SIP

Overview

SIP 프로토콜 소개. 원본은 이곳<ref>http://www.nexpert.net/489</ref>에서 확인할 수 있다.

SIP

SIP는 Session Initication Protocol 의 약자로 응용 계층의 시그널링을 담당하는 프로토콜이다. SIP의 이름을 그대로 번역을 하면 "세션 설정 프로토콜"이다. RFC 3261 권고안에 따르면, SIP는 하나 또는 그 이상의 참가자와 멀티미디어 세션의 생성, 변경, 종료에 대한 응용 계층의 프로토콜로 정의한다. SIP에서 정의한 세션은 다음과 같다.

• Internet multimedia conferences (다자간 회의)
• Internet telephone calls (음성 전화)
• Internet video session (영상 전화)
• Multimedia distribution (멀티미디어 분배)
• Subscriptions and Notification for Events (이벤트 구독 및 통지)
• Publications of State (상태정보 배포)

인터넷에서 세션은 폭넓은 의미로 사용되지만, SIP에서는 전화를 걸고 받기 위한 번화번호와 같은 정보를 송수신하는 것을 의미한다.

SIP 패킷 구조

SIP 메시지를 송수신하는 패킷의 구조를 알면 SIP의 특징을 이해할 수 있다. SIP의 패킷 구조는 다음과 같다.

SIP 메시지는 텍스트 기반의 가변 길이로 구성되며 크게 SIP 헤더와 메세지 바디로 나뉜다. 헤더는 편지의 봉투와 같은 내용을 담고 있으며 뒤에 올 메시지 바디의 종류를 표시한다. 메시지 바디에는 필요한 구체적인 사항들이 기술되며 옵션 필드이다.

SIP가 사용하는 전송 프로토콜(Transport Layer)은 TCP(Transport Control Protocol) 또는 UDP(User Data Protocol)이다. 위의 그림에서처럼 일반적인 상황에서는 UDP를 주로 사용하지만, 현재는 Secure IPT나 특정 상황에서 TCP를 많이 사용하며, 사용하는 포트는 SIP는 5060과 5061 포트를 주로 이용한다.

SIP 컴포넌트

SIP 프로토콜이 멀티미디어 통신을 위한 호를 생성 및 종료하기 위해서는 다음의 5가지 기능(Functionality)이 필요하다.

• User Location : 통신에 참가할 단말을 결정
• User Availability : 통신에 참여할 착신측의 통화 가능여부 결정
• User Capabilities : 통신간에 사용될 미디어 및 미디어 파라미터 결정
• Session Setup : 착신측 및 송신측에 세션 파라미터 생성
• Session Management : 세션의 종료 및 전환, 세션 파라미터 변경, 부가 서비스 연동

이 기능들은 SIP 컴포넌트에서 직접 구현된다.

위의 다이어그램은 SIP 통신을 위한 컴포넌트들을 간단히 표시한 것이다. SIP 주요 컴포넌트들을 하나씩 살펴보자.

UA(User Agent)

UA는 User Agent의 약자로 UAC (UA Client)와 UAS (UA Server)를 합쳐서 부른다. UAC는 세션을 시작하는 역할로 접속을 요청을 하며, UAS는 세션을 종단하며 접속 요청 메시지를 수신한다. UA는 다른 UA와 직접 연결을 설정하거나 Proxy/Redirect Server 들의 도움으로 다른 UA와 연결을 설정한다. 통화중인 호의 상태를 실시간으로 관리한다. 따라서, UA는 UAC와 UAS의 역할을 동시에 가지고 있다.

SIP Proxy

호 별로 SIP 컴포넌트들은 UAC의 역할을 하거나 UAS의 역할을 한다. 그러나 SIP Proxy는 호를 종단하지 않고 릴레이만을 하므로 UAC나 UAS의 역할을 수행하지 않는다.

SIP Gateway

Gateway는 관문이라는 뜻으로 서로 다른 이기종망을 연결하는 장비이다. SIP Gateway는 PSTN 전화망과 IP 네트워크를 서로 연결해주는 역할을 한다.

제 3 의 서버

SIP를 지원하는 UA인 전화기가 두 대가 있다고 가정하자. 전화기가 "전화번호와 IP 주소 매핑 테이블"을 가지고 있다고 가정할 경우에 서로 통화가 가능하다. 만일 사용자가 전화기의 IP 주소를 알고 있다고 할 경우에도 통화를 가능할 것이다. 그런데, 전화기가 두 대가 아닌 수천/수만 대일 경우를 생각해보자.

모든 전화기가 "전화번호와 IP 주소 매핑 테이블"을 가지고 있으면 통화가 가능하다. 그러나, 현실적으로 전화기가 컴퓨터 수준으로 성능이 증가해야 되는 단점과 IP 주소가 바뀔 때마다 다른 전화기에 정보를 업데이트 해주어야 하므로 현실적으로 불가능하다. 이런 관리적인 요소를 해결할 수 있는 방법은 제 3의 서버가 "전화번호 IP 주소 매핑 테이블"을 가지고 있고, 모든 전화기들이 IP 주소가 변경될 때 마다 업데이트를 하고, 통화 시도시에 제3 의 서버에게 IP 주소를 물어보면 된다.

관리적인 요소들로 구분한 제3 의 서버는 다음과 같이 분류된다.

Registrar Server(등록 서버)

일반적으로 전화기들은 부팅 시에 자신이 획득한 IP 주소나 SIP URI 정보를 Registrar Server 에 등록한다. Registrar Server는 전화기로부터 받은 SIP Register 메시지를 기준으로 데이터베이스에 저장한다.

Registrar Server는 저장된 정보를 바탕으로 Proxy Server로 부터 요청에 응답하지만 SIP 메시지를 직접 처리하지는 않는다. Registrar Server의 기능을 이용하여 Presence (상태정보)의 정보를 생성할 수 있다.

Proxy Server

Proxy Server는 전화기(UA)로부터의 수신한 접속 요청 메시지를 추가/변경/삭제할 수 있다. 즉, 전화기가 1001 전화번호로 통화를 시도하는 SIP INVITE 메시지가 도착하면, Proxy Server는 Registrar Server에 1001의 IP 주소를 문의한 후에 1001 전화기로 메시지를 전달한다. 또한 과금(Billing)을 위한 CDR(Call Detail Record)정보 등을 유지한다.

Redirect Server

Proxy Server는 통화 연결을 위한 SIP INVITE ㅁ세지리르 목적지로 직접 전달해주는 것과 달리 Redirect Server는 메시지를 전송한 UAC로 목적지를 3xx redirect 메시지로 알려준다. Redirect 메시지를 받은 UAC는 수신한 목적지 주소를 가지고 새로운 세션을 열어서 통신을 시도한다.

통시사와 같은 대규모 VoIP망을 지원하는 IP PBX의 경우에는 Registrar Server, Proxy Server, Redirect Server를 따로 구축하기도 하지만, 일반 기업용 IP PBX는 한 서버에 모두 구현한다. 따라서, VoIP 엔지니어들은 IP PBX 내에서 각 컴포넌트를 따로 구분하지 않는다.

B2BUA의 이해

SIP는 UA(User Agent)간의 통신으로 클라이언트 서버 기반 프로토콜로 UAC(User Agent Client)와 UAS(User Agent Server)간 통신을 다룬다. SIP Proxy는 옵션 장비로 다수의 UA간의 통신을 편리하게 해주는 역할을 수행하지만, UA가 보내는 SIP 메시지 전체를 수정/변경/삭제할 수 없고, ㅌ그정 헤더를 삽입하거나 제한된 수정이 가능하다. 따라서 SIP Proxy는 기업에서 사용되는 수많은 부가 기능을 구현하거나 서로 다른 프로토콜간 연동을 하기 위해서는 부족한 장비이다.

따라서, IP PBX는 SIP Proxy가 제공하는 것보다 더 ㅁ낳은 부가 기능, 직접적인 코덱협상, CAC, VoIP 프로토콜 간 상호연동 등의 기능을 수행하기 위해 B2BUA로 ㄱ배라된 경우가 많다. B2BUA는 Back-to-Back User Agent의 준말로 UAC 역할과 UAS의 역할을 동시에 수행한다는 의미이다.

B2BUA가 구현된 IP PBX와 SIP Proxy로 구현된 IP PBX의 차이점은 다이얼로그 구성에서 차이가 난다. 같은 Call ID를 가지는 하나의 트랜잭션 단위가 다이얼로그를 형성한다. 아래 그림에서 왼쪽 전화기에서 INVITE를 보내면, 오른쪽 전화기가 200 OK로 응답하는 하나의 트랜잭션 단위이다. SIP Proxy 서버는 SIP 메시지의 헤더와 바디 부분을 변경하지 않고 Via 헤더나 Route 헤더 등을 삽입하거나 제거하는 일을 하면서 실제 다이얼로그에 영향을 미치지 않는다.

B2BUA 로 동작하는 IP PBX는 UAC인 전화기에서 보낸 INVITE를 종단하는 UAS로 동작하여 다이얼로그를 종단하고, 다시 UAC의 역할을 수행하여 착신 전화기에 INVITE 메시지를 새롭게 생성하여 전송한다.

B2BUA 로 구성된 IP PBX의 장점은 다음과 같이 요약할 수 있다.

• 다양한 부가 서비스 구현이 용이함.
• 이기종 프로토콜간 연동 지원

발신 전화기는 SIP로 수신 전화기는 H.323으로 통신이 가능하며, 미디어는 직접 전화기간에 전달된다.

• 코덱 변환 지원

하나의 통화에서 LAN 상에서는 G.711로, WAN 상에서는 G.729로 통신할 수 있어 대역폭 관리 및 정책 설정이 용이하다.

References

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