下面我们通过一个简单的场景例子来简单介绍一下 SIP 协议是如何建立、修改和控制多媒体会话的。这个事例介绍 SIP 的基本功能：用户定位、单方请求通信、通过协商会话参数建立会话和解除会话连接。
Tom 和 Jerry 是非常好的伙伴，Tom 现在法国留学，快放暑假了，需要给在美国的伙伴 Jerry 打一个电话确定日程来接机。Tom 在他的 PC 上使用一个 SIP 的应用程序呼叫 Internet 上另一个 SIP 电话用户 Jerry。
1. 注册过程 :
SIP 会话初始化协议的注册过程是建立用户当前 IP 地址与用户统一资源标识符之间的对应关系。首先，Tom 和 Jerry 的 SIP 应用程序或者硬件设备，需要在网络中注册。当登录 SIP 应用程序或硬件设备时，终端在网络中的注册过程会自动完成。若使用 SIP 应用程序，其已经于网络建立 IP 连接，若是硬件终端设备首先需要与网络建立连接，例如在 GPRS 情况下，终端与网关支持节点之间建立一个专用或通用的信令 PDP 上下文与网络建立连接。之后终端需要知道代理呼叫会话控制功能（P-CSCF）的地址。P-CSCF 是终端向网络中发送所有 SIP 消息的惟一入口。该实体在注册过程中用于 SIP 出站代理，注册完成后服务于所有其他 SIP 信令。该地址可以预先配置，在没有配置的情况下，终端可以在建立的通用或专用 PDP 信令上下文的过程中请求该地址。
Tom 的终端首先会生成一个 REGISTER 请求，该请求中的相关信息从 Tom 的用户标识模块 (USIM) 的 IP 多媒体服务标识模块（ISIM）中获取。请求经过 P-CSCF 和 I-CSCF（问询呼叫会话控制功能）为 Tom 指定一个 S-CSCF（服务呼叫会话控制功能）。S-CSCF 负责根据请求信息建立用户标识与终端 IP 地址的对应绑定关系。
清单 1. 构造的 REGISTER 消息
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REGISTER sip: telcomx.tel.com SIP2.0
Via:SIP/2.0/UDP[4444::2:3:4:5];branch=xo93sle
Route: sip:[5555::a:f:f:e];lr
Contact:<
sip:
[4444::2:3:4:5]>;expires=600000
Call-ID: apb304a94sslfeiasle93aj11
Authorization:Digest username="[email protected]",
realm="telcomx.tel.com",
nonce="",
uri="sip:telcomx.tel.com",
response=""
CSeq: 25 REGISTER
Content-Length:0
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该消息中 Route 标识请求路由的下一节点；Contact 中定义了 IP 地址与 SIP 统一资源标识符的绑定持续时间；Call-ID 和 CSeq 消息头惟一标识本次事务。注册消息经 P-CSCF 发送到 I-CSCF，I-CSCF 是 Tom 所在归属网的入口，接收 Tom 终端发起的每一次注册请求。I-CSCF 查询 HSS 服务器，根据请求中标识的需求能力，选择一个合适的 S-CSCF 为用户提供服务，并将请求发送到该 S-CSCF 节点上。
S-CSCF 返回 401（未授权）响应要求 Tom 进行认证，则 Tom 的终端将发送第二个 REGISTER 请求，第二个请求包含相同的有关注册信息，并经过的路由与第一个 REGISTER 的路由完全相同。但是第二个 REGISTER 产生一个新的 Call-ID、Cseq 号码、branch 参数以及一个新的 From 标签，并且该 REGISTER 请求会带入新的安全认证标签信息。
清单 2. 构造带有认证信息的 REGISTER 消息
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REGISTER sip: telcomx.tel.com SIP2.0
Via:SIP/2.0/UDP[4444::2:3:4:5];branch=u2x9s7
Route: sip:[5555::a:f:f:e];lr
Contact:<
sip:
[4444::2:3:4:5]>;expires=600000
Call-ID: apb304a94sslfaser2le93aj22
Authorization:Digest username="[email protected]",
realm="telcomx.tel.com",
nonce="A34Cm+FVa73YTUGpGMBIs34P,algorithm=AKAv1-MD5",
uri="sip:telcomx.tel.com",
response="6629fac4969a87854152369874c43fd1"
CSeq: 47 REGISTER
Content-Length:0
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注意，第二次注册请求会填写相应的认证密钥信息。认证过程成功，S-CSCF 将对 Tom 进行注册。即 S-CSCF 创建一个绑定关系，绑定 To 消息头中公共用户标识和 Contact 中的 IP 访问地址。随后 S-CSCF 向终端发送响应。
清单 3.REGISTER 消息的响应
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SIP/2.0 200 OK
Via:SIP/2.0/UDP icscf1.tel.com;branch=21ksi9
Via:SIP/2.0/UDP pcscf1.tel.com;branch=2x7as2
Via:SIP/2.0/UDP[4444::2:3:4:5];branch=u2x9s7
Contact:<
sip:
[4444::2:3:4:5]>;expires=600000
Service-Route:sip:[email protected];lr
Call-ID: apb304a94sslfaser2le93aj22
CSeq: 47 REGISTER
Content-Length:0
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S-CSCF 将自己的访问地址通过 Service-Route 消息头返回给终端，该响应送回的路径是所有接收过 REGISTER 请求的 CSCF，因为各个 CSCF 在接收 REGISTER 时都把自己的地址放在了 Via 消息头的顶端。这时终端注册已经成功。
图 5. SIP 注册流程
2. 会话建立：
Tom 通过 Jerry 的 SIP 标识呼叫 Jerry，这个统一资源标识符称作 SIP URI。SIP URI 很像一个 E-mail 地址，典型的统一资源标识符包括一个用户名和主机名。假设 Jerry 的统一资源标识符为 sip: [email protected]。主机名 california.tel.com 是 Jerry 的本地 SIP 服务供应商即 Jerry 的归属域。Tom 使用自己的统一资源标识符发送请求。Tom 的统一资源标识符：sip: [email protected]。其中 telcomx.tel.com 是 Tom 的 SIP 服务供应商。
Tom 的软电话发送一个含有 Jerry 的统一资源标识符地址的 INVITE 请求。INVITE 是 SIP 的一个请求，其用于请求方发起请求希望服务方应答。建立会话的过程主要有以下几步：
使用 Jerry 的统一资源标识符创建 INVITE 请求；
在 Contact 消息头中设置自己的访问 IP 地址与端口号，确保对端 Jerry 所有的响应都能直接发回到该终端；
将注册过程中所存储的 S-CSCF 访问地址信息添加到消息的 Route 中，这样避免每次发送 SIP 请求需要通过 I-CSCF 查找 S-CSCF 的开销；
将出站代理 P-CSCF 的访问地址也添加到 Route 消息头顶端生成消息路由；
请求按照 Route 顶端地址发送到出站代理 P-CSCF 上，去除 Route 中标识自己的访问条目，在 Record-Route 和 Via 中添加 P-CSCF 访问条目，确保请求的响应路由能够返回到自身节点。转发 INVITE 请求到 Route 定义的下一个节点；
请求发送到 S-CSCF 节点上，首先去除 Route 中标识自己的访问条目，将 S-CSCF 访问条目添加到 Record-Route 和 Via 中，查询 DNS 服务获得用户 Jerry 的 SIP URI 所归属的域，将请求转发到 Jerry 所归属域的 I-CSCF 节点上；
在 Jerry 归属域的 I-CSCF 节点上，首先添加自己的访问条目并将该访问条目添加到 Via 消息头中，查询 SLF 获取 Jerry 的 HSS 服务器地址，并查询 HSS 获取与用户 Jerry 相绑定的 S-CSCF 节点访问地址，将 INVITE 请求转发到该 S-CSCF 节点上；
请求到达 Jerry 归属域的 S-CSCF 节点上，首先从路由 Route 消息头中删除标识自己的访问条目，在 Record-Route 中添加该访问条目，将用户 Jerry 的统一资源标识符替换为注册的联系地址，转发请求到下一个节点；
消息到达 Jerry 的 P-CSCF 代理节点上，其转发请到用户 Jerry 的 IP 地址上；
这时 INVITE 请求已经到达用户 Jerry 的终端上，该终端设备保存 Tom 的 Contact 消息头，生成相应响应信息，并设置响应 Contact 消息头为 Jerry 终端的 IP 地址 / 端口，将 Record-Route 和 Via 消息头复制到响应中，并基于 Via 消息头发送响应；
当响应到达用于 Tom 终端时，Tom 终端也会保存用户 Jerry 的 Contact 信息，这样双方都知道对方直接访问的 IP 地址和端口，之后可以直接发送请求到对方终端了。
图 6. SIP 会话建立路由过程
清单 4.INVITE 请求
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INIVTE sip:[email protected]
Via: SIP/2.0/UDP[4444::2:3:4:5];branch=8ulse1
Route:<
sip:
[5555::a:b:c:d];lr>
Route:<
sip:telcomx
@scscf1.tel.com;lr>
Contact:<
sip:
[4444::2:3:4:5]:1537>
Call-ID: apb03a0s09dkjdfoaidy49555
CSeq: 1 INVITE
Max-Forwards: 70
Content-Length:183
（必须的空行）
（SDP 请求消息体）
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清单 5. 183“会话进行中”响应
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SIP/2.0 183 Session in Progress
Via: SIP/2.0/UDP scscf2.california.tel.com;branch=12fd3
Via: SIP/2.0/UDP icscf2.california.tel.com;branch=24re3
Via: SIP/2.0/UDP scscf1.tel.com;branch=64w32
Via: SIP/2.0/UDP pcscf1.tel.com;branch=412d2
Via: SIP/2.0/UDP[4444::2:3:4:5];branch=8ulse1
Route-Route:<
sip
pcscf2.california.tel.com;lr>
Route-Route:<
sip
scscf2.california.tel.com;lr>
Route-Route:<
sip
scscf1.tel.com;lr>
Route-Route:<
sip
pcscf1.tel.com;lr>
Route:<
sip:telcomx
@scscf1.tel.com;lr>
Contact:<
sip:
[4444:5:6:7:8]:1078>
Call-ID: apb03a0s09dkjdfoaidy49555
CSeq: 2 183
Max-Forwards: 70
Content-Length:165
（必须的空行）
（SDP 请求消息体）
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Tom 发送 INVITE 请求后需要等待 Jerry 的响应，如果等待超时则需要重传一个 INVITE 请求，如果 128 秒后仍收不到响应，就宣告本次会话建立失败。例如本例中该呼叫漂洋过海，因此到达 Jerry 终端可能超过超时等待时间，为了避免 Tom 终端频繁地重发 INVITE 请求，P-CSCF 收到 INVITE 请求后，返回一个 100 Trying 临时响应。这表明现在开始 P-CSCF 负责 INVITE 的重传工作，以此类推。
图 7. SIP 会话信号流程图
3. 会话媒体参数协商：
Tom 终端在发送第一个 INVITE 请求中带有一个 SDP 的消息体，该消息体描述 Tom 希望在本次会话中使用的所有媒体参数信息，包括媒体类型、各类媒体支持的编码解码类型；在 Jerry 终端的第一个响应中会带入 INVITE 请求的 SDP 消息体应答，可能拒绝某些提议的媒体类型，缩减媒体编码解码类型，仅剩下双方都支持的编码解码。Tom 终端收到第一个应答后，其必须最终决定使用哪种编码解码类型，并给被叫方发送 PRACK 消息，将第二个 SDP 媒体协商参数消息发出，确定在本次会话中每种媒体类型采用的惟一编码解码类型。Jerry 终端接受第二次提议并返回一个确认应答。
图 8. 会话协商信号流程图
通过会话媒体协商，双方商定最终使用的媒体参数建立媒体连接，实现通话。
4. 会话的释放：
Tom 和 Jerry 通话完毕，这是 Jerry 会按下终端设备的红色挂机按钮断掉呼叫。这是他的终端生成一个 BYE 请求，沿着与其他请求相同的路由发送给 Tom 的终端，同时还会释放本次会话建立的媒体 PDP 上下文。Tom 的终端收到该请求后也会立刻释放它的 PDP 上下文，同时向 Jerry 终端返回一个 200(OK) 的响应来应答 BYE 请求。注意路径的 CSCF 和所有的 AS 都会清除与本次会话有关的所有会话状态和信息。
清单 6. BYE 请求
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BYE sip:[4444::2:3:4:5] SIP/2.0
Route:<
sip:pcscf2.california.com
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Route:<
sip:scscf2.california.com
;lr>
Route:<
sip:scscf1.tel.com
;lr>
Route:<
sip:pcscf1.tel.com
;lr>
Call-ID: w273alskdjb732s07yad22
CSeq: 15 BYE
Max-Forwards: 70
Content-Length:0
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从上述报文可以看到 From 和 To 消息头的信息互换了，因为本次消息是从用户 Jerry 一方发出的。
图 9. SIP 会话释放流程图
