SIP

( 1 ) SIP 정의

Session Initiation Protocol 의 약자로서 매우 간단한 텍스트 기반의 응용계층 제어 프로토콜로서 HTTP 프로토콜의 응답/요청 트랙잭션 모델임. SIP는 SMTP와 HTTP 이후에 설계되었으며 SMTP나 HTTP처럼 텍스트 기반의 인터넷 표준을 따름으로서 고장 수리와 네트워크 디버깅이 쉬움.

쉽게 설명하자면 두 개의 엔드 포인트 간의 통신 세션을 시작하는 데 필요한 확장 가능하고 가벼운 요청/응답 프로토콜임.
여기서 엔드 포인트를 사용자 에이전트라고 함. 이는 소프트폰, 인스턴트 메신저, IP폰, 심지어 휴대폰일 수 있음.

SIP는 두 엔드 포인트에서 호출을 협상하기 위해 사용됨. 협상이라 하면 매체(텍스트, 음성, 기타), 전송 프로토콜(주로 RTP) 및 인코딩(코덱)에서 각기 적합한 것을 결정한다는 것을 의미함. 협상이 성공하면 양 엔드 포인트에서는 SIP와 상관없이 선택된 방식을 사용하여 서로 대화함.
호출이 종료되면 연결 해제를 알리기 위해서 SIP가 사용됨.
둘 이상의 참가자들이 함께 세션을 만들고 수정하고 종료할 수 있게 함. 이러한 세션들은 인터넷을 이용한 원격 회의, 전화, 면회, 이벤트 통지, 인스턴트 메시지 등에 사용할 수 있으며 회의나 전화 통화에 상대방을 쉽게 초대할 수 있게 하기 위해 만들어진 프로토콜임.

각 사용자들을 구분하기 위해 이메일 주소와 비슷한 SIP URL을 사용함으로써 IP주소에 종속되지 않고 서비스를 받음. HTTP와 SMTP의 많은 부분을 그대로 사용하여 개발된 텍스트 기반으므로 구현이 용이하며 인터넷에서 사용되는 다른 많은 프로토콜과 결합하여 다양한 서비스들을 만들 수 있는 유연성과 확장성이 있음.

( 2 ) SIP 특징

SIP 프로토콜은 패킷 교환망에서 회선 교환망 방식의 호(call) 제어가 가능하도록 세션을 제어함.

패킷망의 인터넷 상에서 멀티미디어 어플리케이션이 가능하게 함.

URL 및 E-Mail 형식의 텍스트 기반 어드레싱 방법을 사용하므로 메시지 파싱이나 확장이 용이함.

( 3 ) SIP 중요성

통신에 있어서 SIP 프로토콜의 역할은 HTTP 프로토콜이 웹에서 수행하는 역할에 비견할 수 있음.

SIP 프로토콜이 통신 산업에 엄청난 반향을 일으키고 있음. 셀률러 기술 기업들은 향후의 모든 어플리케이션을 SIP 프로토콜로 표준화하기로 결정함.

VoIP 벤더, 인터넷 텔레폰 및 인스턴트 메시징 어플리케이션(ex. MSN Messenger)이 모두 SIP 프로토콜로 표준화되고 있음.

( 4 ) SIP 구성 요소

SIP 시스템의 구성 요소는 SIP 클라이언트와 SIP 서버로 나누어짐.

SIP 클라이언트

구분	설명
UAC (User Agent Clinet)	세션 종단에 위치하여 호(call)를 생성하고 설정을 요청함.
UAS (User Agent Server)	UAC로부터 호(call)를 수락하거나 거절 또는 Redirect함.

SIP 서버 : UA간 직접 호출이 가능하지만 SIP 서버를 둠으로써 확장성을 제공함.

구분	설명
Proxy Server	UAC로부터 SIP 콜을 받아 자신이 콜을 대신 만들어 주는 역할을 함.
Register Server	사용자의 에이전트로부터 레지스터 요청을 수신하여 사용자의 위치 정보를 유지함.
Redirect Server	사용자가 직접 요청을 할 수 있는 상대방의 URL을 알려줌.
Location Server	Proxy Server나 Redirect Server로부터 SIP 콜의 목적지 노드의 주소가 요청되면 이를 Resolution(변환) 해주는 역할을 함.

( 5 ) SIP 패킷 구조

위 그림은 일반적인 SIP를 포함한 패킷의 구조이며 IP Header (20 Byte) / UDP Header (8 Byte) / SIP Header / SIP Message Body 로 이루어짐. SIP Message Body 는 있을 수도 있고 없을 수도 있는 옵션이며 주로 SDP(Session Description Protocol : 멀티미디어 세션 파라미터)의 내용이 첨가된다고 보면 됨.

위 그림에서는 Transport Layer 프로토콜로 UDP로 되어 있으며 UDP가 일반적이지만 TCP 또는 SCTP가 사용될 수 있음.

참고 ) SDP Lines Message 설명

SDP도 SIP 마찬가지로 텍스트 기반이며 다음의 내용을 포함함.

관심 가질 사항은 딱 2개이며 m, a 임. 실제 사용될 코덱과 코덱의 속성에 대해 설명함.

v = protocol version

o = owner/creator and session identifier )

s = session name

c = connection information – not required if included in all media

k = encryption keys

t = time the session is active

m = media description and transport address

a = (zero or more) media attributes lines

( 6 ) SIP Header Field

주요 필드만 소개함.

필드	설명
From	SIP 요청 발신자
To	요청 수신자 이는 종종 SIP URI("별칭" 또는 실제 주소일 수 있음)와 동일함.
Contact	사용자 에이전트의 실제 주소
Call-ID	두 사용자 에이전트 간의 전체 호출, 즉 대화를 나타냄. 주의! 절대로 발신자의 전화 번호가 아님. 모든 관련 SIP 메시지는 동일한 Call-ID를 사용함. 예를 들어 사용자 에이전트가 BYE 메시지를 수신하면 Call-ID에 따라 종료할 호출을 알게 됨.
Cseq	메시지의 순차 번호 이는 단일 대화나 Call-ID 내에서만 사용되며 새 메시지와 재시도를 구분하기 위해 사용됨. 재시도는 초기 메시지가 해당 시간 내에 OK되지 못할 때 발생하며 일정 간격으로 실행됨.
Content-Type	메시지 내부 페이로드의 MIME 타입
Content-Length	페이로드의 바이트 크기 엔빌로프(envelope)와 페이로드는 한 줄을 띄어 구분함.

( 7 ) SIP 요청 메시지

메시지	설명
INVITE	사용자 에이전트에게 호출 요청, 호출 전송
ACK	호출 확인
BYE	호출 종료
CANCEL	아직 OK되지 않은 호출 종료
REGISTER	등록 서비스에 연락 주소와 대신 사용할 수 있는 별칭 제공
OPTIONS	사용자 에이전트에게 가능한 옵션(해당 에이전트가 이해하는 메시지와 코덱)을 요청

( 8 ) SIP 응답 메시지

자주 사용되는 응답 메시지만 소개함.

메시지	설명
100 Trying	이 메시지가 수신되어도 최종 사용자 에이전트에 의해 아직 처리되지 않습니다. 기다리십시오.
180 Ringing	이 메시지가 최종 사용자 에이전트에 의해 수신되어 해당 사용자에게 나타납니다. 기다리십시오.
200 OK	이 메시지가 최종 사용자에 의해 수락되었습니다.
301 Moved Permanently & 302 Moved Temporarily	사용자 에이전트의 주소가 변경되었습니다. Contact 필드에 새 영구 주소 또는 임시 주소가 있습니다.
400 Bad Request	일반 오류 메시지. 클라이언트가 이 메시지를 이해하지 못합니다.
401 Unauthorized & 407 Proxy Authentication Require	자격을 증명하고 다시 시도하십시오.
404 Not Found	연결하려는 사용자가 존재하지 않거나 등록되지 않았습니다.
408 Request Timeout	상대방이 응답하지 않습니다. 이는 SIP 메시지가 OK되지 않았을 뿐 아니라 모든 재시도가 실패했음을 의미합니다. 전화 벨이 너무 오랫동안 울렸다는 것을 의미하는 것이 아닙니다. (전화 벨은 계속해서 울릴 수 있습니다)

( 9 ) SIP의 가장 기본적인 형태의 흐름

( 10 ) SIP 인증 절차

SIP는 HTTP 인증 방식에 기반을 둔 Stateless, Challenge-Based 인증 매커니즘을 제공함.
Inbound Proxy Server 또는 UAS가 SIP 요청 메시지를 수신하면 UAC에게 Identity Assurance 제공을 요청함. UAC가 인증되면 해당 SIP 요청을 수신한 UAS는 UAC가 권한이 있는지를 확인해야 함.

① REGISTER : UAC -> SIP Server

먼저 UAC가 SIP Server로 자기좀 등록해 달라고 SIP REGISTER 요청 메시지를 전송함.

② 401 Unauthorized : SIP Server -> UAC

UAC가 전송한 REGISTER 요청 메시지를 수신한 SIP Server는 해당 Authorization 헤더값을 체크함. 만약 Authorization 헤더값이 설정되어 있지 않아 인증 정보가 없을 경우 SIP Server는 UAC에게 nonce 헤더값을 설정하여 challenge 함.

이때 SIP 메시지 상의 WWW-Authenticate 헤더값에 생성된 nonce 항목과 algorithm 항목에 암호화 알고리즘 방식등을 설정하여 UAC가 SIP Server로의 인증시 참조할 정보들을 기술함.

③ REGISTER : UAC -> SIP Server