## SIP 协议详解
2013年参与过一个“视频通讯的App”项目，使用Sip协议通信。当时通信协议这块不是自己负责，加上时间紧、任务重等方面的原因，一直未对Sip协议进行过深入的了解。
2020年春天疫情突发，宅在家里终于有了空余时间。这里来详细了解一下Sip协议。
以下内容大致分为以下几个部分：
+ 协议简介
+ 两种Sip会话模式Session Model与Pager Model；
+ Sip 消息体结构
+ Sip 消息举例
### 一、Sip协议简介：
SIP（Session Initiation Protocol，会话初始协议）是由IETF（Internet Engineering Task Force，因特网工程任务组）制定的多媒体通信协议。广泛应用于CS（Circuit Switched，电路交换）、NGN（Next Generation Network，下一代网络）以及IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）的网络中，可以支持并应用于`语音、视频、数据等多媒体业务`，同时也可以应用于Presence（呈现）、Instant Message（即时消息）等特色业务。可以说，有IP网络的地方就有SIP协议的存在。
`SIP是类似于HTTP`，SIP可以减少应用特别是高级应用的开发时间。由于`基于IP协议的SIP利用了IP网络`，固定网运营商也会逐渐认识到SIP技术对于他们的远意义。
### 二、Sip消息的两种会话模式
在Sip IM通信应用过程中，一般存在着两种会话模式：
+ Session Model
+ Pager Model
#### 2.1、Session Model
会话中，对于消息体内容`大于1300字节`时，一般采用`Session Model`。其会话建立过程如下图所示：
主叫方A呼叫被叫方B：
+ 步骤1：`主叫方A`发送`INVITE`请求到`代理服务器`；
+ 步骤2：`代理服务器`发送100 Trying 响应`主叫方A`；
+ 步骤3~6：`代理服务器`搜索`被叫方B`的地址，获取地址后转发INVITE请求；
+ 步骤7~9：`被叫方B`生成的180 振铃响应，返回给`主叫方A`；
+ 步骤10~12：`被叫方B`生成的200 OK响应，返回给`主叫方A`；
+ 步骤13~17：`主叫方A`收到`被叫方B`200 OK响应后，向`被叫方B`发送一个ACK，会话建立；
+ 步骤18~20：会话结束后，任何参与者（A或B）都可以发送一个BYE请求来终止会话；
+ 步骤21~23：`主叫方A`发送200 OK响应来确认BYE，会话终止。
注：`以上的整个流程称之为一个Dialog`
#### 2.2、Pager Model
在Sip消息中，对于消息体`不大于1300字节`时，一般采用`Pager Model`。Sip消息通信中采用`MESSAGE`方法，`MESSAGE`方法本身并`不建立Dialog`，在多数应用中，每条IM消息都是独立的，颇似分页消息。
##### 2.2.1 MESSAGE方法的由来
`RFC3428`对Sip协议进行了扩展，在Sip协议中增加了`MESSAGE`请求方法。采用Pager Model进行通信，传递不超过1300字节的数据。MESSAGE方法详细可参考 “SIP-RFC3428” https://tools.ietf.org/html/rfc3428 。
##### 2.2.2 MESSAGE方法消息体
当User1想给User2发送IM消息时，只需构造一个MESSAGE，发出去即可。
对于其消息体`body`可以是任何`MIME`格式。但必须支持`plain/text`格式，可以选择支持`message/cpim`（见RFC3860）格式，可能用`message/cpim`会好一点，因为已有的IM系统标准是`message/cpim`格式。
##### 2.2.3 Pager Model请求流程如下
以User1向User2发送MESSAGE消息为例：
+ 步骤1：`User1`发送`MESSAGE`请求到`代理服务器`；
+ 步骤2：`代理服务器`转发`User1`的MESSAGE请求给`USER2`；
+ 步骤3：`User2`收到`User1`的消息后，回复200 OK给`代理服务器`；
+ 步骤7~9：`代理服务器`转发200 OK回复给`User1`
### 三、SIP消息体格式
`SIP消息体结构`与`Http协议结构`相似，均由三部分组成：
+ 请求行(request-line) or 状态行(status-line)
+ 消息头(header)
+ 正文(body)
#### 3.1、请求行
**请求行格式：**`Method Request-URI SIP-Version CRLF`
**请求行举例：**`INVITE sip:bob@zte.com SIP/2.0 /r/n`
**Method**
以下列出了几种消息`Method方法`：
| Method | 方法说明 |
| --- | --- |
| REGISTER | 注册联系信息 |
| INVITE | 发起会话请求 |
| ACK | INVITE 请求的响应的确认 |
| CANCEL | 取消请求 |
| BYE | 终结会话 |
| OPTIONS | 查询服务器能力 |
| MESSAGE | RFC3428对Sip协议的扩展，增加了MESSAGE方法。采用Pager Model进行通信，传递不超过1300字节的数据。MESSAGE方法详细可参考 “SIP-RFC3428” https://tools.ietf.org/html/rfc3428 |
**Request-URI**
指示请求的用户或者服务的地址信息
**SIP-Version**
请求和响应消息都需要包含SIP版本信息
#### 3.2、状态行
**状态行格式：** `SIP-Version Status-Code Reason-Phrase CRLF`
**状态行举例：**`SIP/2.0 200 OK /r/n`
**Status-Code状态码：**
状态代码由3位数字组成，表示请求是否被理解或被满足。
`状态代码的第一个数字定义了响应的类别，后面两位没有具体的分类`。
第一个数字有五种可能的取值：
| 状态码 | 含义 |
| --- | --- |
| 1xx: | 临时响应、表示请求消息正在被处理 |
| 2xx | 成功响应、表示请求已被成功接收完全理解并接收 |
| 3xx | 重定向响应、表示需采取进一步完成请求 |
| 4xx | 客户机错误、表示请求消息中包含语法错误信息或服务器无法完成客户机的请求 |
| 5xx | 服务器错误、表示服务器无法合法完成请求 |
| 6xx | 全局故障 、表示任何服务器都无法完成该请求 |
常用的状态码举例：
| 状态码 | msg | 含义 |
| --- | --- | --- |
| 100 | Trying | 试呼叫 |
| 180 | Ringing | 振铃 |
| 181 | Call is Being Forwarded | 呼叫正在前转 |
| 200 | OK | 成功响应 |
| 302 | Moved Temporarily | 临时迁移 |
| 400 | Bad Request | 错误请求 |
| 401 | Unauthorized | 未授权 |
| 403 | Forbidden | 禁止 |
| 404 | Not Found | 用户不存在 |
| 408 | Request Timeout | 请求超时 |
| 480 | Temporarily Unavailable | 暂时无人接听 |
| 486 | Busy Here | 线路忙 |
| 504 | Server Time-out | 服务器超时 |
| 600 | Busy Everywhere | 全忙 |
#### 3.3、消息头
发送`MESSAGE`消息给`user2`
```http
MESSAGE sip:user2@domain.com SIP/2.0
Via: SIP/2.0/TCP user1pc.domain.com;branch=z9hG4bK776sgdkse
Max-Forwards: 70
From: sip:user1@domain.com;tag=49583
To: sip:user2@domain.com
Call-ID: asd88asd77a@1.2.3.4
CSeq: 1 MESSAGE
Content-Type: text/plain
Content-Length: 18
user2, come here.
```
Header 字段含义说明：
| Header | 含义说明 | 举例 |
| --- | --- | --- |
| Call-ID | 由本地设备(Client)生成，全局唯一，每次呼叫这个值唯一不变 | Call-ID: asd88asd77a@1.2.3.4 |
| From | 表示请求的发起者 | From: sip:user1@domain.com;tag=49583 |
| To | 表示请求的接收者 | To: sip:user2@domain.com |
| Via | Via头域是被服务器插入request中，用来检查路由环的，并且可以使response根据via找到返回的路 | Via: SIP/2.0/TCP user1pc.domain.com;branch=z9hG4bK776sgdkse |
| Max-Forwards | 用于表示这个包最多可以传送多少跳，每经过一跳都会减一当Max-Forwards==0系统会返回483。默认为70 | Max-Forwards: 70 |
| Contact | 包含源的URI信息，用来给响应方直接和源建立连接用 | Contact:
