実践入門ネットワーク IMS(IP Multimedia Subsystem)標準テキスト―NGNのコア技術 (単行本) SIP入門    Network Technology Series ゴンザロ カマリロ (著), Gonzalo Camarillo (原著), 新堀 幸一 (翻訳), 西尾 知子 (翻訳)       基礎からわかるTCP/IP SIPによるVoIPプログラミング―Linux対応    マスタリングTCP/IP SIP編 Henry Sinnreich (著), Alan B. Johnston (著), 阪口 克彦 (翻訳)

livedoor SIP フォン Emotion Link の技術

SIP の概要

成熟期を迎えた、今最も注・br> ﾚを集める通信プロトコル

はじめに

新世代のサービス

発展の経緯

SIPの利点： オープン性と拡張性を備えた Web 型の通信

SIP セッションの分析

異なるドメイン間での SIP セッションの確立

SIP の概要

成熟期を迎えた、今最も注目を集める通信プロトコル

はじめに

通信プロバイダだけでなく、そのパートナー企業や加入者の間でも高まりを見せていた次世繧ﾌ IP ベースのサービスを待ち望む声が、SIP (Session Initiation Protocol) の登場で報われようとしています。 メディア コンテンツに関係なくマルチユーザー セッションを可能にできる初のプロトコルで・る SIP は、10 年ほど前に、・るコンピュータ サイエンス科の研究室で概念が生み出され、ついに IETF (Internet Engineering Task Force) の技術仕様として現実化しました。

最近は、市内通話および長距離通話、プレゼンスとインスタント メッセージング、IP Centrex/Hosted PBX、ボイス メッセージング、Push-to-Talk、リッチ メディア会議などの SIP ベースのサービスを提供する電話会社、CLEC、および ITSP が増加しています。 独立系ソフトウェア ベンダ (ISV) は、SIP ベースのアプリケーションや電話会社のネットワーク向け SIP ソフトウェア用の新たな開発ツールを作成しています。 ネットワーク機器ベンダ (NEV) は、SIP 信号制御方式 (SIP シグナリング) およびサービスをサポートするハードウェアを開発しています。 さまざまな種類の IP 電話、ユーザー エージェント、ネットワーク プロキシ サーバー、VOIP ゲートウェイ、メディア サーバー、アプリケーション サーバーで SIP が利用されています。

SIP は、よく知られた Web のフォーマッティング プロトコル HTTP (ハイパーテキスト転送プロトコル) と電子メール プロトコル SMTP (簡易メール転送プロトコル) をモデルとし、そこから発展して今では強力な新標準にまで成長しました。 ただ、SIP は固有のユーザー エージェントとサーバーを使用しますが、単独では動作できません。 SIP は、多岐にわたるマルチメディア サービスをサポートするのと同様に、認証、ロケーション、音声品質などを制御する多様な既存のプロトコルと連携して動作します。

このホワイト ペーパーでは、SIP の概念と機能について概要を示します。 SIP が研究室で生まれ市場に登場するまでの経緯を説明します。 SIP が提供するサービスと SIP の推進を目的として実施されている活動にも触れます。 さらに、他のプロトコルにはない SIP の特徴を詳しく説明すると共に、SIP セッションの流れを図で示します｡

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新世代のサービス

SIP は、柔軟性、拡張性、オープン性を備えており、そうした特徴がインターネットや固定およびモバイル IP ネットワークのパワーを高め、新世代のサービスを生み出すことにつながります。 SIP は複数のコンピュータおよび電話からネットワークを介して送信されるメッセージを処理することができ、SIP のモデルとなったインターネットとよく似たセッションを確立します。

従来から呼の設定および管理に使用されてきた ITU (国際電気通信連合) SS7 標準や ITU H.323 ビデオ プロトコル スイートとは対照的に、SIP は下位のネットワーク トランスポート プロトコルから独立して動作し、メディアを意識しません。 SIP は、コンテンツが音声、ビデオ、データ、Web ベースのいずれで・るかにかかわらず、1 人または複数の参加者のエンド デバイスが接続を作成、変更、終了する方法を定義します。

PSTN 音声信号を IP データ パケットに変換する MGCP (メディア ゲートウェイ制御プロトコル) などのプロトコルをアップグレードしたものが SIP で・ると言えます。 MGCP は音声だけに対応する閉鎖的な標準で・ることから、シグナリング機能によって MGCP を強化すると、複雑な作業を伴い、メッセージの破損や破棄などのエラーを誘発することも・ります。こうしたエラーは、プロバイダが新しいサービスを追加するうえで大きな障害となります。 これに対し、SIP を使用すると、接続に悪影響を及ぼすことなく、メッセージに新しい情報を追加することができます｡

たとえば､音声、ビデオ、チャットで構成されるまったく新しいメディアを作成することも可能です。 MGCP、H.323、SS7 などを使用している場合は、このような新しいメディアを作成するとなると、そのプロトコルの新バージョンが発表されるまで待つことが必要になります。 SIP を使用することにより、2カ国にオフィスを持つ企業はそうした新しいメディアを認識しないゲートウェイやデバイスを使用していても、メディアの導入が可能です。

さらに、SIP はメッセージを構築する点で HTTP と類似しているため、開発者は Java などの使い慣れたプログラミング言語を使用して簡単かつ迅速にアプリケーションを作成できます｡ 電話会社は、SS7 と AIN (高度インテリジェント ネットワーク) を使用したコールウェイティングや発信者番号通知などのサービスの提供を数年前から計画していましたが、SIP を使用することにより、新たな通信サービスをわずか数か月で提供できるようになります｡

この高い拡張性は、SIP ベースのサービスが増加していることより、既に実証されています。 消費者および小規模企業をターゲットとするサービス プロバイダで・る Vonage 社は、SIP を使用して、20,000 回線を超えるデジタル市内通話および長距離通話とボイス メールのサービスを提供しています。 サービス プロバイダを対象としてインターネット電話に関連する製品、サービス、インフラストラクチャを提供している Deltathree 社は、コンピュータから世界各国に電話をかけることができる SIP ベースの PC-to-Phone ソリューションを提供しています。 音声サービス プロバイダの Denwa Communications 社は、SIP を使用して、コンピュータ間および電話とコンピュータ間の発信者番号通知やボイス メールに加え、電話会議、ユニファイド メッセージング、アカウント管理、セルフプロビジョニング、Web ベースのパーソナライズ サービスなどを提供しています。

専門家の中には、SIP は IP にとってインターネットにおける SMTP や HTTP のような存在になると予測する者もいれば、AIN の終焉を告げるものだと言う者もいます。 現在までに、第三世代通信機器の業界は次世代のセルラ ネットワーク向けセッション制御メカニズムとして SIP を採用しています。 Microsoft は、リアルタイム通信戦略を推進する技術として SIP を採用し、Microsoft XP、Pocket PC、および MSN Messenger に導入しました。 Microsoft は、CE.net の次期バージョンに SIP ベースの VoIP アプリケーション インターフェイス レイヤを組み込むことを発表しており、消費者向けコンピュータに SIP ベースの音声ビデオ通話機能を搭載することも約束しています。

さらに、MCI は SIP を使用して IP 通信ユーザー向けに高度電話サービスを提供しています。 いずれは、発信者に通信可能状況を知らせ、電子メール、電話、インスタント メッセージのうち、どの通信方法を望むかを伝えることができるようになります。 プレゼンス機能は、チャット セッションや音声会議を即座に開始することも可能にします。 SIP によって可能性がどんどん広がっています。

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発展の経緯

SIP は、1990 年代半ば、コロンビア大学コンピュータ サイエンス科の準教授 Henning Schulzrinne 氏とその研究チームによって生み出されました。 インターネット上でリアルタイム データを伝送するためのプロトコル RTP (リアルタイム トランスポート プロトコル) の共同開発者で・った Schulzrinne 教授は、RTSP (リアルタイム ストリーミング プロトコル) の作成にも携わっていました。RTSP は、Web 上でのオーディオ ビジュアル コンテンツのストリーミングを制御するための標準草案です。

Schulzrinne 教授が目指していたのは、マルチパーティ マルチメディア セッション コントロール (MMUSIC) の標準を定義することでした。 1996 年、Schulzrinne 氏は SIP の主要な要素を含む標準草案を IETF に提出しました。 1999 年には、メディア コンテンツに関する不要な要素を取り除いた新たな標準草案を提出し、それを基に IETF が最初の SIP 仕様で・る RFC 2543 を発表します。 H.323 や MGCP などのプロトコルが登場すると SIP サービスへの投資が無駄になるのではないかと危惧するベンダもいましたが、IETF は SIP の作業を継続し、2001 年には SIP 仕様 RFC 3261 を発表しました。

RFC 3261 の登場は、SIP の基礎が整ったことを示すものでした。 それ以来、数回にわたり発表された RFC において、セキュリティおよび認証の機能強化が図られました。 たとえば､RFC 3262 は暫定応答の信頼性を扱っています。 RFC 3263 には、SIP プロキシ サーバーの検索規則が定義されています。 RFC 3264 はオファー/アンサー モデルを定義したもので、RFC 3265 にはイベント通知の仕様が記載されています。

2001 年には、早くも SIP ベースのサービスの提供が開始されました。 今日、SIP を支持する声は高まっています。 Sun Microsystems の Java Community Process などの団体は、開発者がサービス プロバイダや企業向けの SIP コンポーネントおよびアプリケーションを構築できるように、広く使用されている Java を使用した API (アプリケーション プログラミング インターフェイス) の定義を進めています。 最も重視すべき点は、有望な新サービスを携えて SIP 市場に参入する企業が増え続けており、SIP が HTTP および SMTP 以来の最重要プロトコルへの道を着実に歩んでいることです。

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SIPの利点： オープン性と拡張性を備えた Web 型の通信

SIP はインターネットのように理解しやすく、拡張や実装も容易です。 SIP の IETF 仕様では、インターネットのオープン標準という理念をメッセージングにまで拡張し、孤立したコンピュータ、電話、テレビ、ソフトウェアの相互通信を可能にしています。 既に述べたように、SIP メッセージは HTTP (RFC 2068) ときわめてよく似ています。 メッセージ ヘッダーの構文の大部分と多くの HTTP コードが再利用されています。 たとえば､SIP では「アドレスが見つからない」というエラー コードが "404" ですが、これは Web の場合と同じです。 SIP のアドレスは、sip:guest@sipcenter.com のように電子メール アドレスとまったく同じ構造をしています。 さらに、SIP では、DNS (ドメイン ネーム システム (サービス) ) などの Web アーキテクチャも利用しており、それによって SIP ユーザー間のメッセージ転送の拡張性が大幅に高まっています。

SIP を使用することによって、サービス プロバイダは標準に準拠したコンポーネントから条件に合致したものを選択し、新技術を速やかに導入できます｡ メディア コンテンツや参加者の数に関係なく、ユーザーが互いの位置を検索し、連絡を取ることが可能です｡ SIP は、すべての参加者がセッション機能への同意および変更を行うことができるようにセッションをネゴシエートします｡ SIP では、ユーザーの追加、削除、転送も可能です。

ただし、SIP も万能というわけでは・りません。 SIP にはセッション記述プロトコルがなく、会議を制御する機能も・りません。 メッセージ コンテンツのペイロードと特性を記述するために、SIP ではインターネットのセッション記述プロトコル (SDP) を使用してエンド デバイスの特性を記述します。 また、SIP は QoS (サービス品質) を提供せず、RSVP (Resource Reservation Setup Protocol) との連携によって音声品質を維持します。 SIP は他にも、ロケーションの LDAP (ライトウェイト ディレクトリ アクセス プロトコル)、認証の RADIUS (リモート認証ダイヤルイン ユーザー サービス)、リアルタイム転送の RTP など、多くのプロトコルと連携します。

SIP が対応する基本的な通信要件 :

1. ユーザー ロケーション サービス 2. セッションの確立 3. セッション参加者の管理 4. 限定的な機能の確立

SIP の重要な特徴の 1 つとして、確立するセッションのタイプを定義せず、セッションの管理方法だけを定義することが・ります。 このような柔軟性が・るため、SIP は、双方向ゲーム、音楽およびビデオのオンデマンド配信、音声とビデオを統合する Web 会議など、数多くのアプリケーションおよびサービスに利用できます｡

他の新しいシグナリング プロトコルにはない SIP の特徴

SIP メッセージはテキスト ベースで・るため、読みやすく、デバッグも容易です。 新しいサービスを他のプロトコルの場合より簡単かつ直感的に作成できます｡
SIP では電子メール クライアントと同じ方法で MIME タイプを記述するため、セッションに関連付けられたアプリケーションを自動的に起動できます｡
SIP では、DNS、RTP、RSVP などの成熟したインターネット サービスおよびプロトコルを再利用しています。 SIP インフラストラクチャをサポートする新たなサービスを導入する必要は・りません。その大部分が既に用意されているか、市販の製品で対応できるからです。
SIP を実装したハードウェアは簡単に定義できるため、サービス プロバイダはネットワークに悪影響を及ぼすことなく SIP ベースの新しいアプリケーションを実行するハードウェアを追加できます｡ ネットワーク内の従来から・る SIP ベースの機器が新たに導入した SIP ベースのサービスの稼働を妨げることは・りません。 たとえば､SIP を実装した古い機器がサポートしない方法やヘッダーを新しい SIP アプリケーションが使用する場合、そうした機器はその方法やヘッダーを単に無視するだけです。
SIP はトランスポート レイヤには依存しません。 したがって、下位トランスポートは IP over ATM となります。 SIP では、UDP (ユーザー データグラム プロトコル) と TCP (伝送制御プロトコル) を使用し、インフラストラクチャを意識せず柔軟にユーザーを接続します。
SIP は、マルチデバイス機能レベリングおよびネゴシエーションをサポートします。 サービスまたはセッションがビデオおよび音声を開始した場合、ビデオに対応していないデバイスにも音声を伝送でき、・るいは一方向ビデオ ストリーミングなどのデバイス機能を使用することも可能です。

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SIP セッションの分析

SIP セッションでは、SIP ユーザー エージェント、SIP レジストラ サーバー、SIP プロキシ サーバー、SIP リダイレクト サーバーという最大 4 つのコンポーネントを使用します。 これらのシステムは、SDP プロトコルに基づいてコンテンツと特性を定義するメッセージを送信し、SIP セッションを確立します。 ここでは、各 SIP コンポーネントの概要を示し、それぞれのコンポーネントが SIP セッションのプロセスにおいて果たす役割について説明します。

SIP ユーザー エージェント (UA) とは、携帯電話、マルチメディア ハンドセット、コンピュータ、PDA など、SIP セッションの作成および管理に使用されるエンドユーザー デバイスのことです。 ユーザー エージェント クライアントがメッセージを開始し、 ユーザー エージェント サーバーがそれに応答します。

SIP レジストラ サーバ・ は、1 つのドメイン内のすべてのユーザー エージェントのロケーションが収められたデータベースです。 SIP メッセージングでは、これらのサーバーが参加者の IP アドレスとその他の関連情報を取得し、SIP プロキシ サーバーへ送信します。

SIP プロキシ サーバ・ は、SIP ユーザー エージェントが発行したセッション要求を受け取り、SIP レジストラ サーバーにクエリを送信して受信側ユーザー エージェントのアドレス情報を取得します。 次に､セッション インビテーションを受信ユーザー エージェント (同じドメイン内に存在する場合) またはプロキシ サーバー (受信ユーザー エージェントが別のドメインに・る場合) へ転送します。

SIP リダイレクト サーバ・ は、SIP プロキシ サーバーが SIP セッション インビテーションを外部ドメインに転送できるようにするものです。 SIP リダイレクト サーバーは、SIP レジストラ サーバーおよび SIP プロキシ サーバーと同じハードウェアに・ってもかまいません。

次に､2 つのシナリオによって、SIP コンポーネントがどのように連携し、同じドメインおよび異なるドメイン内のユーザー エージェント間で SIP セッションを確立するのかを説明します。

同一ドメイン内での SIP セッションの確立

次の図は、同じ ISP に加入しているため同じドメインを使用する 2 人のユーザー間での SIP セッションの確立プロセスを示しています。 ユーザー A は SIP フォンを使用しています。 ユーザー B は、コンピュータで音声およびビデオをサポートするソフト クライアントを実行しています。 この 2 人のユーザーが使用しているデバイスの電源を入れると、通信可能な状態で・ることと IP アドレスが ISP のネットワーク内の ISP プロキシ サーバーに登録されます。 発呼するユーザー A は、ユーザー B に連絡を取りたいことを SIP プロキシ サーバーに伝えます。 SIP プロキシ サーバーは、SIP レジストラ サーバーに対し、ユーザー B の IP アドレスを要求し、受け取ります。 SIP プロキシ サーバーは、ユーザー B との通信を求めるユーザー A のインビテーションをリレーします。このインビテーションには、ユーザー A が使用するメディアなどの情報が SDP に基づいて記述されています。 ユーザー B は SIP プロキシ サーバーに対し、ユーザー A のインビテーションが受け入れ可能で・り、メッセージを受信できる状態で・ることを通知します。 SIP プロキシ サーバーがこの旨をユーザー A に通知することによって、SIP セッションが確立されます。 さらに、2 人のユーザーがポイント ツー ポイント RTP 接続を作成することにより、対話が可能になります。

 

1. ユーザー B に対して発呼する 2. "ユーザー B の位置" を問い合わせる 3. "ユーザー B の SIP アドレス" を返送する 4. 'プロキシされた' 呼 5. 応答 6. 応答 7. マルチメディア チャネルの確立

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在不同的域中建立 SIP 会?

本情景与第一?情景的不同之?如下。用? A 邀?正在使用多媒体手持??的用? B ?行 SIP 会??，域 A 中的 SIP 代理服?器辨?出用? B 不在同一域中。然后，SIP 代理服?器在 SIP 重定向服?器上??用? B 的 IP 地址。SIP 重定向服?器既可在域 A 中，也可在域 B 中，也可既在域 A 中又在域 B 中。SIP 重定向服?器将用? B 的?系信息反?? SIP 代理服?器，?服?器再将 SIP 会?邀?信息???域 B 中的 SIP 代理服?器。域 B 中的 SIP 代理服?器将用? A 的邀?信息?送?用? B。用? B 再沿邀?信息?由的同一路径??接受邀?的信息。

1. ユーザー B に対して発呼する 2. "ドメイン B のユーザー B にアクセスする方法" を問い合わせる 3. "ドメインのプロキシ コントローラのアドレス" を返送する 4. ドメイン B の SIP プロキシに 'プロキシされた' 呼 5. "ユーザー B の位置" を問い合わせる 6. ユーザー B のアドレス 7. プロキシされた呼 8. 応答 9.応答 10.応答 11.マルチメディア チャネルの確立

シームレス性、柔軟性、拡張性 : SIP の将来

どのような IP ネットワーク (LAN および WAN、インターネット バックボーン、2.5G および 3G モバイル端末、Wi-Fi、および電話、コンピュータ、PDA、モバイル ハンドセットなどの IP デバイス) のユーザーも接続できる SIP は、企業および消費者の通信手段を進歩へと導く豊富なビジネス チャンスを生み出します。 VOIP、リッチ メディア会議、Push-to-Talk、ロケーション ベースのサービス、プレゼンス、インスタント メッセージングなどの SIP ベースのアプリケーションは、それぞれを単独で使用した場合でも、サービス プロバイダ、ISV、ネットワーク機器ベンダ、および開発者に多くの新たな市場機会をもたらします。 しかし、SIP の本質的な価値は、これらの機能を統合し、大規模でシームレスな通信サービスを構築できることに・ります。

SIP を使用することによって、サービス プロバイダとそのパートナー企業は、SIP ベースのさまざまな独自サービスを開発し、同じ通信セッション内で、会議、Web コントロール、プレゼンス、インスタント メッセージなどの機能を加入者に提供できます｡ サービス プロバイダは、エンド ユーザーのさまざまなニーズに対応する柔軟性に富んだアプリケーション スイートを作成できるため、特定の機能や限定されたエンド デバイスだけに対応する孤立した “ストーブパイプ” アプリケーションをいくつもインストールし、サポートする必要は・りません。

オープン標準に準拠した 1 つの SIP アプリケーション フレームワークに IP ベースの通信サービスを統合することによって、サービス プロバイダは、革新的な IP ベースのホステッド サービスを設計し、ユーザーに提供するのに要するコストを大幅に削減できます｡ これこそが、SIP の拡張性が業界および市場にもたらすパワーで・り、SIP がすべての人々と取り交わす約束でも・ります。

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