Kamailio-基于Homer与heplify的SIP信令监控

介绍

Kamailio 是一款高性能、高灵活性的 SIP (Session Initiation Protocol) 服务器，广泛应用于 VoIP 系统。Homer 是一个开源的 SIP 捕获和分析平台，可以有效地监控、调试和分析 SIP 流量。Heplify 是一个轻量级的 HEPv3（Homer Encapsulation Protocol）捕获代理，用于将 SIP 流量发送到 Homer。

应用使用场景

1. VoIP 服务提供商：实时监控 SIP 呼叫，检测和解决连接问题。
2. 企业通信系统：优化内部电话系统，确保通信质量。
3. 安全分析：检测异常呼叫行为，防止欺诈和滥用。
4. 开发和测试：对新功能或配置进行详细的 SIP 信令分析。

下面给出了一些代码示例，分别实现上述功能。假设使用 Python 语言和 pjsip 库来进行 SIP 协议的处理。

VoIP 服务提供商：实时监控 SIP 呼叫，检测和解决连接问题

import pjsua as pj

class SIPMonitor:
    def __init__(self):
        self.lib = pj.Lib()

    def start(self):
        self.lib.init(log_cfg=pj.LogConfig(level=4))
        transport = self.lib.create_transport(pj.TransportType.UDP, pj.TransportConfig(5060))
        self.lib.start()

    def on_call_state(self, call):
        ci = call.info()
        print("Call state is", ci.state_text)
        if ci.state == pj.CallState.DISCONNECTED:
            print("Call disconnected. Cause: ", ci.last_code, ci.last_reason)
            # Handle disconnection and resolution logic here

    def stop(self):
        self.lib.destroy()
        self.lib = None

if __name__ == "__main__":
    monitor = SIPMonitor()
    try:
        monitor.start()
        input('Press Enter to quit...')
    finally:
        monitor.stop()

企业通信系统：优化内部电话系统，确保通信质量

import pjsua as pj

class EnterpriseCommSystem:
    def __init__(self):
        self.lib = pj.Lib()

    def start(self):
        self.lib.init(log_cfg=pj.LogConfig(level=4))
        transport = self.lib.create_transport(pj.TransportType.UDP, pj.TransportConfig(5060))
        self.lib.start()

    def on_media_state(self, call):
        media_info = call.info().media[0]
        if media_info.status == pj.MediaStatus.ACTIVE:
            call_slot = call.info().conf_slot
            self.lib.conf_connect(call_slot, 0)
            self.lib.conf_connect(0, call_slot)
            print("Media is active")
        else:
            print("Media is inactive")

    def stop(self):
        self.lib.destroy()
        self.lib = None

if __name__ == "__main__":
    system = EnterpriseCommSystem()
    try:
        system.start()
        input('Press Enter to quit...')
    finally:
        system.stop()

安全分析：检测异常呼叫行为，防止欺诈和滥用

import pjsua as pj

class SecurityAnalyzer:
    def __init__(self):
        self.lib = pj.Lib()
        self.threshold = 10
    
    def start(self):
        self.lib.init(log_cfg=pj.LogConfig(level=4))
        transport = self.lib.create_transport(pj.TransportType.UDP, pj.TransportConfig(5060))
        self.lib.start()

    def on_call_state(self, call):
        ci = call.info()
        if ci.total_time < self.threshold:
            print("Potential fraud detected: Call duration too short. From:", ci.remote_uri)

    def stop(self):
        self.lib.destroy()
        self.lib = None

if __name__ == "__main__":
    analyzer = SecurityAnalyzer()
    try:
        analyzer.start()
        input('Press Enter to quit...')
    finally:
        analyzer.stop()

开发和测试：对新功能或配置进行详细的 SIP 信令分析

import pjsua as pj

class SIPTester:
    def __init__(self):
        self.lib = pj.Lib()

    def start(self):
        self.lib.init(log_cfg=pj.LogConfig(level=4, callback=self.log_cb))
        transport = self.lib.create_transport(pj.TransportType.UDP, pj.TransportConfig(5060))
        self.lib.start()

    def log_cb(self, level, msg, length):
        print(msg.strip())

    def test_new_feature(self):
        # Here you would place the SIP signaling code for new features
        pass

    def stop(self):
        self.lib.destroy()
        self.lib = None

if __name__ == "__main__":
    tester = SIPTester()
    try:
        tester.start()
        tester.test_new_feature()
        input('Press Enter to quit...')
    finally:
        tester.stop()

以上是一些代码示例，可用于实现 SIP 呼叫的实时监控、企业通信系统优化、安全分析，以及开发和测试新功能。

原理解释

基本原理

Homer 和 Heplify 通过捕获并解析来自 Kamailio 的 SIP 信令数据，将其封装为 HEP 数据包，然后传输至 Homer 分析平台进行存储和处理。TDengine 作为时序数据库，可以高效地存储和查询这些信令数据。

数据流图

算法原理流程图及解释

流程图

功能解释

1. Capture：从 Kamailio 中捕获 SIP 流量。
2. Parse：解析 SIP 消息并提取相关字段。
3. Encapsulate：使用 HEPv3 协议封装解析后的 SIP 消息。
4. Send：将 HEP 数据包发送至 Homer。
5. Store：Homer 将数据存储在 TDengine 中。
6. Analyze：用户可以通过 Homer 的 Web UI 查询和分析存储的数据。

实际应用及代码示例

TDengine 表结构定义

CREATE DATABASE sip_monitor;

USE sip_monitor;

CREATE TABLE sip_logs (
    ts TIMESTAMP,
    call_id NCHAR(64),
    from_user NCHAR(64),
    to_user NCHAR(64),
    method NCHAR(16),
    status_code INT,
    rtt_ms FLOAT
);

Kamailio 配置

在 kamailio.cfg 文件中添加以下部分：

loadmodule "siptrace.so"
modparam("siptrace", "trace_on", 1)
modparam("siptrace", "hep_capture", 1)
modparam("siptrace", "hep_id", 10)
modparam("siptrace", "trace_to_database", 0)
modparam("siptrace", "trace_to_hep", 1)

Heplify 配置

创建 Heplify 配置文件 heplify.cfg:

[heplify]
listen_addr = "0.0.0.0:9060"
homer_addr = "homer_ip:homer_port"

启动 Heplify:

heplify -config=heplify.cfg

Homer 配置

在 homer-ui 配置文件中设置 TDengine 数据库连接。

测试代码

import requests

# 插入测试数据
url = "http://localhost:6041/rest/sql"
payload = {
    "sql": "INSERT INTO sip_logs VALUES (NOW, 'test_call', 'user_a', 'user_b', 'INVITE', 200, 100.0)"
}
response = requests.post(url, json=payload)
print(response.json())

# 查询测试数据
query_payload = {
    "sql": "SELECT * FROM sip_logs"
}
response = requests.post(url, json=query_payload)
print(response.json())

部署场景

1. 部署 Kamailio 以管理 SIP 流量。
2. 在同一网络或不同节点上部署 Heplify。
3. 部署 Homer 用于接收和分析 SIP 流量。
4. 配置 TDengine 作为后台数据库用于存储数据。
5. 设置 Web 界面供用户访问和查询信令数据。

材料链接

• Kamailio 官网：https://www.kamailio.org
• Homer 项目主页：https://sipcapture.org
• Heplify 仓库：https://github.com/sipcapture/heplify
• TDengine 官方文档：https://docs.tdengine.com

总结

通过结合 Kamailio、Heplify、Homer 和 TDengine，可以高效地实现 SIP 信令的实时监控和分析，为各种 VoIP 应用场景提供了强大的支持。

未来展望

1. 智能化分析：利用机器学习算法进行 SIP 流量的异常检测。
2. 自动化警报：当检测到异常或潜在问题时，自动生成警报。
3. 扩展性增强：进一步优化系统，使其能够处理更大规模的 SIP 流量。
4. 云端集成：将整个系统迁移到云环境中，实现更灵活的部署和管理。