RTSP网络视频协议
一.RTSP网络视频协议介绍
RTSP是类似HTTP的应用层协议，一个典型的流媒体框架网络体系可参考下图，其中rtsp主要用于控制命令，rtcp主要用于视频质量的反馈，rtp用于视频、音频流从传输。
1、RTSP（Real Time Streaming Protocol），RFC2326，实时流传输协议，是TCP/IP协议体系中的一个应用层协议，由哥伦比亚大学、网景和RealNetworks公司提交的IETF RFC标准。该协议定义了一对多应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。RTSP在体系结构上位于RTP和RTCP之上，它使用TCP或UDP完成数据传输。
2、Real-time Transport Protocol或简写RTP，它是由IETF的多媒体传输工作小组1996年在RFC 1889中公布的。RTP协议详细说明了在互联网上传递音频和视频的标准数据包格式。它是创建在UDP协议上的。
3、Real-time Transport Control Protocol或RTP Control Protocol或简写RTCP）是实时传输协议（RTP）的一个姐妹协议。RTCP由RFC 3550定义（取代作废的RFC 1889）。RTP 使用一个 偶数 UDP port ；而RTCP 则使用 RTP 的下一个 port，也就是一个奇数 port。RTCP与RTP联合工作，RTP实施实际数据的传输，RTCP则负责将控制包送至会话中的每个接收者。其主要功能是就RTP正在提供的服务质量做出反馈。
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二.RTSP客户端的请求格式
rtsp报文由三部分组成，即开始行、首部行和实体主体。在请求报文中，开始行就是请求行。rtsp请求报文的结构如下图所示。
rtsp响应报文的结构如下图所示
格式表示如下：
method url vesion\r\n
CSeq: x\r\n
xxx\r\n
...
\r\n
格式解析如下：
method：方法，表明这次请求的方法，rtsp定义了很多方法，后面介绍
url：格式一般为 ：rtsp://ip:port/session，
ip： 代表主机ip，
port ： 代表端口号，如果不写那么就是默认端口，rtsp的默认端口为554，
session：代表明请求哪一个会话，
version： 表示rtsp的版本，现在为RTSP/1.0，
CSeq：序列号，每个RTSP请求和响应都对应一个序列号，序列号是递增的。
三.RTSP的消息格式
RTSP的消息有两大类，一是请求消息(request)，一是回应消息(response)，两种消息的格式不同。
第一步：查询服务器端可用方法
C->S OPTION request //询问S有哪些方法可用
S->C OPTION response //S回应信息的public头字段中包括提供的所有可用方法
第二步：得到媒体描述信息
C->S DESCRIBE request //要求得到S提供的媒体描述信息
S->C DESCRIBE response //S回应媒体描述信息，一般是sdp信息
第三步：建立RTSP会话
C->S SETUP request //通过Transport头字段列出可接受的传输选项，请求S建立会话
S->C SETUP response //S建立会话，通过Transport头字段返回选择的具体转输选项，并返回建立的Session ID;
第四步：请求开始传送数据
C->S PLAY request //C请求S开始发送数据
S->C PLAY response //S回应该请求的信息
四.RTSP抓包报文请求
如下图抓包报文所示，一般RTSP协议包含这四个通讯过程。
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1.OPTION
//获取服务器提供的可用方法
客户端->>服务器:OPTION
服务器->>客户端: 200 OK (Method)
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2.DESCRIBE
//得到会话描述信息
客户端->>服务器:DESCRIBE
服务器->>客户端: 200 OK (SDP)
用于请求URL指定对象的描述信息，通常描述信息使用SDP(Session Description Protocol)格式。
C->S DESCRIBE rtsp://video.foocorp.com:554/streams/example.rm RTSP/1.0
CSeq: 2
S->C RTSP/1.0 200 OK
CSeq: 2
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 210
m=video 0 RTP/AVP 96
a=control:streamid=0
a=range:npt=0-7.741000
a=length:npt=7.741000
a=rtpmap:96 MP4V-ES/5544
a=mimetype:string;"video/MP4V-ES"
a=AvgBitRate:integer;304018
a=StreamName:string;"hinted video track"
m=audio 0 RTP/AVP 97
a=control:streamid=1
a=range:npt=0-7.712000
a=length:npt=7.712000
a=rtpmap:97 mpeg4-generic/32000/2
a=mimetype:string;"audio/mpeg4-generic"
a=AvgBitRate:integer;65790
a=StreamName:string;"hinted audio track"
SDP协议格式
SDP(Session Description Protocol)是一个用来描述多媒体会话的应用层控制协议，是一个基于文本的协议，用于会话建立过程中的媒体类型和编码方案的协商等。SDP描述由许多文本行组成，文本行的格式为<类型>=<值>，<类型>是一个字母，<值>是结构化的文本串，其格式依<类型>而定。
＜type＞=[CRLF]
sdp的格式：
v= (协议版本)
o= (所有者/创建者和会话标识符)
s= (会话名称)
i= (会话信息)
u= (URI 描述)
e= (Email 地址)
p= (电话号码)
c= (连接信息)
b=: (带宽信息)
t= (会话活动时间)
r= (0或多次重复次数)
z= ....
k=
k=: (加密密钥)
a= (0 个或多个会话属性行)
a=:
m= (媒体名称和传输地址)
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3.SETUP
//客户端请求建立会话，并确立传输模式
客户端->>服务器:SETUP
服务器->>客户端: 200 OK
4.PLAY
//客户端发起播放请求
客户端->>服务器:PLAY
服务器->>客户端: (RTP包 RTCP包)
windows端代码实现：
//
// Created by bxc on 2022/11/30.
//
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#include
#pragma warning( disable : 4996 )
#define SERVER_PORT 8554
#define SERVER_RTP_PORT 55532
#define SERVER_RTCP_PORT 55533
static int createTcpSocket()
{
int sockfd;
int on = 1;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd < 0)
return -1;
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&on, sizeof(on));
return sockfd;
}
static int bindSocketAddr(int sockfd, const char* ip, int port)
{
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(port);
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(struct sockaddr)) < 0)
return -1;
return 0;
}
static int acceptClient(int sockfd, char* ip, int* port)
{
int clientfd;
socklen_t len = 0;
struct sockaddr_in addr;
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
len = sizeof(addr);
clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, &len);
if (clientfd < 0)
return -1;
strcpy(ip, inet_ntoa(addr.sin_addr));
*port = ntohs(addr.sin_port);
return clientfd;
}
static int handleCmd_OPTIONS(char* result, int cseq)
{
sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\n"
"CSeq: %d\r\n"
"Public: OPTIONS, DESCRIBE, SETUP, PLAY\r\n"
"\r\n",
cseq);
return 0;
}
static int handleCmd_DESCRIBE(char* result, int cseq, char* url)
{
char sdp[500];
char localIp[100];
sscanf(url, "rtsp://%[^:]:", localIp);
sprintf(sdp, "v=0\r\n"
"o=- 9%ld 1 IN IP4 %s\r\n"
"t=0 0\r\n"
"a=control:*\r\n"
"m=video 0 RTP/AVP 96\r\n"
"a=rtpmap:96 H264/90000\r\n"
"a=control:track0\r\n",
time(NULL), localIp);
sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\nCSeq: %d\r\n"
"Content-Base: %s\r\n"
"Content-type: application/sdp\r\n"
"Content-length: %zu\r\n\r\n"
"%s",
cseq,
url,
strlen(sdp),
sdp);
return 0;
}
static int handleCmd_SETUP(char* result, int cseq, int clientRtpPort)
{
sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\n"
"CSeq: %d\r\n"
"Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=%d-%d;server_port=%d-%d\r\n"
"Session: 66334873\r\n"
"\r\n",
cseq,
clientRtpPort,
clientRtpPort + 1,
SERVER_RTP_PORT,
SERVER_RTCP_PORT);
return 0;
}
static int handleCmd_PLAY(char* result, int cseq)
{
sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\n"
"CSeq: %d\r\n"
"Range: npt=0.000-\r\n"
"Session: 66334873; timeout=10\r\n\r\n",
cseq);
return 0;
}
static void doClient(int clientSockfd, const char* clientIP, int clientPort) {
char method[40];
char url[100];
char version[40];
int CSeq;
int clientRtpPort, clientRtcpPort;
char* rBuf = (char*)malloc(10000);
char* sBuf = (char*)malloc(10000);
while (true) {
int recvLen;
recvLen = recv(clientSockfd, rBuf, 2000, 0);
if (recvLen <= 0) {
break;
}
rBuf[recvLen] = '\0';
std::string recvStr = rBuf;
printf(">>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>\n");
printf("%s rBuf = %s \n",__FUNCTION__,rBuf);
const char* sep = "\n";
char* line = strtok(rBuf, sep);
while (line) {
if (strstr(line, "OPTIONS") ||
strstr(line, "DESCRIBE") ||
strstr(line, "SETUP") ||
strstr(line, "PLAY")) {
if (sscanf(line, "%s %s %s\r\n", method, url, version) != 3) {
// error
}
}
else if (strstr(line, "CSeq")) {
if (sscanf(line, "CSeq: %d\r\n", &CSeq) != 1) {
// error
}
}
else if (!strncmp(line, "Transport:", strlen("Transport:"))) {
// Transport: RTP/AVP/UDP;unicast;client_port=13358-13359
// Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=13358-13359
if (sscanf(line, "Transport: RTP/AVP/UDP;unicast;client_port=%d-%d\r\n",
&clientRtpPort, &clientRtcpPort) != 2) {
// error
printf("parse Transport error \n");
}
}
line = strtok(NULL, sep);
}
if (!strcmp(method, "OPTIONS")) {
if (handleCmd_OPTIONS(sBuf, CSeq))
{
printf("failed to handle options\n");
break;
}
}
else if (!strcmp(method, "DESCRIBE")) {
if (handleCmd_DESCRIBE(sBuf, CSeq, url))
{
printf("failed to handle describe\n");
break;
}
}
else if (!strcmp(method, "SETUP")) {
if (handleCmd_SETUP(sBuf, CSeq, clientRtpPort))
{
printf("failed to handle setup\n");
break;
}
}
else if (!strcmp(method, "PLAY")) {
if (handleCmd_PLAY(sBuf, CSeq))
{
printf("failed to handle play\n");
break;
}
}
else {
printf("未定义的method = %s \n", method);
break;
}
printf("<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<\n");
printf("%s sBuf = %s \n", __FUNCTION__, sBuf);
send(clientSockfd, sBuf, strlen(sBuf), 0);
//开始播放，发送RTP包
if (!strcmp(method, "PLAY")) {
printf("start play\n");
printf("client ip:%s\n", clientIP);
printf("client port:%d\n", clientRtpPort);
while (true) {
Sleep(40);
//usleep(40000);//1000/25 * 1000
}
break;
}
memset(method,0,sizeof(method)/sizeof(char));
memset(url,0,sizeof(url)/sizeof(char));
CSeq = 0;
}
closesocket(clientSockfd);
free(rBuf);
free(sBuf);
}
int main(int argc, char* argv[])
{
// 启动windows socket start
WSADATA wsaData;
if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
{
printf("PC Server Socket Start Up Error \n");
return -1;
}
// 启动windows socket end
int serverSockfd;
serverSockfd = createTcpSocket();
if (serverSockfd < 0)
{
WSACleanup();
printf("failed to create tcp socket\n");
return -1;
}
if (bindSocketAddr(serverSockfd, "0.0.0.0", SERVER_PORT) < 0)
{
printf("failed to bind addr\n");
return -1;
}
if (listen(serverSockfd, 10) < 0)
{
printf("failed to listen\n");
return -1;
}
printf("%s rtsp://127.0.0.1:%d\n", __FILE__, SERVER_PORT);
while (true) {
int clientSockfd;
char clientIp[40];
int clientPort;
clientSockfd = acceptClient(serverSockfd, clientIp, &clientPort);
if (clientSockfd < 0)
{
printf("failed to accept client\n");
return -1;
}
printf("accept client;client ip:%s,client port:%d\n", clientIp, clientPort);
doClient(clientSockfd, clientIp, clientPort);
}
closesocket(serverSockfd);
return 0;
}