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SIP本地存活技術白皮書
關鍵詞：SIP、本地存活模式、獨立模式
摘 要：本文主要介紹SIP本地存活的概念、產生背景、技術實現以及典型組網方案等。
縮略語：
縮略語 | 英文全名 | 中文解釋 |
SIP | Session initiation protocol | 會話初始化協議 |
隨著IP電話技術的廣泛應用，企業或組織機構將IP電話從中心站點的部署擴展到遠程分支機構，並通過在中心站點部署語音服務器對遠程分支機構的呼叫進行集中管理。
為保持基本呼叫及各種語音業務的連續性，需要在分支機構與總部的通信出現故障後，能由分支機構的語音網關接替總部的語音服務器，承擔本地語音的呼叫管理功能，保證本地呼叫的正常進行。而當通信故障恢複後，則所有呼叫仍由總部語音服務器處理，以實現呼叫的集中管理。
SIP本地存活特性就是在上述需求下產生的。該特性的主要技術特點是在不增加新的設備投資的基礎上，在原有語音網關中內置一個具有保活檢測功能的SIP本地存活服務器軟件係統。該係統能夠實時檢測與總部的通信狀況，並能在通信故障時承擔語音服務器功能，如：接受用戶注冊和呼叫業務等基本功能以及各種語音業務功能，從而有效保證了分支機構與總部之間通信的連續性和穩定性。
結合圖1所示的組網，下麵將詳細介紹SIP本地存活的工作機製。
圖1 SIP本地存活工作機製示意圖
啟動SIP本地存活特性後，語音網關內置的SIP本地存活服務器通過定期發送保活檢測報文（OPTIONS報文）來探測總部語音服務器是否處於正常狀態，從而決定是否接管本地呼叫管理。
(1) 分支與總部通信正常
如果總部語音服務器對OPTIONS報文進行回複，則認為總部語音服務器還處於工作狀態。此時內置的SIP本地存活服務器不接管本地呼叫管理。分支機構的所有用戶都注冊到總部語音服務器上，呼叫控製、業務實現都由總部語音服務器群來提供。
(2) 分支與總部的通信中斷
如果因為鏈路故障等原因，導致語音網關接收不到總部語音服務器的回複報文，則內置的SIP本地存活服務器就會接管本地的所有呼叫管理。
SIP本地存活服務器接管呼叫後，仍然會定期向總部語音服務器發送用來探測保活的OPTIONS報文。
(3) 分支與總部的通信恢複
如果語音網關再次接收到了總部服務器對OPTIONS的回複報文，則認為分支與總部的通信恢複正常。此時內置的SIP本地存活服務器將不再接受用戶注冊，用戶向SIP本地存活服務器的注冊失敗後，就會自動切換注冊到總部語音服務器上，重新接受總部語音服務器的管理。
語音網關內置的SIP本地存活服務器接管的本地呼叫管理，主要包括以下幾個方麵：
l 所有用戶重新注冊到本地語音網關內置的SIP本地存活服務器上。
l 內部呼叫通過SIP本地存活服務器來完成。
l 呼出電話通過SIP本地存活服務器後，可以通過呼叫路由完成呼叫。
l 呼入的電話統一經過SIP本地存活服務器路由到相應的電話終端。
SIP本地存活服務器一旦接管所有呼叫管理，就可以將其看作一台小型的語音服務器，此時SIP本地存活服務器具有如下幾種服務器功能。
SIP本地存活服務器能夠接受用戶的注冊請求，完成用戶地址的注冊，同時支持用戶的注冊更新和注銷請求，完成地址的更新注冊和注銷處理。具體功能如下。
l 支持用戶注冊。
l 支持基於號碼的注冊。
l 支持為全局和用戶配置注冊時間間隔。
l 支持鑒權信息的配置。
l 支持可信節點的注冊、更新注冊和注銷，可信節點在注冊過程中不需要鑒權處理。
l 支持最長注冊時間間隔限製，以防止用戶注冊時間超長而浪費服務器資源。
l 支持最短注冊時間間隔限製，以防止用戶頻繁向服務器注冊而增加服務器負擔。
SIP本地存活服務器能在用戶注冊時進行認證鑒權，從而確定用戶身份的合法性。SIP本地存活服務器具有標準的認證方式，包括以下幾個方麵：
l 可以根據配置靈活選擇是否對用戶使用認證。
l 認證方式采用更加安全和普遍的HTTP摘要認證方式，認證過程遵循RFC 2617標準，能夠與任何遵循該標準的設備完成認證鑒權。
l 通過MD5加密方式生成挑戰信息，並限製其有效時間，保證了挑戰信息的唯一性和有效性，有效避免重放式攻擊。
l 采用基於號碼的認證模式，支持為每一個號碼單獨分配用戶名和密碼進行認證。
為了支持從注冊用戶到非注冊用戶的呼叫，SIP本地存活服務器提供靜態路由表的路由機製，允許用戶配置到達特定目的號碼的呼叫路由。這種情況下，SIP本地存活服務器會根據被叫用戶號碼按照預設的靜態路由表進行選路，而該號碼不需要注冊到服務器上。通過配置呼叫路由，分支機構用戶能夠向非注冊用戶或是外部其他用戶發起呼叫。
圖2為呼叫路由示意圖，與Router B相連的Telephone B為外部用戶，沒有向SIP本地存活服務器注冊，Router A中號碼1000已經注冊到了SIP本地存活服務器上。假設某公司內部號碼為四位，對外的前綴是8899，即本公司內部用戶Telephone A呼叫外部用戶Telephone B時會通過SIP本地存活服務器的呼叫路由呼出，並且會為主叫號碼添加8899前綴。
在實際的應用中，一個企業可能需要限製某些話機的呼叫權限，比如某一部門的話機不能夠撥打外線，僅能夠與公司其他部門電話進行通信，個別部門的話機則不受該限製；或是限製某一話機僅能接受呼叫而不能發起呼叫；甚至限製某些話機撥打特定號碼等等，這就需要服務器支持對呼叫進行呼叫過濾處理，隻有滿足條件的呼叫才允許通行。
SIP本地存活服務器支持用戶通過配置呼叫限製規則來允許或是禁止特定號碼的呼叫請求。用戶可以分別配置針對主叫或是被叫號碼的規則。用戶還可以在全局和某一用戶界麵下配置呼叫限製規則，通過靈活多變的配置規則，呼叫限製豐富和強大了服務器的呼叫管理功能，管理員僅僅通過配置相應的規則，就能夠實現企業內部話機的分級管理。
實際應用中每一個分支機構中的電話號碼都有特定的區域前綴。比如某一分支機構的號碼都為八位數字，其中前四位為區域前綴，剩餘四位為內部短號。分支機構內部用戶都是使用內部短號進行注冊和呼叫。
l 當外部用戶向該分支機構內部用戶發起呼叫時，使用的都是合法的八位長號，SIP本地存活服務器會將其變換為內部的四位短號進行處理。
l 當內部用戶向外部發起呼叫時，SIP本地存活服務器為主叫號碼增加對應的區域前綴，變成合法的八位長號。
通過區域前綴功能，內部用戶僅需要使用短號通信即可，呼叫雙方中有一方為外部用戶時，SIP本地存活服務器都會為該呼叫進行相應的處理，保證通話雙方的正常進行。
為了允許外部非注冊用戶能夠通過服務器向內部用戶發起呼叫，SIP本地存活服務器還支持可信節點功能。用戶可以在將某一IP地址設置為可信節點，即表示來自該IP地址的用戶都是可信任的，SIP本地語音服務不會對該用戶進行認證處理。
可信節點功能使SIP本地語音服務的處理更加靈活和方便，不必要求所有呼叫用戶都必須注冊。
主被叫用戶通過SIP本地存活服務器建立呼叫之後，如果出現下麵情況之一，會導致SIP本地存活服務器無法得知通話已經結束，仍然為這些呼叫保存資源信息。從而造成SIP本地存活服務器資源的損耗，如果這種情況較多，則會導致資源耗盡，不能再為正常用戶提供服務。
l SIP本地存活服務器與主被叫用戶的通信出現故障。
l 用戶惡意攻擊，如故意插拔網線，使呼叫釋放信息無法正常發出。
為了避免這些問題，SIP本地存活服務器支持會話存活探測功能。SIP本地存活服務器通過定時向通話雙方發送會話存活檢測信息，確認雙方的通話是否還在進行。如果發現任一通話方沒有響應SIP本地存活服務器發送的檢測請求，則認為呼叫已經結束，進而拆除本次呼叫，以保證SIP本地存活服務器不會因為資源耗盡而中止服務。
語音網關內置的SIP本地存活服務器不僅可以工作在本地存活模式，實現本文前麵所述的功能；也可以工作在獨立模式。
當工作在獨立模式時，就相當於在分支機構中部署了一台小型SIP語音服務器。從而使小型網絡中不用單獨部署獨立的語音服務器，節省了用戶投資。
通過修改服務器運行模式，可以實現兩種運行模式之間的切換。獨立模式與本地存活模式的唯一差別在於獨立模式下SIP本地存活服務器無需實時檢測總部語音服務器的通信狀態，而是一直作為SIP服務器。
為滿足實際環境中用戶多種多樣的需求，SIP本地語音服務器可以為用戶提供豐富的功能。
l 支持語音服務器的眾多特性，包括注冊、認證鑒權、呼叫限製、呼叫路由、區域前綴、會話存活檢測以及可信節點等特性，能夠滿足用戶各種複雜多變的組網需求。
l 支持用戶端設備發起的基本業務、語音補充業務和傳真業務的連續性。
如圖3所示，分支機構的SIP本地存活服務器分別連接了IP電話、傳真機和模擬電話和軟電話。正常情況下，分支機構的終端設備都是通過IP線路注冊到總部語音服務器上接受總部的語音服務器的統一管理。分支機構的SIP本地存活服務器運行於本地存活模式，實時檢測與總部的IP鏈路通信狀況。
當本地存活服務器檢測到與總部的IP鏈路發生故障時，SIP本地存活服務器會接受分支機構各種終端設備的注冊，分支結構所有用戶都可以通過該服務器進行各種呼叫業務。當SIP本地存活服務器檢測到廣域網鏈路恢複時，將關閉自身的服務器功能，此時分支機構終端設備重新注冊到總部的語音服務器上，再次統一接受總部的管理。
如圖4所示，分支機構的SIP本地存活服務器作為標準的獨立語音服務器使用，分別連接了IP電話、傳真機、模擬電話和軟電話。所有用戶都注冊到SIP本地存活服務器上。可通過在SIP本地存活服務器中配置呼叫路由和可信節點實現與外部用戶進行通信。
l RFC 2617：HTTP Authentication: Basic and Digest Access Authentication
l RFC3261：SIP: Session Initiation Protocol
l RFC3265：Session Initiation Protocol (SIP)-Specific Event Notification
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