SIP Core

What

SIP（RFC3261）是面向会话的文本信令：协商谁和谁通话、用什么媒体、走哪条路径，不传 RTP。

Abstract

风格接近 HTTP（方法 + 状态码 + header），但对象是 session 而不是网页。 后面几乎所有呼叫中心扩展都建立在它的方法、事务、对话、会话模型上。 RFC5411 是读后续 RFC 的地图，不是替代 3261。

Why

• 分不清 transaction / dialog / session，排障会把“事务超时”当成“通话死了”，或把 REGISTER 当成 Agent 登录。

• 不掌握 INVITE 三方握手和核心 header，抓包时无法定位卡在 180、488 还是 ACK 丢失。

• FreeSWITCH 是 B2BUA：当成透明 Proxy 去对 Call-ID / Replaces，转接和录音会全部对不上。

How

三个必须分清的概念

Transaction  →  一次请求 + 其响应（短生命周期）
Dialog      →  两个 UA 之间的对等关系（由 Call-ID + tags 标识）
Session     →  媒体会话（由 SDP 描述，RTP 承载）

• Transaction：例如一次 INVITE 及其 100/180/200，或一次 BYE 及其 200。有客户端事务和服务器事务，用 Via branch + CSeq 关联。

• Dialog：一次成功的 INVITE 会创建 dialog。后续的 BYE、re-INVITE、UPDATE、REFER 都在这个 dialog 里发。Dialog ID = Call-ID + From-tag + To-tag。这三个里错一个，对端通常回 481 Call/Transaction Does Not Exist。

• Session：dialog 上协商出来的媒体，地址在 SDP 的 c= / m= 里，RTP 走那里，不走 SIP。可以有 dialog 没有 session（例如 SUBSCRIBE），也可以用 re-INVITE / UPDATE 改 session 而不拆 dialog。

呼叫中心里常见的坑：以为“dialog 结束了 = 通话结束了”，或以为“Agent 没有 SIP dialog = Agent 空闲”。后者见 SIP Events 与对话状态。

Dialog 三元组与 481

200 OK 之后，这三行就是 dialog ID。后续 in-dialog 请求必须原样带上：

Call-ID: 1h23@192.168.1.20
From:    ...;tag=111     ← 主叫 tag，INVITE 里就有
To:      ...;tag=222     ← 被叫 tag，200 OK 才出现

抓包口诀：三个都对上 → 同一 dialog；错一个 → 481。

To-tag 在 180 里可能已经出现（早期 dialog），但最终要以 200 OK 的 To-tag 为准。 把 180 的临时 tag、或 B2BUA 另一条腿的 tag 贴到 BYE 上，是 481 的典型来源：

        flowchart LR
  subgraph ok["正确 BYE（会 200）"]
    B1["From: ...;tag=111<br/>To: ...;tag=222<br/>Call-ID: 1h23@192.168.1.20"]
    R1[200 OK]
    B1 --> R1
  end
  subgraph bad["错误 BYE（会 481）"]
    B2["From: ...;tag=111<br/>To: ...;tag=WRONG<br/>Call-ID: 1h23@192.168.1.20"]
    R2["481 Call/Transaction Does Not Exist"]
    B2 --> R2
  end
    

sngrep 点开梯子：先对齐 200 OK 的三元组，再看这条 BYE / re-INVITE 少了谁。

核心方法

SIP 核心方法

方法	作用	呼叫中心场景
REGISTER	UA 向 registrar 登记 Contact	话机 / 软电话上线
INVITE	发起会话	呼入、呼出、咨询呼叫
ACK	确认 INVITE 的最终响应	三方握手的最后一步
BYE	结束 dialog / session	挂机
CANCEL	取消尚未完成的 INVITE	主叫放弃、排队超时取消振铃
OPTIONS	查询能力，也可作保活	探测对端是否支持 REFER / 定时器
UPDATE	在 dialog 中更新会话参数	早期媒体、Session Timer 刷新
PRACK	可靠临时响应（RFC3262）	早期媒体、100rel
SUBSCRIBE / NOTIFY	事件订阅	Dialog Event、BLF、会议状态
INFO	在 dialog 中传应用信息	带内 DTMF（遗留，优先用 RFC 4733）
REFER	请对端发起新请求	转接，见 REFER 与呼叫转接
MESSAGE	页模式即时消息	坐席聊天（较少用于呼叫控制）

核心 Header

SIP 核心 Header

Header	作用
Via	响应回程路径；branch 标识事务
From / To	逻辑身份。To-tag 在 dialog 建立后才有
Call-ID	对话标识的一部分，全局唯一
CSeq	序号 + 方法名，用于匹配事务、检测重传
Contact	后续请求应发往的 URI
Route / Record-Route	强制后续请求经过代理；B2BUA / SBC 常见
Max-Forwards	防环，默认 70
Allow	本端支持的方法
Supported / Require	扩展协商。Require 失败会 420
Authorization	Digest 认证
Content-Type / Content-Length	通常 application/sdp

呼叫中心还会频繁遇到这些扩展 header，后面各章单独讲：

• Refer-To / Replaces / Referred-By

• P-Asserted-Identity / History-Info / Reason

• Session-Expires / Min-SE

INVITE 流程

        sequenceDiagram
  participant Caller as Caller
  participant FS as Proxy / FreeSWITCH
  participant Callee as Callee

  Caller->>FS: INVITE (SDP offer)
  FS->>Caller: 100 Trying
  FS->>Callee: INVITE (SDP offer)
  Callee->>FS: 100 Trying
  Callee->>FS: 180 Ringing
  FS->>Caller: 180 Ringing
  Callee->>FS: 200 OK (answer)
  FS->>Caller: 200 OK (answer)
  Caller->>FS: ACK
  FS->>Callee: ACK
  Caller<<->>Callee: RTP / SRTP
  Caller->>FS: BYE
  FS->>Callee: BYE
  Callee->>FS: 200 OK
  FS->>Caller: 200 OK
    

要点：

1. INVITE 携带 SDP offer，200 OK 携带 SDP answer。这是 RFC3264 Offer/Answer。

2. ACK 对 2xx 是独立事务，对 3xx–6xx 则属于 INVITE 事务。

3. 180 Ringing 可以带 early media SDP（早期媒体：彩铃、排队音）。

4. FreeSWITCH 作为 B2BUA 时，Caller 侧和 Callee 侧是两个独立 dialog，不是透明 Proxy。

事务状态机（简化）

INVITE 客户端事务：

        stateDiagram-v2
  [*] --> Calling
  Calling --> Proceeding: 1xx
  Calling --> Completed: 3xx-6xx
  Calling --> Terminated: timeout / CANCEL
  Proceeding --> Terminated: 2xx
  Proceeding --> Completed: 3xx-6xx
  Completed --> Terminated: ACK
    

非 INVITE 事务更简单：Trying → Completed → Terminated。

生产环境里，事务超时、retransmit、481 Call/Transaction Does Not Exist，是排查“电话卡住”的第一层。481 首先核对：这条 BYE/re-INVITE 的 Call-ID、From-tag、To-tag 是否仍是 200 OK 里那一组。B2BUA 两侧各有一套，不能拿 Trunk 腿的 Call-ID 去对坐席腿。

REGISTER

话机上线：Registrar 用 200 OK 确认绑定。Expires / Contact expires 决定注册周期。 呼叫中心里 Agent “登录”通常还有一层应用状态（Available / Break），不要把 SIP REGISTER 等同于 Agent Login。

响应码速查

常用 SIP 响应

码	含义	典型原因
180	Ringing	对端振铃
183	Session Progress	早期媒体
200	OK	成功
401 / 407	Unauthorized / Proxy Auth	需要 Digest
404	Not Found	号码不存在
408	Request Timeout	对端无响应
480	Temporarily Unavailable	暂时不可达
481	Call/Transaction Does Not Exist	Dialog 三元组（Call-ID + From-tag + To-tag）对不上，或事务已结束
486	Busy Here	忙
487	Request Terminated	CANCEL 成功
488	Not Acceptable Here	SDP / codec 谈不拢
500 / 503	Server Error / Unavailable	过载、无可用网关

这些码和 PSTN Q.850 cause 的映射见 Reason 与挂断原因。

B2BUA 与 Proxy

• Proxy：转发请求，通常共享同一个 dialog（Record-Route）。

• B2BUA（Back-to-Back User Agent）：把一通呼叫拆成两个 dialog，两端各自 INVITE。FreeSWITCH 的 mod_sofia 就是 B2BUA。

呼叫中心几乎总是 B2BUA：因为要插 IVR、排队音、录音、转接、把 WebRTC 和 SIP Trunk 桥在一起。 代价是：两端的 Call-ID 不同，Replaces / History-Info 需要 B2BUA 正确改写。

Example

在 FreeSWITCH 上验证一通注册 + 呼叫（号码按你的 directory 改）：

fs_cli -x "sofia global siptrace on"
# 话机 REGISTER 到 internal profile 后，从 1001 拨 1002

抓包里应对得上下面这种 INVITE（字段值会变，结构不应变）：

INVITE sip:1002@192.168.1.10:5060 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.1.20:5060;branch=z9hG4bK-a1b2
Max-Forwards: 70
From: "Agent A" <sip:1001@192.168.1.10>;tag=111
To: <sip:1002@192.168.1.10>
Call-ID: 1h23@192.168.1.20
CSeq: 1 INVITE
Contact: <sip:1001@192.168.1.20:5060>
Allow: INVITE, ACK, CANCEL, BYE, OPTIONS, UPDATE, REFER
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 142

v=0
o=- 1 1 IN IP4 192.168.1.20
s=-
c=IN IP4 192.168.1.20
t=0 0
m=audio 12000 RTP/AVP 0 8 101
a=rtpmap:0 PCMU/8000
a=rtpmap:8 PCMA/8000
a=rtpmap:101 telephone-event/8000

核对：

• 100 Trying / 180 / 200 的 Call-ID、CSeq: 1 INVITE 与 INVITE 一致

• 200 的 To 已带 tag=，此后 dialog 三元组齐了

• ACK 的 CSeq 仍是 1 ACK，Call-ID 不变

• BYE 的 CSeq 递增（例如 2 BYE）

200 OK 之后 dialog 三元组是这样（To-tag 以 200 为准，不要抄 180）：

From: "Agent A" <sip:1001@192.168.1.10>;tag=111
To: <sip:1002@192.168.1.10>;tag=222
Call-ID: 1h23@192.168.1.20

正确 BYE 原样复制这三行，对端回 200。若只把 To-tag 抄错（180 的临时 tag、或另一条腿）：

BYE sip:1002@192.168.1.20:5060 SIP/2.0
From: "Agent A" <sip:1001@192.168.1.10>;tag=111
To: <sip:1002@192.168.1.10>;tag=WRONG
Call-ID: 1h23@192.168.1.20
CSeq: 2 BYE

SIP/2.0 481 Call/Transaction Does Not Exist

sngrep 过滤 481：点开那条梯子，把 BYE 的三元组叠到 200 OK 上，错的那一个就是原因。 B2BUA 先确认你在看哪一条腿——internal 与 external 的 Call-ID / tags 本来就不同。

REGISTER 示例：

REGISTER sip:192.168.1.10 SIP/2.0
To: <sip:1001@192.168.1.10>
From: <sip:1001@192.168.1.10>;tag=a
Call-ID: reg-1001@192.168.1.20
CSeq: 2 REGISTER
Contact: <sip:1001@192.168.1.20:5060>;expires=3600
Content-Length: 0

也可用 sngrep -d any port 5060 看同一条梯子。配置细节见 FreeSWITCH SIP 配置与实践。

Conclusion

• SIP 只控制会话；声音在 SDP 指出的 RTP 地址上。

• Dialog 三元组错一个，后续请求就会 481。

• FS 两侧 Call-ID 不同是 B2BUA 正常现象。

Reference

• RFC3261

• RFC3262

• RFC3311

• RFC5411

• RFC6026

• FreeSWITCH SIP 配置与实践