網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中SIP監(jiān)測(cè)模塊的研究與實(shí)現(xiàn)

王慶敏,何西良,楊浩

（重慶郵電大學(xué)通信學(xué)院 重慶 400065）

0 引言

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)設(shè)備主要部署在通信系統(tǒng)設(shè)備接口處，通過(guò)測(cè)試儀器的硬件接口對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的信令數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，將采集到信令的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)以及事后分析。測(cè)試儀器通過(guò)對(duì)所采集數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析，可以提供協(xié)議詳細(xì)解碼、呼損分析、呼叫流程關(guān)聯(lián)、呼叫以及話務(wù)量統(tǒng)計(jì)等功能，為網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和進(jìn)一步優(yōu)化完善提供支持。

針對(duì)信令的監(jiān)測(cè)主要有3個(gè)大的模塊，協(xié)議解碼模塊、呼叫合成模塊、應(yīng)用模塊。協(xié)議解碼模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)信令消息進(jìn)行解碼是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，呼叫合成是根據(jù)用戶需要在解碼基礎(chǔ)上對(duì)相關(guān)信令消息進(jìn)行處理合成。應(yīng)用模塊是為用戶提供的各種應(yīng)用如CDR顯示，流量統(tǒng)計(jì)等。

1 SIP監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

1.1 SIP消息結(jié)構(gòu)

SIP (Session Initial Protocol，會(huì)話初始協(xié)議)由IETF(Internet工程任務(wù)組)提出的多媒體通信應(yīng)用層信令控制協(xié)議，用于創(chuàng)建并控制雙方或者多方參加的會(huì)話。SIP是一個(gè)基于文本的分層協(xié)議，由于它簡(jiǎn)潔、靈活、易于擴(kuò)展，已經(jīng)成為NGN/IMS的主導(dǎo)信令協(xié)議。

SIP協(xié)議包括起始行、頭域、空行、和一個(gè)包含的消息體（主要為SDP描述）。消息格式如下：

Start-line

//起始行

Message-heade

//頭域字段

CRLF

//空行

Message-bode

//消息體

起始行為第一行，根據(jù)請(qǐng)求或應(yīng)答消息分為請(qǐng)求行和狀態(tài)行。請(qǐng)求行提供六種基本方法INVITE、ACK、OPTIONS、BYE、CANCEL 和 REGISTER。狀態(tài)行提供100～699的6類不同的3位應(yīng)答碼對(duì)應(yīng)不同的相應(yīng)原因。

頭域提供了本次呼叫和相關(guān)的路由信息，主要字段包括Call-ID、From、To、Via、Csep和Max-Forwards。SIP協(xié)議解碼和分析主要針對(duì)頭域。

消息體通常用來(lái)描述建立會(huì)話的類型，交換媒體類型的相關(guān)參數(shù)，它不是SIP協(xié)議定義的消息體，而是SIP協(xié)議攜帶的其他協(xié)議，通常為SDP（會(huì)話描述協(xié)議）描述。

1.2 SIP解碼模塊總體方案

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于SIP的解碼時(shí)通過(guò)接口函數(shù)調(diào)用解碼庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。解碼庫(kù)函數(shù)模塊封裝了對(duì)SIP消息解析的全部方法，它為其他模塊提供服務(wù)接口，并且獨(dú)立于其他模塊?？蚣苋鐖D1所示。

圖1 解碼功能框架

由于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)設(shè)備面臨海量的信令信息，所以對(duì)采集到的信令消息解碼后并不進(jìn)行存儲(chǔ)，而是根據(jù)不同的需要調(diào)用不同的解碼接口函數(shù)進(jìn)行不同程度的解碼。具體的來(lái)說(shuō)，合成解碼主要解析SIP中的關(guān)鍵信息，用于呼叫合成分析；概要解碼通過(guò)對(duì)特定關(guān)鍵字段的解析為用戶提供信令過(guò)濾功能；詳細(xì)解碼則是提取SIP中所有字段的信息，完整的展現(xiàn)給用戶。

在解碼類庫(kù)中我們?cè)O(shè)這SIPMessage類，SIPMessage類結(jié)構(gòu)圖如下：

class SipMsg

{ public:

const UInt8 * data;

UInt32 dataLength;

SdpMsg * pSdpMsg;

IString decodedMsg;

SipMsgType msgType;

inline SipMsgType GetMsgType( void ) （）；

inline int

GetRspCode ( void ) （）；

inline UInt32

GetCSeqDigits ( void ) （）；

inline IString * GetCallId( void ) （）；

inline IString * GetToTag( void ) （）；

inline IString * GetFromTag( void ) （）；

………．．

}

以上之列舉了類中定義的重要的變量指針和函數(shù)。*data為數(shù)據(jù)指針，dataLength是協(xié)議數(shù)據(jù)單元在內(nèi)存中的長(zhǎng)度，根據(jù)這兩個(gè)變量確定一個(gè)SIP協(xié)議數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的確切位置。把SIP協(xié)議數(shù)據(jù)處理函數(shù)封裝在SipParser類中，根據(jù)SIP協(xié)議的特點(diǎn)得到對(duì)消息處理的簡(jiǎn)單流程圖如圖2所示。

圖2 SIP協(xié)議數(shù)據(jù)解碼流程圖

1.3 SIP呼叫合成方案實(shí)現(xiàn)方案

呼叫合成主要是提取額一次完整呼叫的過(guò)程，我們用CDR來(lái)表示。CDR合成時(shí)實(shí)現(xiàn)通信結(jié)果信息統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)和網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試的基礎(chǔ)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中消息安歸屬不同的呼叫流進(jìn)行歸并，并用索引的方式吧這些歸屬同一個(gè)呼叫的信息聯(lián)系到一起，以便完成呼叫跟蹤等各項(xiàng)功能。

呼叫合成的第一步是創(chuàng)建CDR記錄，然后調(diào)用基礎(chǔ)解碼接口取出SIP協(xié)議數(shù)據(jù)中能唯一判斷一個(gè)呼叫的關(guān)鍵值信息。在SIP協(xié)議中不同的呼叫可以通過(guò)Call-ID,From,To標(biāo)簽唯一的確定。若符合該記錄則修改呼叫屬性并加入到該CDR記錄當(dāng)中來(lái)。

2 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果與分析

通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)關(guān)口現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，對(duì)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能進(jìn)行測(cè)試，下面是一條實(shí)測(cè)的SIP數(shù)據(jù)的頭域：

INVITE sip:bob@172．15．15．17 ：5060 ；SIP/2．0

Via: SIP/2．0/UDP 172．15．15．16;branch=z9hG4bK 776asdhds

Max-Forwards: 70

To: Bob ＜sip:bob@172．15．15．17＞

From: Alice ＜sip:alice@172．15．15．16＞;tag=19283 01774

Call-ID: a84b4c76e66710@172．15．15．16

CSeq: 314159 INVITE

Contact: ＜sip:alice@172．15．15．16＞

Content-Type: application/sdp

Content-Length: 142

與該條消息屬于同一個(gè)呼叫的CDR合成圖如圖3所示。由圖3可見，本次呼叫時(shí)在NGN網(wǎng)絡(luò)的 172．15．15．16 和 172．15．15．17 的兩個(gè) IP 地址之間建立的，雙方完成了建立呼叫的三次握手，并交換了媒體類型等參數(shù)。通過(guò)測(cè)試，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)滿足了設(shè)計(jì)中所提出的要求。

圖3 SIP協(xié)議呼叫合成結(jié)果

3 結(jié)束語(yǔ)

本文首先介紹了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本構(gòu)架，給出了模塊構(gòu)成圖，在對(duì)SIP協(xié)議研究的基礎(chǔ)上指明了SIP協(xié)議的三段式結(jié)構(gòu)：起始行、頭域、消息體。然后對(duì)SIP解碼模塊和CDR合成模塊進(jìn)行了方案的設(shè)計(jì)并給出了CDR合成的結(jié)果圖。通過(guò)單元測(cè)試和系統(tǒng)集成測(cè)試結(jié)果給證明了方案設(shè)計(jì)的正確性。

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