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.
Теперь, когда мы разобрались с базовыми вещами, предлагаю перейти к реальной работе протокола.

В этой статье я планирую рассмотреть три вопроса:

1. Выбор транспортного протокола и поиск Proxy
2. Работа через Proxy
3. Регистрация на Proxy-сервере

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:

Если транспорт явно не указан, то действует следующий алгоритм:

1. Если SIP URI содержит IP-адрес, то для SIP URI используется UDP, для SIPS (Secure SIP) – TCP.
2. Если IP-адрес не укзаан, но укзаан порт, то для SIP URI используется UDP, для SIPS – TCP.
3. Если отсутсвует IP-адрес и порт, но в DNS присутствует соответсвующая NAPTR-запись, тогда “SIP+D2U” соответствует UDP, “SIP-D2T” указывает на TCP и “SIP-D2S” — на SCTP. NAPTR содержит ссылку на SRV-запись, которая будет использоваться для поиска Proxy-сервера. Если NAPTR остуствует, то должен быть выполнен запрос на поиск SRV-записи.
4. Результатом SRV запроса будет имя и порт Proxy-сервера.
5. Если SRV-запись отсутствует, то выполняется A или AAAA-запрос. При это для SIP URI используется UDP, для SIPS – TCP.

Для того, чтобы лучше разобраться, рассмотрим пример, когда мы хотим связаться с клиентом sip:ivan@domain.ru:

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.

Когда Петр звонит Ивану, выполняется следующая последовательность действий:

1. SIP-клиента Петра определяет адрес и протокол SIP Proxy Ивана (как это делается — см. выше)
2. Клиент отправляет на Proxy запрос INVITE
3. Proxy-сервер смотрит, на каких устройствах зарегистрировался Иван и отправляет запрос на все эти устройства
4. Иван отвечает на звонок на одном из устройств и шлет 200 OK на Proxy
5. Proxy перенаправляет 200 OK Петру
6. Петр получает SIP-адрес Ивана на конкретном устройстве из поля Contact вответе 200 ОК и шлет ответ напрямую, минуя Prxoy
7. Все последующее общение идет также напрямую

На схеме это выглядит следующим образом:

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:

1. SIP-клиент Ивана отправляет на сервер регистрации запрос REGISTER
2. Сервер регистрации заносит Contact в свою базу данных и отправляет 200 ОК

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 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.