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自己動手寫RTP伺服器——關於RTP協議

本文會帶領著你一步步動手實現一個簡單的RTP傳輸伺服器,旨在瞭解RTP流媒體傳輸協議以及一些關於多媒體編解碼的知識。


關於RTP協議的必備知識

要動手實現一個協議,當然首先需要閱讀該協議的文件。RTP協議的文件,有rfc1889、rfc1890、rfc3550,其中rfc3550是現在的版本,另外兩個是過期版。這個協議可以在ietf的官網找到:http://tools.ietf.org/html/rfc3550

RTP packet

RTP是基於UDP協議的,RTP伺服器會通過UDP協議,通常每次會發送一個RTP packet。客戶端通過解析RTP packet,讀取其中的資料然後進行播放了。

RTP packet的結構如下:

  1. RTP Header:RTP 包的頭部
  2. contributing sources:個數為0-n個,所以可以為空。具體定義參考rfc3550
  3. RTP payload:即RTP要傳輸的資料

RTP Header

這是RTP流的頭部,在網上搜索RTP格式,就會搜到很多文章介紹這個頭部的定義。我們這裡參考rfc3550的定義,在5.1節(http://tools.ietf.org/html/rfc3550#section-5.1)。

    0                   1                   2                   3
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |V=2|P|X|  CC   |M|     PT      |       sequence number         |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                           timestamp                           |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |           synchronization source (SSRC) identifier            |
   +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+
   |            contributing source (CSRC) identifiers             |
   |                             ....                              |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+


每行是32 bits,由此可以直觀看到每個表示部分所佔的位數。簡單介紹一下:

V(version):2 bits,RTP的版本,這裡統一為2

P(padding):1 bit,如果置1,在packet的末尾被填充,填充有時是方便一些針對固定長度的演算法的封裝

X(extension):1 bit,如果置1,在RTP Header會跟著一個header extension

CC(CSRC count): 4 bits,表示頭部後contributing sources的個數

M(marker): 1 bit,具體這位的定義會在一個profile裡

PT(playload type): 7 bits,表示所傳輸的多媒體的型別,對應的編號在另一份文件rfc3551中有列出(http://tools.ietf.org/html/rfc3551)

sequence number: 16 bits,每個RTP packet的sequence number會自動加一,以便接收端檢測丟包情況

timestamp: 32 bits,時間戳

SSRC: 32 bits,同步源的id,沒兩個同步源的id不能相同

CSRC: 上文說到,個數由CC指定,範圍是0-15

以上的一些概念是一些要實現RTP伺服器所必備的知識。介紹的非常簡略,詳細的定義還是要參考rfc3550原文。

動手實踐

我們既然已經知道了RTP packet的結構,那麼我們以前用到的RTP流是否也是這樣的結構呢?如何驗證呢?接下來,我們就一步步驗證RTP流的結構。

我們知道RTP是基於UDP協議的,那麼我們就先做一個簡單的UDP接受端,看看我們可以從RTP伺服器接受到什麼資訊。要實現這個接受端,你需要有一定的網路程式設計經驗,至於具體到作業系統、程式設計環境、開發語言等都不限制。為了簡單,我這裡用Python給出一個小小的例子程式。

import socket

# Build a socket to receive data from RTP server.
# Here we use SOCK_DGRAM, because RTP is on UDP.
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
sock.bind(("localhost", 6666))

for i in range(5):
        # We just get 16 bytes to analyze the RTP Header.
        buf = sock.recv(16)

        # Output the result in octal.
        for c in buf:
                print "%x" % ord(c),
        print

sock.close()

這就是接受程式啦,非常短小,而且有簡單註釋,這裡就不解釋了。

接受端已經做好了,那麼去哪裡找RTP伺服器作傳送端呢?你可以用一些搭建流媒體伺服器的工具,我這裡選用的是強大的VLC。關於VLC搭建流媒體伺服器的方法,請參考我前面的文章。這裡需要注意幾個配置的地方,一是選擇Destination的時候要選擇RTP而不要選擇RTSP,然後地址可以填寫本機ip地址或直接寫localhost,埠號填寫的要和接受端一致,這裡是6666。配置好之後的string應該類似於:

:sout=#rtp{dst=localhost,port=6666,mux=ts} :no-sout-rtp-sap :no-sout-standard-sap :ttl=1

服務端配置完成之後,開始Stream。這時開啟接受端,就會接受到一些資料,我接收到的資料開頭是:

80 a1 20 43 8c cf 76 3c 93 59 d 74 47 0 44 10
80 a1 20 44 8c cf 79 4b 93 59 d 74 47 40 42 36
80 a1 20 45 8c cf 7d 36 93 59 d 74 47 0 44 1a
80 a1 20 46 8c cf 81 21 93 59 d 74 47 40 45 1a
80 a1 20 47 8c cf 85 c 93 59 d 74 47 0 45 1b
這是十六進位制的表示。我們依照上面的Header的格式對其進行解讀:
第一個byte 80 表示:

V(version)=2

P(padding)=0

X(extension)=0

CC(CSRC count)=0

第二個byte a1 表示:

M(marker)=1

PT(playload type)=33(對照rfc3551可以發現,33表示MP2T AV,正是我們用VLC Stream的格式型別)

後面的2bytes的sequence number我們可以直觀的看出是在加一,4bytes的timestamp也是在不斷遞增的。再之後的93 59 d 74就是SSRC id了,由於CC為0,所以沒有CCRC。再之後的幾位都是RTP所要傳輸的資料了。

總結

對RTP協議的熟悉是實現它的基礎。這裡我只是做一個簡單的介紹,需要詳細瞭解,讀官方的文件是必不可少的步驟。

通過寫一個小程式打印出RTP流中具體的資料,並沒有對實現RTP伺服器有直接幫助。但是可以讓你對協議本身以及程式設計環境更加熟悉,也方便了以後實現過程中進行除錯。不論你在什麼環境用什麼語言實現,都強烈建議寫一個這樣的小程式。

本文來自於:http://blog.csdn.net/baby313/article/details/7353605