Protocolo SIP. Licenciatura em Engenharia de Sistemas Informáticos PL. Comunicação de Dados. Pedro Fernandes 7839 Nuno Costa

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1 Pedro Fernandes 7839 Nuno Costa Protocolo SIP Licenciatura em Engenharia de Sistemas Informáticos PL Comunicação de Dados Resumo Neste documento pretende-se explicar o funcionamento do protocolo SIP e explicar as suas vantagens e como foi moldado inspirando-se em outros protocolos. Onde se encontra o SIP?[2] A I. INTRODUÇÃO sigla SIP que significa Session Initiation Protocol (Protocolo de iniciação e Sessão) é um protocolo de aplicação (Modelo OSI) muito usado nas telecomunicações atualmente, que é usado para iniciar, modificar ou terminar este tipo de sessões ou chamadas multimédia entre utilizadores. Com a sua origem na data de 1996, foi concebido para que pudesse adicionar ou remover utilizadores dinamicamente numa sessão em multicast. Pode ser facilmente usado em aplicações de Internet por ser um protocolo de pedido-resposta e por se assemelhar com os protocolos HTTP usado no World Wide Web e o SMTP, para s. Desenhado para ser independente da camada de transporte, pode ser usado em TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol) ou SCTP (Stream Control Transmission Protocol). É um protocolo baseado em texto incorporando muitos elementos do HTTP (Hypertext Transfer Protocol) e SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). Como exemplo, pode implementar uma arquitectura clienteservidor, herdada do http assim como o uso de URL s (uniform Resource Locator) e URI s (Uniform Resource Identifier), enquanto que do SMTP reusa os headers deste protocolo como, Para, Data, Assunto, etc. O SIP foi aceite como um protocolo de sinalização 3GPP ( 3rd Generation Partnership Project) e elemento permanente da arquitectura IMS (IP Multimedia Subsystem). Este protocolo é bastante flexível, pois foi desenvolvido com o objetivo de ser capaz de trabalhar com os diversos protocolos de telefonia IP, visando ser leve ao contrario do H.323. O SIP basicamente lida com diferentes protocolos, chamando cada um deles para realizar uma dada tarefa. [1] Fig. 1 - II. DESCRIÇÃO DO PROTOCOLO SIP O SIP fornece configuração/estabelecimento, finalização para comunicações multimédia. O SIP faz isso fornecendo cinco funções diferentes: Localizar utilizadores - determina a localização do usuário por um processo de registro. Quando um software de telefone é ativado em um laptop, ele envia um registro ao servidor SIP anunciando a disponibilidade da rede de comunicações Disponibilidade do utilizador um método simples para determinar se o utilizador quer responder a comunicação. Se utilizador não responder o SIP assume que o utilizador não está disponível. Capacidades do utilizador faz verificação da compatibilidade entre as comunicações multimédia e as capacidades do utilizador. Configuração de sessão estabelece parâmetros para as duas pontas da comunicação. O SIP configura e estabelece as comunicações. Mobilidade de Sessão permitindo mudar de terminal sem interromper a sessão.

2 Pedro Fernandes 7839 Nuno Costa A. Arquitectura SIP III. FUNCIONAMENTO DO SIP[3] User Agent tem dois componentes: User Agent Client (UAS) inicia chamadas enviando pedidos. User Agent Server (UAS) responde as chamas enviando respostas. Proxy Server - realiza a sinalização como se fosse o originador da chamada, e quando a resposta lhes é enviada, ela é redirecionada para o originador real. (Também conhecido como next-hop). Redirect Server fornece informações ao User Agent sobre o endereçio do servidor para que o cliente contacte o endereço directamente. Registrar Server servidor que aceita pedidos REGISTER, usado para registar as informações dos utilizadores sobre a sua localização. Location Server Servidor onde fica registado a informação da localização do utilizador. Gateways Interligação de redes SIP com outras redes que usam diferentes protocolos. C. Códigos de resposta Existem 6 tipos de classes de códigos de resposta, cinco delas baseadas no HTTP e a ultima criada para o SIP, como podemos ver na tabela em baixo: B. Métodos O SIP possui um conjunto de métodos de requisição que funciona numa arquitetura cliente/servidor: INVITE convida um utilizador a participar numa sessão multimédia. O corpo da mensagem pode conter descrição usando o protocolo SDP (Session Description Protocol). Tabela 1 Códigos de resposta Todas as respostas definidas para o SIP estão na tabela a baixo: ACK usado para confirmação do INVITE. A requisição ACK pode conter SDP, se não conter o utilizador assume o SDP do INVITE. CANCEL cancela uma requisição pendente, isto é, uma requisição que ainda não tenha a resposta final. OPTIONS pergunta ao utilizador ou servidor sobre as suas capacidades e disponibilidade, a resposta é obtida com um conjunto de métodos e extensões suportados por ambos. REGISTER o utilizador utiliza este método para registar o seu apelido do seu endereço em um servidor SIP, que como aceita registo de utilizadores este serviço chama-se REGISTRAR. BYE termina sessão. Tabela 2 Códigos de resposta

3 Pedro Fernandes 7839 Nuno Costa D. Cabeçalho Os campos do cabeçalho são semelhantes ao HTTP em semântica e sintaxe, e cada campo dio cabeçalho é definido como field-name: value-name onde o primeiro representa o nome do campo do cabeçalho e o segundo representa a informação do cabeçalho. Ambos campos não são case sensitive e campos que o servidor não entende é ignorado. E. Autenticação Existem duas formas de autenticação no SIP, uma entre um UA e um servidor e a outra entre dois UA. Um servidor pode exigir autenticação por parte de um UA, e dois UA requerem autenticação para garantir com quem está a falar. Há duas formas de autenticação, por HTTP digest ou por criptografia e troca de certificados. F. Endereçamento Uma rede SIP é utilizada usando uma URI (Uniform Resource Identifier). Exemplo de endereçamento SIP são alias (ou apelido) como esta URI Na ilustração a baixo vê-se que o SIP usa um three-way handshake para estabelecer uma ligação, primeiro envia um INVITE, se for aceite envia um 200 OK e confirma enviando um ACK. A razão de utilizar este modo invés do mais comum two-way handshake é simples, quando o utilizador envia o INVITE pode demorar a receber a resposta, então quando a mensagem 200 OK chega o utilizador pode não estar mais conectado, ao chegar a mensagem 200 OK é imediatamente enviado o ACK confirmando que a ligação foi estabelecida. IV. SEGURANÇA A segurança em rede tem como propósito prevenir fraudes e tentativas de utilizadores sobrecarregar os serviços da rede ou a própria rede. Em termos de segurança o principal foco está em controlo de chamadas e transferência de dados, privacidade dos utilizadores não permitindo acesso a dados confidenciais por outros, trafego seguro entre entidades que usem o protocolo SIP, etc. O protocolo SIP tem de assegurar: Confidencialidade, apenas utilizadores autorizados tem acesso ao que está armazenado ou a ser transmitido. Autenticidade, identificação da origem da mensagem. Integridade, garantir que nada seja apagado ou alterado sem autorização. Disponibilidade, toda a informação deve estar disponível a todos os utilizadores autorizados. Controle de Acesso, permite restringir o nível de acesso aos diversos usuários autenticados. Não-Repudio, o emissor/recetor não podem negar o envio/receção das mensagens. V. APLICAÇÕES DO SIP O SIP foi utilizado em versões antigas do muito utilizado MSN Messenger (nas versões mais recentes o MSN Messenger utiliza o protocolo MSNP - Microsoft Network Protocol), Nesta Aplicação é o protocolo SIP que estabelecese a comunicação entre o utilizador que deseja falar e o recetor tendo este que estar disponível. Outros exemplos em que o SIP é usado é o Gizmo, (software para realizar chamadas de voz, vídeo e texto) e servidores privados e open source que utilizam este tipo de protocolo para comunicações multimédia estando entre eles a Nokia, Cisco e Siemens que chegou a implementar cinquenta por cento das suas linhas comercializadas no modelo IP através do SIP. [1] O protocolo SIP oferece suporte para o estabelecimento de conferências AdHoc, ou seja, conferências onde é permitido adicionar e remover participantes e Mídias a qualquer hora, permitindo comunicação através de voz, vídeo e texto. Porém o SIP não permite a identificação de todos os utilizadores presentes na conferência e também não garante que todos serão notificados sobre a entrada de um novo participante no grupo, para isso ele utiliza os protocolos RTP e RTCP. Fig. 2 Message flow de uma ligação [9]

4 Pedro Fernandes 7839 Nuno Costa VI. BENIFICIOS DO SIP Como vantagem podemos citar o fato do SIP ser baseado em texto, em outras palavras isto significa que sua implementação é focada para o software, utilizando hardware genérico. Diferente do H.323, que necessita de um hardware dedicado. Outro ponto do SIP é a sua compatibilidade com diversos tipos de protocolos, tornando-o mais fácil de ser implementado, além de possuir funções que são facilmente conectadas a outros protocolos ou mesmo aplicações como Web Browser ou , tornando-se assim, um protocolo amplamente usado na área de telecomunicações. Também implementa o reuso de protocolos já existentes. Através do SIP, novas chamadas ou mensagens destinadas ao utilizador poderão ser redireccionadas para um PDA (Personal Digital Assistant), para um telemóvel, PC ou até para um dispositivo com acesso á Internet no próprio carro, dependendo do local e da ferramenta em que este mesmo utilizador está conectado. Isto é possível pois o utilizador não possuirá um endereço fixo e único de IP, mas sim um endereço dinâmico (através do uso de DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol) já que cada dispositivo usado pelo utilizador poderá ter um endereço IP próprio. O seu design de projeto é voltado para um sistema distribuído. O protocolo SIP pode implementar tanto uma interface servidor quanto uma interface cliente, enviando e recebendo requisições. VII. SIP VS H.323 [6] As principais diferenças entre os protocolos H.323 e SIP são apresentadas a seguir. Filosofia - Baseada em padrões bem definidos - Comunicação em rede IP - Recurso de multimédia - Desenvolvido para estabelecer uma sessão entre dois pontos. - Não estabelece um padrão rígido para o estabelecimento da chamada - Não possui suporte para conferência multimedia - Integração com os diversos outros padrões. Confiabilidade - Define um número de características para gerenciar falhas de entidades intermediárias da rede. - Não dispõe de procedimentos para gestão de falhas nos dispositivos. - Se um agente SIP falha, não existe meios para que o Proxy venha detectar a falha, exceto se o Proxy enviar mensagens Invite para o dispositivo - Aguarda o retorno dentro de um time-out determinado - Não detecta a falha se o Proxy falhar Definição de Mensagem - Utiliza o padrão ASN.1 (Abstract Syntax Notation 1), extremamente preciso e de fácil entendimento e utilizado por vários sistemas. - Utiliza o padrão ABNF (Augmented Backus-Naur Form) como notação sintática. Codificação das Mensagens - Codifica as mensagens em formato binário, adequado para conexões de banda estreita ou de banda larga. - As mensagens SIP são codificadas no formato texto ASCII, adequadas para a leitura. - Menos adequado para banda larga Protocolos de Transporte Utilizados RTP/RTCP. RTP/RTCP. Load Balancing - Possui habilidade para efetuar load balance entre endpoints ao longo de um número. Não possui recursos para load balancing. Escalabilidade na Sinalização de Chamada - Quando um gatekeeper é utilizado, ele pode prever uma resolução de endereço através de uma troca de mensagens RAS ou ele pode rotear todo o tráfego de sinalização. - Em grandes redes, o modelo de conexão direta (canal H.245 aberto entre os dois endpoints) pode ser utilizado, de forma a reduzir a carga de processamento de um gatekeeper. - Não possui estes recursos. Todas as chamadas SIP são endereçadas a um Proxy. Ao Proxy é requerido no mínimo a troca de 3 mensagens para cada chamada. Escalabilidade na Resolução de Endereços - Define uma interface entre o endpoint e o gatekeeper para fins de resolução de endereço.

5 Pedro Fernandes 7839 Nuno Costa O gatekeeper deve utilizar um determinado protocolo para descobrir o endereço do endpoint de destino, podendo inclusive efetuar um questionamento a outros gatekeepers. - A maioria das entidades SIP utiliza uma camada de transporte com serviço não orientado à conexão. Utiliza o UAS (User Agent Server) para efetuar a resolução de endereço. Endereçamento - Possui mecanismos de endereçamento flexíveis os quais incluem URL e padrão de numeração E.164. O H.323 suporta os seguintes aliases: Numeração E.164; ID H.323; URL; Transport Address; Endereços de ; Party number. - Somente permite o endereçamento através de URL. Requisitos Administrativos - Não requer um gatekeeper. Uma chamada pode ser feita diretamente entre dois endpoints (chamada ponto a ponto). Não requer um Proxy. Uma chamada pode ser efetuada diretamente entre dois agentes. CODEC - Suporta qualquer CODEC, seja ele padronizado ou proprietário. - Suporta qualquer CODEC registrado na IANA ou outro CODEC cujo nome faz parte de um acordo de atualização. VIII. CONCLUSÃO Pode-se observar que o protocolo SIP promete revolucionar a comunicação na Internet. Destaca-se ao privilegiar conversas de voz e vídeo. Possui a característica P2P (peer to peer), pois pode enviar e receber dados. Com o VoIP o SIP destaca-se em aplicativos multimédia (voz e vídeo) baseados na web. Sendo o SIP de gestão de sessão para propósito geral podese enviar e receber qualquer tipo de dados dentro da sessão, pode-se ainda utilizar qualquer tipo de codificação desde que os User Agent sejam capazes de reconhecer os dados recebidos. Prevê-se que este protocolo tenha o mesmo impacto na comunicação IP como o SMTP teve nos s e o HTTP na web. REFERENCES [1] [2] SIP and the Internet - [3] Introdução ao protocolo SIP - [4] Schulzrinne, Henning. Session Initiation Protocol (SIP). Computer Science at Columbia University. [5] O Protocolo SIP - [6] Videoconferência: H.323 versus SIP [7] JOHNSTON A. B., 2004, Understanding the Session Initiation Protocol, Second Edition, 2 ed, Artech House. [8] SIP at Wikipedia - [9] Suporte para Firewall - Permite a utilização de um Proxy H.323, ou seja, gateway H.323/H.323, onde pode ser instalada uma Firewall. Provido pelo Proxy SIP. Protocolo de Transporte - Pode utilizar um protocolo na camada de transporte com serviço de conexão confiável ou não confiável - As conexões de admissão e registro são feitas através de protocolo UDP, enquanto que o canal H.245 é aberto pelo protocolo TCP.

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