darwin之协议深入详解(RTSP/RTP/RTCP详解整理)

RTSP：实时流协议（Real Time Streaming Protocol）

          RTSP的请求主要有DESCRIBE、SETUP、PLAY、PAUSE、TEARDOWN、OPTIONS等，顾名思义可以知道起对话和控制作用，RTSP的对话过程中SETUP可以确定RTP/RTCP使用的端口，PLAY/PAUSE/TEARDOWN可以开始或者停止RTP的发送，等等。

       作为一个应用层协议，RTSP提供了一个可供扩展的框架，它的意义在于使得实时流媒体数据的受控和点播变得可能。总的说来，RTSP是一个流媒体表示协议，主要用来控制具有实时特性的数据发送，但它本身并不传输数据，而是必须依赖于下层传输协议所提供的某些服务。

       RTSP可以对流媒体提供诸如播放、暂停、快进等操作，它负责定义具体的控制消息、操作方法、状态码等，此外还描述了与RTP间的交互操作（RFC2326）。

       RTSP在制定时较多地参考了HTTP/1.1协议，甚至许多描述与HTTP/1.1完全相同。RTSP之所以特意使用与HTTP/1.1类似的语法和操作，在很大程度上是为了兼容现有的Web基础结构，正因如此，HTTP/1.1的扩展机制大都可以直接引入到RTSP中。
       由RTSP控制的媒体流集合可以用表示描述（Presentation Description）来定义，所谓表示是指流媒体服务器提供给客户机的一个或者多个媒体流的集合，而表示描述则包含了一个表示中各个媒体流的相关信息，如数据编码/解码算法、网络地址、媒体流的内容等。
   虽然RTSP服务器同样也使用标识符来区别每一流连接会话（Session），但RTSP连接并没有被绑定到传输层连接（如TCP等），也就是说在整个RTSP连接期间，RTSP用户可打开或者关闭多个对RTSP服务器的可靠传输连接以发出RTSP 请求。此外，RTSP连接也可以基于面向无连接的传输协议（如UDP等）。

RTP：实时传输协议（Real-time Transport Protocol）

     RTP/RTCP是实际传输数据的协议，RTP传输音频/视频数据，如果是PLAY，Server发送到Client端，如果是RECORD，可以由Client发送到Server。整个RTP协议由两个密切相关的部分组成：RTP数据协议和RTP控制协议（即RTCP）。

    RTP数据协议负责对流媒体数据进行封包并实现媒体流的实时传输，每一个RTP数据报都由头部（Header）和负载（Payload）两个部分组成，其中头部前12个字节的含义是固定的，而负载则可以是音频或者视频数据。

    RTP（实时传输协议），顾名思义它是用来提供实时传输的，因而可以看成是传输层的一个子层。下图给出了流媒体应用中的一个典型的协议体系结构。

    从图中可以看出，RTP被划分在传输层，它建立在UDP上。同UDP协议一样，为了实现其实时传输功能，RTP也有固定的封装形式。RTP用来为端到端的实时传输提供时间信息和流同步，但并不保证服务质量。服务质量由RTCP来提供。

RTP封装：

    一个协议的封装是为了满足协议的功能需求的。从前面提出的功能需求，可以推测R封装中应该有同步源和时戳等字段，如下图。

版本号（V）：2比特，用来标志使用的RTP版本。

填充位（P）：1比特，如果该位置位，则该RTP包的尾部就包含附加的填充字节。

扩展位（X）：1比特，如果该位置位的话，RTP固定头部后面就跟有一个扩展头部。

CSRC计数器（CC）：4比特，含有固定头部后面跟着的CSRC的数目。

标记位（M）：1比特,该位的解释由配置文档（Profile）来承担.

载荷类型（PT）：7比特，标识了RTP载荷的类型。

序列号（SN）：16比特，发送方在每发送完一个RTP包后就将该域的值增加1，接收方可以由该域检测包的丢失及恢复包序列。序列号的初始值是随机的。

时间戳：32比特，记录了该包中数据的第一个字节的采样时刻。在一次会话开始时，时间戳初始化成一个初始值。即使在没有信号发送时，时间戳的数值也要随时间而不断地增加（时间在流逝嘛）。时间戳是去除抖动和实现同步不可缺少的。

同步源标识符(SSRC)：32比特，同步源就是指RTP包流的来源。在同一个RTP会话中不能有两个相同的SSRC值。该标识符是随机选取的 RFC1889推荐了MD5随机算法。

贡献源列表（CSRC List）：0～15项，每项32比特，用来标志对一个RTP混合器产生的新包有贡献的所有RTP包的源。由混合器将这些有贡献的SSRC标识符插入表中。SSRC标识符都被列出来，以便接收端能正确指出交谈双方的身份。

1 V：RTP协议的版本号，占2位，当前协议版本号为2。 2  3 P：填充标志，占1位，如果P=1，则在该报文的尾部填充一个或多个额外的八位组，它们不是有效载荷的一部分。 4  5 X：扩展标志，占1位，如果X=1，则在RTP报头后跟有一个扩展报头。 6  7 CC：CSRC计数器，占4位，指示CSRC 标识符的个数。 8  9 M: 标记，占1位，不同的有效载荷有不同的含义，对于视频，标记一帧的结束；对于音频，标记会话的开始。10 11 PT: 有效载荷类型，占7位，用于说明RTP报文中有效载荷的类型，如GSM音频、H264视频等,在流媒体中大部分是用来区分音频流和视频流的，这样便于客户端进行解析。12 13 sequence number（序列号）：占16位，用于标识发送者所发送的RTP报文的序列号，每发送一个报文，序列号增1。这个字段当下层的承载协议用UDP的时候，网络状况不好的时候可以用来检查丢包。同时出现网络抖动的情况可以用来对数据进行重新排序。14 15 timestamp（时间戳）：占32位，时戳反映了该RTP报文的第一个八位组的采样时刻。接收者使用时戳来计算延迟和延迟抖动，并进行同步控制。16 17 SSRC（同步信源）：占32位，用于标识同步信源。   RTP包流的源，用RTP报头中32位数值的SSRC标识符进行标识，使其不依赖于网络地址。一个同步源的所有包构成了相同计时和序列号空间的一部分，这样接收方就可以把一个同步源的包放在一起，来进行重放。   举些同步源的例子，像来自同一信号源的包流的发送方，如麦克风、摄影机、RTP混频器就是同步源。一个同步源可能随着时间变化而改变其数据格式，如音频编码。   SSRC标识符是一个随机选取的值，它在特定的RTP会话中是全局唯一的。   如果参与者在一个RTP会话中生成了多个流，例如来自多个摄影机，则每个摄影机都必须标识成单独的同步源。   该标识符是随机选择的，参加同一视频会议的两个同步信源不能有相同的SSRC。19 CSRC（作用信源）：占32位，可以包含0～15个作用信源信息。   若一个RTP包流的源，对由RTP混频器生成的组合流起了作用，则它就是一个作用源。对特定包的生成起作用的源，其SSRC标识符组成的列表，被混频器插入到包的RTP报头中。这个列表叫做CSRC表。   相关应用的例子如：在音频会议中，混频器向所有的说话人（talker)指出，谁的话语（speech)将被组合到即将发出的包中，即便所有的包都包含在同一个（混频器的）SSRC标识符中，也可让听者（接收者）可以清楚谁是当前说话人。    每个CSRC标识了包含在该RTP报文有效载荷中的所有作用信源。

RTP会话过程：

     当应用程序建立一个RTP会话时，应用程序将确定一对目的传输地址。目的传输地址由一个网络地址和一对端口组成，有两个端口：一个给RTP包，一个给RTCP包，使得RTP/RTCP数据能够正确发送。RTP数据发向偶数的UDP端口，而对应的控制信号RTCP数据发向相邻的奇数UDP端口（偶数的UDP端口＋1），这样就构成一个UDP端口对。RTP的发送过程如下，接收过程则相反。

1)RTP协议从上层接收流媒体信息码流（如H.263），封装成RTP数据包；RTCP从上层接收控制信息，封装成RTCP控制包。

2)RTP将RTP数据包发往UDP端口对中偶数端口；RTCP将RTCP控制包发往UDP端口对中的接收端口。

RTCP：实时传输控制协议（RTP Control Protocol）

    RTP/RTCP是实际传输数据的协议，RTCP包括Sender Report和Receiver Report，用来进行音频/视频的同步以及其他用途，是一种控制协议。

   RTCP的主要功能是：服务质量的监视与反馈、媒体间的同步，以及多播组中成员的标识。在RTP会话期 间，各参与者周期性地传送RTCP包。RTCP包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料，因此，各参与者可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。RTP和RTCP配合使用，它们能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。

   从图可以看到，RTCP也是用UDP来传送的，但RTCP封装的仅仅是一些控制信息，因而分组很短，所以可以将多个RTCP分组封装在一个UDP包中。RTCP有如下五种分组类型。

类型

缩写表示

用途

200

SR（Sender Report）

发送端报告

201

RR（Receiver Report）

接收端报告

202

SDES（Source Description Items）

源点描述

203

BYE

结束传输

204

APP

特定应用

        上述五种分组的封装大同小异，下面只讲述SR类型，而其它类型请参考RFC3550。

     发送端报告分组SR（Sender Report）用来使发送端以多播方式向所有接收端报告发送情况。SR分组的主要内容有：相应的RTP流的SSRC，RTP流中最新产生的RTP分组的时间戳和NTP，RTP流包含的分组数，RTP流包含的字节数。

SR包的封装如图所示：

版本（V）：同RTP包头域。

填充（P）：同RTP包头域。

接收报告计数器（RC）：5比特，该SR包中的接收报告块的数目，可以为零。

包类型（PT）：8比特，SR包是200。

长度域（Length）：16比特，其中存放的是该SR包以32比特为单位的总长度减一。

同步源（SSRC）：SR包发送者的同步源标识符。与对应RTP包中的SSRC一样。

NTP Timestamp（Network time protocol）：SR包发送时的绝对时间值。NTP的作用是同步不同的RTP媒体流。

RTP Timestamp：与NTP时间戳对应，与RTP数据包中的RTP时间戳具有相同的单位和随机初始值。

Sender’s packet count：从开始发送包到产生这个SR包这段时间里，发送者发送的RTP数据包的总数. SSRC改变时，这个域清零。

Sender`s octet count：从开始发送包到产生这个SR包这段时间里，发送者发送的净荷数据的总字节数（不包括头部和填充）。发送者改变其SSRC时，这个域要清零。

同步源n的SSRC标识符：该报告块中包含的是从该源接收到的包的统计信息。

丢失率（Fraction Lost）：表明从上一个SR或RR包发出以来从同步源n(SSRC_n)来的RTP数据包的丢失率。

累计的包丢失数目：从开始接收到SSRC_n的包到发送SR,从SSRC_n传过来的RTP数据包的丢失总数。

收到的扩展最大序列号：从SSRC_n收到的RTP数据包中最大的序列号，

接收抖动（Interarrival jitter）：RTP数据包接受时间的统计方差估计

上次SR时间戳（Last SR,LSR）：取最近从SSRC_n收到的SR包中的NTP时间戳的中间32比特。如果目前还没收到SR包，则该域清零。

上次SR以来的延时（Delay since last SR,DLSR）：上次从SSRC_n收到SR包到发送本报告的延时。

参考以下文章：

RTP协议分析：http://blog.csdn.net/bripengandre/article/details/2238818

RTSP/RTP/RTCP的区别：http://blog.csdn.net/xyz_lmn/article/details/6055175

了解实时媒体的播放(RTSP/RTP/RTCP)：http://blog.csdn.net/span76/article/details/12913307