第四章 SIP協議

Seven Du發表於2013-04-25
協議

SIP協議是FreeSWITCH的核心協議。講清楚SIP需要很大篇幅，甚至是整本書。本書是關於FreeSWITCH的，重點不在SIP。因此，我將僅就理解FreeSWITCH 必需的一些概念加以通俗的解釋，更嚴肅一些的資料請參閱其它資料或相關RFC（Request For Comments，如 RFC3261）。

SIP的概念和相關元素

會話初始協議（Session Initiation Protocol）是一個控制發起、修改和終結互動式多媒體會話的信令協議。它是由 IETF（Internet Engineering Task Force，Internet工程任務組）在 RFC 2543 中定義的。最早釋出於 1999 年 3 月，後來在 2002 年 6 月又釋出了一個新的標準 RFC 3261。

SIP 是一個基於文字的協議，在這一點上與 HTTP 和 SMTP 相似。我們來對比一個簡單的 SIP 請求與 HTTP 請求：

GET /index.html HTTP/1.1

INVITE sip:seven@freeswitch.org.cn SIP/2.0

請求由三部分組成。在 HTTP 中（第1行）， GET 指明一個獲取資源（檔案）的動作，而 /index.html 則是資源的地址，最後是協議版本號。而在 SIP 中（第3行），INVITE 表示發起一次請求，seven@freeswitch.org.cn 為請求的地址，稱為 SIP URI，第3部分也是版本號。其中，SIP URI很類似一個電子郵件地址，其格式為“協議:名稱@主機”。與http 和https 相對應，有sip和sips，後者是加密的；名稱可以是一串數字的電話號碼，也可以是字母表示的名稱；而主機可以是一個域名，也可以是一個IP地址。

SIP 是一個對等的協議，類似 P2P。不像傳統電話那樣必須有一箇中心的交換機，它可以在不需要伺服器的情況下進行通訊，只要通訊雙方都彼此知道對方地址（或者，只有一方知道另一方地址），如下圖，bob 給 alice 傳送一個 INVITE 請求，說“Hi, 一起吃飯吧...”，alice 說"好的，OK"，電話就通了。

SIP點對點通訊

在 SIP 網路中，alice 和 bob 都叫做使用者代理（UA, User Agent）。UA 是在 SIP 網路中發起或響應 SIP 處理的邏輯功能。UA是有狀態的，也就是說，它維護會話（或稱對話）的狀態。UA 有兩種功能：一種是 UAC（UA Client使用者代理客戶端），它是發起 SIP 請求的一方，如上圖的 bob。另一種是 UAS（UA Server），它是接受請求併傳送響應的一方，如上圖中的 alice。由於 SIP 是對等的，如果 alice 呼叫 bob 時（有時候 alice 也主動叫 bob 一起吃飯），alice 就稱為 UAC，而 bob 則執行 UAS的功能。一般來說，UA 都會實現上述兩種功能。

設想 bob 和 alice 是經人介紹認識的，而他們還不熟悉，bob 想請 alice 吃飯就需要一箇中間人（M）傳話，而這個中間人就叫代理伺服器（Proxy Server）。還有另一種中間人叫做重定向伺服器（Redirect Server），它類似於這樣的方式工作──中間人 M 告訴 bob，我也不知道 alice 在哪裡，但我老婆知道，要不然我告訴你我老婆的電話，你直接問她吧，我老婆叫 W。這樣，M 就成了一個重定向伺服器，而他老婆 W 則是真正的代理伺服器。這兩種伺服器都是 UAS，它們主要是提供一對欲通話的 UA 之間的路由選擇功能。

還有一種 UAS 叫做註冊伺服器。試想這樣一種情況，alice 還是個學生，沒有自己的手機，但它又希望 bob 能隨時找到她，於是當她在學校時就告訴中間人 M 說她在學校，如果有事打她可以打宿舍的電話；而當她回家時也通知 M 說有事打家裡電話。只要 alice 換一個新的位置，它就要向 M 重新“註冊”新位置的電話，以讓 M 能隨時找到她，這時候 M 就是一個註冊伺服器。

最後一種叫做背靠背使用者代理（B2BUA，Back-to-Back UA）。需要指出，其實 RFC 3261 並沒有定義 B2BUA的功能，它只是一對 UAS 和 UAC的串聯。FreeSWITCH 就是一個典型的 B2BUA，事實上，B2BUA 的概念會貫穿本書始終，所以，在此我們需要多花一點筆墨來解釋。

我們來看上述故事的另一個版本：M 和 W 是一對恩愛夫妻。M 認識 bob 而 W 認識 alice。M 和 W 有意搓合兩個年輕人，但見面時由於兩人太靦腆而互相沒留電話號碼。事後 bob 相知道 alice 對他感覺如何，於是打電話問 M，M 不認識 alice，就轉身問老婆 W （注意這次 M 沒有直接把 W 電話給 bob），W 接著打電話給 alice，alice 說印象還不錯，W 就把這句話告訴 M， M 又轉過身告訴 bob。 M 和 W 一個面向 bob，一個對著 alice，他們兩個合在一起，稱作 B2BUA。在這裡，bob 是 UAC，因為他發起請求；M 是 UAS，因為他接受 bob 的請求併為他服務；我們把 M 和 W 看做一個整體，他們背靠著背（站著坐著躺著都行），W 是 UAC，因為她又向 alice 發起了請求，最後 alice 是 UAS。其實這裡UAC 和 UAS 的概念也不是那麼重要，重要的是要理解這個背靠背的使用者代理。因為事情還沒有完，bob 一聽說 alice 對他印象還不錯，心花怒放，便想請 alice 吃飯，他告訴 M， M 告訴 W， W 又告訴 alice，alice 問去哪吃，W 又只好問 M， M 再問 bob…… 在這對年輕人結束通話電話之前， M 和 W 只能“背對背”不停地工作。

B2BUA

從上圖可以看出，四個人其實全是 UA。從上面故事可以看出，雖然 FreeSWITCH 是 B2BUA，但也可以經過特殊的配置，實現一些代理伺服器和重定向伺服器的功能，甚至也可以從中間劈開，兩邊分別作為一個普通的 UA 來工作。這沒有什麼奇怪的，在 SIP 世界中，所有 UA 都是平等的。具體到實物，則 M 和 W 就組成了實現軟交換功能的交換機，它們對外說的語言是 SIP，而在內部，它們則使用自己家的語言溝通。bob 和 alice 就分別成了我們常見的軟電話，或者硬體的 SIP 話機。

這裡還有一個概念，叫做邊界會話控制器（SBC，Session Border Controller）。它主要位於一堆伺服器的邊界，用於隱藏內部伺服器的拓撲結構，抵禦外來攻擊等。SBC可能是一個代理伺服器，也可能是一個B2BUA。

SIP 註冊

不像普通的固定電話網中，電話的地址都是固定的。因特網是開放的，alice 的 UA 可能在家也可能在學校，或者，在世界是任何角落，只要能上網，它就能與世界通訊。為了讓我們的 FreeSWITCH 伺服器能找到它，它必須向伺服器進行註冊。通常的註冊流程是：

        Alice                          FreeSWITCH
        |                                |
        |           REGISTER             |
        |------------------------------->|
        |   SIP/2.0 401 Unauthorized     |
        |<-------------------------------|
        |           REGISTER             |
        |------------------------------->|
        |   SIP/2.0 200 OK               |
        |                                |

我們用真正的註冊流程進行說明。下面的 SIP 訊息是在真正的 FreeSWITCH 中 trace 出來的。其中 FreeSWITCH 伺服器的 IP 地址是 192.168.4.4，使用預設的埠號 5060，在這裡，我們使用的 SIP 承載方式是 UDP 。 alice 使用的 UAC 是 Zoiper，埠號是 5090（在我寫作時它與 FreeSWITCH 在同一臺機器上，所以不能再使用埠 5060）。其中每個訊息短橫線之間的內容都是 FreeSWITCH 中輸出的除錯資訊，不是 SIP 的一部分。

------------------------------------------------------------------------
recv 584 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 12:30:57.916812:
------------------------------------------------------------------------
REGISTER sip:192.168.4.4;transport=UDP SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-d9ed3bbae47e568b-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=d42207a765c0626b;transport=UDP>
To: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>
From: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>;tag=9c709222
Call-ID: NmFjNzA3MWY1MDI3NGViMjY1N2QwZDlmZWQ5ZGY2OGE.
CSeq: 1 REGISTER
Expires: 3600
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, NOTIFY, REFER, MESSAGE, OPTIONS, INFO, SUBSCRIBE
User-Agent: Zoiper rev.5415
Allow-Events: presence
Content-Length: 0

recv 表明 FreeSWITCH 收到來自 alice 的訊息。我們前面已經說過，SIP 是純文字的協議，類似 HTTP，所以很容易閱讀。

  • 第一行的 REGISTER 表示是一條註冊訊息。
  • Via 是 SIP 的訊息路由，如果 SIP 經過好多代理伺服器轉發，則會有多條 Via 記錄。
  • Max-forwards 指出訊息最多可以經過多少次轉發，主要是為了防止產生死迴圈。
  • Contact 是 alice 家的地址，本例中，FreeSWITCH 應該能在 192.168.4.4 這臺機器上的 5090 埠找到她。
  • To 和 From 先不深究。
  • Call-ID 是本次 SIP 會話（Session）的標誌。
  • CSeq 是一個序號，由於 UDP 是不可靠的協議，在不可靠的網路上可能丟包，所以有些包需要重發，該序號則可以防止重發引起的訊息重複。
  • Expires 是說明本次註冊的有效期，單位是秒。在本例中，alice 的註冊資訊會在一小時後失效，它應該在半小時內再次向 FreeSWITCH 註冊，以防止 FreeSWITCH 忘掉她。實際上，大部分 UA 的實現都會在幾十秒內就重新發一次註冊請求，這在 NAT 的網路中有助於保持連線。
  • Allow 是說明 alice 的 UA 所能支援的功能，某些 UA 功能豐富，而某些 UA 僅有有限的功能。
  • User-Agent 是 UA 的型號。
  • Allow-Events 則是說明她允許哪些事件通知。
  • Content-Length 是訊息體（Body）的長度，在這裡，只有訊息頭（Header），沒有訊息體，因此長度為 0 。

FreeSWITCH 需要驗證 alice 的身份才允許她註冊。在 SIP 中，沒有發明新的認證方式，而是使用已有的 HTTP 摘要（Digest）方式來認證。這裡它給alice傳送401訊息。

------------------------------------------------------------------------
send 664 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 12:30:57.919364:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 401 Unauthorized
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-d9ed3bbae47e568b-1---d8754z-;rport=5090
From: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>;tag=9c709222
To: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>;tag=QFXyg6gcByvUH
Call-ID: NmFjNzA3MWY1MDI3NGViMjY1N2QwZDlmZWQ5ZGY2OGE.
CSeq: 1 REGISTER
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
     NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
WWW-Authenticate: Digest realm="192.168.4.4",
     nonce="62fb812c-71d2-4a36-93d6-e0008e6a63ee", algorithm=MD5, qop="auth"
Content-Length: 0

401 訊息表示未認證，它是FreeSWITCH對alice請求的響應。同時，它在本端生成一個認證摘要（WWW-Authenticate），一齊傳送給 alice。

------------------------------------------------------------------------
recv 846 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 12:30:57.921011:
------------------------------------------------------------------------
REGISTER sip:192.168.4.4;transport=UDP SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-dae1693be9f8c10d-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=d42207a765c0626b;transport=UDP>
To: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>
From: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>;tag=9c709222
Call-ID: NmFjNzA3MWY1MDI3NGViMjY1N2QwZDlmZWQ5ZGY2OGE.
CSeq: 2 REGISTER
Expires: 3600
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, NOTIFY, REFER, MESSAGE, OPTIONS, INFO, SUBSCRIBE
User-Agent: Zoiper rev.5415
Authorization: Digest username="alice",realm="192.168.4.4",
    nonce="62fb812c-71d2-4a36-93d6-e0008e6a63ee",
    uri="sip:192.168.4.4;transport=UDP",response="32b5ddaea8647a3becd25cb84346b1c3",
    cnonce="b4c6ac7e57fc76b85df9440994e2ede8",nc=00000001,qop=auth,algorithm=MD5
Allow-Events: presence
Content-Length: 0

alice 收到帶有摘要的 401 後，重新發起註冊請求，這一次，加上了根據收到的摘要和它自己的密碼生成的認證資訊（Authorization）。並且，你可能已經注意到，CSeq 序號變成了 2。

------------------------------------------------------------------------
send 665 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 12:30:57.936940:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-dae1693be9f8c10d-1---d8754z-;rport=5090
From: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>;tag=9c709222
To: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>;tag=rrpQj11F86jeD
Call-ID: NmFjNzA3MWY1MDI3NGViMjY1N2QwZDlmZWQ5ZGY2OGE.
CSeq: 2 REGISTER
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=d42207a765c0626b;transport=UDP>;expires=3600
Date: Tue, 27 Apr 2010 12:30:57 GMT
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
     NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Content-Length: 0

FreeSWITCH 收到帶有認證的註冊訊息後，核實 alice 身份，認證通過，回應 200 OK。 如果失敗，則回應 403 Forbidden 或其它失敗訊息，如下。

------------------------------------------------------------------------
send 542 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:22:49.195554:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 403 Forbidden
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-d447f43b66912a1b-1---d8754z-;rport=5090
From: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>;tag=c097e17f
To: <sip:alice@192.168.4.4;transport=UDP>;tag=yeecX364pvryj
Call-ID: ZjkxMGJmMjE4Y2ZiNjU5MzM5NDZkMTE5NzMzMzM0Mjc.
CSeq: 2 REGISTER
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
     NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Content-Length: 0

你可以看到，alice 的密碼是不會直接在 SIP 中傳送的，因而一定程式上保證了安全（當然還是會有中間人，重放之類的攻擊，我們會留到後面討論）。

SIP 呼叫流程

UA 間直接呼叫

上面我們說過，SIP 的 UA 是平等的，如果一方知道另一方的地址，就可以通訊。我們先來做一個實驗。在筆者的機器上，我啟動了兩個軟電話（UA）， 一個是 bob 的 X-Lite（左），另一個是 alice 是 Zoiper。它們的 IP 地址都是 192.168.4.4，而埠號分別是 26000 和 5090，當 bob 呼叫 alice 時，它只需直接呼叫 alice 的 SIP 地址：sip:alice@192.168.4.4:5090。如圖，alice 的電話正在振鈴：

SIP UA間直接呼叫

詳細的呼叫流程圖為：

        bob               alice
        |                     |
        |    INVITE alice@example.com
        |-------------------->|
        |    100 Trying       |
        |<--------------------|
        |    180 Ringing      |
        |<--------------------|
        |    200 OK           |
        |<--------------------|
        |    ACK              |
        |-------------------->|
        |                     |
        |<======RTP==========>|
        |                     |
        |    BYE              |
        |<--------------------|
        |    200 OK           |
        |-------------------->|
        |                     |

首先 bob 向 alice 傳送 INVITE 請求建立 SIP 連線，alice 的 UA 回 100 Trying 說我收到你的請求了，先等會，接著 alice 的電話開始振鈴，並給對方回訊息 180 Ringing 說我這邊已經振鈴了，alice 一會就過來接電話，bob 的 UA 收到該訊息後可以播放回鈴音。接著 alice 接了電話，她傳送 200 OK 訊息給 bob，該訊息是對 INVITE 訊息的最終響應，而先前的 100 和 180 訊息都是臨時狀態，只是表明呼叫進展的情況。 bob 收到 200 後向 alice 回 ACK 證實訊息。 INVITE - 200 - ACK 完成三次握手，它們合在一起稱作一個對話（Dialogue）。這時候 bob 已經在跟 alice 能通話了，他們通話的內容（語音資料）是在SIP之外的 RTP 包中傳遞的，我們後面再詳細討論。

最後，alice 結束通話電話，向 bob 送 BYE 訊息，bob 收到 BYE 後回送 200 OK，通話完畢。其中 BYE 和 200 OK 也是一個對話，而上面的所有訊息，稱作一個會話（Session）。

反過來也一樣，alice 可以直接呼叫 bob 的地址： sip:bob@192.168.4.4:26000。

上面描述了一個最簡單的 SIP 呼叫流程。實際上，SIP 還有其它一些訊息，它們大致可分為請求和響應兩類。請求由 UAC 發出，到達 UAS 後， UAS 回送響應訊息。某些響應訊息需要證實（ACK），以完成三次握手。其中請求訊息包括 INVITE、 ACK、 OPTIOS、 BYE、 CANCEL、 REGISTER 以及一些擴充套件 re-INVITE、 PRACK、 SUBSCRIBE、 NOTIFY、 UPDATE、 MESSAGE、 REFER等。而響應訊息則都包含一個狀態碼。與HTTP響應類似，狀態碼有三位數字組成。其中，1xx 組的響應為臨時狀態，表明呼叫進展的情況；2xx 表明請求已成功處理；3xx 表明 SIP 請求需要轉向到另一個 UAS 處理；4xx 表明請求失敗，這種失敗一般是由客戶端或網路引起的，如密碼錯誤等；5xx 為伺服器內部錯誤；6xx 為更嚴重的錯誤。

通過 B2BUA 呼叫

在真實世界中，bob 和 alice 肯定要經常改變位置，那麼它們的 SIP 地址也會相應改變，並且，如果他們之中有一個或兩個處於 NAT 的網路中時，直接通訊就更困難了。所以，他們通常會藉助於一個伺服器來相互通訊。通過註冊到伺服器上，他們都可以獲得一個伺服器上的 SIP 地址。註冊伺服器的地址一般是不變的，因此他們的 SIP 地址就不會發生變化，因而，他們總是能夠進行通訊。

我們讓他們兩個都註冊到 FreeSWITCH 上。上面已經說過，FreeSWITCH 監聽的埠是 SIP 預設的埠 5060。bob 和 alice 註冊後，他們分別獲得了一個伺服器的地址（SIP URI）：sip:bob@192.168.4.4 和 sip:alice@192.168.4.4（預設的埠號 5060 可以省略）。

下面是 bob 呼叫 alice 的流程。需要指出，如果 bob 只是發起呼叫而不接收呼叫，他並不需要向 FreeSWITCH 註冊（有些軟交換伺服器需要先註冊才能發起呼叫，但 SIP 是不強制這麼做的）。 

------------------------------------------------------------------------
recv 1118 bytes from udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.938891:
------------------------------------------------------------------------
INVITE sip:alice@192.168.4.4 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-56adad736231f024-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:bob@192.168.4.4:26000>
To: "alice"<sip:alice@192.168.4.4>
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 1 INVITE
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, OPTIONS, BYE, REFER, NOTIFY, MESSAGE, SUBSCRIBE, INFO
Content-Type: application/sdp
User-Agent: X-Lite release 1014k stamp 47051
Content-Length: 594

上面的訊息中省略了 SDP 的內容，我們將留到以後再探討。bob 的 UAC 通過 INVITE 訊息向 FreeSWITCH 發起請求。bob 的 UAC 用的是 X-Lite（User-Agent），它執行在埠 26000 上（由 Contact 欄位給出。實際上，它預設在埠也是 5060，但由於在我的實驗環境下它也是跟 FreeSWITCH 執行在一臺機器上，已被佔用，因此它需要選擇另一個埠）。其中，From 為主叫使用者的地址，To 為被叫使用者的地址。此時 FreeSWITCH 作為一個 UAS 接受請求並進行響應。它得知 bob 要呼叫 alice，需要在自己的資料庫中查詢 alice 是否已在伺服器上註冊，好知道應該怎麼找到 alice。但在此之前，它先通知 bob 它已經收到了他的請求。

------------------------------------------------------------------------
send 345 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.940278:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 100 Trying
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-56adad736231f024-1---d8754z-;rport=26000
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
To: "alice"<sip:alice@192.168.4.4>
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 1 INVITE
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Content-Length: 0

FreeSWITCH 通過 100 Trying 訊息告訴 bob “我已經收到你的訊息了，彆著急，我正在聯絡 alice 呢...” 該訊息稱為呼叫進展訊息。

------------------------------------------------------------------------
send 826 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.943392:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 407 Proxy Authentication Required
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-56adad736231f024-1---d8754z-;rport=26000
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
To: "alice" <sip:alice@192.168.4.4>;tag=B4pem31jHgtHS
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 1 INVITE
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Accept: application/sdp
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
     NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Allow-Events: talk, presence, dialog, line-seize, call-info, sla,
     include-session-description, presence.winfo, message-summary, refer
Proxy-Authenticate: Digest realm="192.168.4.4",
     nonce="31c5c3e0-cc6e-46c8-a661-599b0c7f87d8", algorithm=MD5, qop="auth"
Content-Length: 0

但就在此時，FreeSWITCH 發現 bob 並不是授權使用者，因而它需要確認 bob 的身份。它通過傳送帶有 Digest 驗證資訊的 407 訊息來通知 bob（注意，這裡與註冊流程中的 401 不同）。

------------------------------------------------------------------------
recv 319 bytes from udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.945314:
------------------------------------------------------------------------
ACK sip:alice@192.168.4.4 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-56adad736231f024-1---d8754z-;rport
To: "alice" <sip:alice@192.168.4.4>;tag=B4pem31jHgtHS
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 1 ACK
Content-Length: 0

bob 回送 ACK 證實訊息向 FreeSWITCH 證實已收到認證要求。並重新傳送 INVITE，這次，附帶了驗證資訊。

------------------------------------------------------------------------
recv 1376 bytes from udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.945526:
------------------------------------------------------------------------
INVITE sip:alice@192.168.4.4 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-87d60b47b6627c3a-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:bob@192.168.4.4:26000>
To: "alice"<sip:alice@192.168.4.4>
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 2 INVITE
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, OPTIONS, BYE, REFER, NOTIFY, MESSAGE, SUBSCRIBE, INFO
Content-Type: application/sdp
Proxy-Authorization: Digest username="bob",realm="192.168.4.4",
    nonce="31c5c3e0-cc6e-46c8-a661-599b0c7f87d8",
    uri="sip:alice@192.168.4.4",response="327887635344405bcd545da06763c466",
    cnonce="c164b74f625ff2161bd8d47dba3a0ee2",nc=00000001,qop=auth,
    algorithm=MD5
User-Agent: X-Lite release 1014k stamp 47051
Content-Length: 594

這裡也省略了 SDP 訊息體。

------------------------------------------------------------------------
send 345 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:39.946349:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 100 Trying
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-87d60b47b6627c3a-1---d8754z-;rport=26000
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
To: "alice"<sip:alice@192.168.4.4>
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 2 INVITE
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Content-Length: 0

FreeSWITCH 重新回 100 Trying，告訴 bob 呼叫進展情況。

至此，bob 與 FreeSWITCH 之間的通訊已經初步建立，這種通訊的通道稱作一個通道（channel）。該通道是由 bob 的 UA 和 FreeSWITCH 的一個 UA 構成的，我們稱它為 FreeSWITCH 的一條腿，叫做 a-leg。

接下來 FreeSWITCH 要建立另一條腿，稱為 b-leg。它通過查詢本地資料庫，得到了 alice 的位置，接著啟動一個 UA（用作 UAC），向 alice 傳送 INVITE 訊息。如下：

------------------------------------------------------------------------
send 1340 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:40.028988:
------------------------------------------------------------------------
INVITE sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport;branch=z9hG4bKey90QUyHZQXNN
Route: <sip:alice@192.168.4.4:5090>;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP
Max-Forwards: 69
From: "Bob" <sip:bob@192.168.4.4>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
To: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 130069214 INVITE
Contact: <sip:mod_sofia@192.168.4.4:5060>
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
     NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Allow-Events: talk, presence, dialog, line-seize, call-info, sla,
     include-session-description, presence.winfo, message-summary, refer
Content-Type: application/sdp
Content-Disposition: session
Content-Length: 313
X-FS-Support: update_display
Remote-Party-ID: "Bob" <sip:bob@192.168.4.4>;party=calling;screen=yes;privacy=off

你可以看到，該INVITE 的 Call-ID 與前面的不同，說明這是另一個 SIP 會話（Session）。另外，它還多了一個 Remote-Party-ID，它主要是用來支援來電顯示。因為，在 alice 的話機上，希望顯示 bob 的號碼，顯示呼叫它的那個 UA（負責 b-leg的那個 UA）沒什麼意義。與普通的 POTS 電話不同，在 SIP 電話中，不僅能顯示電話號碼（這裡是 bob），還能顯示一個可選的名字（“Bob”）。這也說明了 FreeSWITCH 這個 B2BUA 本身是一個整體，它雖然是以一個單獨的 UA 呼叫 alice，但還是跟負責 bob 的那個 UA 有聯絡--就是這種背靠背的串聯。

------------------------------------------------------------------------
recv 309 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:40.193634:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 100 Trying
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport=5060;branch=z9hG4bKey90QUyHZQXNN
To: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>
From: "Bob" <sip:bob@192.168.4.4>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 130069214 INVITE
Content-Length: 0

跟上面的流程差不多，alice回的呼叫進展。此時，alice 的 UA 開始振鈴。

------------------------------------------------------------------------
recv 431 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:40.193816:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 180 Ringing
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport=5060;branch=z9hG4bKey90QUyHZQXNN
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>
To: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>;tag=3813e926
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 130069214 INVITE
User-Agent: Zoiper rev.5415
Content-Length: 0

180也是呼叫進展訊息，它說明，我這邊已經準備好了，alice 的電話已經響了，她聽到了一會就會接聽。

send 1125 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:40.270533:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 183 Session Progress
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-87d60b47b6627c3a-1---d8754z-;rport=26000
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
To: "alice" <sip:alice@192.168.4.4>;tag=cDg7NyjpeSg4m
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 2 INVITE
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5060;transport=udp>
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Accept: application/sdp
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
     NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Allow-Events: talk, presence, dialog, line-seize, call-info, sla,
     include-session-description, presence.winfo, message-summary, refer
Content-Type: application/sdp
Content-Disposition: session
Content-Length: 267
Remote-Party-ID: "alice" <sip:alice@192.168.4.4>

FreeSWITCH 在收到 alice 的 180 Ringing 訊息後，便告訴 bob 呼叫進展情況，183 與 180 不同的是，它包含 SDP，即接下來它會向 bob 傳送 RTP 的媒體流，就是回鈴音。

------------------------------------------------------------------------
recv 768 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:43.251980:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport=5060;branch=z9hG4bKey90QUyHZQXNN
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>
To: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>;tag=3813e926
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 130069214 INVITE
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, NOTIFY, REFER, MESSAGE, OPTIONS, INFO, SUBSCRIBE
Content-Type: application/sdp
User-Agent: Zoiper rev.5415
Content-Length: 226

alice 接聽電話以後，其 UA 向 FreeSWITCH 送 200 OK，即應答訊息。

------------------------------------------------------------------------
send 436 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:43.256692:
------------------------------------------------------------------------
ACK sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport;branch=z9hG4bKF72SSpFNv0K8g
Max-Forwards: 70
From: "Bob" <sip:bob@192.168.4.4>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
To: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>;tag=3813e926
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 130069214 ACK
Contact: <sip:mod_sofia@192.168.4.4:5060>
Content-Length: 0

FreeSWITCH 向 alice 回送證實訊息，證實已經知道了。至此，b-leg已經完全建立完畢，多半這時 alice 已經開始說話了：“Hi, bob，你好……”

------------------------------------------------------------------------
send 1135 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:43.293311:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-87d60b47b6627c3a-1---d8754z-;rport=26000
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
To: "alice" <sip:alice@192.168.4.4>;tag=cDg7NyjpeSg4m
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 2 INVITE
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5060;transport=udp>
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
     NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Allow-Events: talk, presence, dialog, line-seize, call-info, sla,
     include-session-description, presence.winfo, message-summary, refer
Session-Expires: 120;refresher=uas
Min-SE: 120
Content-Type: application/sdp
Content-Disposition: session
Content-Length: 267
Remote-Party-ID: "alice" <sip:alice@192.168.4.4>

與此同時，它也給 bob 送應答訊息，告訴他電話已經接通了，可以跟 alice 說話了。在需要計費的情況下，應該從此時開始對 bob 的電話計費。bob 的 UA 收到該訊息後啟動麥克風讓 bob 講話。

------------------------------------------------------------------------
recv 697 bytes from udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:43.413025:
------------------------------------------------------------------------
ACK sip:alice@192.168.4.4:5060;transport=udp SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:26000;branch=z9hG4bK-d8754z-ef53864320037c04-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:bob@192.168.4.4:26000>
To: "alice"<sip:alice@192.168.4.4>;tag=cDg7NyjpeSg4m
From: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 2 ACK
Proxy-Authorization: Digest username="bob",realm="192.168.4.4",
    nonce="31c5c3e0-cc6e-46c8-a661-599b0c7f87d8",
    uri="sip:alice@192.168.4.4",response="327887635344405bcd545da06763c466",
    cnonce="c164b74f625ff2161bd8d47dba3a0ee2",nc=00000001,qop=auth,
    algorithm=MD5
User-Agent: X-Lite release 1014k stamp 47051
Content-Length: 0

bob 在收到應答訊息後也需要回送證實訊息。至此 a-leg 也建立完畢。雙方正常通話。

[][][][][][] 此處省略 5000 字 ... [][][][][]

------------------------------------------------------------------------
recv 484 bytes from udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:49.949240:
------------------------------------------------------------------------
BYE sip:mod_sofia@192.168.4.4:5060 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-2146ae0ddd113efe-1---d8754z-;rport
Max-Forwards: 70
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>
To: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
From: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>;tag=3813e926
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 2 BYE
User-Agent: Zoiper rev.5415
Content-Length: 0

終於聊完了，alice 結束通話電話，傳送 BYE 訊息。

------------------------------------------------------------------------
send 543 bytes to udp/[192.168.4.4]:5090 at 13:31:49.950425:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4:5090;branch=z9hG4bK-d8754z-2146ae0ddd113efe-1---d8754z-;rport=5090
From: <sip:alice@192.168.4.4:5090;rinstance=e7d5364c81f2b879;transport=UDP>;tag=3813e926
To: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=Dp9ZQS3SB26pg
Call-ID: 0d74ac35-cca4-122d-81a2-2990e5b2bd3e
CSeq: 2 BYE
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
     NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Content-Length: 0

FreeSWITCH 返回 OK，b-leg 釋放完畢。

------------------------------------------------------------------------
send 630 bytes to udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:50.003165:
------------------------------------------------------------------------
BYE sip:bob@192.168.4.4:26000 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport;branch=z9hG4bKggvjUH0rS99tc
Max-Forwards: 70
From: "alice" <sip:alice@192.168.4.4>;tag=cDg7NyjpeSg4m
To: "Bob" <sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 130069219 BYE
Contact: <sip:alice@192.168.4.4:5060;transport=udp>
User-Agent: FreeSWITCH-mod_sofia/1.0.trunk-16981M
Allow: INVITE, ACK, BYE, CANCEL, OPTIONS, MESSAGE, UPDATE, INFO, REGISTER, REFER,
     NOTIFY, PUBLISH, SUBSCRIBE
Supported: timer, precondition, path, replaces
Reason: Q.850;cause=16;text="NORMAL_CLEARING"
Content-Length: 0

接下來 FreeSWITCH 給 bob 傳送 BYE，通知要拆線了。出於對 bob 負責，它包含了掛機原因（Reason: Hangup Cause），此處 NOMAL_CLEARING 表示正常釋放。

------------------------------------------------------------------------
recv 367 bytes from udp/[192.168.4.4]:26000 at 13:31:50.111765:
------------------------------------------------------------------------
SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.4.4;rport=5060;branch=z9hG4bKggvjUH0rS99tc
Contact: <sip:bob@192.168.4.4:26000>
To: "Bob"<sip:bob@192.168.4.4>;tag=15c8325a
From: "alice"<sip:alice@192.168.4.4>;tag=cDg7NyjpeSg4m
Call-ID: YWEwYjNlZTZjOWZjNDg3ZjU3MjQ3MTA1ZmQ1MDM5YmQ.
CSeq: 130069219 BYE
User-Agent: X-Lite release 1014k stamp 47051
Content-Length: 0

bob 回送 OK，a-leg 釋放完畢，通話結束。從下圖可以很形象地看出 FreeSWITCH 的兩條“腿”-- a-leg 和 b-leg。

B2BUA的兩條腿

整個呼叫流程圖示如下：

    bob (UAC)           [ UAS-UAC ]          (UAS) alice
     |                     |   |                     |
     |   INVITE            |   |                     |
     |-------------------->|   |                     |
     |   100 Trying        |   |                     |
     |<--------------------|   |                     |
     |   407 Authentication Required                 |
     |<--------------------|   |                     |
     |   ACK               |   |                     |
     |-------------------->|   |                     |
     |   INVITE            |   |                     |
     |-------------------->|   |                     |
     |   100 Trying        |   |    INVITE           |
     |<--------------------<   >-------------------->|
     |                     |   |    100 Trying       |
     |                     |   |<--------------------|
     |   183 Progress      |   |    180 Ringing      |
     |<--------------------<   |<--------------------|
     |                     |   |    200 OK           |
     |                     |   |<--------------------|
     |   200 OK            |   |    ACK              |
     |<--------------------<   >-------------------->|
     |   ACK               |   |                     |
     |-------------------->|   |                     |
     |                                               |
     |         Call Connected, talking ...           |
     |                                               |
     |                     |   |     BYE             |
     |                     |   |<--------------------|
     |   BYE               |   |    200 OK           |
     |<--------------------<   >-------------------->|
     |   200 OK            |   |                     |
     |-------------------->|   |                     |
     |                     |   |                     |

從流程圖可以看出，右半部分跟上一節“UA間直接呼叫”一樣，而左半部分也類似。這就更好的說明了實際上有 4 個 UA （兩對）參與到了通訊中，並且，有兩個 Session。

再論 SIP URI

上面我們介紹了一些 FreeSWITCH 的基本概念，並通過一個真正的呼叫流程講解了一下 SIP。由於實驗中所有 UA 都 執行在一臺機器上，這可能會引起迷惑，如果我們有三臺機器，其中 192.168.0.1 是 FreeSWITCH 伺服器，而 bob 和 alice 分別在另外兩臺機器上，那麼情況可能是：

                    /---------------\
                    |  FreeSWITCH   |
                    |  192.168.0.1  |
                    \ --------------/
sip:bob@192.168.0.1    /          \     sip:alice@192.168.0.1
                      /            \
                     /              \
  /-----------------\               /-----------------\
  |  bob            |               |  alice          |
  |  192.168.0.100  |               |  192.168.0.200  |
  \-----------------/               \-----------------/

  sip:bob@192.168.0.100                sip:alice@192.168.0.200

alice 註冊到 FreeSWITCH，bob呼叫她時，使用她的伺服器地址，即 sip:alice@192.168.0.1，FreeSWITCH 接到請求後，查詢本地資料庫，發現 alice 的實際地址（Contact）是 sip:alice@192.168.0.200，便可以建立呼叫。

SIP URI 除使用 IP 地址外，也可以使用域名，如 sip:alice@freeswitch.org.cn。更高階及更復雜的配置則可能需要 DNS 的 SRV 記錄，在此就不做討論了。

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