freeswitch系列五解决xlite和freeswitch通话没有语音的问题

1. 概述

本文解决如下问题：xlite之间已经正常的进行sip协议的交互，并且1008和1018已经呼通，但是1008和1018互相之间无法听到声音。

主要涉及如下内容：
1. 语音不通的原因分析
2. SDP协议
2. NAT的问题
3. freeswitch如何实现NAT的穿越的问题

2. 案例环境说明

软电话使用x-lite，使用freeswitch的默认的两个号码1008和1018。

freeswitch部署在服务器的私网地址是172.23.4.92，公网地址115.aa.aa.aa。
1008的测试机器在私网上（IP为10.240.80.69），通过115.aa.aa.aa:5060注册freeswitch，但是出去后的公网地址是59.bb.bb.bb。
1018的测试机器在私网上，通过115.aa.aa.aa:5060注册freeswitch,但是出去后的公网地址是123.cc.cc.cc

在172.23.4.92上，使用tcpdump捕获通信过程中的所有包
为了安全，本文把真实环境的公网地址，全部使用假的地址进行替换

3. 原因分析

xlite之间已经正常的进行sip协议的交互，并且1008和1018已经呼通，但是1008和1018互相之间无法听到声音。

3.1 初步判断原因

a. 正常的流程时，1008和1018之间使用sip协议建立通话后，1008和1018的语音包不直接发送给对方，而是都先发送到freeswitch，由freeswitch转发给对方。但是他们之间通话信息传输使用的却是rtp包或其他UPD包，并且rtp包或其他UPD包不是在已经建立的sip协议线路上传输数据，而是使用别外一条线路传输，所有猜测有可能1008和1018的包都没有成功传输到freeswitch，导致无法听到对方声音
b. rtp包的传输使用的是UDP，且1008和1018都在内网，fs部署到公网，所以这里又涉及NAT的问题

3.2. SDP

第一个问题：1008和1018之间是如何知道对方的RTP包或其他UPD包交互的IP地址？答案是通过SDP相互知道的。SIP在建立会话时，SIP协议会包含相关的媒体(如视频和音频)的信息，媒体的相关的数据会包含在SDP中。SDP也会放在SIP协议的正文(body)中

3.3. 1008主叫的问题分析

1008 向freeswitch发起INVITE 消息包分析

No.     Time           Source                Destination           Protocol Length Info267 15.676245      59.aa.aa.aa         172.23.4.92           SIP/SDP  968    Request: INVITE sip:1018@115.aa.aa.aa:5060 | Frame 267: 968 bytes on wire (7744 bits), 968 bytes captured (7744 bits)
Ethernet II, Src: ZteCorpo_60:22:21 (00:22:93:60:22:21), Dst: Vmware_83:02:4d (00:50:56:83:02:4d)
Internet Protocol Version 4, Src: 59.aa.aa.aa, Dst: 172.23.4.92
User Datagram Protocol, Src Port: 24576 (24576), Dst Port: 5060 (5060)
Session Initiation Protocol (INVITE)Request-Line: INVITE sip:1018@115.aa.aa.aa:5060 SIP/2.0Message Header略..      Message BodySession Description ProtocolSession Description Protocol Version (v): 0Owner/Creator, Session Id (o): - 13153395802875591 1 IN IP4 10.240.80.69Session Name (s): X-Lite release 4.9.8 stamp 84253Connection Information (c): IN IP4 10.240.80.69Time Description, active time (t): 0 0Media Description, name and address (m): audio 64836 RTP/AVP 9 8 120 0 84 101Media Attribute (a): rtpmap:120 opus/48000/2Media Attribute (a): fmtp:120 useinbandfec=1; usedtx=1; maxaveragebitrate=64000Media Attribute (a): rtpmap:84 speex/16000Media Attribute (a): rtpmap:101 telephone-event/8000Media Attribute (a): fmtp:101 0-15Media Attribute (a): sendrecv

SDP协议的字段说明如下：

和通信地址相关的是：

1.Connection Information (c): IN IP4 10.240.80.69：告诉freeswitch本机的通信ip为10.240.80.69
2.Media Description, name and address (m): audio 64836 RTP/AVP 9 8 120 0 84 101：告诉freeswitch本机的通信端口为64836

FS 向1008产生一个回铃音时，会通过SDP告诉1008自己的接受语音的IP地址

No.     Time           Source                Destination           Protocol Length Info525 26.399001      172.23.4.92           59.aa.aa.aa         SIP/SDP  1228   Status: 183 Session Progress | Frame 525: 1228 bytes on wire (9824 bits), 1228 bytes captured (9824 bits)
Ethernet II, Src: Vmware_83:02:4d (00:50:56:83:02:4d), Dst: IETF-VRRP-VRID_04 (00:00:5e:00:01:04)
Internet Protocol Version 4, Src: 172.23.4.92, Dst: 59.aa.aa.aa
User Datagram Protocol, Src Port: 5060 (5060), Dst Port: 24576 (24576)
Session Initiation Protocol (183)Status-Line: SIP/2.0 183 Session ProgressMessage Header略Message BodySession Description ProtocolSession Description Protocol Version (v): 0Owner/Creator, Session Id (o): FreeSWITCH 1508899003 1508899004 IN IP4 115.aa.aa.aaSession Name (s): FreeSWITCHConnection Information (c): 172.23.4.92Time Description, active time (t): 0 0Media Description, name and address (m): audio 23180 RTP/AVP 9 101Media Attribute (a): rtpmap:9 G722/8000Media Attribute (a): rtpmap:101 telephone-event/8000Media Attribute (a): fmtp:101 0-16Media Attribute (a): ptime:20

在这个消息中freeswitch通知1008的音频的本机的ip为172.23.4.92，是个私网地址
因为1008和freeswitch不在一个局域网中，所有1008发送给freeswitch全部失败。

3.4. 1018被叫的问题分析

freeswitch 进行路由找到1018的信息，向1018发送INVITE信息时，也会通过SDP信息带上自己的接收语音包的IP地址

No.     Time           Source                Destination           Protocol Length Info508 25.731551      172.23.4.92           123.58.160.154        SIP/SDP  1361   Request: INVITE sip:1018@123.58.160.154:36841;rinstance=0d9373ba78a06600 | Frame 508: 1361 bytes on wire (10888 bits), 1361 bytes captured (10888 bits)
Ethernet II, Src: Vmware_83:02:4d (00:50:56:83:02:4d), Dst: IETF-VRRP-VRID_04 (00:00:5e:00:01:04)
Internet Protocol Version 4, Src: 172.23.4.92, Dst: 123.58.160.154
User Datagram Protocol, Src Port: 5060 (5060), Dst Port: 36841 (36841)
Session Initiation Protocol (INVITE)Request-Line: INVITE sip:1018@123.58.160.154:36841;rinstance=0d9373ba78a06600 SIP/2.0Message Header略…Message BodySession Description ProtocolSession Description Protocol Version (v): 0Owner/Creator, Session Id (o): FreeSWITCH 1508895355 1508895356 IN IP4 115.aa.aa.aaSession Name (s): FreeSWITCHConnection Information (c): IN IP4 172.23.4.92Time Description, active time (t): 0 0Media Description, name and address (m): audio 26828 RTP/AVP 9 8 0 101Media Attribute (a): rtpmap:9 G722/8000Media Attribute (a): rtpmap:8 PCMA/8000Media Attribute (a): rtpmap:0 PCMU/8000Media Attribute (a): rtpmap:101 telephone-event/8000Media Attribute (a): fmtp:101 0-16Media Attribute (a): ptime:20

这里也时使用的私网地址： Connection Information (c): IN IP4 172.23.4.92

1018 接听电话，向FS回送200 OK消息，通过SDP告诉freeswitch自己的地址

No.     Time           Source                Destination           Protocol Length Info741 27.795404      123.58.160.154        172.23.4.92           SIP/SDP  815    Status: 200 OK | Frame 741: 815 bytes on wire (6520 bits), 815 bytes captured (6520 bits)
Ethernet II, Src: ZteCorpo_60:22:21 (00:22:93:60:22:21), Dst: Vmware_83:02:4d (00:50:56:83:02:4d)
Internet Protocol Version 4, Src: 123.58.160.154, Dst: 172.23.4.92
User Datagram Protocol, Src Port: 36841 (36841), Dst Port: 5060 (5060)
Session Initiation Protocol (200)Status-Line: SIP/2.0 200 OKMessage Header….Message BodySession Description ProtocolSession Description Protocol Version (v): 0Owner/Creator, Session Id (o): - 2353942294 3 IN IP4 10.240.80.146Session Name (s): X-Lite release 4.9.8 stamp 84253Connection Information (c): IN IP4 10.240.80.146Time Description, active time (t): 0 0Media Description, name and address (m): audio 59974 RTP/AVP 9 8 0 101Media Attribute (a): rtpmap:101 telephone-event/8000Media Attribute (a): fmtp:101 0-15Media Attribute (a): sendrecv

Connection Information (c): IN IP4 10.240.80.146:此时1018告诉freeswitch的也是私网地址

3.5. 结论

所以的问题的原因如下：

a. freeswitch返回给1008和1018的SDP信息里的自己的IP地址是私网地址，那么1008和1018向这个私网地址发送语音udp包，当然无法送到freeswitch。所以需要freeswitch在回送的SDP的中的IP地址是自己的公网ip
b. 解决a的问题，还需要解决freeswitch正确回送语音包的问题。1008和1018向freeswitch提供的SDP里的IP信息也都是私网地址，freeswitch也必须需要识别出1008和1018的对外的公网地址

以上两个问题都是NAT的问题，要解决问题，必须实现NAT穿越

4. NAT

4.1. 什么是NAT的问题

以下已经讲的很清楚，这时不在说明

4.2. NAT的种类

5. freeswich端解决NAT的问题

解决NAT的方法有很多，如客户端的解决方案ICE，STUM，TURN。这里我们略。我目前碰到的NAT问题，使用freeswitch端的NAT的方案即可。

5.1. 修改配置sip_profiles/internal.xml

修改ext-rtp-ip和ext-sip-ip为freeswitch公网地址

<param name="ext-rtp-ip" value="115.aa.aa.aa"/>
<param name="ext-sip-ip" value="115.aa.aa.aa"/>

5.2. 修改freeswitch支持NAT方式启动

默认安装后，freesiwtch是以不支持NAT的方式启动，这时一个大坑。使用ps查看

/usr/bin/freeswitch -u freeswitch -g freeswitch -ncwait -nonat

修改freeswitch支持NAT

// ## 修改freeswitch启动配置
vim /lib/systemd/system/freeswitch.service
// 注释掉这一行
#Environment="DAEMON_OPTS=-nonat"
// 重新加载配置
systemctl daemon-reload
// 重启freeswitch
systemctl restart freeswitch

5.3. 开放公网端口

开启freeswitch对应公网的地址的rtp的UDP端口，可以被外网访问

5.4. 测试

如果配置成功，则1008和1018收到freeswitch的回送的SDP的c属性的IP地址为freeswitch的公网IP，并且fs_cli的控制台会输出以下类似的信息，保证freeswitch会将1008和1018传送过来的私网地址转化为对应的公网地址，freeswitch会向1008和1018的公网地址回送语音包，从而保证1008和1018进行正确的通话

Auto Changing audio port from 10.240.80.69:55562 to 59.aa.aa.aa:7698
…
Auto Changing audio port from 10.242.5.144:58200 to 59.aa.aa.aa:7734
…

至此，问题解决

6. 参考文献

本文中的所有的图，都是作者用手机拍摄自图书”freeswitch权威指南”