用yate2实现软VoIP语音通话(SIP协议)

阳光男孩 发表于 2009-01-08

2009年1月7日，工业与信息化部发放了三张3G牌照，标志着中国进入了通信技术的新时代。3G的重要特性之一是高速数据链路，移动上网速度大大提高。同时，中国移动也大幅下调了2G网络GPRS上网的资费。可是，语音通话费用仍然按兵不动。作为永远处于弱势的用户，我们却可以通过VoIP网络电话自己实现免费语音通话。

网络电话是下一代网络(NGN)的重要应用之一。“下一代网络”是指10年以后的网络，全部基于软交换(Softswitch)技术。但是，拨打VoIP免费网络电话，并不需要在等待10年。基于现有的TCP/IP网络，我们已经可以使用开源的VoIP软件，实现PC-to-PC的免费语音通话。（注：这里的“免费”，是指不需要支付传统语音通话费用，ADSL/FTTB/3G等上网接入仍然是需要费用的）

下面，我将介绍如何用yate2软件搭建VoIP服务器，并用SIP协议完成语音通话。在我的实例中，使用了局域网内的3台PC，Windows操作系统，接在同一个集线器上，并不是广域网或3G接入。

yate2建立VoIP服务器

Yate = Yet Another Telephony Engine，是一款开源的VoIP网络电话软件。它可以作为服务器、也可以作为客户端使用。yate2可以在Linux下运行、也可以在Windows下运行。yate2下载地址

VoIP服务器可以干什么？

  • 客户端使用各自的用户名和密码登录到服务器上
  • 用户通过“电话号码”拨叫另一用户
  • 服务器负责转发拨叫请求及此后的其他控制信令
  • 服务器可以转发话音数据包

建立服务器这一步不是必须的。yate2支持两个客户端通过IP地址直接连接，而不需要建立服务器。如果你需要支持较多的用户能够互相通话，通常要建立服务器；如果只有2个用户，则可以采用直连方式。

建立VoIP服务器的前提条件

  • 一台计算机，作为服务器
  • 服务器通常需要拥有固定的公网IP地址
  • 服务器上不能再运行客户端（也就是说，客户端、服务器不能同时启动，否则会冲突）

用yate2搭建VoIP服务器的步骤

  1. 下载并安装yate2（最好完全安装所有组件，仅30MB）
  2. 打开yate2安装目录的conf.d子目录
  3. 将regfile.conf.sample复制一份，改名为regfile.conf，打开作下列修改：
    • 找到;auth=100、;register=100、;route=100三行，分别去掉前面的分号
    • 对需要建立的每一个用户，在文件末尾增加两行：
      [用户名]
      password=密码
      例如建立用户sunny，密码为870212，则写成：
      [sunny]
      password=870212
    这样，yate2服务器就有了身份认证功能
  4. 将regexroute.conf.sample复制一份，改名为regexroute.conf，打开作下列修改：
    • 找到[default]，在后面增加一行
      ${username}^$=-;error=noauth
      这样未登录的用户就不能拨打电话
    • 对需要建立的每一个电话号码，在刚才插入处之后增加一行
      ^电话号码$=return;called=用户名
      例如当有人拨打号码15900941215，就呼叫用户sunny，则写成：
      ^15900941215$=return;called=sunny
    这样，yate2服务器就有了电话路由功能
  5. 开始-管理工具-服务，重新启动Yet Another Telephony Engine服务

如果服务成功启动、没有错误提示，你已经正确建立了最简单的yate2网络电话服务器。

通过yate2服务器打电话

再次提醒，不能在运行yate2服务器的计算机上打开yate2客户端软件，否则是无法正常运行的。

  1. 开始-Yate-Yate Client，启动yate2客户端
  2. Accounts页-New，打开新建帐户对话框，填写各项目：
    • Protocol=sip
    • Use provider，不要选择
    • Account，可以随意输入
    • Username=用户名，@后面留空
    • Password=密码
    • Server=服务器的IP地址
    点击OK后，Status应该会显示“Registered”
  3. Calls页，Account=前面填写的account名称，然后输入另一个用户的电话号码，点击Call就可以打电话了
  4. 如果有电话打进来，选中它并点击Take the call就可以接听
  5. 点击Hangup挂断

yate2直连打电话

如果只有2个用户需要相互通话，就不必劳神建立VoIP服务器了(何况服务器还要占据一台计算机)。yate2支持直连通话，配置方法如下：

  1. 被叫用户只需开启Yate Client（当然要在防火墙中允许它），不需要配置
  2. 主叫用户，Accounts页-New，打开新建帐户对话框，填写各项目：
    • Protocol=sip
    • Use provider，不要选择
    • Account，可以随意输入
    • Username，留空
    • Password，留空
    • Server=被叫用户的IP地址
    点击OK后，Status并不会显示“Registered”，但是这没有关系
  3. 主叫用户，Calls页，Account=前面填写的account名称，然后随便输入一个号码，点击Call就可以打电话了
  4. 被叫用户，选中打进来的电话并点击Take the call就可以接听
  5. 点击Hangup挂断

SIP协议

yate2支持SIP、H.323、jabber、iax等多种VoIP协议，而先前我选择的是SIP协议。SIP协议定义了一组VoIP网络电话信令，传输层基于UDP协议、端口号为5060；SIP只提供控制信令，并不负责语音数据的编码和传输。

通过yate2服务器通话，SIP协议分析

我用Wireshark抓包分析了一次通话过程。这次通话的情况如下：

  • 服务器：192.168.1.50
  • 主叫方：192.168.1.183，用户名u1，电话号码1
  • 被叫方：192.168.1.101，用户名u2，电话号码2
  • 通话过程：主叫方拨打号码2，被叫接听，稍后由主叫挂断
说明主叫方192.168.1.183 <=> 服务器192.168.1.50服务器192.168.1.50 <=> 被叫方192.168.1.101其他头部信息
发起呼叫 => INVITE sip:2@192.168.1.50 没有Authorization头，Call-ID:2126492930@192.168.1.50
<= 100 Trying
缺少认证 <= 401 Unauthorized 包含WWW-Authenticate头
放弃呼叫 => ACK sip:2@192.168.1.50
发起呼叫 => INVITE sip:2@192.168.1.50 From:<sip:u1@192.168.1.50>;tag=1542144666 ，包含Authorization头，Max-Forwards:20，Call-ID:2126492930@192.168.1.50
<= 100 Trying
转发呼叫 => INVITE sip:u2@192.168.1.50 From:<sip:u1@192.168.1.50>;tag=831312670 ，没有Authorization头，Max-Forwards:19，Call-ID:495687575@192.168.1.50
<= 100 Trying
振铃 <= 180 Ringing
转发振铃 <= 180 Ringing
接听 <= 200 OK
确认 => ACK sip:u2@192.168.1.50 From:<sip:u1@192.168.1.50>;tag=831312670
转发接听 <= 200 OK
确认 => ACK sip:2@192.168.1.50 From:<sip:u1@192.168.1.50>;tag=1542144666
上面的过程，建立了主叫方-服务器、服务器-被叫方的两个VoIP电话连接；主叫方不知道被叫方的用户名和IP地址，被叫方知道主叫方的用户名、但不知道IP地址
现在出现大量的双向RTP数据包，封装了语音数据（甚至可以解码并窃听语音内容）；使用随机高端口（在SIP协议的INVITE、200两种报文中，用SDP协议声明了RTP使用的UDP端口、语音编码方式等），经过服务器转发
挂断 => BYE sip:2@192.168.1.50:5060 Reason:SIP;text="User hangup"
主叫方已经停止发送和接收RTP数据包，而被叫方的RTP包仍然不断经服务器转发到达，主叫方回应ICMP Port unreachable消息。
<= 100 Trying
<= 401 Unauthorized
挂断 => BYE sip:2@192.168.1.50:5060 这次带上Authorization头
<= 100 Trying
同意挂断 <= 200 OK
通知被叫挂断 => BYE sip:u2@192.168.1.101:5060
服务器也停止接收RTP数据包，而被叫方的RTP包仍然不断到达，服务器回应ICMP Port unreachable消息。
<= 100 Trying
同意挂断 <= 200 OK

登录(Register)与退出(Unregister)

假设有人拨打电话号码1。根据regexroute.conf，服务器知道号码1对应于用户u1。那么，服务器怎么知道u1的IP地址呢？这就需要通过接收登录与退出消息来记录用户状态。

  • 登录：
    REGISTER sip:192.168.1.50
    Contact:<sip:u1@192.168.1.183:5060>
    Expires:600
    To:<sip:u1@192.168.1.50>
  • 退出：
    REGISTER sip:192.168.1.50
    Contact:<sip:u1@192.168.1.183:5060>
    Expires:0
    To:<sip:u1@192.168.1.50>
  • 两者的区别就是Expires，0表示退出，非0表示登录
  • 如果缺少身份认证，服务器会返回401；通过身份认证后，服务器返回200

yate2直连通话，SIP协议分析

直接贴出Wireshark的自动分析结果吧～Statistics-VoIP Calls-Graph就可以看到

|Time     | 192.168.1.101     | 192.168.1.183     |
|3.985    |         INVITE SDP                    |SIP From: sip:anonymous@192.168.1.183 To:sip:0@192.168.1.183
|         |(5060)   ------------------>  (5060)   |
|4.004    |         100 Trying|                   |SIP Status
|         |(5060)   <------------------  (5060)   |
|4.035    |         180 Ringing                   |SIP Status
|         |(5060)   <------------------  (5060)   |
|11.818   |         200 OK SDP                    |SIP Status
|         |(5060)   <------------------  (5060)   |
|11.826   |         ACK       |                   |SIP Request
|         |(5060)   ------------------>  (5060)   |
|11.857   |         RTP (g711U)                   |RTP Num packets:281  Duration:5.597s SSRC:0x1726C94E
|         |(27392)  <------------------  (27824)  |
|11.954   |         RTP (g711U)                   |RTP Num packets:280  Duration:5.550s SSRC:0x7805579C
|         |(27392)  ------------------>  (27824)  |
|17.495   |         BYE       |                   |SIP Request
|         |(5060)   <------------------  (5060)   |
|17.514   |         100 Trying|                   |SIP Status
|         |(5060)   ------------------>  (5060)   |
|17.526   |         200 OK    |                   |SIP Status
|         |(5060)   ------------------>  (5060)   |

与经过服务器的通话相比，直连通话就显得非常简单了：没有身份认证过程，不需要转发信令与RTP数据。

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