IP电话协议之SIP协议
SIP（Session Initiation Protocal）称为会话初始协议，1999年由IETF（Internet Engineering Task Force）组织提出的，是一个在基于IP网络中，完成实时通信应用的一种信令协议。会话是指用户之间的数据交换。在基于SIP的应用中，每一个会话可以是普通的文本数据，也可以是经过数字化处理的音频、视频数据，还可以是诸如电子游戏等应用的数据。
SIP充分借鉴了其他各种Internet协议，如HTTP（超文本传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议）等；和这些协议一样，SIP也采用基于文本的编码方式，这也是SIP同IP语音和视讯通信领域现有标准相比最大的特点之一。
一、 SIP的体系结构
SIP体系结构包括以下四个主要部件：
用户代理(User Agent)：就是SIP终端，也可以说是SIP用户。按功能分为两类：用户代理客户端(User Agent Client)，负责发起呼叫；用户代理服务器（User Agent Server），负责接受呼叫并做出响应。
代理服务器（Proxy Server）：可以当作一个客户端或者是一个服务器。具有解析能力，负责接收用户代理发来的请求，根据网络策略将请求发给相应的服务器，并根据应答对用户做出响应，也可以将收到的消息改写后再发出。
重定向服务器（Redirect Server）：负责规划SIP呼叫路由。它将获得的呼叫的下一跳地址信息告诉呼叫方，呼叫方由此地址直接向下一跳发出申请，而重定向服务器则退出这个呼叫控制过程。
注册服务器(Registar Server )：用来完成UAS的登录。在SIP系统中所有的UAS都要在网络上注册、登录，以便UAC通过服务器能找到。它的作用就是接收用户端的请求，完成用户地址的注册。
这几种服务器可共存于一个设备，也可以分别存在。UAC和UAS，Proxy Server和Redirect Server在一个呼叫过程中的作用可能分别发生改变。例如，一个用户终端在会话建立时扮演UAS，而在主动发起拆除连接时，则扮演UAC。
一个服务器在正常呼叫时作为Proxy Server，而如果其所管理的用户移动到了别处，或者网络对被呼叫地址有特别策略，则它就成了Redirect Server，告知呼叫发起者该用户新的位置。
二、 SIP的呼叫建立
SIP使用六种信令。INVITE和ACK用于建立呼叫，完成三次握手，或者用
于建立以后改变会话属性；BYE用以结束会话；OPTIONS用于查询服务器能力；CANCEL用于取消已经发出但未最终结束的请求；REGISTER用于客户向注册服务器注册用户位置等消息。
SIP支持三种呼叫方式：由UAC向UAS直接呼叫;由UAC进行重定向呼叫;由代理服务器代表UAC向被叫发起呼叫。
SIP通信采用客户机和服务器的方式进行。客户机和服务器是建有信令关系的两个逻辑实体（应用程序）。前者向后者构建、发送SIP请求,后者处理请求, 提供服务并回送应答。
SIP IP 电话系统的呼叫路由过程是先由用户代理发起和接收呼叫，再由代理服务器对呼叫请求和响应消息进行转发，然后注册服务器接受注册请求并更新定位服务器中用户的地址映射信息。
二、 SIP的呼叫建立
SIP使用六种信令。INVITE和ACK用于建立呼叫，完成三次握手，或者用于建立以后改变会话属性；BYE用以结束会话；OPTIONS用于查询服务器能力；CANCEL用于取消已经发出但未最终结束的请求；REGISTER用于客户向注册服务器注册用户位置等消息。
SIP支持三种呼叫方式：由UAC向UAS直接呼叫;由UAC进行重定向呼叫;由代理服务器代表UAC向被叫发起呼叫。
SIP通信采用客户机和服务器的方式进行。客户机和服务器是建有信令关系的两个逻辑实体（应用程序）。前者向后者构建、发送SIP请求,后者处理请求, 提供服务并回送应答。
SIP IP 电话系统的呼叫路由过程是先由用户代理发起和接收呼叫，再由代理服务器对呼叫请求和响应消息进行转发，然后注册服务器接受注册请求并更新定位服务器中用户的地址映射信息。
五、 SIP协议的优势
SIP协议具有良好的可扩展特性，可以方便地增加定义，嵌入各种用户终端并迅速实现新功能；有较强的互操作能力，良好的开放性。这样，有助于不同SIP设备之间的通信并且
能够与H.323等原有网络实现互通。
采用SIP的优势主要包括：参照HTTP协议定义的，适用基于IP的网络；采用了URI、DNS和MIME并与其它IP应用兼容；强调支持多方会议，包括IP多播和请求加入的功能；采用了DNS系统，在寻址方面可以匹配现有体系；作为端到端的协议，用户代理只需呼叫其IP地址或采用DNS即可与另外一个用户通话；系统可通过增加SIP服务和提供更大的灵活
性来实现负载均衡，有效提高自身性能。
由于具有与H.323协议中Q.931和H.225类似的性质，SIP可作为IP网络中的信令协议。在不同网络配置和体系结构中，电信运营商可以利用SIP和IP的各自优势，无需在全
IP/SIP网络体系结构中进行转换。
通过单一的IP骨干网络提供话音、视讯和数据服务，运营商可将运营维护成本降到最低。运营商还可通过具有SIP功能的用户服务产生新的增值业务流，使现有网络通过SIP
功能保持、吸引并赢得新用户。
SIP协议的主要特点：
1、最少状态：呼叫过程中代理服务器可以采用无状态方式工作。
; 2、低层协议无关性：低层协议可以为SIP协议层提供可靠或非可靠业务。Internet环境下首选UDP协议，当不能使用UDP协议时，使用TCP协议。
3、基于文本：采用基于文本的UTF-8编码方式和ISO 10646字符集。
4、可扩展性：分层编码方式编状态码。可以根据情况忽略或引入头域，用户可以指示服务器必须理解的消息内容。
5、易于支持IN业务：能够支持绝大多数ITU—T的Capability Set 1和 Capability Set 2中的业务。
六、 SIP的不足
SIP刚问世不久，很多应用尚处于原型阶段或初步商用；该协议单独应用的范围较小，需要与其它协议协同使用；SIP只是完整VoIP电话网络解决方案的局部，还需要许多其它的软件来构建完整的IP电话产品。
SIP“核心”功能实现方式不同，在具体实现过程中必然带来组网条件和特定功能实现问题。存在设备互操作性问题。同时由于SIP消息存在语法差别，在不同厂商设备中运行不同协议也有问题。如此一来，产品间的差别越来越大，互操作问题逾发突出，限制了SIP电话设备的配置。厂商间的竞争带来的唯一好处是设备价格会降低。
对传统电路交换设备商来说，SIP技术在很大程度上还是一块“鸡肋”——全面转向SIP技术意味着放弃传统电话产业的竞争优势，包括多年来在专用呼叫控制协议领域的投资，还有相关电话及终端设备方面的销售优势。这些都制约着SIP的应用和普及。
七、 SIP协议的前景
SIP引发了现代通信体系结构的变革。从短期来看，协议将加速低成本电话设备开发，越来越多的厂商关注SIP，并且在自己的产品中支持SIP。从长期看，业内更多的人认为SIP将成为NGN（下一代网络）和3G多媒体子系统域中的重要协议，所以SIP将在未来的网络多媒体通信中起着非常重要的作用。
SIP的出现，对网络运营商用现有的TDM网络体系结构提供增值服务，融合话音和数据业务是一种催化剂。SIP的多种能力和特性将使网络运营商从传统网络向IP网络迁移，从而全面地、行之有效地顺应用户需求的变化。
从技术和应用前景来看，SIP为用户带来的将不仅是固定服务、移动服务或者半移动服务的融合，还将带来用该协议各种特性开发新业务并使得投资最大化的有效途径。SIP在移动业界的开发和应用刚刚开始，但可以肯定，该协议在下一代的移动应用中将占据重要地位。该协议的出现有助于运营商将固定和移动网络密切联系起来，使现有业务系统及其应用焕发出勃勃生机，同时还会提供吸引用户的新应用和新服务。