SIP中的角色与IMS中的网元

分类：网络通信 IMS/SIP/P2P

    SIP是IMS的核心协议，SIP中定义了多种角色，而IMS中也有多种网元，因此，很容易让初学者搞混淆。实际上，无论是SIP还是IMS中定义的这些角色或网元，都是些逻辑概念，都是为了方便在各自层面上对一些功能进行抽象——SIP从协议层面上，IMS从网络层面上。正像Internet中有WWW服务器、MAIL服务器、FTP服务器等之分，但谁又说一台物理服务器只能实现做其中的一种功能呢？实际情况刚好是往往是一台物理服务器充当了多种角色。

    SIP中的各种角色跟IMS中的各种网元没有严格的一一对应关系，但是SIP中定义的各种角色都在IMS中的各种网元中得到了融合、改进。下面我们就针对其中的一些重要概念进行解释。

＝＝SIP中的角色：
UAC（User Agent Client，用户代理客户端）：
因为SIP是基于C/S模型的协议，在一个事务中通信两端有client和server之分。在一个事务中，发起请求并接收响应的一端称作UAC。

UAS（User Agent Server，用户代理服务端）：
在一个事务中，接收请求并处理后返回响应的一段称作UAS。
【注意】因为在一个会话中往往有多个事务，因此通信两端在一个会话中往往有时是UAC，有时是UAS。这也是一个SIP终端必须同时实现UAC以及UAS功能的原因。

UA（User Agent，用户代理）：
一个同时实现了UAC以及UAS功能的终端称作UA。

B2BUA（Back-to-Back User Agent，“背靠背用户代理”）：
这是一种典型的UA，因为它同时具有UAC和UAS的功能。它“坐”在通信两端之间，作为一个UAS，从一端接收请求，然后又作为一个UAC向另外一端发起请求，并且接收响应，然后再作为一个UAS将响应返回给请求发送端。相比Proxy，B2BUA是最“尽责”的，它将一个用户会话切分成两个不同的会话，并且保留两个会话的完整状态。它无情的将两个用户的会话切成两段，又完整的将这两段对接起来，因此B2BUA对通信两端用户来说是透明的，但同时又能完全“插足”会话，因此在IMS中往往用来实现需要针对用户会话提供相应服务的AS（Application Server）。
【注意】B2BUA跟Proxy最大的不同在于：
前者将一个会话变成两个会话，后者则是在维护同一个会话。

Proxy/Proxy Server（代理/代理服务器）：
在这里，Proxy与Proxy Server的概念不加区别。SIP中Proxy除了完成SIP请求以及响应（以下统称SIP消息）的路由转发外，还可以完成一些策略的执行，这些功能非常丰富现实，比如完成对用户的鉴权，SIP消息的解压等。这跟现实世界中明星的经济人有点相似。
代理服务器通常分为有状态代理服务器和无状态代理服务器。

Redirect Server（重定向服务器）：
重定向服务器是一种UAS，它仅对SIP请求发回3xx响应，通过响应的contact头域返回一组地址。以便消息请求者确定该消息的后续发送地址。

Registrar（注册服务器）：
SIP中有注册的概念，这为其对移动性的支持提供了基础条件。注册服务器也是一种UAS，它只接收并处理REGISTER消息，它将REGISTER中的相关信息存储到其所在域的一个定位服务中，以便请求到来时将用户的AoF（Address-of-Record，记录地址）映射成其注册时的具体联系地址。
【注意】注册服务器仅仅完成以上工作，并不承担对用户的鉴权、收费等任务。并且，注册服务器并不是必须的，完全可以通过手工配置映射关系来实现。

【说明】

SIP中的记录地址可以对应于IMS中的公共用户身份（IMPU）。

其中IMPU就是用户的公开地址，别人呼叫他是使用的就是这个地址。一个IMS终端可以注册多个IMPU，以便该终端可以通过多个地址到达。

而私人用户身份（IMPI）在REGISTER请求的Authoraization的username参数中，只用于内部的身份认证等，不用于路由。

一个IMPI对应一个物理终端，对应一个可寻址的contact地址，在网络侧对应一个安全上下文。可以从不同的物理终端（对应不同的IMPI）针对同一个IMPU发起注册，而该IMPU作为被叫时通过SIP的fork机制实现统一呼叫。

SIP中的设备地址是被注册到Registrar中的对应设备地址，比如E-MAIL地址，固定电话号码，移动电话号码，网址等等。

Location Service（定位服务）：
正如其名字，定位服务并不是SIP中的一种独立角色，它需要跟其他角色配合使用，比如重定向服务器和注册服务器，这有点像一个程序中调用的库函数。

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＝＝IMS中的网元：

UE（用户终端）：
这个比较显而易见，我们用的手机就是一个UE。
IMS中UE可以大概理解为SIP中的UA。

CSCF（Call Session Control Function，呼叫会话控制功能）：

如果按照汉语的习惯，我更愿意把其翻译成“呼叫会话控制功能体”。正如其名字，CSCF是IMS中的会话控制功能体。CSCF在IMS中实现了多媒体呼叫中主要的软交换控制功能，可以看作SIP中的各种基本Server的集合。
CSCF又分为三类：P-CSCF、S-CSCF、I-CSCF，我们一般分别昵称之为：P,S,I

P-CSCF（Proxy CSCF）：
P是用户接入核心网的节点，在IMS的CSCF中离用户最近。对外转发着UE的消息并且将从外面收到的SIP消息返回给UE。P可以看作SIP中的Proxy。

S-CSCF（Serving CSCF）:
S是IMS中核心中的核心，处于IMS的核心控制地位，基本上任何SIP消息都要经过它的处理，包括路由、AS业务触发、重定向等主要控制功能。S可以看作SIP中的Registrar、Proxy以及Redirect Server。

I-CSCF（Interrogating-CSCF）：
I是一个网络的边界节点，主要对外来呼叫中的被叫的S进行定位，从而隐藏该网络的拓扑结构，因为若所有外来呼叫都要经过该网络的I，则外面的用户无从知道该网络内部S以及P等网元的分布情况。I是可选的，也就是说可以不需要这样一个网元，如果你不想刻意隐藏自己的网络结构。因为进入的呼叫都要经常I，虽然I的功能较为单一，但负担比较重，因此一个网络一旦使用了I，一般就不止一个，以便进行负载均衡。也正因为如此，I是不会关心会话状态的。当然，因为I的特殊位置，也可以借助I做些其他工作，比如过滤外来请求，统计呼叫数据等。I通常还接受自己网络内的REGISTER请求，并为其指定一个S。I可以看作SIP中的Proxy、Redirect Server。

HSS（Home Subscriber Server，归属签约用户服务器）：
是用于集中存放用户数据（认证信息、业务信息、漫游信息、原始计费信息等）的地方，用户数据总是存放在其归属域（开户地）的HSS中，可以跟HSS打叫道的有I，S和AS等，UE不会跟HSS有直接接触。
一个网络可以配置多个HSS，这时就需要SLF（ubscriber Location Function，签约用户位置功能）将一个用户地址映射到对应HSS。这时SLF就是SIP中的一个Redirect Server。

AS（Application Server，应用服务器）：
用于实现具体业务的服务器。通常AS由S根据用户请求以及触发条件进行触发，它是作为SIP中的B2BUA实现的。IMS中的这种触发机制正是其支持业务与承载分离的基础。

各种网关（MGCF，BGCF等）：
用户实现SIP与其他信令（PSTN,ISDN等）的互联互通。

其他网元：
实现媒体资源控制、QoS、计费等功能的网元，比如PDF、MRFC等。