基于SIP的VOIP的研究与分析

王晓华　李俊　惠聪

【摘 要】众所周知，VOIP是语音通信的未来，在国内外的语音通信中占了很大的比重，而由其带来的新兴的业务也得到了大量的应用，而基于SIP的VOIP技术在互联网上应用相当广泛，本文主要注重的是基于SIP协议的VOIP网络的研究分析，在通信中利用信令追踪系统对SIP的协议的采集并对通信过程进行分析，针对于SIP协议的安全性存在的问题给出解决方案。

【关键词】VOIP；SIP；研究

0 引言

VoIP（ Voice over Internet Protocol）直译是 “在互联网协议上打电话”，意译就是我们众所周知的“IP”电话或“ 互联网电话”。会话发起协议（Session Initiation Protocol，缩写SIP）是一个由IETF MMUSIC工作组开发的协议，作为标准被提议用于创建，修改和终止包括视频，语音，即时通信，是用于VoIP最主要的信令协议。由于SIP协议所具有得优势，无论设备制造商还是业务提供商都看好SIP在网络融合与业务集成方面的美好前景。国内的设备供应商和网络运营商都正在积极的进行SIP的研究开发和应用实施，SIP的国家标准也在加快步伐在制定中。中国移动、中国电信、中国联通等大的运营商纷纷开通VolP电话服务，让VolP电话业务真正在中国扎根并向着规模化的方向发展。而国内的电信设备提供商中兴和华为也都推出了基于SIP的解决方案。

1 基于SIP的VOIP的基本架构

主要的构成元素有UA和网络服务器。

SIP的用户代理是VOIP系统中的终端用户，可以分为UAC和UAS。UAC是SIP消息的发起者，在建立呼叫时产生一个新的请求消息，并且发送到目的UAS，收到对方的回送响应信息后，UAS则根据响应的内容完成一定的动作；UAS对收到的SIP请求进行处理，然后根据产生相应的SIP响应消息。

SIP网络服务器主要功能是名字解析和用户定位。可分为三类：代理服务器、重定向服务器、注册服务器。代理服务器主要转发用户的请求信息，然后将自身地址加入该消息的路径头部分，保证响应信息按原路返回防止环路的发生。重定向服务器作用类似于DNS，收到用户请求后，先判定自己是不是目的地址，若不是则向用户发送下一个服务器地址信息。注册服务器接收来自于客户端的注册信息，完成用户的地址注册。

2 SIP的呼叫流程

SIP呼叫建立和释放流程

（1）SIP终端1发INVITE请求到SS，请求邀请SIP终端2加入会话。

（2）SS给SIP终端1返回100 Trying表示已经接收到请求消息，正在对其进行处理。

（3）SS发407 给SIP终端1，要求对终端用户进行认证。

（4）SIP终端发ACK给SS，证实已收到SS对INVITE请求的最终响应。

（5）SIP终端携带认证信息重新向SS发INVITE请求。

（6）SS给SIP终端1返回100 Trying表示已经接收到请求消息，正在对其进行处理。

（7）SS向SIP终端2发INVITE，邀请SIP终端2加入会话。

（8）SIP终端2返回100 Trying表示已经接收到请求消息，正在对其进行处理。

（9）SIP终端2振铃，并向SS发送180 Ringing通知振铃消息。

（10）SS向SIP终端1发送180 Ringing，SIP终端1听回铃音。

（11）SIP终端2向SS发送200 OK，表示已经成功接受和处理INVITE请求，并且通过该消息将自身的IP地址、端口号、净荷类型、净荷类型对应的编码等信息传送给SS。

（12）SS向SIP终端1发送200 OK，表示已经成功接受和处理INVITE请求，并且将SIP终端2的信息传送给SIP终端1。

（13）SIP终端1发送ACK给SS，证实已收到SS对INVITE请求的最终响应。

（14）SS发送ACK给SIP终端2，证实已收到SIP终端2对INVITE请求的最终响应，至此呼叫建立成功，双方进入通话阶段。

（15）SIP终端1挂机，向SS发送BYE消息，请求结束本次会话。

（16）SS向SIP终端1回送487响应，表示请求终止。

（17）SS向SIP终端2发送BYE消息，请求结束会话。

（18）SIP终端2挂机，向SS回送200 OK响应，表示成功结束会话。

3 基于SIP的VOIP存在的问题及解决方案

SIP协议在设计之初充分考虑了协议的易用性和灵活性，但是没有将安全性作为重点，所以在安全性方面存在一定的缺陷。此外，由于SIP消息通过Internet传输，同样面临着IP网常见的安全威胁，目前主要的威胁如下：

（1）时延和时延抖动

对于VoIP所采用的包交换方式来说，语音被封装在IP报文中通过数据网络，有多种因素造成延时。在实际应用中，由于经常出现的网络拥塞现象，延时还会进一步增大。

（2）丢包

丢包现象主要是报文的延时引起的。在设置了一定的抖动缓冲（Jitter Buffer）深度后，当报文由于拥塞等问题被延时后，在输出队列中填满了等待传输的数据包，没有更多的空间可以用来存储入站数据包，这种情况被称为输出队列已满。对于数据包进行排队的网络设备别无选择，只能丢弃数据包。大多数丢包都是由于这个问题引起的。

在VOIP网络中解决分组时延、时延抖动和分组丢失的主要措施是通过改善网络的环境来实现，目前主要是通过资源预留技术、业务区分技术、MPLS和超量工程法等技术来实现。

（3）安全问题 由于IP 网络的开放性所致，VoIP 系统中的所有设备都能够在网络上被随处分配，因而出现了一些安全威胁。主要的安全威胁有包窃听/呼叫截取、拒绝服务攻击、非授权访问、垃圾语音等。而针对于网络中的安全问题可以对VoIP 数据包进行加密和认证流量可以有效的防止通话受到窃听和截取。或者可以在IP 网和VoIP 网关之间加上网关型VPN 或在IP 网和移动主机间加上主机型VPN来增强VoIP 的安全性。利用VPN 的安全机制来保证VoIP 的安全，不但可为用户提供安全的语音服务，而且可充分利用企业现有的网络设施，降低企业的营运成本。

4 总结

从VoIP 未来的发展角度出发，出于节省成本的考虑，固网和移动网络运营商都将会逐步地在自己的核心网络上通过IP 提供话音业务，并将IP 化从核心网向边缘网推进。目前运营商用软交换替代电路交换机的趋势已经非常明显，VoIP 向网络融合的远景迈出了一大步。虽然VoIP技术在应用中存在一些问题，但是伴随着技术的不断进步，存在的诸多问题都会迎刃而解。VoIP多媒体业务将会 得到快速的发展和广泛的利用，我们有理由相信无论是在国外还是在国内，作为给用户提供的一种选择，VoIP电话业务尤其是多媒体业务必将得到迅猛发展。

【参考文献】

[1]蒋青.异构网络VoIP的发展策略研究[J].通信技术，2008.

[2]桂海源.IP电话技术与软交换[M].北京邮电大学出版社，2004.

[3]万晓榆.宗晓飞 下一代网络安全技术[M].人民邮电出版社，2007.

[责任编辑：杨玉洁]