Asterisk环境下完整PJSIP分机拨号流程分析

　　PJSIP是目前Asterisk官方使用的最新的SIP协议栈。根据官方说明，Asterisk官方已经不再继续更新chan_sip协议栈，除非有重大安全漏洞才会进行升级维护。通过几年的测试和生成场景的使用，PJSIP在整体性能和功能支持方面已经超越了chan_sip 协议栈。因为PJSIP涉及了很多比较新的配置文件和呼叫流程，导致很多用户对PJSIP配置说明缺乏一定的了解。今天，我们针对一些PJSIP的流程，并且结合呼叫规则进行介绍。以前有很多用户对使用PJSIP协议栈有疑问，以及其完整的技术概要，读者可以访问PJSIP官方网站和Asterisk官方网站。这里，笔者仅结合Asterisk介绍PJSIP具体的处理过程和Asterisk呼叫流程方面的内容。

　　1、关于PJSIP介绍

　　PJSIP是开源的SIP协议栈，在最近的Asterisk版本中，官方已经开始使用PJSIP协议栈作为Asterisk引擎的SIP协议栈。关于为什么Asterisk选择PJSIP作为Asterisk新一代SIP协议栈的讨论读者可以查阅此链接：

　　SIP Stack Research

　　https://wiki.asterisk.org/wiki/display/AST/SIP+Stack+Research

　　PJSIP的核心是SIP endpoint，通过pjsip_endpoint来表示。

　　pjsip_endpoint负责几个方面的工作：

它具有一个pool factory，为SIP模块分配自己的pool。
它支持对每个SIP模块实现定时器管理。
它支持一个传输管理模块，传输管理模块支持对SIP传输和控制消息解析打印。
它支持PJLIB的 ioqueue支持网络事件的调度处理。
它提供thread安全保护，对每个应用的thread进行安全管理。
它可以管理PJSIP的相关模块，拓展，解析处理等功能。
它负责从管理模块接收到的SIP 进入的消息，分发SIP消息到其他模块。

　　因为篇幅的关系，笔者在这里不再做太多关于PJSIP的介绍，网络有很多关于PJSIP协议栈，PJSIPUA的使用方式，读者可以安装练习。这里，我们主要介绍pjsip_endpoint的作用，因为它直接影响着我们后续章节中所讨论的Asterisk呼叫流程。

　　2、PJSIP在Asterisk的结构

　　在Asterisk环境中，PJSIP通过各自的模块对终端，业务订阅，认证和传输都进行管理。PJSIP模块的几个核心模块如下：

　　Asterisk中PJSIP相关的几个主要包括：

res_pjsip 模块，这是一个基础模块，提供对上层其他业务的支持。
res_pjsip_session模块，提供呼叫，媒体和会话管理，包括媒体流处理协商，DTMF，会话定时器设置，PRACK/100rel，SIP 原因头处理，传输设置和媒体加密。
res_pjsip_regiestrar, 提供SIP注册模块的管理。
res_pjsip_pubsub, 提供对SIP消息的订阅发布。
res_pjsip_messaging, 提供MWI事件包处理，分机/设备的状态拓展支持（例如，PIDF，XPIDF，和CPIM-PIDF）。

　　3、PSJIP相关的几个实体对象说明

　　我们现在讨论的PJSIP和以前的chan_sip配置文件有所不同。在PJSIP中，Asterisk借用了几个实体概念来部署相关配置。如果用户不了解其具体作用的话，可能引起很多的误解。在前面的介绍中，我们已经说明，Endpoint是PJSIP的核心。通过Endpoint关联了很多相关的配置属性关系。以下是一个ER关系图实例，读者可以基本了解其配置关系：

　　当一个新的SIP请求进入到PJSIP时，PJSIP的res_pjsip模块首先需要确认Endpoint在res_pjsip中的注册类型。注册类型不同则关联不同的配置参数设置。当然，Endpoint的确认也有不同的优先级。用户可以通过CLI命令来检查这些Endpoint类型：

*CLI> pjsip show identifiers
Identifier Names:
name not specified
ip
username
anonymous
header
auth_username

　　大部分情况下，PJSIP会通过“From”头中的username来查询Endpoint中的username。如果匹配到了相应的username，则继续匹配其他的配置参数。

　　在res_pjsip中提供了对Endpoint的类型定义，不同的类型又和不同的配置进行了绑定，这些具体的配置包括：

Transport支持，提供对传输协议配置（TCP/UDP），加密配置（TLS/SSL），WS配置。
AUTH支持，认证部分提供对用户的Inbound和Outbound的Authentication处理，包括用户注册信息处理以及认证方式。
AOR（Address of Record）支持，此配置通知Asterisk在那里可以连接endpoint终端。如果没有AOR记录的话，不能连接endpoint终端。当Asterisk收到一个注册请求时，它首先需要查询可用的AOR记录。
REGISTRATION注册，提供对外SIP服务器的注册支持，对接ITSP trunk配置。
IDENTIFY支持，此配置控制res_pjsip_endpoint_identifier_ip模块来决定进入到系统的数据是哪种endpoint终端类型。如果Asterisk收到一个来自于某个IP地址的数据，则匹配这个地址的相应的终端。
Contact配置选项工作方式类似于SIP URL的别名，保存进入到注册消息。它可以关联单个独立的SIP 用户代理。

　　以上ER图例说明了它们之间的关联关系。如果用户对某些概念理解有问题的话，可以查阅笔者的历史文档，这里不再对基本概念做过多讨论，相关文章包括：

B2BUA/SBC/Proxy的SIP消息重构和RFC7092详解
一封信读懂SIP注册消息关键词
深入理解SIP服务器的注册和定位服务流程中关于AOR和COntact的说明。

　　4、Asterisk中PJSIP的处理流程

　　根据前面章节的介绍，一个呼叫通过SIP呼叫到Asterisk系统中，需要经过几个模块的处理。读者需要更多关注Res_pjproject.c文件（启动PJSIP，分配模块资源，设置log等）和Res_pjsip.c 文件。Res_pjsip.c开始加载其其他的上层模块的逻辑处理，包括创建thread，监听IP和端口，确认Endpoint类型和优先级判断，确认endpoint相关配置，DTMF，管理SDP，Callerd等。以下图例是关于Asterisk服务器中PJSIP协议如何处理一个呼叫请求的处理流程。

　　Asterisk中PJSIP的呼叫处理流程如下：

首先启动PJSIP协议栈。
把新的request存放到threadpool中，等待处理。
确认Endpoint以及其配置类型。
如果有NAT支持，则修改NAT配置。如果没有，则继续执行下一步流程。
如果有re-INVITE则执行，修改媒体状态；如果没有，则继续进行下一步操作。
创建Dialog。
对请求进行认证处理。
创建一个新的会话。
处理SDP Offer。
提取Caller ID，保存提取的值。
创建一个ast_channel object 对象。
检查是否有T38传真支持处理。如果没有则继续执行下一步流程。
正式启动IPPBX，进入拨号规则。

　　5、Asterisk拨号规则中的PJSIP分机呼叫流程分析

　　在Asterisk呼叫中，首先需要根据呼叫的需求编写一个拨号规则（dialplan）。这个拨号规则定义了呼叫的具体流程。IPPBX的呼叫流程可以非常复杂，也可以非常简单。为了配合以上内容，我们编写一个简单的拨号规则来说明PJSIP分机之间呼叫需要处理的流程。具体拨号规则的语法如下：

　　这里需要提前说明，此示例中，分机已经创建，拨号规则和SIP分机可以注册退出注册。所以，读者如果需要测试的话，需要提前安装Asterisk，如果需要real-time的分机管理的话，需要安装Asterisk数据库和创建相关的表（例如，asterisk.ps_endpoints，asterisk.ps_aors等）来存储PJSIP的AOR，Contacts，Endpoints等数据。另外，读者需要了解关于PJSIP的CLI命令，方便查看AOR，Contacts，和Auth等数据状态）。以下示例说明了Asterisk环境中PJSIP分机呼叫的主要处理流程：

　　在以上的出来流程中，Asterisk大概需要几个步骤来实现分机之间的呼叫：

注册的分机拨打200发起一个请求。
Asterisk检查此分机是否属于特别设置的context，我们这里是hiastar。如果是，则可以进行第三步的流程。这里，读者可以通过Asterisk CLI 命令检查AOR 的状态。
在Asterisk PBX中，首先检查需要匹配的拨打的号码，这里用户拨打了200，当然，用户也可以拨打其他号码设置。
如果在拨号规则中匹配检测通过，则执行app 命令Dial，然后拨打PJSIP协议通道的分机。
Asterisk再次检查分机的状态，比如相关分机200的AOR和绑定的Contacts。这里，一些新用户可能比较迷惑，笔者重点说明一下。如果创建了分机以后，系统可以马上创建AOR记录，但是没有Contacts记录。如果用户使用SIP终端注册登录以后，Contact 记录才能显示，并且绑定了具体的IP地址对象。一个AOR可以绑定多个Contacts地址，也就是说，一个AOR记录可以支持多台SIP终端注册登录。在笔者的实验中，一个AOR 200，绑定了两个SIP 终端，这两台终端都已经登录注册，所以可以显示两个不同的IP地址。分机注册前后的的状态

　　Asterisk检查到200分机已经注册，并且获悉了其IP地址以后，对此SIP分机发送INVITE请求，对其发起呼叫。

　　通过以上六个步骤，PJSIP分机之间的呼叫创建完成。

　　6、总结

　　此文章主要介绍了关于Asterisk环境中使用PJSIP分机拨号的基本处理流程和其相关的技术架构。首先，笔者简单说明了PJSIP的介绍了PJSIP的使用原因和官方说明，然后介绍了PJSIP的核心模块，然后介绍了PJSIP在Asterisk的架构和其相关的应用服务模块。因为，PJSIP涉及了SIP协议几个主要的概念，笔者又分别说明了几个概念之间的绑定关系。为了让读者能够充分了解Asterisk中PJSIP的处理流程，笔者通过图例的方式，按照总共13个步骤说明了PJSIP是如何一步步进行呼叫流程的处理的。最后，笔者通过一个PJSIP分机呼叫的示例，配合简单的拨号规则说明了拨号规则的处理流程。

　　参考资料：

　　www.asterisk.org

　　www.freepbx.org.cn

　　www.pjsip.org