按逻辑功能区分,SIP系统由4种元素组成:用户代理,SIP代理服务器,重定向服务器以及SIP注册服务器。
(1)SIP用户代理:又称为SIP终端,是SIP系统中的最终用户,在RFC3261中将它们定义为一个应用。根据它们在会话中扮演的不同角色,又分为用户代理客户机(UAC) 和用户代理服务器(UAS)两种。其中前者用于发起呼叫请求,后者用于响应呼叫请求。
(2)SIP代理服务器(SIP Proxy Server):是一个中间元素,它既是一个客户机又是一个服务器,具有解析名字的能力,能够代理前面的用户向下一跳服务器发出呼叫请求,由服务器决定下一跳的地址。
(3)重定向服务器(Redirect Server):是一个规划SIP呼叫路径的服务器,在获得了下一跳的地址后,立刻告诉前面的用户,让该用户直接向下一跳地址发出请求,而自己则退出对这个呼叫的控制。
(4)SIP注册服务器 (SIP Register Server):用来完成对UAS的登录,在SIP系统的网络元素中,所有UAS都要在某个登录服务器中登录,以便UAC通过服务器能找到它们。

图1是一个SIP呼叫建立过程的示意图,其中:
(1)SIP用户代理向SIP代理服务器发送呼叫,建立请求(INVITE)。
(2)SIP代理服务器向重定向服务器发送呼叫建立请求。
(3)重定向服务器返回重定向消息。
(4)SIP代理服务器向重定向服务器指定的SIP代理服务器发送呼叫,建立请求。
(5)被请求的SIP代理服务器使用非SIP协议,例如域名查询或者LDAP到定位服务器查询被叫位置。
(6)定位服务器返回被叫位置(被叫SIP代理服务器)。
(7)被请求的SIP代理服务器向被叫SIP代理服务器发送呼叫,建立请求。
(8)被叫SIP代理服务器向SIP用户代理(被叫)发送呼叫,建立请求(被叫振铃或显示)。
(9)被叫用户代理向被叫SIP用户代理服务器发送同意或拒绝。
(10)被叫用户代理服务器向主叫代理服务器所请求的代理服务器发送同意或拒绝。
(11)主叫代理服务器所请求的代理服务器向主叫代理服务器发同意或拒绝。
(12)主叫代理服务器向主叫SIP用户代理指示被叫是否同意呼叫请求。
呼叫建立后,双方根据协商得到的媒体和压缩算法等信息相互通信。呼叫拆除过程类似于建立过程。