sip uri что это
Взаимодействие клиентов SIP. Часть 1
Месяц назад я начал свое знакомство с IP-телефонией, а именно с Lync и Asterisk. И заметил следующую картину: в сети очень много интересных статей по практической стороне вопроса (как и что делать) и очень мало внимания уделено теории (в конце статьи приведены ссылки). Если Вы хотите разобраться с SIP, то извольте либо читать RFC 3261, либо одну из «этих толстых книг». Это, естественно, полезно, но многим хочется в начале изучить некую выжимку, а уж потом бросаться в омут с головой. Эта статья как раз для таких людей.
Чтобы не перегружать читателя, я решил разбить статью на две части. В первой части мы рассмотрим работы протокола SIP при взаимодействии двух клиентов.
Простое взаимодействие клиентов
Взаимодействие клиентов в рамках SIP чаще всего осуществляется в виде диалога.
Диалог – это равноправное взаимодействие двух User Agent (UA) в виде последовательности SIP-сообщений между ними. При этом, существуют запросы, не образующие диалогов. Однако обо всем по-порядку.
Ниже приведен пример простого взаимодействия между двумя устройствами с поддержкой SIP:
Петр хочет начать обмен сообщениями с Иваном, для этого он посылает INVITE-сообщение с данными о типе сессии (простая, мультимедиа и т.д.). Сообщения имеют следующий формат: стартовая строка, одно или несколько полей заголовка, пустая строка, обозначающая конец полей заголовка и необязательное тело сообщения.
Стартовая строка содержит метод, Request-URI и версию SIP (актуальная – 2.0). Request-URI – это SIP-адрес ресурса, которому посылается запрос.
Поля заголовков имеют следующий формат: :
Первая строка начинается с заголовка Via. Каждое SIP-устройство, создающее или пересылающее сообщение, добавляет свой адрес в поле Via (как это происходит, я планирую показать в следующей части статьи). Обычно адрес представляет собой имя хоста, которое может быть разрешено с помощью DNS-запроса. Поле Via содержит версию SIP, знак “/”, пробел, транспортный протокол (UDP, TCP, TLS, SCTP), двоеточие, номер порта и branch – идентификатор транзакции. Ответы на этот запрос будут содержать такой же номер транзакции.
Чаще всего, значение branch начинается с “z9hG4bK”. Это значит, что запрос был сгенерирован клиентом, поддерживающим RFC 3261 и параметр уникален для каждой транзакции этого клиента.
Следующее поле, Max-Forwards, содержит относительно большое целое число. Каждый сервер SIP, который пересылает сообщение, уменьшает это число на единицу. Данное поле обеспечивает простой механизм обнаружение петель (loop).
Следом идут поля From и To, которые описывают отправителя и получателя запроса. Важно, что SIP-запросы маршрутизируются исходя из Request-URI, указанного в стартовой строке (см. выше). Это объясняется тем, что поля From и To могут быть изменены при пересылке. Если используется отображаемое имя (например, Ivan Ivanov), то SIP URI помещается внутрь пары угловых скобок. Параметр tag в поле From генерирует отправляющая сторона. В свою очередь принимающая сторона поместит свой tag в поле To.
Поле Call-ID – идентификатор вызова. Совокупность tag’ов из полей From и To и Call-ID однозначно идентифицируют данный диалог. Это необходимо, так как между клиентами может идти сразу несколько диалогов.
Следующее поле, Cseq, содержит порядковый номер запроса и название метода. В данном случае – INVTITE. Номер увеличивается с каждым новым запросом.
Поля Via, Max-Forwards, To, From, Call-ID и CSeq составляют минимальный необходимый набор полей заголовков SIP-сообщения.
Для сообщения INVITE также необходимо поле заголовка Contact, в котором содержится SIP URI, относящийся к коммуникационному устройству отправляющей стороны. Это поле используется, чтобы из всех устройств, которыми одновременно может пользоваться Петр, ответ был отправлен именно на данное устройство. Обратите внимание на значения полей From и Contact. Первый раз я не заметил разницу:
В сообщении присутствует опциональное поле Subject, то есть тема сообщения. Некоторые SIP-клиенты могут выводить значение этого поля на экран. Для маршрутизации и идентификации диалога поле не используется и может быть произвольным.
Поля Content-Type и Content-Length отвечают за описание тела сообщения. В данном случае будет использоваться Session Description Protocol (SDP). Размер сообщения вычисляется с учетом символов перевода строки:
Детальное описание работы протокола SDP заслуживает отдельной статьи, поэтому ниже приведена только краткая расшифровка:
В ответ на INVITE SIP-клиент Ивана отправляет два сообщения: 180 Ringing и 200 OK. Первое сообщает, что на стороне Ивана SIP-клиент подает звуковой сигнал звонка, второе – подтверждает установку диалога. Разберемся с каждым из них.
Так будет выглядеть сообщение 180 Ringing:
Бледным выделен текст, который не изменился по сравнению с сообщением INVITE.
Обратите внимание на поля заголовков To и From. Несмотря на то, что данное сообщение идет со стороны Ивана, значения полей остаются такими же, как были в первоначальном запросе (от Петра к Ивану). Это объясняется тем, что данные поля определяют направление запроса, а не сообщения.
Строка Via также перекочевала из исходного запроса, в конце строки добавлен параметр received этот параметр содержит IP-адрес, с которого пришел запрос. Обычно это адрес, который может быть получен путем разрешения URI, содержащегося в Via.
Как я и обещал, в поле To добавился tag, идентифицирующий диалог. Все последующие сообщения в рамках диалога будут содержать неизменные значения tag.
Наконец, в поле Contact содержится актуальный адрес Ивана.
Так выглядит сообщение 200 ОК, которое отправил SIP-клиент Ивана:
Думаю, смысл всех полей, относящихся к протоколу SIP теперь ясен.
В ответ на 200 ОК клиент Петра отправляет подтверждение:
Данное сообщение подтверждает, что клиента Петра успешно получил ответ от клиента Ивана. Оба клиента договорились о параметрах меди-сессии, которая будет осуществляться по протоколу RTP.
Обратите внимание, что номер последовательности CSeq все еще равен единице, но в качестве метода уже стоит ACK. Параметр Branch в поле Via содержит новый идентификатор транзакции, так как ACK, отправляемый в ответ на 200 OK считает новой транзакцией.
Теперь давайте рассмотрим, как происходит завершение медиа-сессии. Клиент Петра посылает BYE-запрос для завершение сессии:
Получив запрос на завершение сессии, клиент Ивана посылает подтверждение:
Мы рассмотрели простой вариант работы протокола SIP. Обратите внимание, что в разные моменты времени клиенты Ивана и Петра выступали то в роли сервера, то в роли клиента, поэтому во всех SIP-клиентах должна функционировать как серверная (User Agent Server или UAS), так и клиентская часть (User Agent Client или UAC).
В следующей статье я планирую рассмотреть взаимодействие клиентов SIP с использованием Proxy-сервера и регистрацию клиентов на Proxy-сервере.
SIP URI и URL. Часть 2 (Схема SIP URI)
SIP и SIPS URI
Поскольку схемы SIP и SIPS URI идентичны, дальше в тексте мы будем говорить только о SIP URI, подразумевая, что все это относится также и к SIPS URI.
Как вы помните из предыдущих статей, SIP URI используются в ряде мест в SIP-сообщении, в частности в заголовочных полях To, From, Contact и т.д. Кроме того sip URI, точно также, как и mailto URI могут быть использованы на сайтах в качестве гиперссылок.
В общем случае, схема sip выглядит следующим образом:
Обратите внимание, что URI не должны содержать пробелов или переводов строки.
USER и PASSWORD
Как мы помним из первой части статьи, в схеме URI совокупность user и password называется userinfo. В рамках sip, userinfo завершается знаком «@». Userinfo часть является опциональной и может отсутствовать; знак «@» при этом также должен отсутствовать.
Согласно RFC 3261, user идентифицирует определенный ресурс на хосте, При этом под хостом чаще всего подразумевается домен.
Если хост поддерживает работу с телефонными номерами, то в качестве пользователя может быть указан телефонный номер, с которым мы хотим связаться. Это актуально, например, при использовании SIP trunk.
Password позволяет передать пароль. делать это не рекомендуется, так как в данном случае пароль будет передан в открытом виде.
Хост, предоставляющий ресурс. Используется или полное доменное имя (FQDN) или IPv4/IPv6-адрес. При этом рекомендуется использовать FQDN везде, где это возможно — это позволит избежать проблем, связанных с изменением IP-адреса хоста.
Порт, на который следует отправлять запрос. Если данное поле отсутствует, то используется 5060 для SIP и 5061 для SIPS.
Параметры
Параметры воздействуют на запрос, который будет отправлен на URI.
Количество параметров может быть произвольным, но каждый из них может встречаться только один раз. Каждый новый параметр начинается со знака «;» и имеет следующий синтаксис:
transport
Определят протокол, который следует использовать для отправки сообщений. Обычно используются UDP, TCP или SCTP, однако схема позволяет указывать любой поддерживаемый SIP-клиентом протокол транспортного уровня. По умолчанию для SIP используется UDP. Для SIPS должен использоваться любой надежный протокол; по усмолчанию — TCP.
maddr
Определяет адрес сервера, но который следует посылать запросы для данного пользователя. Соответственно перезаписывает значение поля host. В случае, если в URI присутствует msddr, порт и транспорт будут относиться к нему. Обычно в maddr содержится multicast-адрес.
Определяет TTL (Time-To-Live) UDP multicast-пакета. Должен быть использован только в том случае, если в качестве транспорта используется UDP и maddr содержит multicast-адрес.
Не путать с userinfo->user. Поскольку в качестве имени пользователя может быть использован телефонный номер, следует отличать случай, когда «+79211234567» — это номер телефона, с которым нас свяжет хост, от случая, когда та же самая строчка — это имя пользователя на хосте (да, мы вполне можем создать пользователя с именем «+79211234567»). Для этого используют параметр user. По умолчанию user=ip. Это значит, что userinfo->user содержит имя пользователя на хосте. Если же user=phone, то userinfo->user — это номер телефона, с которым нас должен связать хост.
При этом важно учитывать, что данный параметр никаким образом не говорит о возможностях и характеристиках абонента, представленного данным URI. То есть, user=phone не должно нас наталкивать на мысль, что User Agent — это телефон, который не умеет работать с видео-звонками.
method
Определяет метод, который следует использовать в запросе. По умолчанию — INVITE.
Используется при маршрутизации. О нем мы поговорим в отдельной статье.
Заголовки
Заголовки, которые могут быть добавлены в запрос. Это могут быть Subject и Priority.
Ниже приведена таблица использования составных частей SIP URI схемы для различных случаев: 
В следующей статье мы рассмотрим схемы tel для телефонных номеров и pres для присутствия.
SIP URI и URL. Часть 1 (URI, URL и URN)
В предыдущих двух статьях мы рассмотрели основы взаимодействия по протоколу SIP.
Далее я предлагаю разобраться с такой важной составляющей SIP, как SIP URI. Мы сталкивались с ними раньше, когда говорили о полях From, To и других, однако не уделяли им должного внимания.
В рамках этой короткой статьи мы рассмотрим, какие бывают URI и из чего они состоят. В следующей статье остановимся на URI и URL в протоколе SIP.
Викепедия говорит следующее: URI (англ. Uniform Resource Identifier) — унифицированный (единообразный) идентификатор ресурса. На английский манер произносится как [ю-ар-ай], по-русски чаще говорят [ури]. URI — это последовательность символов, идентифицирующая абстрактный или физический ресурс. Ранее назывался Universal Resource Identifier — универсальный идентификатор ресурса.
При этом URI может указывать как местоположение ресурса (URL), так и его имя (URN). А может содержать и то и другое. То есть URL и URN — это частные случаи URI.
URI строится по определенным правилам и состоит из обязательных схемы и иерархической части, а также опциональных запроса (ему предшествет знак «?») и фрагмента (ему предшествует знак «#»). Иерархическая часть в свою очередь состоит из необязательного Authority (думаю, перевод только усложнит понимание) и обязательного пути. Authority включает в себя Userinfo (логин и пароль), хост и порт. Кроме того, путь может содержать так называемые параметры. Параметры используются не часто, но нам повезло — в SIP URI они присутствуют. На схеме это выглядит вот так: 
Выглядит довольно запутанно, поэтому приведу пример: 
URL (Uniform Resource Locator) указывает путь (локацию) объекта и метод получения доступа к нему. Например, en.wikipedia.org/wiki/Main_Page указывает на главную страницу английской Википедии и в качестве метода доступа предлагает использовать протокол http.
URL описывается в RFC 1738. В этом RFC указаны описаны различные схемы для протоколов ftp, http, nntp и т.д. Послкольку URL — это частный случай URI, схема в общем случае выглядит точно так же, однако для разных протоколов актуальны те или иные ее части. Например, для протокола telnet, схема URL выглядит следующим образом: 
Интересный факт: Тим Бернерс-Ли, основоположник URL в последствии сожалел, что разделил точкой доменные имена в рамках URL. URL мог бы выглядеть вот так: 
URN не используется в рамках SIP, однако без него рассказ был бы неполным.
URN (Uniform Resource Name) является уникальным именем объекта. URN включает в себя название пространства имен и идентификатора в этом пространстве. Типичный пример URN — это ISDN-Имя книги. URN состоит из NID (namespace identifier или идентификатор пространства имен) и NSS (namespace-specific string или уникального для данного пространства имен имени). Схематично это выглядит следующим образом: 
Чтобы стало совсем понятно, приведу следующий пример. Допустим, мы хотим описать некого Ивана.
С помощью этого URN мы одназначно идентифицируем Ивана, но не сможем определить его местоположение. Здесь нам поможет URL. Выглядеть это может примерно так: машина: город N/улица M/квартира L. Где «машина» — это метод получения доступа, а «город N. » — путь.
Подведем итог. URN отвечает идентифицирует ресурс по имени и отвечает на вопрос «Что?». URL — указывает путь и метод доступа к ресурсу и отвечает на вопросы «Где?» и «Как?». При этом URN и URL — это частные случаи URI.
Взаимодействие клиентов SIP. Часть 2
В предыдущей статье мы рассмотрели простое взаимодействие клиентов SIP без использования Proxy-сервера. Такое взаимодействие на практике встречается чрезвычайно редко, но отлично подходит для того, чтобы понять основы SIP.
Выбор транспортного протокола и поиск Proxy
Поскольку протокол SIP поддерживает несколько транспортных протоколов (UDP, TCP, SCTP, TLS), необходимо каким-то образом определять, какой протокол использовать. Для этого существет несколько способов.
Первый способ предполагает явное указание транспорта в SIP URI (кроме TLS). Выглядит это вот так:
Итак, мы выяснили, параметры Proxy-сервера Ивана. Теперь предлагаю рассмотреть использование Proxy в рамках SIP-диалога.
Ремарка для тех, кто не знает, что такое NAPTR. Я узнал, что есть такой тип DNS-записи только, когда писал эту статью, так что не отчаивайтесь. Чуть подробнее про NAPTR здесь.
Взаимодействие с использованием Proxy
Для чего же нам необходим SIP Proxy? Как я уже сказал, в примере из 1-ой части статьи клиенты знали IP-адреса друг друга и могли общаться напрямую. В реальной жизни клиенты чаще всего получают адреса динамически, поэтому нет смысла «запоминать» тот или иной IP. Первое, что приходит на ум в данной ситуации – использовать A-записи DNS и определить реальный действующий адрес. Однако тут кроется следующая проблема: IP-адрес идентифицирует конкретное устройство, а не пользователя на нем. Особенностью взаимодействия SIP является то, что обмен сообщения происходит не на уровне устройство-устройство, а на пользователь-пользователь. При этом один пользователь может одновременно использовать несколько SIP-клиентов: на мобильном телефоне, на рабочем компьютере, на домашнем компьютере и на SIP-телефоне. Как же быть?
Протокол SIP предлагает следующее решение: создается SIP Proxy и каждый пользователь регистрирует свои устройства на этом Proxy (точнее пользователи регистрируются на сервере регистрации, а Proxy имеет доступ к базе регистрации, но для простоты будем считать, что это один и тот же сервер). Как это делается, я покажу ниже. Пока просто запомните, что Proxy знает, как именно найти тот или иной клиент пользователя.
Для тех, кто изучил первую часть статьи, все выглядит довольно знакомо; добавился только промежуточный Proxy-сервер. Соответственно и обмен сообщениями изменился незначительно.
Прежде, чем преступим к детальному рассмотрению, маленькая ремарка. В рамках SIP разделяют два типа URI. Первый из них – ползовательский URI, также известный как address of recorf (AOR). Запрос, отправленный на этот адрес предполагает поиск в базе данных Proxy и отправку запроса одному или несольким устройствам. Второй – URI устройства (а точнее – пользователя на устроястве). URI устройства обычно называется контакт и содержится, соответственно, в поле Contact SIP-сообщения. AOR содердится в полях From и To.
Начало разговора
Итак, Петр посылает INVITE для Ивана на Proxy-сервер:
Proxy-сервер перенаправляет запрос всем SIP-клиентам Ивана. Для простоты предположим, что Иван использует только одно устройство. Чтобы SIP-клиент понимал, что запрос был перенаправлен через Proxy, сервер добавляет свое заголовочное поле via:
SIP-клиент Ивана шлет ответ 180 Ringing (Иван слышит звонок). При этом он добавляет tag в поле To и указывает свой контакт в поле Contact. Кроме того, в первом поле via добавился параметр received этот параметр показывает, с какого адреса клиент Ивана получил запрос (т.е. адрес Proxy-сервера, как его видит Иван). Это бывает полезно знать для решения возникающих проблем:
Proxy, соответственно, перенаправляет запрос клиенту Петра. При этом он убирает свой via:
После отправки 180 Ringing, как только Иван снимет трубку, клиент Ивана отправляет на Prxoy ответ 200 OK:
Proxy передает этот ответ Петру, убирая при этом via:
Теперь самое интересное. Клиент Петра отправляет сообщение АСК непосредственно клиенту Ивана в обход Proxy. Причем, если бы Иван одновременно использовал несколько клиентов SIP, ответ пришел именно на тот, который нужно. Благодаря чему это возможно?
200 ОК отправляется с клиента на котором Иван снял трубку. Более того, в поле Contact ответа 200 ОК содержится URI, соответствующий пользователю Иван на конкретном устройстве. Таким образом клиент Петра отправляет АСК именно на это устройство, после чего участие Proxy больше не требуется:
Все остальные сообщения, включая медиа-траффик идут в обход Proxy.
Конец разговора
В конце разговора клиент Ивана отправляет BYE напрямую клиенту Петра:
Петр в ответ шлет подтверждение:
Здесь все, как в первой части статьи.
Итак, мы рассмотрели взаимодействие SIP-клиентов с участием Proxу-сервера. Остался один единственный вопрос: откуда Proxy узнал адреса клиентов Ивана? С помощью процедуры регистрации. Как это происходит, я расскажу ниже.
SIP-регистрация
Регистрация выглядит следующим образом:
Давайте подробнее рассмотрим каждое из сообщений. Иван отправляет на сервер запрос Register (для простоты считаем, что роль сервера регистрации установлена на proxy.domain.ru). Самое важное в этом запросе – поле Contact. Это адрес Ивана на конкретном устройстве:
В ответ сервер присылает 401 Unauthorized, то есть требование авторизации. Самое важное поле в ответе — WWW-Authenticate. Не сложно догадаться, что realm — это домен, а algorithm указывает, какой хеш-алгоритм мы будем использовать. Интерес вызывает поле nonce:
Nonce — это сокращение от «number used once». Nonce — это одноразовая случайная последовательность, которую клиент Ивана cкомбинирует со строкой пароля, после чего сгенерирует MD5-хеш от полученной строки и поместит результат в новый запрос в поле WWW-Authenticate (на самом деле все несколько сложнее, но для простоты будем считать, что все именно так). Для этого служит параметр response.
Зачем нужен nonce? Если бы клиент генерировал MD5 от пароля и не использовал nonce, то хеш каждый раз получался бы один и тот же. Злоумешленник мог бы перехватить такой хеш и использовать для авторизации. Это было бы столь же небезопасно, как передавать пароль в открытом виде.
Если использовать nonce, MD5 каждый раз берется от новой строки и получается разным. Поэтому даже перехватив хеш, злоумышленник скорее всего не сможет его использовать для авторизации.
Кстати, обратите внимание, что новый запрос на регистрацию имеет CSeq на единицу больше:
Сервер также комбинирует nonce с паролем Ивана и получает MD5-хеш. После этого он сравнивает свой хеш с хешем, полученным от Ивана. Если они совпадают, то сервер присылает 200 ОК. Обратите внимание на то, что в поле Contact добавился параметр expires. В данном случае регистрация будет храниться в базе сервера в течение 3600 секунд или одного часа:
Если Иван хочет продлить регистрацию, то он должен отправить еще один REGISTER в течение этого часа.
Что делать, если Иван использует сразу несколько устройств с поддержкой SIP? Все очень просто – необходимо отправить запрос на регистрацию с каждого из них.
После того, как в базе данного сервера регистрации появится соответствующая запись, Proxy-сервер сможет перенаправлять запросы на SIP-клиенты Ивана.
Bonus для тех, кому интересно
Вы могли заметить, что, в ответ на запрос регистрации, сервер присылает ответ, содержащий To-tag:
Понятно, что при установке диалога данный tag помогает избежать повторного получения одного и того же сообщения. Для этого существует правило: если сообщение не содержит To-tag и UAS уже получал сообщение с таким же CSeq, From-tag и Call-ID, то сообщение отбрасывается. Для чего же нужен To-tag, если мы не устанавливаем диалог с сервером регистрации. Лучший ответ, который я смог найти — в RFC 3261 написано, что ответ 200 ОК, приходящий на запрос без To-tag должен содержать To-tag. То есть, это ни для чего не нужно, но так принято.
Надеюсь, что работа протокола SIP, после прочтения статьи, стала для вас более понятной. Буду рад вашим комментариям.