SIP y XMPP: amigos para siempre

SIP y XMPP: amigos para siempre
Saúl Ibarra Corretgé | AG Projects
Saturday, October 6, 2012

¡Hola!

AG Projects
SIP Infrastructure Experts

Intro

• Hola, soy @saghul
• En VoIP desde el 2005
• Vamos a hablar de SIP y XMPP


AG Projects

AG Projects
• Infraestructura SIP • Blink
• SIP Thor: Plataforma • SIP SIMPLE SDK
SIP con escalabilidad
horizontal mediante • SylkServer
P2P
• MediaProxy
• Proyectos Open • OpenXCAP
Source
• MSRPRelay

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Entendiendo SIP y XMPP

• Ambos son protocolos de señalización
• Nos permiten establecer sesiones
multimedia
• Mensajería Instantánea y Presencia
• Pero son MUY distintos


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SIP

• Session Initiation Protocol - RFC 3261
• Creado para iniciar, mantener y terminar
sesiones multimedia
• Mayormente utilizado en sesiones de audio
y video, y conferencias
• Diseñado para que la inteligencia esté
en el User Agent


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XMPP

• eXtensible Messaging and Presence
Protocol - RFC 6120, 6121
• Creado para mensajería y presencia
• Mayormente utilizado para IM
• Diseñado para que la inteligencia esté
en el servidor


Mensajería Instantánea

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IM con SIP

• Tipo SMS: SIP MESSAGE
• No hay relación entre mensajes
• Si el transporte es UDP, orden no
garantizado
• Utiliza el path de la señalización


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IM con SIP

• Basado en sesiones: MSRP
• Igual que una llamada
• Conexión TCP entre los dispositivos
• Múltiples aplicaciones sobre MSRP


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MSRP
• Message Session Relay Protocol - RFC4575
• Se negocia con SDP, igual que un stream de
audio
• Aplicaciones: chat, transferencia de
ﬁcheros, compartir escritorio
• TLS es mandatory
• Usado en RCS

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IM con SIP

MESSAGE sip:saul@ag-projects.com SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.99.53:58291;rport;branch=z9hG4bKPjLOuZqe0g8SRst9ip
Max-Forwards: 70
From: "Saúl" <sip:saghul@sip2sip.info>;tag=QPQ0E6QCFPv8Nx7F3uGPgkmoPvibIZDS
To: <sip:saul@ag-projects.com>
Call-ID: Us.Cphs4LMENWqaKvgR3MDup4Ak4eee2
CSeq: 50270 MESSAGE
User-Agent: Blink Pro 2.0.0 (MacOSX)
Content-Type: text/plain
Content-Length: 3

foo


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IM con SIP


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IM con SIP
v=0
o=- 3557072827 3557072827 IN IP4 192.168.99.53
s=Blink Pro 2.0.0 (MacOSX)
c=IN IP4 192.168.99.53
t=0 0

{ }
m=message 2855 TCP/TLS/MSRP *
a=path:msrps://192.168.99.53:2855/2da6282242d37bc5909b;tcp
a=accept-types:message/cpim text/* application/im-iscomposing+xml
a=accept-wrapped-types:*
a=setup:active
m=audio 50002 RTP/AVP 103 102 9 0 8 101
a=rtcp:50003
a=rtpmap:103 speex/16000
a=rtpmap:9 G722/8000
a=rtpmap:0 PCMU/8000
a=rtpmap:8 PCMA/8000
a=rtpmap:101 telephone-event/8000
a=fmtp:101 0-15
a=sendrecv


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IM con SIP

• SIP MESSAGE es más frágil
• Con MSRP es necesario aceptar la sesión
• Es posible usar early media
• ¿Routing basado en presencia?


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IM con XMPP

• Distintos tipos de stanzas para IM
• El servidor inserta nuestra identidad
• Sin soporte para sesiones, son “implícitas”


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IM con XMPP


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IM con XMPP

<message from="saul@ag-projects.com/Psi+" type="chat" xml:lang="en" to="saghul@gmail.com/
λ3DD1000D" id="aaf0a">
<body>foo</body>
<active xmlns="http://jabber.org/protocol/chatstates"/>
<request xmlns="urn:xmpp:receipts"/>
</message>


Presencia

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Presencia con SIP

• Modelo PubSub, publicación - subscripción
• Iniciado por el usuario
• No se usa un modelo end to end
• Servidores Presence Agent
• Autorización: XCAP


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XCAP
• XML Configuration Access Protocol -
RFC4825
• Almacena documentos XML, modificables
mediante HTTP
• Apliaciones
• Autorización
• Lista de contactos
• Estado offline

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Presencia con SIP


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<presence ...>
<tuple id="SID-2af16065-6f4c-40a5-8bee-c38678776dec">
<status>
<basic>open</basic>
<agp-pidf:extended>available</agp-pidf:extended>
</status>
<c:display-name>saghul</c:display-name>
<c:map>Netherlands/Wageningen</c:map>
<c:icon>https://...</c:icon>
<agp-pidf:device-info id="2af16065-6f4c-40a5-8bee-c38678776dec">
<agp-pidf:description>hal</agp-pidf:description>
<agp-pidf:user-agent>Blink Pro 2.0.0 (MacOSX)</agp-pidf:user-agent>
<agp-pidf:time-offset>120</agp-pidf:time-offset>
</agp-pidf:device-info>
<caps:servcaps>
<caps:audio>true</caps:audio>
<caps:message>true</caps:message>
<caps:text>true</caps:text>
<agp-caps:file-transfer>true</agp-caps:file-transfer>
<agp-caps:screen-sharing>true</agp-caps:screen-sharing>
</caps:servcaps>
<rpid:user-input idle-threshold="600">active</rpid:user-input>
<contact>sip:saghul@test.sip2sip.info</contact>
<note>At work!</note>
<timestamp>2012-09-19T22:09:56.929088+02:00</timestamp>
</tuple>
...
</presence>


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Presencia con XMPP

• Modelo Push - el servidor envía los datos a
todos
• Iniciado automáticamente por el servidor
• Sólo contempla presencia “básica”
• Presencia extendida
• Personal Eventing Protocol - XEP-0163

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Presencia con XMPP


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Presencia con XMPP

<presence>
<status>ready to rock!</status>
<priority>50</priority>
<c xmlns="http://jabber.org/protocol/caps" node="http://psi-dev.googlecode.com/caps"
ver="0.15" ext="ca cs cv e-time ep-notify-2 last-act mr sxe whiteboard"/>
<x xmlns="vcard-temp:x:update">
<photo>6185d7579dab3063e71a09fcd0506a769c72af5e</photo>
</x>
</presence>


Sesiones con RTP

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Audio y Video con SIP

• SIP y SDP para señalización, RTP para el
transporte del payload
• Encriptación: SRTP, ZRTP*
• Soporte para múltiples streams
• Soporte para distintas fuentes dentro de un
mismo stream


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Audio y Vídeo con SIP
v=0
o=- 3557075781 3557075781 IN IP4 192.168.99.53
c=IN IP4 192.168.99.53
t=0 0
m=audio 50542 RTP/AVP 103 102 9 0 8 101
a=rtcp:50544
a=fmtp:101 0-15
a=ice-ufrag:453af62f
a=ice-pwd:21f8ab2b
a=candidate:Sc0a86335 1 UDP 1694498815 62.131.6.55 50542 typ srflx raddr 192.168.99.53 rport 55428
a=candidate:Hc0a86335 1 UDP 2130706431 192.168.99.53 55428 typ host
a=candidate:Sc0a86335 2 UDP 1694498814 62.131.6.55 50544 typ srflx raddr 192.168.99.53 rport 52633
a=sendrecv


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NAT

• RTP viaja sobre UDP
• La mayoría de los usuarios está detrás de
NAT
• Necesidad de usar media relays
• ¿O no?


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ICE
• Interactive Connectivity Establishment -
RFC 5425
• Cada usuario presenta sus candidatos para
recibir RTP
• Se hacen pruebas usando paquetes STUN
• Se selecciona el candidato ganador
• ¡Audio P2P detrás de NAT!
• Ayuda en situaciones mixtas IPv4 / IPv6

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ICE
v=0
o=- 3557075781 3557075781 IN IP4 192.168.99.53
c=IN IP4 192.168.99.53
t=0 0
m=audio 50542 RTP/AVP 103 102 9 0 8 101
a=rtcp:50544
a=fmtp:101 0-15

{ }
a=ice-ufrag:453af62f
a=ice-pwd:21f8ab2b
a=candidate:Sc0a86335 1 UDP 1694498815 62.131.6.55 50542 typ srflx raddr
192.168.99.53 rport 55428
a=candidate:Sc0a86335 2 UDP 1694498814 62.131.6.55 50544 typ srflx raddr
192.168.99.53 rport 52633


AG Projects

Audio y Vídeo con XMPP

• Jingle, originalmente creado por Google
• Muy inspirado en SIP
• Stanzas de tipo IQ
• “Un SDP en XML”
• ICE como requisito


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Audio y Vídeo con XMPP
<iq from='romeo@montague.lit/orchard' id='ph37a419' to='juliet@capulet.lit/balcony' type='set'>
<jingle xmlns='urn:xmpp:jingle:1' action='session-initiate' initiator='romeo@montague.lit/
orchard' sid='a73sjjvkla37jfea'>
<content creator='initiator' name='voice'>
<description xmlns='urn:xmpp:jingle:apps:rtp:1' media='audio'>
<payload-type id='96' name='speex' clockrate='16000'/>
<payload-type id='18' name='G729'/>
<payload-type id='0' name='PCMU' />
</description>
<transport xmlns='urn:xmpp:jingle:transports:ice-udp:1 pwd='asd88fgpdd777uzjYhagZg'
ufrag='8hhy'>
<candidate component='1' foundation='1' generation='0' id='el0747fg11' ip='10.0.1.1'
network='1' port='8998' priority='2130706431' protocol='udp' type='host'/>
<candidate component='1' foundation='2' generation='0' id='y3s2b30v3r' ip='192.0.2.3'
network='1' port='45664' priority='1694498815' protocol='udp' rel-addr='10.0.1.1'
rel-port='8998' type='srflx'/>
</transport>
</content>
</jingle>
</iq>


Conferencias

AG Projects

Conferencias con SIP

• Lo habitual: aburridos mixers de RTP
• Lo interesante: RTP + chat + conference
control
• Información: RFC 4575
• Control: RFC 4579


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<conference-info ... entity="sip:9037396@conference.sip2sip.info" state="full">
<conference-description>
<display-text>Ad-hoc conference</display-text>
<free-text>Hosted by SylkServer-2.0.0</free-text>
</conference-description>
<host-info>
<web-page>http://sylkserver.com</web-page>
</host-info>
<conference-state>
<user-count>1</user-count>
<active>true</active>
</conference-state>
<users state="full">
<user entity="sip:saghul@sip2sip.info" state="full">
<display-text>Saúl</display-text>
<endpoint entity="sip:lcwkhrsu@62.131.6.55:63047" state="full">
<display-text>Saúll</display-text>
<status>connected</status>
<joining-info>
<when>2012-09-19T23:26:18+02:00</when>
</joining-info>
<media id="186236108">
<type>message</type>
</media>
</endpoint>
</user>
</users>
</conference-info>


AG Projects

Conferencias con XMPP

• Multi User Chat (MUC): XEP-0045
• Audio y video
• Muji: XEP-0272
• Coin: XEP-0298
• Coin utiliza el payload del RFC 4575


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<presence from='hag66@shakespeare.lit/pda'
id='n13mt3l'
to='coven@chat.shakespeare.lit/thirdwitch'>
<x xmlns='http://jabber.org/protocol/muc'/>
</presence>

<presence from='coven@chat.shakespeare.lit/firstwitch'
id='3DCB0401-D7CF-4E31-BE05-EDF8D057BFBD'
to='hag66@shakespeare.lit/pda'>
<x xmlns='http://jabber.org/protocol/muc#user'>
<item affiliation='owner' role='moderator'/>
</x>
</presence>

<presence from='coven@chat.shakespeare.lit/secondwitch'
id='C2CD9EE3-8421-431E-854A-A2AD0CE2E23D'
to='hag66@shakespeare.lit/pda'>
<x xmlns='http://jabber.org/protocol/muc#user'>
<item affiliation='admin' role='moderator'/>
</x>
</presence>


AG Projects

<iq from='romeo@montague.lit/orchard' id='zid615d9' to='juliet@capulet.lit/balcony' type='set'>
<conference-info xmlns="urn:ietf:params:xml:ns:conference-info"
entity="xmpp:romeo@monague.lit/orchard" state="full" version="1">


<conference-description>
<subject>Ending a relationship</subject>
</conference-description>


<conference-state>
<user-count>3</user-count>
</conference-state>


<users>
<user entity="xmpp:romeo@montague.lit" state="full">
<display-text>Romeo</display-text>


<endpoint entity="xmpp:romeo@montague.lit/orchard">
<display-text>Romeo's smartphone</display-text>
<status>disconnected</status>
...

Construyendo un Gateway

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Estado del Arte

• SIP utilizado para audio, video, conferencias
y emular la PSTN
• XMPP utilizado para mensajería, presencia y
Google Hangouts
• Ambos protocolos funcionarán en los
navegadores
• WebSocket + WebRTC

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SIP y XMPP: ¿qué tienen en común?

• Misma tecnología para audio y video - RTP
• Misma tecnolgía de NAT traversal - ICE
• Payloads compatibles - CPIM
• Mecanismo PUBLISH - SUBSCRIBE
• usuario@dominio


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Combinando SIP y XMPP

• Clientes dual stack
• CUSAX: draft-ivov-xmpp-cusax
• Clientes single stack
• Usar un gateway
• Un gateway transparente


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Un solo stack

• SIP y XMPP fueron diseñados de manera
distinta, abstraernos de ellos puede traer
problemas
• Menos código, menos bugs
• Conﬁguración más simple


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SIP SIMPLE Client SDK


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Blink


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SylkServer

Conferencing
High Deﬁnition Audio
Instant Messaging
File Transfer
Presence

SIP Networks XMPP Networks

SylkServer


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SylkServer

• SIP Application Server
• Software Libre
• ZeroConf
• Implementado utilizando SIP SIMPLE Client
SDK


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SylkServer: Arquitectura


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SylkServer: Conferencias
• Audio en HD
• Chat con MSRP
• Información de participantes (RFC 4575)
• Control de conferencias (RFC 4579)
• draft-ietf-simple-chat
• Transferencia de ﬁcheros
• Compartir escritorio

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SylkServer: gateway XMPP
• Mensajería Instantánea

• SIP MESSAGE

• MSRP

• Presencia

• MUC

• Jingle


• Coin

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Diseño del gateway XMPP

• SylkServer es el servidor XMPP
autoritativo del dominio

• Sólo soporta conexiones S2S
• Los clientes del dominio local usan SIP
• Routing en base a usuario@dominio (DNS
SRV)


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Arquitectura del gateway XMPP

• El servidor no hace AAA
• Despliegue detrás de un proxy SIP
• Conexiones XMPP S2S con otros dominios
• Una única opción de conﬁguración
necesaria como mínimo: el dominio


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Arquitectura del gateway XMPP


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Gateway XMPP: IM


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Gateway XMPP: Presencia


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Retos en la implementación
• Servidor XMPP vs Componente XMPP
• Especiﬁcaciones incompletas / obsoletas
• Diferencia de conceptos
• ¿Sesiones XMPP?
• SIP PIDF vs Presencia en XMPP
• Conferencias en SIP vs XMPP MUC
• Jingle y Gingle

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Futuro

• La IETF está considerando resucitar los
drafts de interoperabilidad SIP - XMPP
• Nuestro roadmap
• Jingle y Gingle


Desplegando infraestructura SIP

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Problemas habituales

• NAT
• Tamaño de los paquetes SIP
• Escalabilidad
• Entornos hostiles a nivel de networking


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NAT

• Fácilmente solucionable en el servidor
reescribiendo el SDP
• Pero rompe ICE
• OpenSIPS + MediaProxy
• Primera y única solución ICE-friendly

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Soporte ICE en MediaProxy


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NAT y MSRP

• Uso de relays: MSRPRelay
• Alternative Connection Model (RFC 6135)
• Implementado en SIP SIMPLE SDK


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Tamaño de los paquetes SIP

• ¡Cada vez son más grandes!
• Necesidad de un transporte ﬁable: TCP
• ¿Es TCP el transporte correcto?
• Facebook Messenger usa MQTT
• Si hay SIP ALGs: TLS
• Para que no husmeen

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Escalabilidad

• ¿Quién balancea la carga del balanceador?
• Red distribuída de servidores: DHT
• Ejemplo: SIP2SIP.info usa SIPThor


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SIP + DHT


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Entornos hostiles a nivel de netwoking

• “Internet funciona perfectamente. En el
puerto 80.”
• SIP sobre TLS, en otro puerto
• RTP vía TURN / TCP
• RTP multiplexing
• WebRTC

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BYE sip:audience@tid SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 192.168.99.23:49919;rport;branch=z9hG4bKPjDb30Dx0sH7aM
Max-Forwards: 70
From: "saghul" <sip:saul@ag-projects.com>;tag=UCpGKVZbQQx7BUK
To: <sip:audience@tid>;tag=as59aef35c
Call-ID: DEWDfu63OACwYeQk7MrhmRhRq.1cqqis
CSeq: 10633 BYE
Route: <sip:81.23.228.129;lr;ftag=UCpGKVZbQQx7BUKY;did=641.a8a9c553>
User-Agent: Blink
Content-Length: 0

@saghul

saul@ag-projects.com

sip:saul@ag-projects.com


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Apéndice: enlaces de interés

• http://sipsimpleclient.com/
• http://sylkserver.com/
• http://icanblink.com/
• http://sylkserver.ag-projects.com/projects/
sylkserver/wiki/DesignXMPP


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