流媒体-RTMP交互过程及协议解析

一、RTMP交互过程

1 简要介绍

播放一个RTMP协议的流媒体需要经过以下几个步骤：握手，建立网络连接，建立网络流，播放。RTMP连接都是以握手作为开始的。建立连接阶段用于建立客户端与服务器之间的“网络连接”；建立流阶段用于建立客户端与服务器之间的“网络流”；播放阶段用于传输视音频数据。其中，网络连接代表服务器端应用程序和客户端之间基础的连通关系。网络流代表了发送多媒体数据的通道。服务器和客户端之间只能建立一个网络连接，但是基于该连接可以创建很多网络流。他们的关系如图所示：

2 握手（HandShake）

一个RTMP连接以握手开始，双方分别发送大小固定的三个数据块

a)        握手开始于客户端发送C0、C1块。服务器收到C0或C1后发送S0和S1。

b)        当客户端收齐S0和S1后，开始发送C2。当服务器收齐C0和C1后，开始发送S2。

c)        当客户端和服务器分别收到S2和C2后，握手完成。

握手

 

 

3建立网络连接（NetConnection）

a)        客户端发送命令消息中的“连接”(connect)到服务器，请求与一个服务应用实例建立连接。

b)        服务器接收到连接命令消息后，发送确认窗口大小(Window Acknowledgement Size)协议消息到客户端，同时连接到连接命令中提到的应用程序。

c)        服务器发送设置带宽()协议消息到客户端。

d)        客户端处理设置带宽协议消息后，发送确认窗口大小(Window Acknowledgement Size)协议消息到服务器端。

e)        服务器发送用户控制消息中的“流开始”(Stream Begin)消息到客户端。

f)         服务器发送命令消息中的“结果”(_result)，通知客户端连接的状态。

建立连接

4建立网络流（NetStream）

a)      客户端发送命令消息中的“创建流”（createStream）命令到服务器端。

b)      服务器端接收到“创建流”命令后，发送命令消息中的“结果”(_result)，通知客户端流的状态。

建立流

 

5 播放（Play）

a)        客户端发送命令消息中的“播放”（play）命令到服务器。

b)        接收到播放命令后，服务器发送设置块大小（ChunkSize）协议消息。

c)        服务器发送用户控制消息中的“streambegin”，告知客户端流ID。

d)        播放命令成功的话，服务器发送命令消息中的“响应状态” NetStream.Play.Start & NetStream.Play.reset，告知客户端“播放”命令执行成功。

e)        在此之后服务器发送客户端要播放的音频和视频数据。

播放流

二、RTMP协议解析

1 消息

消息是RTMP协议中基本的数据单元。不同种类的消息包含不同的Message Type ID，代表不同的功能。RTMP协议中一共规定了十多种消息类型，分别发挥着不同的作用。例如，Message Type ID在1-7的消息用于协议控制，这些消息一般是RTMP协议自身管理要使用的消息，用户一般情况下无需操作其中的数据。Message Type ID为8，9的消息分别用于传输音频和视频数据。Message Type ID为15-20的消息用于发送AMF编码的命令，负责用户与服务器之间的交互，比如播放，暂停等等。消息首部（Message Header）有四部分组成：标志消息类型的Message Type ID，标志消息长度的Payload Length，标识时间戳的Timestamp，标识消息所属媒体流的Stream ID。消息的报文结构如图3所示。

消息

2 消息块

在网络上传输数据时，消息需要被拆分成较小的数据块，才适合在相应的网络环境上传输。RTMP协议中规定，消息在网络上传输时被拆分成消息块（Chunk）。消息块首部（Chunk Header）有三部分组成：用于标识本块的Chunk Basic Header，用于标识本块负载所属消息的Chunk Message Header，以及当时间戳溢出时才出现的Extended Timestamp。消息块的报文结构如图4所示。

 

消息块

3 消息分块

在消息被分割成几个消息块的过程中，消息负载部分（Message Body）被分割成大小固定的数据块（默认是128字节，最后一个数据块可以小于该固定长度），并在其首部加上消息块首部（Chunk Header），就组成了相应的消息块。消息分块过程如图5所示，一个大小为307字节的消息被分割成128字节的消息块（除了最后一个）。

RTMP分块

RTMP传输媒体数据的过程中，发送端首先把媒体数据封装成消息，然后把消息分割成消息块，最后将分割后的消息块通过TCP协议发送出去。接收端在通过TCP协议收到数据后，首先把消息块重新组合成消息，然后通过对消息进行解封装处理就可以恢复出媒体数据。