rtmfp协议中的加解密原理

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1.加解密原理

1.1.原理

     在DH密码系统中，p和g是公开的，发起者和接收者两端的p和g必须相同。特殊地，g等于2，p是一个1024位长的数字。发起者生成一个随机的1024位长的私有数字（x1），以此创建1024位长的DH公开数(y1)。

      y1 = g ^ x1 % p

     当目标接收到这条消息后。它会生成一个新的1024位随机数作为DH私有数(x2)，和1024位的DH公开数(y2)。

      y2 = g ^ x2 % p

     发起者和反馈者要相互交换y1和y2，然后两端分别计算shared-secret，两端算出的结果应该是一样的。

      shared-secret = y1 ^ x2 % p = y2 ^ x1 % p

      除了shared-secret，发起者和反馈者两端还需要交换各自的initiator-nonce和responder-nonce，然后就可以计算出各自的加解密秘钥。

      decode key = HMAC-SHA256(shared-secret, HMAC-SHA256(responder nonce, initiator nonce))

      encode key = HMAC-SHA256(shared-secret, HMAC-SHA256(initiator nonce, responder nonce))

      cumulus使用的公开数p。

unsigned char p[] = {

0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,

0xC9, 0x0F, 0xDA, 0xA2, 0x21, 0x68, 0xC2, 0x34,

0xC4, 0xC6, 0x62, 0x8B, 0x80, 0xDC, 0x1C, 0xD1,

0x29, 0x02, 0x4E, 0x08, 0x8A, 0x67, 0xCC, 0x74,

0x02, 0x0B, 0xBE, 0xA6, 0x3B, 0x13, 0x9B, 0x22,

0x51, 0x4A, 0x08, 0x79, 0x8E, 0x34, 0x04, 0xDD,

0xEF, 0x95, 0x19, 0xB3, 0xCD, 0x3A, 0x43, 0x1B,

0x30, 0x2B, 0x0A, 0x6D, 0xF2, 0x5F, 0x14, 0x37,

0x4F, 0xE1, 0x35, 0x6D, 0x6D, 0x51, 0xC2, 0x45,

0xE4, 0x85, 0xB5, 0x76, 0x62, 0x5E, 0x7E, 0xC6,

0xF4, 0x4C, 0x42, 0xE9, 0xA6, 0x37, 0xED, 0x6B,

0x0B, 0xFF, 0x5C, 0xB6, 0xF4, 0x06, 0xB7, 0xED,

0xEE, 0x38, 0x6B, 0xFB, 0x5A, 0x89, 0x9F, 0xA5,

0xAE, 0x9F, 0x24, 0x11, 0x7C, 0x4B, 0x1F, 0xE6,

0x49, 0x28, 0x66, 0x51, 0xEC, 0xE6, 0x53, 0x81,

0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF

};

1.2.握手阶段加解密

     handshake阶段，使用默认的sessionid=0，默认的加解密秘钥“Adobe Systems 02”。四部握手的加解密都要使用这个秘钥，但是第四部的时候要使用iikeying协议中获取到的sessionid。

1.3.秘钥交换

     秘钥交换指的是交换公开数y1，y2，initiator-nonce和responder-nonce。客户端与服务器端秘钥交换，客户端之间秘钥交换有些区别。certificate和nonce中存放的数据结构都是OPTION。

     客户端与服务器端秘钥交换时，y1存放在IIKeying的certificate中，后128字节，y2存放在RIIKeying的nonce中，后128字节。

     客户端之间秘钥交换时，y1存放在IIKeying的certificate中，后128字节，y2存放在RIHello的certificate中，后128字节。

2.与服务器交互

2.1.四步握手

2.1.1.IHello

     略。
2.1.2.RIHello

     certificate无用。
2.1.3.IIKeying

     certificate中只有一个option，结构为0x81,0x02,0x1d,0x02 + 128B随机数（y1）。

     nonce中包含多个option，结构为0x02,0x1d,0x02,0x41,0x0e + 64B随机数 + 0x03,0x1a,0x02,x0a,0x02,0x1e,0x02。

2.1.4.RIIKeying

     nonce中包含多个option，结构为0x03,0x1a,0x00,0x00,0x02,0x1e,0x00,0x41,0x0e + 128B随机数（y2）+ 0x03,0x1a,0x00,0x00,0x02,0x1e,x00。

2.2.建立会话

2.2.1.connect命令

发送包结构

0x80 + flowid + seqnum + fsn + option(0x050,x00,0x54,0x43,0x04 ,x00 ) + 5B(0x14,0x00,0x00,0x00,0x00) + amf

Name:                  no-name., STRING:   connect
Name:                  no-name., NUMBER:   1.00
Name:                       app, STRING:
Name:                  flashVer, STRING:   WIN 11,1,102,55
Name:                    swfUrl, UNDEFINED
Name:                     tcUrl, STRING:   rtmfp://192.168.200.39
Name:                      fpad, BOOLEAN:  FALSE
Name:              capabilities, NUMBER:   235.00
Name:               audioCodecs, NUMBER:   3575.00
Name:               videoCodecs, NUMBER:   252.00
Name:             videoFunction, NUMBER:   1.00
Name:                   pageUrl, UNDEFINED
Name:            objectEncoding, NUMBER:   3.00

返回包结构

0x80 + flowid + seqnum + fsn + option(0x050,x00,0x54,0x43,0x04 ,x00;0x02,0x0a,0x02 ) + 5B(0x14,0x00,0x00,0x00,0x00) + amf

Name:                  no-name., STRING:   _result
Name:                  no-name., NUMBER:   1.00
Name:                  no-name., NULL
Name:                     level, STRING:   status
Name:                      code, STRING:   NetConnection.Connect.Success
Name:               description, STRING:   Connection succeeded
Name:            objectEncoding, NUMBER:   3.00

2.2.2.setpeerinfo命令

发送包结构

0x00 + flowid + seqnum + fsn  + 5B(0x11,0x00,0x00,0x00,0x00 ,0x00 ) + amf

Name:           no-name., STRING:   setPeerInfo

Name:           no-name., NUMBER:   0.00

Name:           no-name., STRING:   192.168.202.91:1935

返回包结构

0x00 + flowid + seqnum + fsn  + 7B( 0x0 4, 0x0 0, 0x0 0, 0x0 0, 0x0 0, 0x0 0, 0x 29 ) + 4B(server keepalive) + 4B(peer keepalive)

2.3.如果加入group

     略

完整流程

3.客户端间交互

3.1四部握手

3.1.1.IHello

     略。
3.1.2.FIHello

      fihello命令中只有一个initiator地址，但是server可能会观察到initiator多个地址，如redirect中flag=1的地址。如果responder不回应initiator，则server回定时重发fihello命令，其中包含的地址会以轮询的方式变化，第一个fihello中的地址为flag=2的地址。
3.1.3.Redirect

      redirect命令中包含多个地址，每个地址前面有个flag，flag=2的地址是客户端自己上报的（准确地址），flag=1的地址为服务器观察到的（可能不准确），我们最好使用flag=2的地址。

flag 2, ip 192.168.202.91, port 58716

flag 1, ip 192.168.66.1, port 58716

flag 1, ip 192.168.108.1, port 58716

flag 1, ip 192.168.202.91, port 58716

3.1.4.RHello

      certificate中只有一个option，结构为0x81,0x02,0x1d,0x02 + 128B随机数（y2）。

3.1.5.IIKeying

      certificate中只有一个option，结构为0x81,0x02,0x1d,0x02 + 128B随机数（y1）。

      nonce中包含多个option，结构为0x02,0x1d,0x02,0x41,0x0e + 64B随机数 + 0x03,0x1a,0x02,x0a,0x02,0x1e,0x02。

3.1.6.RIIKeying

      nonce中包含多个option，结构为0x03,0x1a,0x00,0x00,0x02,0x1e,0x00,0x41,0x0e + 64B随机数。

3.2会话建立过程

     两个peer之间需要建立两个连接（4个数据流），分别为initiator到responder的连接和responder到initiator的连接，连接的建立过程是相同的，都是由play命令开始的。注意这里的连接值的是NetStream连接，而不是NetConnection连接。NetConnection的连接在整个点播过程中只有1个，而NetStream的连接每两个客户端之间就有2个。一次连接的交互过程如下所示。

play数据包

0x80 + flowid + seqnum + fsn  + option(0x050,x00,0x54,0x43,0x04 ,x05 )  + 6B(0x11,4B随机 ,0x00 ) + amf

Name:                  no-name., STRING:        play
Name:                  no-name., NUMBER:        0.00
Name:                  no-name., STRING:         data-stream(数据流名字，应用程序觉定)

play确认包

      play后面会跟随两个一样的确认包（除了时间戳略有差异），其实一个确认包就够了。

     下面的四个chunk有可能是一次性收到的，第一个chunk是0x10，后面三个是0x11，也有可能是分多次收到的。

|RtmpSampleAccess包（这个包可以忽略）

0x80 + flowid + seqnum + fsn + option(0x050,x00,0x54,0x43,0x04 ,x02;0x02,0x0a,0x02 ) + 6B(0x0f,0x00,0x00,0x00,0x00 ,0x00 ) + amf

Name:                  no-name., STRING:   |RtmpSampleAccess

Name:                  no-name., BOOLEAN:  FALSE

Name:                  no-name., BOOLEAN:  FALSE

11B包（这个包可以忽略）

0x00 +   11B

观察到的值:0x04,0xc6,0x0c,0xbe,0x16,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x02

观察到的值:0x04,0xc6,0x17,0xb6,0x7c,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x02

NetStream.Play.Reset包

0x00  + 6B(0x11,0x00,0x00,0x00,0x00 ,0x00 ) + amf

Name:                  no-name., STRING:   onStatus

Name:                  no-name., NUMBER:   0.00

Name:                  level, STRING:   status

Name:                  code, STRING:   NetStream.Play.Reset

Name:                  description, STRING:   Playing and resetting data-stream

NetStream.Play.Start包

0x00  + 6B(0x11,0x00,0x00,0x00,0x00 ,0x00 ) + amf

Name:                  no-name., STRING:   onStatus

Name:                  no-name., NUMBER:   0.00

Name:                  level, STRING:   status

Name:                  code, STRING:   NetStream.Play.Start

Name:                  description, STRING:   Started playing data-stream

NetStream确认包

     两个一样的确认包。

整个交互流程可以简化为

3.3.流关联方法

     每一个连接建立的过程中需要创建2个数据流。play命令中会带一个flow1，后面跟着的确认包表示flow1建立完成。NetStream命令中会带一个flow2，后面跟着的确认包表示flow2建立完成。我们还需要让flow1和flow2相互关联，方法是在NetStream的OPTION中设置。OPTION有两种，如下所示。

     第一个OPTION表示数据流的元信息，具体含义不明。例如：0x050,x00,0x54,0x43,0x04,x05。

     第二个OPTION表示当前数据包使用的流与flowID相关联，三个字段都是VLU格式。

     在play命令中会带第一种OPTION，NetStream命令中两种OPTION都带，第一个OPTION直接使用play中的OPTION，第二个OPTION中的flowID填写play带过来的flowID，表示两个flow相互关联。

3.4.数据发送

     当两边的双向数据流建立完毕后，就可以正式发送数据了，接收端收到的数据与发送端有关系。

     发送端调用: sendStream.send("__data", args)，第一个参数是要求接收端实现的回调函数名，接收端必须实现这个函数来处理后面跟着的数据。发送端发送的内容就是args字符串。

     接收端收到的数据如下：

0x00 + flowid + seqnum + fsn +  6B（0x0 f,0x00,0x00,0x9b,0x70,0x00 ） + amf + 6B(0x 11,0x09,0x03,0x01,0x06,0x07 ) + 内容

4.部分细节描述

4.1.消息重发

     所有用0x10消息扩展的协议都必须由0x51确认，否则就必须走重发流程。

     举例：4步握手之后，client会发送由0x10扩展的connect命令，如果server不返回0x51确认，则client会一直重发connect，大约发送了15次，才宣告连接失败。如果server这时候返回了0x51则client就不会重发connect命令了，这时候client会等待server发送connectresult命令，一直等下去。

4.2.handshake过程中重发包

     在handshake过程中，initiator给responder发送0x30，0x38，如果responder没有返回包，则会重发，重发间隔类似一个等差数列。responder向initiator发送0x70，如果这时候没有收到后续包不需要重发，重发都是由initiator触发的。

4.3.rtmfp域名访问方式

     用rtmfp协议访问域名时，flash会向该域名下所有服务器发送ihello协议，服务器返回rhello协议，flash先收到哪个rhello协议就使用那一台服务器。

4.4.redirect与fihello协议

     redirect协议会返回多个打孔被动方地址，fihello只返回打孔主动方一个地址。redirect协议的sessionid=0，fihello的sessionid为客户端与服务器建立的id。