經過近10年的發展，SIP己發展成做音視頻通信的首選標準協議。如今在移動互聯網背景下，SIP得到廣泛應用的同時也面臨諸多挑戰，我們今天要聊的在線狀態就是其中之一。SIP是一個非常靈活的協議，可應用於音視頻、IM等場景，基於其高擴展性，實際可用於任何數據的通信協商。在其主要應用場景音視頻通信中，爲保證用戶體驗，在線狀態的準確顯得尤爲重要。
SIP協議在定義之初，主要是基於UDP進行設計。在線和離線是靠SIP REGISTER 請求完成的，當UA執行REGISTER後，服務器端會在返回的200OK消息中expires參數告知客戶端此次註冊有效期，UA需要在expires到期之前進行續約，如果到期未續約，服務器即認爲客戶端離線，在互聯網時候這看上去沒有什麼問題，因爲用戶的網絡多數情況下不會異常中斷。但加上移動兩個字，這一切就變得很糟糕了：用戶的網絡會隨時中斷，從一個WIFI自動換到另一個WIFI，進電梯出電梯，在移動設備上，斷網那是很正常的事，不斷纔不正常。如果用戶剛發送REGISTER後就斷網了，那此用戶的假在線狀態將持續到整個expires週期。下面分別就TCP和UDP探討一種可行性方案。
理想中的在線狀態即服務端能以最短的時間探知客戶端狀態變化，基於UDP無連接的特點，一個看似簡單有效的方法縮短續約週期，如將REGISTER週期改爲60秒，同時客戶端斷線重連，這樣用戶狀態有效期只有60秒，一但超過60秒未註冊就將用戶狀態置爲離線，這樣至少存在三個嚴重問題：
1.流量高：SIP協議完成一次註冊再加上www-authenticate鑑權，需要耗費2K左右的流量，一天就需要3M左右，這樣的軟件用戶只能放棄。
2.狀態變更頻率：在3G網絡下，某些基站會對UDP包進行緩存（完全是看運營商心情的），優先級沒有TCP高，所以UDP延遲大是非常正常的事情，客戶端在註冊週期提前10秒進行註冊，也不能保證服務器能在10秒內接收到，因此在客戶端的好友端其在線狀態將容易出現反覆變化。
3.上面的週期假設了UDP NAT映射有效期至少大於60秒，但這個假設非常不靠譜。在實際應用環境中，國內某小運營商針對某些端口的有效期是8秒，難道我們要把續約週期改成8秒？
針對以上問題，RFC 5626提出STUN keepalive方案，使用STUN來代替SIP的REGISTER保話NAT，因此可以將SIP REGISTER的週期加長。同時服務器需要做STUN保活檢測，即多少時間內累計多少次未收到客戶端STUN保活包即認爲客戶端離線，客戶端也需要做同樣檢測，多少次未收到STUN 響應包就認爲斷線並重新註冊，具體次數在RFC中有定義，也可以根據實際情況調整。這樣對前面前兩個問題能夠比較好的改善，但第三個問題呢？
這裏就需要實現UDP NAT保活自適應了，可先使用默認間隔發次STUN包，收到響應包發現NAT地址變化那就說明保話時間過短，然後再嘗試一個更短的間隔時間，當然具體算法可以再進行優化。服務器端支持STUN keepalive的有opensips、kamailio，SIP UA我知道pjsip支持，其他未考證。
根據多個項目經驗，基於中國網絡的特點，移動互聯網SIP使用TCP傳輸會更適合一些，對於前面同樣的問題，RFC 5626也提出TCP sip keepalive方案。具體是客戶端以‘\r\n\r\n’作發送PING給服務器，服務器以'\r\n'爲PONG回覆。並且TCP是面向連接的，本身也可以使用TCP 協議層的keepalive，但TCP協議層的keepalive缺點是隻能檢測單方向的連接是否正確，如果要檢測兩方那通信雙方都需要開啓keepalive功能。opensips/kamailio同樣支持
TCP sip keepalive方案。在opensips/kamailio上實現這樣一個功能，當客戶端TCP連接斷開時，自動將客戶端的註冊信息刪除掉，這樣實現了當服務器端TCP連接斷開時將用戶設置爲離線，同時客戶端也需要使用TCP sip keepalive檢測到網絡斷線後自動進行重連，這樣就可以將註冊週期改到很長，且只要TCP不斷那用戶的註冊信息就一直有效。這種方案相比UDP更節省流量，客戶端和服務器都能更快/有效的判斷網絡是否斷線。對於TCP NAT保活也只有使用自適應的方法，TCP可以同時建立N個連接，然後以不同的週期發送keepalive包，以能夠成功保活的最長週期爲應用值，此方法好像被某公司申請過專利了。
也許4G網絡的到來這一切就都迎刃而解，與之而來的是視頻通信的春天，還是技術壁壘的惡夢？
參考資料：
http://tools.ietf.org/html/rfc5626
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