王曙光，鄒 慧，楊 維

（北京交通大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，北京 100044）

VoIP（Voice over Internet Protocol）又稱作IP電話，它是一種通過(guò)分組網(wǎng)Internet提供雙方會(huì)話，另外還包括一些相應(yīng)的增值業(yè)務(wù)的技術(shù)[1]。

如今Vo IP越來(lái)越引人注意，既因?yàn)樗牧畠r(jià)話費(fèi)，也因?yàn)樗梢蕴峁┒喾N增值服務(wù)。但是原有的Vo IP協(xié)議，即SIP協(xié)議和H.323協(xié)議，在某些特定環(huán)境下并不能很好地工作，這樣給Vo IP的發(fā)展帶來(lái)了很大的障礙，針對(duì)這種情況，Aster isk開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了Aster isk特有的協(xié)議—IAX協(xié)議。

IAX協(xié)議的設(shè)計(jì)借鑒了現(xiàn)有Vo IP協(xié)議的經(jīng)驗(yàn)，并在它們的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，其優(yōu)點(diǎn)主要包括：最小化信令和媒體傳輸所需帶寬；為網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換提供內(nèi)部支持；網(wǎng)關(guān)穿越和防火墻管理；對(duì)傳輸撥號(hào)方案信息的支持；對(duì)網(wǎng)頁(yè)特征有效執(zhí)行的支持[2]。

1 IAX協(xié)議

1.1 IAX協(xié)議概述

IAX是一種應(yīng)用層通話控制及媒體協(xié)議，可以用來(lái)在IP網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建、修改和終止多媒體會(huì)話。IAX的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是為Vo IP呼叫提供控制服務(wù)，同時(shí)也可以用來(lái)傳輸語(yǔ)音或者其他形式的多媒體數(shù)據(jù)。此外，IAX協(xié)議使用UDP協(xié)議代替RTP協(xié)議發(fā)送和接收信令和多媒體數(shù)據(jù)，這為IAX數(shù)據(jù)順利穿越防火墻帶來(lái)了極大便利。

IAX系統(tǒng)的工作原理簡(jiǎn)單概括如下：（1）主叫方發(fā)送呼叫信令到本地IAX服務(wù)器。（2）本地IAX服務(wù)器將呼叫消息進(jìn)行IAX編碼， IAX服務(wù)器將呼叫信息封裝到IAX協(xié)議幀中并把多個(gè)呼叫信息復(fù)用到同一個(gè)信道，在分組網(wǎng)Internet上傳輸此呼叫信息。（3）當(dāng)呼叫信息到達(dá)被叫端的IAX服務(wù)器時(shí)，被叫端服務(wù)器根據(jù)IAX協(xié)議幀中攜帶的信令把呼叫信息發(fā)送到被呼叫電話上[3]。

1.2 IAX終端的注冊(cè)流程

所有終端要進(jìn)行呼叫，首先要向IAX服務(wù)器進(jìn)行注冊(cè)，注冊(cè)使終端能夠享受服務(wù)器提供的服務(wù)和與服務(wù)器斷開(kāi)連接，同時(shí)注冊(cè)也可以為終端提供鑒權(quán)服務(wù)。圖1為IAX終端注冊(cè)狀態(tài)圖。

最初終端處于未注冊(cè)狀態(tài)，當(dāng)終端向IAX服務(wù)器發(fā)送REGREQ請(qǐng)求注冊(cè)后，終端就會(huì)進(jìn)入到等待接受狀態(tài)；IAX服務(wù)器收到REGREQ消息后，如果給注冊(cè)終端發(fā)送REGREJ消息拒絕注冊(cè)，則終端重新回到未注冊(cè)狀態(tài)，如果IAX服務(wù)器給注冊(cè)終端發(fā)送REGAUTH消息進(jìn)行認(rèn)證，那么終端進(jìn)入認(rèn)證狀態(tài)；終端進(jìn)入認(rèn)證狀態(tài)后，如果終端發(fā)送給IAX服務(wù)器的REGREQ消息中包含不正確信息，那么認(rèn)證失敗，I A X服務(wù)器向終端發(fā)送REGREJ消息拒絕注冊(cè)，終端又重新回到未注冊(cè)狀態(tài)，如果終端發(fā)送給IAX服務(wù)器的REGREQ消息中包含的消息都正確，那么IAX服務(wù)器向終端發(fā)送REGACK消息進(jìn)行確認(rèn)，完成認(rèn)證，終端進(jìn)入已注冊(cè)狀態(tài)，隨后終端就可以通過(guò)IAX服務(wù)器向其他終端發(fā)起呼叫[4]。

圖1 IAX終端注冊(cè)狀態(tài)圖

1.3 IAX終端的呼叫流程

IAX終端呼叫的建立和終止要通過(guò)支持IAX協(xié)議的代理服務(wù)器來(lái)完成，流程可以分為如下幾個(gè)步驟：

（1）IAX服務(wù)器主叫用戶向IAX服務(wù)器發(fā)送呼叫請(qǐng)求消息，消息中包含了呼叫所需的消息元素，如呼叫發(fā)起用戶的用戶名和被叫用戶名等。

（2）IAX服務(wù)器接收到主叫用戶的消息后，向主叫用戶發(fā)送認(rèn)證請(qǐng)求消息AUTHREQ，當(dāng)主叫用戶接收到此消息后要向I AX服務(wù)器發(fā)送AUTHREP消息以應(yīng)答IAX服務(wù)器的認(rèn)證請(qǐng)求消息。

（3）I A X服務(wù)器接收到主叫用戶發(fā)送的AUTHREP消息后，IAX服務(wù)器就會(huì)向主叫用戶發(fā)送ACCEPT消息代表此次認(rèn)證通過(guò)，同時(shí)向被叫用戶發(fā)送NEW消息；當(dāng)被叫用戶接收到呼叫請(qǐng)求后向IAX服務(wù)器發(fā)出Ringing振鈴，IAX服務(wù)器將此消息轉(zhuǎn)發(fā)給主叫用戶；當(dāng)被叫用戶處理完消息并可以接通此次呼叫時(shí)，向IAX服務(wù)器發(fā)出ANSWER應(yīng)答消息；AIX服務(wù)器將ANSWER應(yīng)答消息轉(zhuǎn)發(fā)到主叫用戶；主叫用戶返回ACK消息作為應(yīng)答，此次通話建立。

（4）通話結(jié)束，主叫用戶首先發(fā)出掛機(jī)請(qǐng)求消息HUNGUP。

（5）當(dāng)被叫用戶接收到HUNGUP消息后返回ACK消息作為應(yīng)答，此次通話結(jié)束[4]。

2 IAX協(xié)議的測(cè)試

2.1 測(cè)試環(huán)境

首先搭建一個(gè)小型網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2。

圖2 實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋱D

圖2中，使用IP02作為語(yǔ)音服務(wù)器（IP-PBX），IP02是一個(gè)2端口的開(kāi)源硬件IP-PBX設(shè)計(jì)，支持IAX協(xié)議；兩臺(tái)計(jì)算機(jī)上均安裝有支持IAX協(xié)議的軟電話Zoiper，將其作為IAX終端；在其中一臺(tái)計(jì)算機(jī)上安裝抓包軟件Wi reshark，通過(guò)對(duì)抓取的數(shù)據(jù)包的分析，分析和研究IAX協(xié)議的注冊(cè)和呼叫的信令流程。

通過(guò)IP02的圖形化管理界面配置兩個(gè)分機(jī)，號(hào)碼分別為6001和6002。圖3為分機(jī)6001在IP02上的配置界面。圖3中顯示，設(shè)置分機(jī)號(hào)碼和密碼都為6001，這樣呼叫時(shí)被呼叫方顯示的號(hào)碼就為6001。軟電話Zoiper上對(duì)分機(jī)6001的設(shè)置也要與圖3上的配置一致，這樣才能保證注冊(cè)成功。圖4為Zoiper上分機(jī)6001的設(shè)置。

圖3 IP02上分機(jī)6001的配置

2.2 IAX終端注冊(cè)的測(cè)試

圖4 Zoiper上分機(jī)6001的設(shè)置

對(duì)IAX終端注冊(cè)的測(cè)試分為3種情況：注冊(cè)成功、因密碼錯(cuò)誤而注冊(cè)失敗和因分機(jī)號(hào)碼未在IP02上配置而注冊(cè)失敗。

2.2.1 終端注冊(cè)成功

使用前面在IP02上注冊(cè)的IAX分機(jī)6001，IP02的IP地址為192.168.1.141,終端6001所在主機(jī)的IP地址為192.168.1.123。在分機(jī)6001的設(shè)置界面上輸入正確的分機(jī)號(hào)碼與密碼，然后進(jìn)行注冊(cè)，注冊(cè)消息的信令流抓包如圖5。

圖5 IAX終端成功注冊(cè)時(shí)信令流抓包

從圖5中抓到的包分析可以看出，成功注冊(cè)分以下5個(gè)步驟：（1）分機(jī)6001向IP02發(fā)送REGREQ消息進(jìn)行注冊(cè)請(qǐng)求。（2）IP02接收到REGREQ消息后要求6 0 0 1進(jìn)行認(rèn)證，因此向6 0 0 1發(fā)送REGAUTH消息請(qǐng)求認(rèn)證。（3）6001接收到IP02的REGAUTH消息后向IP02發(fā)送含有授權(quán)信息的REGREQ消息進(jìn)行注冊(cè)認(rèn)證。（4）因?yàn)樵揜EGREQ消息攜帶的授權(quán)消息都正確，因此IP02向6001發(fā)送REGACK消息進(jìn)行注冊(cè)確認(rèn)。（5）6001給IP02返回確認(rèn)消息ACK，此時(shí)注冊(cè)過(guò)程完成。

2.2.2 終端因輸入密碼錯(cuò)誤而注冊(cè)失敗

圖6為6001由于輸入密碼錯(cuò)誤而不能成功注冊(cè)時(shí)的信令流的抓包。

圖6 輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)注冊(cè)的信令流抓包

分析抓包可以看出，這種情況下注冊(cè)的過(guò)程與注冊(cè)成功情況下的注冊(cè)過(guò)程基本相同，但是由于輸入的密碼不正確，導(dǎo)致認(rèn)證失敗，從而IP02向6001返回的消息由注冊(cè)成功情況下的注冊(cè)確認(rèn)消息R E G A C K變成了此時(shí)的注冊(cè)拒絕消息REGREJ。從抓包分析還可以看出，雖然IP02拒絕了6001的注冊(cè)請(qǐng)求，但是6001仍會(huì)不斷的向IP02發(fā)送REGREQ消息進(jìn)行注冊(cè)。

2.2.3 終端因分機(jī)未在IP02上進(jìn)行配置而注冊(cè)失敗此次測(cè)試前首先把6001在IP02上配置刪除，然后6001再進(jìn)行注冊(cè)。圖7為分機(jī)號(hào)碼未在IP02上配置而不能成功注冊(cè)時(shí)信令流程的抓包。

圖7 分機(jī)號(hào)碼未在IP02上配置時(shí)注冊(cè)的信令流抓包

抓包分析可以看出，6001首先向IP02發(fā)出REGREQ進(jìn)行注冊(cè)；IP02接收到REGREQ消息后，給6001返回一個(gè)ACK消息，對(duì)6001的注冊(cè)請(qǐng)求進(jìn)行確認(rèn)；隨后IP02就驗(yàn)證6001發(fā)送的REGREQ消息中的授權(quán)信息是否正確，由于分機(jī)號(hào)碼未配置，所以IP02拒絕了6001的注冊(cè)請(qǐng)求，向6001發(fā)出REGREJ消息拒絕此次注冊(cè)；當(dāng)6001接收到IP02的REGREJ消息后向IP02返回ACK消息表示確認(rèn)，至此此次注冊(cè)過(guò)程結(jié)束，以分機(jī)號(hào)碼未在IP02上配置而失敗。與終端輸入密碼錯(cuò)誤相同，雖然此次注冊(cè)失敗，但是終端會(huì)不斷地向IP02發(fā)送REGREQ消息進(jìn)行注冊(cè)。

2.3 IAX呼叫建立與終止的測(cè)試

此次測(cè)試同樣采用前面建立的局域網(wǎng)Vo IP網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)IAX終端的分機(jī)號(hào)分別為6001和6002，所在主機(jī)IP地址分別為192.168.1.103和192.168.1.128。它們之間通過(guò)代理服務(wù)器建立呼叫和終止呼叫過(guò)程的信令流抓包如圖8。

分析圖8的抓包可以看出IAX協(xié)議終端通過(guò)IAX服務(wù)器呼叫建立呼叫以及終止的全過(guò)程，與前面介紹的流程基本相同，具體過(guò)程如下：

（1）主叫用戶6001向IP02發(fā)送NEW消息進(jìn)行呼叫請(qǐng)求。

（2）IP02接收到6001的NEW消息后要求對(duì)6001進(jìn)行認(rèn)證，向其發(fā)出AUTHREQ消息進(jìn)行認(rèn)證，當(dāng)600 1接收到AUTHREQ后向IP02發(fā)送AUTHREP消息作為對(duì)AUTHREQ的應(yīng)答。

圖8 呼叫建立和終止過(guò)程的信令流抓包

（3）IP02接收6001發(fā)送的AUTHREP消息后，IP02向6001發(fā)送ACCEPT消息表示通過(guò)認(rèn)證，同時(shí)向被呼叫方6002發(fā)送NEW消息進(jìn)行呼叫請(qǐng)求。當(dāng)6002接收到NEW消息后向IP02發(fā)出Ringing振鈴消息， IP02將振鈴消息轉(zhuǎn)發(fā)給6001。6002處理完NEW消息并可以接通此次呼叫時(shí)則向IP02發(fā)出ANSWER消息對(duì)此次呼叫進(jìn)行應(yīng)答，IP02再將此消息轉(zhuǎn)發(fā)給6002，通話過(guò)程建立。

（4）通話結(jié)束后6001發(fā)出HUNGUP消息請(qǐng)求掛機(jī)。

（5）6002接收到HUNGUP消息后發(fā)出ACK消息進(jìn)行確認(rèn)，此次通話結(jié)束。

3 結(jié)束語(yǔ)

作為新興的Vo IP協(xié)議，IAX還不成熟，仍處在探索期，需不斷地改進(jìn)與完善。本文主要研究IAX協(xié)議的注冊(cè)及呼叫過(guò)程并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，這對(duì)今后大規(guī)模部署基于IAX協(xié)議的Vo IP系統(tǒng)具有積極作用。

[1] 張登銀，孫精科.VoIP技術(shù)分析與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2002.

[2]卜 巍.VoIP的原理、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)淺析[J].計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)，2004（12）：54-55.

[3] Taemoor Abbasi, Shekhar Prasad, Nabil Seddigh, Ioannis Lambadaris.A comparative study of the SIP and IAX VoIP protocols. Electrical and Computer Engineering[J].2005(5):179-183.

[4] 鄒 慧. 基于Asterisk的VoIP系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究[D]. 北京：北京交通大學(xué)，2009.