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1、南京邮电大学实 验 报 告实验名称VOIP呼叫过程及SIP消息分析课程名称 通信网基础班级学号B11010224姓 名 郦烜杰开课时间 2013/2014学年， 第 2 学期 VOIP呼叫过程及SIP消息分析一、 实验原理1.VOIP网络构成SIP SERVERSIP SERVERSIP SERVER2用于网络电话呼叫的协议结构SIPVoice MeadiaG.711/G.723.1RTP/RTCPUDPIPEtherNet二、 实验目的1、学习VOIP原理，了解PC-PC方式VOIP网络的构成、呼叫模式以及信令的过程。2、学习使用Ethereal这种协议分析软件，用它来考察实际系统中传送的分
2、组。三 实验准备1. 硬件部分：校园网、PC（带耳麦）2. 软件部分： SIP UA : 可从网上任选一款下载并安装，也可以选择老师提供的UA软件 WinPcap 3.1(它是WIN32 平台上网络分析和捕获数据包的链接库，其功能相当于Linux/BSD/UNIX 平台下的Libpcap 库文件) Ethereal:0.10.14四 实验步骤和要求1. 下载并安装SIP UA，并做相应设置（域名、IP、端口等等），并记录进实验报告；也可以选择Windows Messenger或SKYPE，进行用户注册，并记录过程；2. 通话，呼叫另一个用户的通话，记录通话过程中语音质量，包括延时和回声；3.
3、安装WinPcap 3.1；4. 安装并启动Ethereal，开始抓包（设置）;如下图所示，点击对应具有IP地址的一栏的Capture图标此时抓包过程开始，点击Stop将停止抓包，具体如图：5. 重新呼叫另一个用户，开始通话5.1 做被叫的呼叫过程作为被叫时，当对方呼叫本机时，点击如下图标进行接通/断开：5.2 本机做主叫的呼叫过程：1. 同样进入如下界面开始抓包：2. 输入对方的IP地址(192.168.199.209)，开始呼叫 值得注意的是，当选择线路1时提示线路正忙，所以最终选择了空闲的线路2进行通话，如图所示：6.获取并分析SIP信令流和语音媒体流,记录在报告中，具体要求： 6.1分
4、析并记录呼叫建立、呼叫忙、呼叫结束的信令过程。 6.1.1.本机做被叫的信令流程(由192.168.199.209呼叫192.168.199.151) 1.完整的信令流程十分复杂，如下图所示：2. 筛选出基于SIP协议完成的信令流程如下图所示，发现主要信令流程有以下五个部分： IP地址为192.168.199.209的主机向192.168.199.151发起呼叫请求(Invite)， 对方振铃(Ringing)；被叫接听后回送Status(200OK)命令；主叫送ACK消息，通话开始；被叫挂断，回送BYE消息；主叫收到BYE消息后，送200OK消息，通话结束。3. 相对应的流程图如下所示：4.
5、 以本机作为被叫呼叫过程中的BYE消息为例，可以看出此次呼叫的source port 为55708，dst port 为12417，length为365，call-id如图所示：6.1.2 本机做主叫的信令流程(由192.168.199.151呼叫192.168.199.209)1. 完整的信令流程如图所示：2.筛选出基于SIP协议的信令流程。一开始因为IP地址输入有误，正确的地址应为192.168.199.209，而输入了192.161.199.209，故呼叫失败，从图中也可以看出一开始都是请求信令消息Request，说明对方无应答。当IP地址输入正确时，其信令流程为： IP地址为192.1
6、68.199.151的主机向192.168.199.209发起呼叫请求(Invite)， 对方振铃(Ringing)；被叫接听后回送Status(200OK)命令；主叫送ACK消息，通话开始；被叫挂断，回送BYE消息；主叫收到BYE消息后，送200OK消息，通话结束。3. 对应的信令流程图如下所示：4. 以主叫呼叫过程中的ACK消息为例，可以看出此次呼叫的source port 为57886，dst port 为12417，length为365，call-id如图所示：6.2分析媒体流（语音包） 6.2.1本机做被叫捕获的RTP包 从图中可以看出，该数据包是从192.168.199.209发送
7、给192.168.199.151的，Src port为11804，Dst port为16894，length为92，G723的最高速率为6.3kb/s.6.2.2本机做主叫捕获的RTP包 从图中可以看出，该数据包是从192.168.199.151发送给192.168.199.209的，Src port为47450，Dst port为9588，length为92，Time=1195342349，G723的最高速率为6.3kb/s.五.其它在本次实验中，我学习了SIP PHONE，Ethereal和WinCAP软件的使用，其中Ethereal一定要搭配WinCap使用才行，不然运行抓包时会报错。在
8、实验过程中，我对整个通话的呼叫过程有了更加深刻的了解，知道了一个简单的通话是需要很多协议共同完成的，不仅仅是我们所学习熟悉的SIP、UDP等协议。除此之外，每一条信令消息也包含许多内容，最重要的就是源和目标IP地址，Src port和Dst port，以及Length等参数。最后感谢老师和同学在实验过程中的帮助！六、思考题1、说明本次实验中网络电话呼叫的协议结构。答： 协议结构图：SIPVoice MediaG.711/G.723.1RTP/RTCPUDPIPEtherNet 其中第一层属OSI物理层和数据链路层协议，第二层属于网络层（IP网际层）协议，第三层属于传输层（IP电话（VOIP）采
9、用UDP作为传输层协议）协议，第四层属于应用层协议（用G.711/G.723.1标准进行语音的压缩编码，用RTP/RTCP协议进行实时传送和控制，用SIP协议）。SIP（会话起始协议）用于单个用户加入点到点或单播会话的协议。G.711在48、56和64kbps通路上3.1kbps带宽的音频编码。MOS为4.4。G.723G.723.1在5.6和6.3kbps通路上3.1kbps带宽的音频编码。MOS分别为3.6，3.4。RTP（实时传送协议）IETF RFC1889，应用层的实时端到端传输协议。RTCP（RTCP控制协议）IETF RFC 22052209，允许对无连接的数据流进行网络资源预留
10、的信令协议。2、 SIP协议有哪三种呼叫模型？在你实验的过程中，采用哪种呼叫方式？ 答：SIP支持三种呼叫方式：由UAC向UAS直接呼叫;由UAC进行重定向呼叫（在重定向服务器辅助下呼叫）;由代理服务器代表UAC向被叫发起呼叫（通过代理服务器转发呼叫）。 SIP通信采用客户机和服务器的方式进行。客户机和服务器是建有信令关系的两个逻辑实体（应用程序）。前者向后者构建、发送SIP请求,后者处理请求, 提供服务并回送应答。SIP IP 电话系统的呼叫路由过程是先由用户代理发起和接收呼叫，再由代理服务器对呼叫请求和响应消息进行转发，然后注册服务器接受注册请求并更新定位服务器中用户的地址映射信息。3、
11、说明RTP报文头部开销的含义和作用。答：V 版本。识别 RTP 版本。P 间隙（Padding）。设置时，数据包包含一个或多个附加间隙位组，其中这部分不属于有效载荷。 X 扩展位。设置时，在固定头后面，根据指定格式设置一个扩展头。 CSRC Count 包含 CSRC 标识符（在固定头后）的编号。M 标记。标记由 Profile 文件定义。允许重要事件如帧边界在数据包流中进行标记。Payload Type 净荷类型。识别 RTP 有效载荷的格式，并通过应用程序决定其解释。Profile 文件规定了从 Payload 编码到 Payload 格式的缺省静态映射。另外的 Payload Type
12、编码可能通过非 RTP 方法实现动态定义。 Sequence Number 序列号。每发送一个 RTP 数据包，序列号增加1。接收方可以依次检测数据包的丢失并恢复数据包序列。 Timestamp 时间戳。反映 RTP 数据包中的第一个八位组的采样时间。采样时间必须通过时钟及时提供线性无变化增量获取，以支持同步和抖动计算。 SSRC 同步源标识。该标识符随机选择，旨在确保在同一个 RTP 会话中不存在两个同步源具有相同的 SSRC 标识符。 CSRC 贡献源标识符。识别该数据包中的有效载荷的贡献源。Payload 净荷（也即有效载荷），为RTP报文中真正的需要传送给对端的信息部分，而其余的均为R
13、TP报文头部开销。4、 在IP网络上的传输话音，如何保证端到端的延时？答：端到端的延时包括编、解码造成的延时，打包与解包的延时及网络传送延时。时延抖动因网络引起。时延是处理和传输导致数据不能按时到达的延迟，是影响流媒体数据传输的一个主要因素。话音信号在端到端传输过程中受到的时延迟滞通常包括：编解码器引入的时延、打包与解包的时延、去抖动时延、承载网上的传输节点中排队、服务处理时延。（网络传送延时）。这些时延累计的总和将影响话质，导致回声干扰和交互性的劣化。可以通过设定IP优先级、路由选择、RED（随机早期检查）等技术来缩短IP网络的时延。其技术说明如下： IP优先级是指对每个数据包的级别进行分类，不同级别的数据包在网络进行预留带宽分配、通过顺序、时延抖动、丢包等方面处理时，所受到的待遇不同，这样可以确保语音这样对实时性要求比较高的数据包优先传输，以提高传输质量。 选择合适的路由绕过那些负载过重的路由器，直接连到主干网进行传输。 当网络拥挤发生拥塞时，RED（随机早期检查）就优先丢弃一些对话音影响较小的数据包，并让终点站降低传输速率，避免路由器或交换设备缓冲区溢出。3
