协议毕业论文：sip协议代理服务器的实现

目 录

摘 要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

ABSTRACT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

第一章 绪论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

1 .1 选题的背景. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

1 .2 基于S IP协议用户代理软件的国内外研究现状. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

1 .3 论文内容和结构安排. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

第二章 S IP协议及H.323协议簇的简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

2.1 SIP系统的组成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

2.2 SIP功能概要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

2.2.1 用户定位. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

2.2.2 会话能力的协商. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

2.2.3 呼叫参与者管理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

2.2.4 呼叫建立. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

2.2.5 呼叫处理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

2.2.6 SIP注册服务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

2.3 SIP的呼叫过程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

2.4 协议的优点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

2.4.1 基本呼叫的建立和拆除. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

2.4.2 呼叫控制业务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

2.4.3 SIP的第三方控制. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

2.4.4 服务质量. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

2.4.5 实现的难易性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

2.5 SIP协议和H.323协议的比较. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

2.6 本章小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

第三章 S IP实现中VC的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

3.1对话框控件访问的七种方式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

3.2窗口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

3.3网络编程Socket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

3.3.1计算机网络. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

3.3.2 IP地址. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

3.3.3协议. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

3.3.4 ISO/OSI七层参考模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

3.3.5 TCP/IP模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

3.3.6端口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

3.3.7套接字. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

3.3.8客户机/服务器模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

3.3.9 Windows Sockets的实现. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

3.4线程同步与异步套接字编程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

3.5本章小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

第四章基于S IP协议代理服务器的设计与实现. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

4.1用户代理的功能介绍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

4.1 .1 处理S IP消息. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

4.1 .2 提供与上层应用程序的接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

4.1 .3 定时功能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

4.1 .4 其他功能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

4.2 SIP User Agent的行为. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

4.2.1 主叫发出初始邀请请求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

4.2.2 被叫发出的响应. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

4.2.3 主叫接收并响应初始化的请求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42

4.2.4 主叫或者被叫产生二级并发请求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42

4.2.5 接收的并发请求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42

4.3 SIP消息机制. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

4.3.1 SIP URL结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

4.3.2 SIP消息结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

4.4 程序设计思想简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46

4.5 程序主要功能介绍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47

4.6 程序运行过程介绍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48

4.6.1程序启动. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48

4.6.2用户注册. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49

4.6.3用户登录. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

4.6.4用户邀请. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51

4.7 本章小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52

第五章 总结与展望. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53

参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53

摘要

通信提供商及其合作伙伴和用户越来越渴求新一代基于 IP 的服务。现在有了 SIP协议会话启动协议 一解燃眉之急。 SIP协议是不到十年前在计算机科学实验室诞生的一个想法。它是第一个适合各种媒体内容而实现多用户会话

的协议现在已成了 Internet工程任务组 (IETF)的规范。

今天越来越多的运营商、 CLEC 竞争本地运营商和 ITSP  IP 电话服务商都在提供基于 SIP协议的服务 如市话和长途电话技术、在线信息和即时消息、 IP Centrex/Hosted PBX、语音短信、 push-to-talk 按键通话 、多媒体会议等等。独立软件供应商(ISV)正在开发新的开发工具 用来为运营商网络构建基于 SIP协议的应用程序以及 SIP协议软件。网络设备供应商 (NEV)正在开发支持 SIP协议信令和服务的硬件。现在有众多IP电话、用户代理、网络代理服务器、 VOIP网关、媒体服务器和应用服务器都在使用SIP协议。

SIP将终端用户称为用户代理请求方称为用户代理客户被请求方称为用户代理服务器。 UAC负责发起SIP呼叫请求 UAS接收UAC的请求并负责对其做出响应(接受、拒绝或重定向) 。

本文首先对SIP产生背景、国内外研究动态、应用领域及其优点进行简单介绍并详细介绍了SIP的基本呼叫流程。最后利用VC++60开发一个简单的服务器在Windows环境下自行设计实现了一个SIP用户代理服务器。通过代理服务器分别实现用户的登陆、注册以及PC到PC之间的通信。

关键字 SIP,服务器 VC  用户代理

ABSTRACT communications providerand its partnersand users more and thirst fora new

精品generation of based on IP services Now have an IP protocol (session start agreement), a solution of financial difficulty SIP is less than a decade ago in computer science laboratory of the birth of an idea It is the first suitable for al l kinds of media content and achieve more user session of the agreement, now has become the Internet engineering taskforce(IETF)standard

Today,more and more operators,CLEC(competitive local operators) and ITSP (IP phone service provider)are provided based on SIP services, such aswireless and long distance telephone technology, onl ine information and instant messaging, IP Centrex/Hosted PBX, voice messaging, push-to-talk (buttons on phone),multimedia conference,etc Independent software vendors (ISV) is developing new development tools used to network operators based on SIP appl ications and SIP software The network equipment suppl iers (NEV) are development support SIP signal ing and service hardware Now, thereare numerous IPtelephone, useragent,network proxy servers,VOIP,gateway, and media server and appl ication server are usingSIP

SIP wi l l end user cal led user agent, the requesting party cal led user agent customers, the requesting party cal led user agent server UAC is responsible for launch SIP cal l requested, receiving the request of the UAC UAS and is responsible for its response(accept, refuse or redirect)

This paper first to SIP background, research dynamic, appl ication field and advantages of simple introduction, and introduces the basic process of SIP cal l Final ly, using the vc + + 60, the

精品development of a simple cl ient, the Windows environment to design and real ize a SIP user agent server Through the proxy server real ized respectively users log on, registered and PC to the communication between the PC

第一章绪论

1.1 选题的背景

SIP 出现于二十世纪九十年代中期 源于哥伦比亚大学计算机系副教授Henning Schulzrinne及其研究小组的研究。 Schulzrinne教授除与人共同提出通过Internet传输实时数据的实时传输协议(RTP)外还与人合作编写了实时流传输协议(RTSP)标准提案 用于控制音频视频内容在Web上的流传输。

Schulzrinne本来打算编写多方多媒体会话控制(MMUSIC)标准。 1996年他向IETF提交了一个草案其中包含了SIP的重要内容。 1999年 Schulzrinne在提交的新标准中删除了有关媒体内容方面的无关内容。随后 IETF发布了第一个SIP 规范 即RFC2543。虽然一些供应商表示了担忧认为H323和MGCP协议可能会大大危及他们在SIP服务方面的投资 IETF继续进行这项工作于2001年发布了SIP规范RFC3261。

RFC3261的发布标志着SIP的基础已经确立。从那时起 已发布了几个RFC增补版本充实了安全性和身份验证等领域的内容。例如 RFC3262对临时响应的可靠性作了规定。 RFC3263确立了SIP代理服务器的定位规则。 RFC3264提供了提议/应答模型 RFC3265确定了具体的事件通知。

早在2001年供应商就已开始推出基于SIP的服务。今天人们对该协议的热情不断高涨。 Sun Microsystems的Java Community Process等组织正在使用通用的Java编程语言定义应用编程接口 (API)  以便开发商能够为服务提供商和企业构建SIP组件和应用程序。最重要的是越来越多的竞争者正在借助前途光明的新服务进入SIP市场。 SIP正在成为自HTTP和SMTP以来最为重要的协议之一。

不过 SIP不是万能的。它既不是会话描述协议也不提供会议控制功能。为了描述消息内容的负载情况和特点 SIP使用Internet的会话描述协议(SDP)来描

述终端设备的特点。 SIP自身也不提供服务质量(QoS)  它与负责语音质量的资源保留设置协议(RSVP)互操作。它还与若干个其他协议进行协作包括负责定位的轻型目录访问协议(LDAP)、负责身份验证的远程身份验证拨入用户服务(RADIUS)以及负责实时传输的RTP等多个协议。

SIP规定了以下基本的通信要求 1 、用户定位服务 2 、会话建立 3、会话参与方管理 4、特点的有限确定。

SIP是由IETF制定的用于会话管理的应用层协议 目前最新的提议标准为RFC3261。通过SIP 人们可以方便地在IP网络上创建、修改和终止由一个或多个参与者参与的会话。任何具有会话管理特征的应用 比如电话、会议、即时消息、游戏等都可以使用SIP对会话进行管理。

SIP(会话初始协议)的开发目的是用来帮助提供跨越因特网的高级电话业务。因特网电话 IP电话正在向一种正式的商业电话模式演进 SIP就是用来确保这种演进实现而需要的NGN 下一代网络系列协议中重要的一员。

SIP是IETF标准进程的一部分 它是在诸如SMTP 简单邮件传送协议和HTTP 超文本传送协议基础之上建立起来的。它用来建立改变和终止基于IP 网络的用户间的呼叫。为了提供电话业务它还需要结合不同的标准和协议特别是需要确保传输 RTP   与当前电话网络的信令互连 能够确保语音质量

 RSVP  能够提供目录 LDAP  能够鉴权用户 RADIUS 等等。

SIP被描述为用来生成修改和终结一个或多个参与者之间的会话。这些会话包括因特网多媒体会议 因特网 或任何IP网络电话呼叫和多媒体发布。会话中的成员能够通过多播或单播联系的网络来通信。 SIP支持会话描述 它允许参与者在一组兼容媒体类型上达成一致。它同时通过代理和重定向请求到用户当前位置来支持用户移动性。 SIP不与任何特定的会议控制协议捆绑。

1.2基于SIP协议用户代理软件的国内外研究现状

作为一个IMTF提出的标准 SIP协议在很大程度上借鉴了其他各种广泛存在的Internet协议如HTTP(超文本传输协议) 、 SMTP(简单邮件传输协议)等和这些协议一样SIP也采用的基于文本的编码方式这也是SIP协议同视频通讯领域其他现有标准相比最大的特点之一。 SIP协议的提出和发展是伴随着Internet的发展而发展的到目前为止它走过了以下几个阶段

1996年首先出现了SIP的概念这时SIP的主要应用是针对Internet上的各种文本应用如电子邮件、文字聊天等

1999年3月 ITEF的多方多媒体会话控制工作组提出了RFC2543建议供各厂商和机构讨论

1999年9月 SIP工作组从MMUSIC中分离并独立出来成立了SIP工作组并与2000年7月发表了SIP的草案

2002年6月 ITEF的SIP工作组又发表了RFC3261建议 以取代RFC2543。由于网络环境以及相关多媒体技术的不足在SIP协议首次提出的时候仅仅针对各种文本应用 随着技术的发展 并通过和IETF中IP电话工作组(IPTEL)  IP网中电话选路(TRIP)工作组等工作组配合工作在SIP协议中大大加强了对多媒体通讯的支持。

由于Internet的飞速发展在最近的两年时间内 SIP已经开始被ITU-TSG l6 ETSI TIPON(欧洲标准化组织)  IMTE等各种标准化组织所接受 并在这些组织中成立了与SIP相关的工作组。特别是作为ITU-TSGl6主要成员在多年发展H323应用的基础上针对SIP应用在视频领域的特点提出了SIP的应用指导并推出了相应的SIP协议栈使得ITL的成员实现了这两种协议之间的互通性。