為請求的方法和請求源的URI；當此消息是SIP應(yīng)答時，它為應(yīng)答狀態(tài)碼。第二部分是一些SIP消息頭域的結(jié)構(gòu)列表，這是由于頭域的個數(shù)是可變的原因，故采用列表來存放。最后一部分是一些其他頭域字段、消息體（list_t*bodies）以及對消息的描述字段。

sip_t中的一些成員（不包括char*message）為null時表示該SIP消息不含該字段。協(xié)議棧在要發(fā)送SIP消息或接收到SIP消息時創(chuàng)建sip_t，并填寫好相應(yīng)的信息，發(fā)送完后或處理完之后釋放該結(jié)構(gòu)。

sip_t結(jié)構(gòu)中各個變量的值是從界面的用戶輸入或系統(tǒng)配置中讀取的，然后通過函數(shù)將讀取的值存放到sip_t結(jié)構(gòu)中。如int msg_setbody(sip_t*sip,char*buf)就是設(shè)定sip_t結(jié)構(gòu)中body的值。相應(yīng)地，也可以從結(jié)構(gòu)中根據(jù)名字獲取各個參數(shù)，實現(xiàn)函數(shù)的名稱類似對應(yīng)的函數(shù)中的set改為 get，如 int msg_getbody(sip_t*sip,char*buf)就是獲得body的值。

對于消息結(jié)構(gòu)體sip_t的操作包括以下5種操作。

（1）初始化結(jié)構(gòu)體

利用msg_init函數(shù)對結(jié)構(gòu)體進行初始化，目的是為結(jié)構(gòu)體分配存儲空間。

（2）釋放結(jié)構(gòu)體

利用msg_free函數(shù)釋放初始化時分配給結(jié)構(gòu)體的存儲空間。

（3）將結(jié)構(gòu)體變成字符串的形式

利用msg_2char函數(shù)將結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)化為符合SIP消息規(guī)范的字符串的形式。

（4）將消息的字符串格式轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)體的存儲形式

利用msg_parse函數(shù)分析消息的字符串，將相應(yīng)的字符存儲到結(jié)構(gòu)體實例的相應(yīng)字段中。

（5）拷貝結(jié)構(gòu)體

利用msg_clone函數(shù)創(chuàng)建結(jié)構(gòu)體實例的副本。

2.2.1 SIP消息的解析

SIP消息的解析流程如圖3所示。

（1）解析起始行

對起始行的分析首先是判斷第一個參數(shù)，如果是sipversion（字符是SIP/2.0），則該消息是響應(yīng)消息，這時從起始行中獲得狀態(tài)碼和原因短語，并將結(jié)構(gòu)體中的成員sipmethod 和 rquri設(shè)為 null；如果是 sipmehtod（invite、Ack、bye、register、cancel、options共 6 種方法），則該消息是請求消息，這時從起始行中獲得請求方法、請求URI和版本號，并將statuscode和reasonphrase設(shè)為 null。

（2）解析 SIP 頭域

頭域采用通用格式，其結(jié)構(gòu)體定義如下：

typedef struct_header_t{

char*hname;

char*hvalue;

}header_t;

字段的值可以有多個參數(shù)，參數(shù)之間用分號"；"來分隔。對頭域的分析可有以下兩種情況：

·對于僅僅為單個參數(shù)的成員，根據(jù)頭域字段的名字調(diào)用相應(yīng)字段的分析函數(shù)，分析字符串來獲得該頭域字段的值；

·對于可以有多個參數(shù)的成員，由于是采用鏈表的形式存儲，直接將字段名字和字段的值相分離，根據(jù)字段名字的屬性將字段的值賦給相應(yīng)的成員。

（2）解析 SIP 消息體

根據(jù)content type（編碼類型）和 content length（編碼長度）兩個標題頭的值來判斷消息體部分是否有值，這兩個標題頭的參數(shù)表明消息體中是否存在消息體，如果有，則把這些數(shù)據(jù)拷貝到消息體的結(jié)構(gòu)體中。

2.2.2 SIP消息的構(gòu)造

相對于SIP消息的解析過程，SIP消息的構(gòu)造也是通過調(diào)用解析器模塊的相關(guān)函數(shù)和工具模塊的相關(guān)函數(shù)來完成的。

當SIP服務(wù)器想發(fā)送一個消息時，通知解析器模塊開始操作。首先對起始行、頭域等結(jié)構(gòu)體進行初始化；隨后調(diào)用各個功能函數(shù)對SIP消息結(jié)構(gòu)體中的各項內(nèi)容分別進行添加和設(shè)定；然后調(diào)用sipmsg_2char函數(shù)將SIP消息結(jié)構(gòu)體中的信息轉(zhuǎn)化為可以發(fā)送的字符串，調(diào)用sipmsg_clone函數(shù)為sipmsg_t結(jié)構(gòu)創(chuàng)建副本 （以備重發(fā)）；最后對各結(jié)構(gòu)體的信息進行釋放。

2.3 工具模塊

工具模塊提供了比較完善的SDP協(xié)商機制，包括SDP結(jié)構(gòu)體的定義、各類SDP字段的添加設(shè)置以及根據(jù)預(yù)定義的本地SDP環(huán)境產(chǎn)生針對某個SDP結(jié)構(gòu)體的應(yīng)答。SDP協(xié)商指主被叫用戶交換關(guān)于呼叫的一些相關(guān)媒體信息（如媒體編解碼方式、媒體流傳輸所用的端口號等）的行為。SDP協(xié)商主要采用offer/answer的模式，而協(xié)議棧中的SDP協(xié)商工具（SDP negotiator）主要提供了一種從SDP offer去構(gòu)建SDP answer的方法，如通過分析invite請求消息中消息體SDP部分的媒體參數(shù)描述去構(gòu)造對于invite請求的響應(yīng)消息200OK中的SDP消息體部分。

此外，工具模塊還提供了基本的對話（dialog）處理機制。對話就是指持續(xù)一段時間的兩個UA之間對等的一種SIP會話關(guān)系。對話可以幫助管理UA的消息排序和UA之間正確的路由。在dialog中，可以動態(tài)地創(chuàng)建新的事務(wù)來開始端點之間的SIP通信過程。在UA中，對話用dialog ID標識。一個dialog ID由SIP消息中的Call-ID、一個本地tag（local tag）和一個遠程 tag（remote tag）組成。在同一個對話中，UA的本地tag就是對等 UA的遠程tag，反之，遠程tag就是對等UA的本地tag?；镜膁ialog處理機制包括dialog結(jié)構(gòu)體的定義、按照兩種方式建立的dialog（被叫方callee和主叫方caller）、對話的更新維護、對話的拆除。本協(xié)議棧中的對話管理工具主要用來創(chuàng)建dialog并對dialog信息進行管理。

2.4 上層封裝接口層

eXosip封裝了大部分的SIP協(xié)議調(diào)用接口，一般的應(yīng)用都不需要直接調(diào)用oSIP的接口函數(shù)。上層封裝接口層在其基礎(chǔ)上進一步封裝，供上層Model層調(diào)用，使用幾行代碼就可以實現(xiàn)一個具有音視頻功能的呼叫。下面對其處理呼叫的關(guān)鍵接口進行定義。

（1）OWPL_RESULT owplLineAdd (const char *displayname,constchar* sipUsername,constchar*sipServer,const char*sipProxy,OWPL_TRANSPORT_PROTOCOL sipTransport,int regTimeout,OWPL_LINE*phLine)

方法功能描述：添加一條虛擬線路，即向服務(wù)器注冊。

參數(shù)說明：displayname:SIP實體要顯示的名字，對應(yīng)于“displayname”；sipUsername 和sipServer對應(yīng)于上述格式；sipProxy是代理服務(wù)器地址；sipTransport為傳輸層協(xié)議；regTimeout為注冊超時時間；phLine指向新建立的虛擬線路。

（2）OWPL_RESULT owplLineDelete(OWPL_LINE hLine,unsigned int skipUnregister)

方法功能描述：刪除一條虛擬線路。

參數(shù)說明：hLine代表要刪除的虛擬線路；skipUnregister值為1時表示在刪除虛擬線路時跳過注銷，為0時強制刪除虛擬線路，無需注銷。

（3）OWPL_RESULT owplLineRegister(const OWPL_LINE hLine,const int bRegister)

方法功能描述：注冊一條虛擬線路。

參數(shù)說明：hLine代表要注冊的虛擬線路；bRegister值為1時注冊該虛擬線路，為0時注銷該虛擬線路。

（4）OWPL_RESULT owplCallCreate(const OWPL_LINE hLine,OWPL_CALL*hCall)

方法功能描述：建立一個呼叫對象。

參數(shù)說明：hLine代表要建立呼叫對象的虛擬線路；hCall指向建立好的呼叫對象。

（5）OWPL_RESULT owplCallConnect(const OWPL_CALL hCall,const char*szAddress,int mediaStreams)

方法功能描述：呼叫連接。

參數(shù)說明：hCall代表要進行連接的呼叫對象；szAddress呼叫對端的SIP地址；mediaStreams表示媒體流種類。

（6）OWPL_RESULT owplCallAccept(constOWPL_CALL hCall,int mediaStreams)

方法功能描述：接收一個呼叫。

參數(shù)說明：hCall代表要接收的呼叫對象；mediaStreams表示媒體流種類。

（7）OWPL_RESULT owplCallAnswer(const OWPL_CALL hCall,int mediaStreams)

方法功能描述：對到來的一個呼叫應(yīng)答。

參數(shù)說明：hCall代表要應(yīng)答的呼叫對象；mediaStreams表示媒體流種類。

（8）OWPL_RESULT owplCallReject(const OWPL_CALL hCall,const int errorCode,const char*szErrorText)

方法功能描述：拒絕到來的一個呼叫。

參數(shù)說明：hCall代表要拒絕的呼叫對象；errorCode指SIP消息的錯誤碼；szErrorText是對應(yīng)錯誤碼的文本信息。

（9）OWPL_RESULT owplCallHold(const OWPL_CALL hCall)

方法功能描述：掛起一個呼叫。

參數(shù)說明：hCall代表要掛起的呼叫對象。

（10）OWPL_RESULT owplCallUnhold(constOWPL_CALL hCall)

方法功能描述：恢復一個呼叫。

參數(shù)說明：hCall代表要恢復的呼叫對象。

（11）OWPL_RESULT owplCallDisconnect(OWPL_CALL hCall)

方法功能描述：結(jié)束一個呼叫。

參數(shù)說明：hCall代表要結(jié)束的呼叫對象。

3 仿真實驗

為驗證信令協(xié)議棧的設(shè)計實現(xiàn)的可靠性和SIP軟終端的通信功能，本文對局域網(wǎng)內(nèi)SIP軟終端的信令流程進行測試，采用Wireshark軟件抓取分組，并分析所捕獲數(shù)據(jù)分組的內(nèi)容。實驗的目的是為了驗證提出的協(xié)議棧的有效性，對其中呼叫建立的基本交互流程不做詳細說明，且由于版面的限制，有關(guān)SIP協(xié)議交互流程的更多交互信息見參考文獻[3]。

3.1 實驗建立

如圖4所示，測試環(huán)境包括分別部署在兩臺PC（IP地址分別為***.***.156.225和***.***.158.730）上的兩個SIP軟終端以及一臺IP地址為***.***.158.230的SIP服務(wù)器。

3.2 注冊功能

注冊功能測試用例見表3。

表3 注冊功能測試用例

3.3 通話功能

通話功能測試用例見表4。

表4 通話功能測試用例

圖5展示了本SIP軟終端通話功能的實際效果。大的視頻窗口顯示對方的影像，右下角的視頻窗口顯示本地攝像頭采集的影像。

3.4 呼叫建立時間

呼叫建立時間測試用例見表5。

3.5 長時通話

長時通話測試用例見表6。

表5 呼叫建立時間測試用例

表6 長時通話測試用例

由表3～表6及圖5，驗證了本文所設(shè)計的軟終端能夠使用SIP信令建立連接，可以完成實時視音頻通信功能，并且具備一定的可靠性，表明本文提出的SIP協(xié)議棧的設(shè)計思路和實現(xiàn)方法是合理的、切實可行的。

4 結(jié)束語

IMS網(wǎng)絡(luò)使用SIP呼叫控制機制來創(chuàng)建、管理和終結(jié)各種類型的多媒體業(yè)務(wù)。各種類型的客戶端通過SIP都可以建立起端到端的通信，并可獲得所需要的服務(wù)質(zhì)量。本文提出了一種新的SIP協(xié)議棧，并依照該協(xié)議棧實現(xiàn)了SIP軟終端，具備基于SIP的視頻和音頻通話功能。經(jīng)過驗證，該軟終端具有良好的穩(wěn)定性和實用性，能較好地運行于IMS網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，實現(xiàn)雙方通信。

1 王尚廣，孫其博，楊放春.IMS網(wǎng)絡(luò)中的SIP洪泛攻擊檢測.軟件學報，2011,22(4):761～772

2 胡成喆.一種基于MVC架構(gòu)的SIP軟終端的設(shè)計與實現(xiàn).北京郵電大學碩士學位論文,2010

3 孫建勇.基于SIP協(xié)議的軟終端的研究與實現(xiàn).北京郵電大學碩士學位論文，2004

4 鄧挺，李小兵.SIP在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用.安防科技，2007(8)

5 Gonzalo Camarillo著.白建軍，彭暉，田敏等譯.SIP揭密.北京：人民郵電出版社，2003

6 趙慧玲，葉華.以軟交換為核心的下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù).北京：人民郵電出版社，2002

7 Session Initiation Protocol RFC3261.IETF Network Working Group,2002