3. Protocole SIP
3.1. Description générale protocole SIP
Le protocole SIP (Session Initiation Protocol) est un protocole normalisé et standardisé par l'IETF (décrit par le RFC 3261 qui rend obsolète le RFC 2543, et complété par le RFC 3265) qui a été conçu pour établir, modifier et terminer des sessions multimédia. Il se charge de l'authentification et de la localisation des multiples participants. Il se charge également de la négociation sur les types de média utilisables par les différents participants en encapsulant des messages SDP (Session Description Protocol). SIP ne transporte pas les données échangées durant la session comme la voix ou la vidéo. SIP étant indépendant de la transmission des données, tout type de données et de protocoles peut être utilisé pour cet échange. Cependant le protocole RTP (Real-time Transport Protocol) assure le plus souvent les sessions audio et vidéo. SIP remplace progressivement H323.
SIP est le standard ouvert de VoIP, interopérable, le plus étendu et vise à devenir le standard des télécommunications multimédia (son, image, etc.). Skype par exemple, qui utilise un format propriétaire, ne permet pas l'interopérabilité avec un autre réseau de voix sur IP et ne fournit que des passerelles payantes vers la téléphonie standard. SIP n'est donc pas seulement destiné à la VoIP mais pour de nombreuses autres applications telles que la visiophonie, la messagerie instantanée, la réalité virtuelle ou même les jeux vidéo.
3.2. Principe de fonctionnement
Puisque on choisira le protocole SIP pour effectuer notre travail, on s’approfondira à expliquer les différents aspects, caractéristiques qui font du protocole SIP un bon choix pour l’établissement de la session, les principales caractéristiques du protocole SIP sont :
Fixation d’un compte SIP
Il est important de s’assurer que la personne appelée soit toujours joignable. Pour cela, un compte SIP sera associé à un nom unique. Par exemple, si un utilisateur d’un service de voix sur IP dispose d’un compte SIP et que chaque fois qu’il redémarre son ordinateur, son adresse IP change, il doit cependant toujours être joignable. Son compte SIP doit donc être associé à un serveur SIP (proxy SIP) dont l’adresse IP est fixe. Ce serveur lui allouera un compte et il permettra d’effectuer ou de recevoir des appels quelques soit son emplacement. Ce compte sera identifiable via son nom (ou pseudo).
Changement des caractéristiques durant une session
Un utilisateur doit pouvoir modifier les caractéristiques d’un appel en cours. Par exemple, un appel initialement configuré en (voix uniquement) peut être modifié en (voix + vidéo).
Différents modes de communication
Avec SIP, les utilisateurs qui ouvrent une session peuvent communiquer en mode point à point, en mode diffusif ou dans un mode combinant ceux-ci.
- Mode Point à point : on parle dans ce cas là d’«unicast » qui correspond à la communication entre deux machines.
- Mode diffusif : on parle dans ce cas là de « multicast » (plusieurs utilisateurs via une unité de contrôle MCU – Multipoint Control Unit).
- Combinatoire : combine les deux modes précédents. Plusieurs utilisateurs interconnectés en multicast via un réseau à maillage complet de connexion.
Gestion des participants
Durant une session d’appel, de nouveaux participants peuvent joindre les participants d’une session déjà ouverte en participant directement, en étant transférés ou en étant mis en attente (cette particularité rejoint les fonctionnalités d’un PABX par exemple, où l’appelant peut être transféré vers un numéro donné ou être mis en attente).
Négociation des médias supportés
Cela permet à un groupe durant un appel de négocier sur les types de médias supportés. Par exemple, la vidéo peut être ou ne pas être supportée lors d’une session.
Adressage
Les utilisateurs disposant d’un numéro (compte) SIP disposent d’une adresse ressemblant à une adresse mail (sip:numéro@serveursip.com). Le numéro SIP est unique pour chaque utilisateur.
Modèle d’échange
Le protocole SIP repose sur un modèle Requête/Réponse. Les échanges entre un terminal appelant et un terminal appelé se font par l'intermédiaire de requêtes. La liste des requêtes échangées est la suivante :
• Invite : cette requête indique que l'application (ou utilisateur) correspondante à l'url SIP spécifié est invité à participer à une session. Le corps du message décrit cette session (par ex : média supportés par l’appelant). En cas de réponse favorable, l'invité doit spécifier les médias qu'il supporte.
• Ack : cette requête permet de confirmer que le terminal appelant a bien reçu une réponse définitive à une requête Invite.
• Options : un proxy server en mesure de contacter l'UAS (terminal) appelé, doit répondre à une requête Options en précisant ses capacités à contacter le même terminal.
• Bye : cette requête est utilisée par le terminal de l'appelé à fin de signaler qu'il souhaite mettre un terme à la session.
• Cancel : cette requête est envoyée par un terminal ou un proxy server à fin d'annuler une requête non validée par une réponse finale comme, par exemple, si une machine ayant été invitée à participer à une session, et ayant accepté l'invitation ne reçoit pas de requête Ack, alors elle émet une requête Cancel.
• Register : cette méthode est utilisée par le client pour enregistrer l'adresse listée dans
l'URL TO par le serveur auquel il est relié.
Codes d’erreurs
Une réponse à une requête est caractérisée, par un code et un motif, appelés respectivement code d'état et raison phrase. Un code d'état est un entier codé sur 3 digits indiquant un résultat à l'issue de la réception d'une requête. Ce résultat est précisé par une phrase, textbased (UTF-8), expliquant le motif du refus ou de l'acceptation de la requête. Le code d'état est donc destiné à l'automate gérant l'établissement des sessions SIP et les motifs aux programmeurs. Il existe 6 classes de réponses et donc de codes d'état, représentées par le premier digit :
- 1xx = Information - La requête a été reçue et continue à être traitée.
- 2xx = Succès - L'action a été reçue avec succès, comprise et acceptée.
- 3xx = Redirection - Une autre action doit être menée afin de valider la requête.
- 4xx = Erreur du client - La requête contient une syntaxe erronée ou ne peut pas être traitée par ce serveur.
- 5xx = Erreur du serveur - Le serveur n'a pas réussi à traiter une requête apparemmentcorrecte.
- 6xx = Echec général - La requête ne peut être traitée par aucun serveur.
3.3. Rôle des composants
Dans un système SIP on trouve deux types de composantes, les agents utilisateurs (UAS, UAC) et un réseau de serveurs (Registrar, Proxy)
L'UAS (User Agent Server) représente l'agent de la partie appelée. C'est une application de type serveur qui contacte l'utilisateur lorsqu'une requête SIP est reçue. Et elle renvoie une réponse au nom de l'utilisateur.
L'U.A.C (User Agent Client) représente l'agent de la partie appelante. C'est une application de type client qui initie les requêtes.
Le Registrar est un serveur qui gère les requêtes REGISTER envoyées par les Users Agents pour signaler leur emplacement courant. Ces requêtes contiennent donc une adresse IP, associée à une URI, qui seront stockées dans une base de données (figure 3-1).
Les URI SIP sont très similaires dans leur forme à des adresses email : sip:utilisateur@domaine.com. Généralement, des mécanismes d'authentification permettent d'éviter que quiconque puisse s'enregistrer avec n'importe quelle URI.
Figure 3-1 Enregistrement d'un utilisateur
Un Proxy SIP sert d'être l’intermédiaire entre deux User Agents qui ne connaissent pas leurs emplacements respectifs (adresse IP). En effet, l'association URI-Adresse IP a été stockée préalablement dans une base de données par un Registrar. Le Proxy peut donc interroger cette base de données pour diriger les messages vers le destinataire. La figure 3-2 montre les étapes de l’interrogation du proxy la base de données
Figure 3-2 Principe du protocole SIP
Figure 3-3 Session SIP à travers un proxy
Le Proxy se contente de relayer uniquement les messages SIP pour établir, contrôler et terminer la session (voir figure 3-3). Une fois la session établie, les données, par exemple un flux RTP pour la VoIP, ne transitent pas par le serveur Proxy. Elles sont échangées directement entre les User Agents.
3.4. Avantages et inconvénients
Ouvert, standard, simple et flexible sont les principales atouts du protocole SIP, voilà en détails ces différents avantages :
- Ouvert : les protocoles et documents officiels sont détaillés et accessibles à tous en téléchargement.
- Standard : l'IETF a normalisé le protocole et son évolution continue par la création ou l'évolution d'autres protocoles qui fonctionnent avec SIP.
- simple : SIP est simple et très similaire à http.
- flexible : SIP est également utilisé pour tout type de sessions multimédia (voix, vidéo, mais aussi musique, réalité virtuelle, etc.).
- Téléphonie sur réseaux publics : il existe de nombreuses passerelles (services payants) vers le réseau public de téléphonie (RTC, GSM, etc.) permettant d'émettre ou de recevoir des appels vocaux.
- Points communs avec H323 : l'utilisation du protocole RTP et quelques codecs son et vidéo sont en commun.
Par contre une mauvaise implémentation ou une implémentation incomplète du protocole SIP dans les User Agents peut perturber le fonctionnement ou générer du trafic superflu sur le réseau. Un autre inconvénient est le faible nombre d'utilisateurs : SIP est encore peu connu et utilisé par le grand public, n'ayant pas atteint une masse critique, il ne bénéficie pas de l'effet réseau.
