1.1學習VOIP軟體X-Lite的使用；

1.2學習SIP協議的工作流程；

1.3瞭解VOXALOT的工作機制；

1.4練習使用wireshark抓包軟體；

1.5利用wireshark抓包軟體分析SIP協議的通訊過程

PC： win7；

CPU： Intel Core2

記憶體：2G；

主頻：2.0GHz

wireshark: v 1.2.6

VOIP軟體 ：X-Lite Version 3.0 build 56125

3.1概念簡述：

.SIP：會話發起協議(Session Initiation Protocol)是一個應用層的信令控制協議。用於建立、修改和釋放一個或多個參與者的會話。這些會話可以好似

SDP：會話描述協議（Session Description Protocol或簡寫SDP）描述的是流媒體的初始化引數。此協議由IETF發表為 RFC 2327。

RFC：Request For Comments (RFC)，是一系列以編號排定的檔案。檔案收集了有關因特網相關資訊，以及UNIX和因特網社群的軟體檔案。目前RFC檔案是由Internet Society（ISOC）所贊助發行。基本的因特網通訊協定都有在RFC檔案內詳細說明。

.RTP：實時傳送協議（Real-time Transport Protocol或簡寫RTP）。RTP協議詳細說明了在網際網路上傳遞音訊和視訊的標準資料包格式。它一開始被設計為一個多播協議，但後來被用在很多單播應用中。RTP協議常用於流媒體系統（配合RTSP協議），視訊會議和一鍵通（Push to Talk）系統（配合H.323或

.RTCP：實時傳輸控制協議（Real-time Transport Control Protocol或RTP Control Protocol或簡寫RTCP）是[[實時傳輸協議|實時傳輸協議（RTP）]]的一個姐妹協議。RTCP由RFC 3550定義（取代作廢的RFC 1889）。RTCP為RTP媒體流提供通道外（out-of-band）控制。RTCP本身並不傳輸資料，但和RTP一起協作將多媒體資料打包和傳送。RTCP定期在流多媒體會話參加者之間傳輸控制資料。RTCP的主要功能是為RTP所提供的服務質量（Quality of Service）提供反饋。

A．SIP通訊概述：

B.SIP客戶端註冊過程

剛啟動X-Lite的時候，X-Lite會將本地號碼註冊到相應的域名伺服器上。註冊過程如下圖所示：

N

C.SIP會話發起

我們假設Alice向Bob發起會話請求，則過程如下圖所示：

圖(4) 會話發起過程

a)Alice首先發起一個INVITE資料包到其代理伺服器，如上圖中INVITE F1；每個INVITE資料包包頭含有如下資料域：

圖(5)INVITE資料包包含域

lVia：Alice用來接收響應包的終端地址。因為，在SIP協議中，是允許主叫方重定位此次通話的。也即是，可以允許主叫方用A手機撥打C的號碼，但是卻通知C將資訊傳到B手機。該域中還包括一個branch，用來標識此次互動。

lMax-Forwards：該域表示包被允許傳送的最大通訊距離

lTo：被叫方的ID

lFrom：主叫方ID

lCall-ID：基於”To”和”From”的會話ID。和前兩者共同標識一個唯一的會話

lCSeq：標識在一次會話中request傳送的個數

lContact：標識資料包發起者

lContent-Type：標識資料包內容的型別

lContent-Length：標識資料包內容的長度

b)Alice的代理端收到Alice的請求之後，會要求Alice對自己的身份進行認證。

這個認證過程如下圖所示：

c)Alice的代理端將INVITE路由到Bob的代理端，並返回一個100 Trying資料包

代理端通過INVITE資料包中的”To”域，獲取到INVITE的下一個目的地址，即Bob的代理端。然後將該資料包轉發出去。而後，再向自己的上一跳返回一個100 Trying資料包，通知Alice，連線正在建立中。

d)Bob的代理端將INVITE轉發給Bob，並返回100 Trying資料包

Bob的代理端在收到INVITE後，通過本地資料庫查詢到Bob，然後將該INVITE資料包發給Bob。同時返回一個100 Trying資料包給上一跳。

e)Bob接受Alice的呼叫，並返回180 Ring和200 OK 資料包到Alice

Bob收到從自己的代理端來的INVITE並開始響鈴。同時，將響鈴訊號傳送給代理端，代理端。之後，該Ringing包將沿著INVITE的逆向路徑到達Alice。如果，Bob在接到響鈴後，接聽電話，那麼Bob的客戶端將傳送一個200 OK包，該包到達Alice的路徑和上面的Ringing資料包的路徑一樣。此時連線其實已經建立起來。

f)Alice返回ACK確認，從而建立起連線

Alice收到相應的200 OK包之後，將向Bob返回一個ACK包進行確認。到此，該連線正式建立起來。

D.SIP通話過程

在建立起會話之後，通訊雙方通過各自的代理伺服器進行通訊。通訊的內容則採用一種稱作RTP的協議來傳輸。通訊的內容：可以包括語音、視訊和電子郵件。

E.SIP會話結束

會話結束動作可以由通訊雙方中的任何一端發起。會話結束動作由資料包BYE標識。一旦某個使用者收到BYE包，那麼就會返回一個ACK資料包，從而徹底中斷連線

a)去官網下載wiresharp軟體

b）執行安裝程式，即可完成安裝

a)去官方網站下載X-Lite

http://www.counterpath.com/x-lite.html

b)執行下載好的安裝程式，即可完成安裝。

為了使得我們能夠順利利用X-Lite進行免費通話，我們需要到VOXALOT去註冊賬號。該賬號的作用類似於我們的手機號碼。

本次實驗中，我註冊的賬號為：198772 伺服器為：us.voxalot.com

Display Name: 本地顯示使用者名稱

User Name: 申請的賬號名

Password: 賬號對應的口令

Authorization user name: 採用預設(空白)

Domain: 伺服器端域名

proxy: 代理端域名

Dialing plan: 採用預設設定

u執行wireshark，啟動wireshark,設定正確的抓包規則，開始抓包.

u撥打對方電話，進行通話

獲取對方的號碼之後，按照正常撥打電話的流程即可完成電話的撥打。

u結束通話，分析資料包

在結束通話之後，停止wireshark抓包動作。在Filter域中輸入”sip”。

5.3區域網內註冊成為sip Server並分配分機

啟動minisipserver，自動將伺服器ip配置為當前主機ip，並分配四個分機100，101，102，103

使用者100和101註冊成功，miniSipServer的MySql資料庫中自動記錄使用者100和101的ip地址，便於在以後的通訊中查詢102使用者的地址。

使用者註冊過程中抓包如下：

5.5區域網內作為分機與另一註冊過的分機通話

在結束通話之後，停止wireshark抓包動作。在Filter域中輸入”sip”。

6.1客戶端向伺服器端註冊

從上圖中可以看出，客戶端在啟動的時候，會主動向伺服器端註冊。註冊過程如下：

a) 客戶端向伺服器端傳送Request REGISTER資料包，請求註冊，該包的SIP頭如下：

b) 伺服器端需要客戶端出示證明，因此針對上面的註冊包，返回一個401包；

c) 客戶端再次向伺服器端發起Request REGISTER資料包，請求認證，其SIP頭如下：

從上面兩幅圖中可以看出，第二次申請認證的資料包中，明顯多了一個Authorization域。

d)針對上面的申請，伺服器端返回一個Status 200 OK包，表示通過認證。

e)註冊成功後，客戶端向伺服器端查詢當前的連線狀況，因此傳送Request SUBSCRIBE

f)同樣伺服器端要求客戶端再次出示“證件”，於是傳送了Status: 407 Proxy Authentication Required

g)客戶端再次發起查詢資料包，並在其中新增相應的認證，如下圖所示：

6.2客戶端之間建立連線

從上面的資料可以看出通訊流程：

a) 客戶端向伺服器端傳送Request INVITE資料包，請求和198771建立連線

b) 伺服器端轉發相應的INVITE資料包(上圖中沒反映出來)，並且向客戶端返回一個100 Trying資料包

c) 當被呼叫端發出Ring信後號，代理端再返回相應的Ring資料包

d) 當被呼叫端接受呼叫後，發出Status 200 OK資料包，並被代理端轉發到客戶端

6.3客戶端之間通訊

當經過上述步驟，建立連線之後，就開始雙方的通訊過程。通訊過程中使用RTP協議進行通訊資料的傳送。

上圖中所示即為雙方通訊過程。其中111.186.57.199為主叫伺服器IP；111.186.57.3為被呼叫客戶端IP。

通過和上面連線建立時的圖片相比較，可以發現，當經過代理端建立連線之後的通話資料包將不再通過代理端傳輸，而是直接在通話雙方之間傳輸。這個是非常合理的，因為雙方經過連線建立過程已經相互得知對方的IP地址，因此就沒有必要再通過伺服器端來傳送資料包。這樣使得通話的實時性更加可靠。

由於使用miniserver的sip協議過程與上述過程大致相似，本論文中不進行詳細分析。

6.4通話音訊還原

WireShark自身就整合有語音播放器，可以播放通話中的語音資訊。(之前的VoIP介面點選Player進入，解碼後如下圖所示)

圖12.WireShark Player

此外，通過WireShark強大的功能與相關格式轉換工具Cool Edit，我們能夠成功地將儲存在RTP報文中的語音資訊還原。

具體為選取通話中的RTP報文，進入Telephony->RTP->Stream Analysis。

圖13.Stream Analysis工具

然後將之通過Save payload轉化為.raw格式的音訊檔案，最終通過Cool Edit軟體進行格式轉換，轉換成wav格式。

在試驗過程中，我發現通過wireshark自帶的Telephony功能，只能夠將抓獲的通話資料包還原，但是不能播放還原之後的資料包中的聲音，只有當X-lite開啟record功能時，才能正確擷取資料包中的聲音。然而當我做完實驗，與別人交流時，卻發現有些同學在做實驗時，X-lite沒有開啟record功能也能正確擷取資料包中的聲音，該問題是我大為困惑。後來仔細比對之後，才明白是軟體問題。雖然X-lite和3CX Phone的Server-Client軟體都能成功地進行VOIP電話，然而WireShark進行報文擷取及報文分析過程中，雖然能夠識別SIP協議的相關報文，並能作出流程圖，但卻無法識別具體通話中所使用的RTP。在WireShark中顯示“Unknown RTP version”，可能是X-Lite使用的RTP版本與WireShark不相容。導致WireShark無法根據RTP報文還原出語音。

通過此次實驗，我學到了如下東西：

a) Wireshark軟體的使用

b) X-Lite 電話的使用

C) 對SIP協議有了一個比較深入的認識

d) 對VOIP的通話過程和工作原理也有了比較側地的認識。

由於是大二學生，以前並沒有接觸過wireshark軟體，導致本實驗開始時困難重重。但是在學長們的幫助下，還是順利完成了實驗，並且收穫不小。

注：由於本次實驗進行了多次，而且每次地點不同，導致IP地址也各不相同。而且由於對wirreshark軟體的深入瞭解，聲音提取實驗是在之後的實驗中進行的。所以原始報文比較多，不好意思……

9.附錄

附錄1：SIP常見資料包型別和作用