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Session Initiation Protocol

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Pour les articles homonymes, voirSIP.

Session Initiation Protocol, abrégéSIP, est unprotocole de communication standardouvert de gestion de sessions souvent utilisé dans les télécommunications multimédia (son, image, etc.). Il est depuis 2007 le plus courant pour la téléphonie par internet (laVoIP).

SIP n'est pas seulement destiné à la VoIP mais aussi à de nombreuses autres applications telles que lavisiophonie, lamessagerie instantanée, laréalité virtuelle ou même les jeux vidéo en ligne.

Présentation technique

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Session Initiation Protocol (dont l'abréviation estSIP) est un protocole de la couche applicative dumodèle OSI (et non de lacouche session comme son nom pourrait le laisser croire), normalisé et standardisé par l'IETF (décrit par leRFC 3261[1] qui rend obsolète leRFC 2543[2], et est complété par leRFC 3265[3]) 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 demédia utilisables par les différents participants enencapsulant 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 progressivementH.323.

Le protocole SIP utilise le port 5060, et sa version sécurisée SIP-TLS (alias SIPS) le port 5061[4].

Contexte

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À l'heure de la révolution de l'information par l'utilisation du réseau Internet, on assiste à la convergence de la téléphonie et de l'informatique (couplage téléphonie-informatique).

Lesréseaux téléphoniques filaires (RTC ouRNIS) et mobiles de première et seconde générations (satellitaires etGSM) ont fait leur temps en tant que réseaux supportant la voix uniquement, avec des bandes passantes et débits très faibles (RNIS permettait les transmissions de données, en liaison commutée ou fixe sur abonnement, par unité de 64 kb/s ou encore par paquet sur le canal D).

H.323 a été un protocole pionnier de la téléphonie sur IP, émanant des instances du monde des télécommunications (UIT ou ITU). SIP, de conception un peu plus récente, vient du monde de l'Internet (IETF) et s'intègre sans doute un peu mieux dans les réseauxIP.

Les éditeurs, fournisseurs de services et opérateurs mettant du temps à offrir logiciels et services autour de H323 et SIP, la firmeSkype s'est imposée avec plusieurs millions d'utilisateurs en proposant le logiciel client, le service et la passerelle vers les réseaux publics entrants et sortants, mais toute cette technologie est fermée et donc non accessible aux développeurs du monde libre.

Actuellement, pour combler les faiblesses en matière de présence et de réseaux (NAT) du protocole SIP, des éditeurs et fournisseurs de services planchent sur l'intégration de SIP avecJabber, protocole fiable, standard, ouvert et éprouvé de présence et demessagerie instantanée.

Fonctionnement

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Bases

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SIP partage de nombreuses similitudes avec le protocoleHTTP comme le codage enASCII et les codes de réponse.

Leclient envoie des requêtes auserveur, qui lui renvoie une réponse.Les méthodes de base sont :

  • INVITE permet à un client de demander une nouvelle session,
  • ACK confirme l'établissement de la session,
  • CANCEL annule un INVITE en suspens,
  • BYE termine une session en cours,
  • OPTIONS permet de récupérer les capacités de gestion des usagers, sans ouvrir de session,
  • REGISTER permet de s'enregistrer auprès d'un serveur d'enregistrement.

Les codes de réponse sont similaires à HTTP :

  • 100 Trying,
  • 200 OK,
  • 404 Not Found.

Les codes supérieurs ou égaux à x80 sont spécifiques à SIP :

  • 180 Ringing,
  • 486 Busy.

En revanche, SIP diffère deHTTP du fait qu'un agent SIP (User Agent, UA) joue habituellement à la fois les rôles declient et deserveur, c’est-à-dire qu'il peut aussi bien envoyer des requêtes, que répondre à celles qu'il reçoit.

En pratique, la mise en place de SIP repose sur trois éléments : User Agent, registrar et proxy.

User Agent

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LesUser Agents sont les agents clients que l'on retrouve dans lestéléphones SIP, les softphones (logiciels de téléphonie sur IP) desordinateurs etPDA ou les passerelles SIP. En théorie, on peut établir des sessions directement entre deuxUser Agents, deux téléphones par exemple. Mais cela nécessite de connaître l'adresse IP du destinataire. Cela n'est pas l'idéal car une adresse IP peut ne pas être publique (derrière un NAT) ou changer et elle est bien plus compliquée à retenir qu'uneURI (Uniform Resource Identifier). Les User Agents peuvent donc s'enregistrer auprès deRegistrars pour signaler leur emplacement courant, c’est-à-dire leuradresse IP.

Article connexe :Liste des logiciels SIP.

Registrar

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SIP User Agent inscription registraire SIP avec l'authentification par login

LeRegistrar est unserveur qui gère les requêtes REGISTER envoyées par lesUsers Agents pour signaler leur emplacement courant. Ces requêtes contiennent donc uneadresse IP, associée à uneURI, qui seront stockées dans unebase de données.

LesURI SIP sont très similaires dans leur forme à desadresses email :sip:utilisateur@domaine.com

Généralement, des mécanismes d'authentification permettent d'éviter que quiconque puisse s'enregistrer avec n'importe quelleURI.

Illustration : Enregistrement d'un utilisateur
 

Proxy

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Flux appel par Redirect Server et proxy

Unproxy SIP sert d'intermédiaire entre deuxUser Agents qui ne connaissent pas leurs emplacements respectifs (adresse IP). En effet, l'association URI / Adresse IP a été stockée préalablement dans unebase de données par unRegistrar. Le proxy peut donc interroger cettebase de données pour diriger les messages vers le destinataire.

Illustration : Principe du proxy SIP

  1. Envoi d'une requête INVITE au proxy
  2. Le proxy interroge labase de données
  3. Labase de données renvoie l'adresse IP du destinataire
  4. Le proxy relaie le message au destinataire
 

Le proxy se contente de relayer uniquement les messages SIP pour établir, contrôler et terminer la session. Une fois la session établie, les données, par exemple un fluxRTP pour laVoIP, ne transitent pas par le serveur proxy. Elles sont échangées directement entre lesUser Agents.

B2BUA

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Etablissement d'une connexion avec le B2BUA

Unback-to-back user agent (B2BUA ouuser agent "dos à dos") est au premier abord similaire à un serveur proxy SIP dans la mesure où il sert d’intermédiaire entre deuxuser agents. La différence principale est que le B2BUA ne se contente pas de relayer les message SIP, il "coupe" la signalisation de la communication à établir en deux échanges distincts et il en assure la gestion complète (établissement, contrôle et terminaison) de façon totalement indépendante. Ainsi, il agit comme un user agent "server" côté appelant et procède à un appel comme user agent "client" côté appelé. Chaque côté du B2BUA se comporte comme un élément SIP au sens de laRFC 3261. Comme tous les éléments de chaque appel transitent à travers le B2BUA, les fournisseurs de service peuvent implémenter des fonctionnalités supplémentaires disponibles pendant les appels.

Un serveur B2BUA peut ainsi fournir des fonctions :

  • de gestions des appels (facturation, transfert d'appel, déconnexion d'appel automatique ...)
  • couplage de réseau (adaptation de protocole, decodecs ...)
  • de masquage de réseau (adresses privées, topologie du réseau ...)

Très souvent, la fonction B2BUA est intégrée à la passerelle média pour contrôler également les flux de médias de la session.

Session border controller (SBC)

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Les contrôleurs de session frontalière (SBC) servent de boîtes intermédiaires entre les agents utilisateurs et les serveurs SIP pour divers types de fonctions, notamment la dissimulation de la topologie du réseau et l'assistance à la traverséeNAT. Les SBC sont une solution indépendante et ne sont pas mentionnés dans le RFC SIP.

Caractéristiques induites du SIP

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On trouve dans les argumentations pour ou contre le SIP les éléments suivants :

  • 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 ;
  • Basé sur l'adresse IP : cela induit que le SIP ne traverse pas lesNAT (mais cela peut être résolu en déployant des mécanismes client-serveur supplémentaires commeSTUN ou en couplant SIP avecJabber) ;
  • Intégration logique à d'autres standards : l'intégration à Jabber permet par exemple de contourner les problèmes liés à l'adressage IP ;
  • Très similaire àHTTP ;
  • Compatible P2P : sur unréseau local, SIP fonctionne complètement en P2P (encore plus facilement avec l'intégration deZeroconf), ce n'est pas le cas pour l'établissement de sessions entre deux pairs séparés par un NAT ;
  • Flexible : SIP est également utilisé pour tout type de session multimédia (voix, vidéo, mais aussi musique, réalité virtuelle, etc.) ;
  • Téléphonie sur réseaux publics : il existe de nombreuses passerelles (services payants) vers les réseaux publics de téléphonie (RTC, GSM, etc.) permettant d'émettre ou de recevoir des appels vocaux ;
  • Points communs avecH.323 : l'utilisation du protocole RTP et quelques codecs son et vidéo sont en commun ;
  • Mauvaiseimplémentation : une mauvaise implémentation ou une implémentation incomplète du protocole SIP dans lesUser Agents peut perturber le fonctionnement ou générer du trafic superflu sur le réseau ;
  • Les incompatibilités :H.323 (standard et ouvert) etSkype (propriétaire) bénéficient de leur effet réseau respectif, bien queH.323 tende à disparaître au profit de SIP ;
  • Présence et messagerie instantanée : SIP montre un certain nombre de faiblesses dans la gestion de la présence et la messagerie instantanée, mais l'intégration du standard ouvert spécialiséJabber résout la plupart de ces problèmes ;
  • /!\ ("Il est depuis 2007 le plus courant pour la téléphonie par internet") /!\ Faible nombre d'utilisateurs : SIP est encore peu connu et peu utilisé par le grand public, n'ayant pas atteint une masse critique, il ne bénéficie pas de l'effet réseau ;
  • Non sécurisé :login et mot de passe transmis en clair (sanschiffrement).

Aspects du marché

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Depuis 2003, le protocole SIP est adopté progressivement par tous les grands acteurs de l'industrie en tant que protocole de choix pour l'évolution des réseaux fixes (IMS) et mobiles :

Notes et références

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  1. (en) « SIP: Session Initiation Protocol »,Request for commentsno 3261,
  2. (en) « SIP: Session Initiation Protocol »,Request for commentsno 2543,
  3. (en) « Session Initiation Protocol (SIP)-Specific Event Notification »,Request for commentsno 3265,
  4. « Port 5061 (tcp/udp) », surSpeedGuide(consulté le).
  5. Téléphonie IP : Orange adopte le protocole SIP, - Ariase.com - article du 26 mars 2008.
  6. (en)[1], [MS-SIP]: Session Initiation Protocol Extensions.
  7. (en)3GPP : GSM, UMTS and LTE network architecture, voir norme TS 23.002 (rel.8) 3gpp.org, décembre 2010
  8. La téléphonie sur IP via le LTE - Ce protocole s’appuie sur le SIP univ-poitiers.fr, le 12 avril 2013

Voir aussi

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Articles connexes

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Liens externes

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