RTSP协议详解

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了RTSP协议详解相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1、概述

1.1  RTSP简介

        RTSP（Real Time Streaming Protocol）,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网络传输多媒体数据。RTSP在体系结构上位于RTP和RTCP之上，它使用TCP或RTP完成数据传输。


流媒体服务协议栈：

        RTSP提供了一个可扩展框架，使实时数据，如音频与视频的受控点播成为可能。数据源包括现场数据与存储在剪辑中的数据。该协议的目的在于控制多个数据发送连接，为选择发送通道，如UDP、组播UDP与TCP，提供途径，并为选择基于RTP上发送机制提供方法。

        它的语法和运行跟HTTP 1.1类似，但并不特别强调时间同步，所以比较能容忍网络延迟。

        HTTP与RTSP相比，HTTP传送html，HTTP请求由客户端发出，服务器做出响应；RTSP传送的是多媒体数据，使用RTSP时，客户端和服务器都可以发出请求，即RTSP可以是双向的。

        RTSP是用来控制声音或影像的多媒体串流协议，并允许同时多个串流需求控制，传输时所用的网络通讯协议并不在其定义的范围内，服务器端可以自行选择使用TCP或UDP来传送串流内容。

        而前面提到的允许同时多个串流需求控制（Multicast），除了可以降低服务器端的网络配置，更进而支持多方视频会议（Video Conference）。因为与HTTP1.1的运作方式相似，所以代理服务器<Proxy>的快取功能<Cache>也同样适用于RTSP，并因RTSP具有重新导向功能，可视实际负载情况来转换提供服务的服务器，以避免过大的负载集中于同一服务器而造成延迟。

        该协议用于C/S模型，是一个基于文本的协议，用于在客户端和服务器端建立和协商实时流会话。

        实时流协议（RTSP）建立并控制一个或几个时间同步的连续流媒体，尽管连续媒体流与控制流交换是可能的，通常它本身并不发送连续流。换言之，RTSP充当多媒体服务器的网络远程控制。RTSP连接没有绑定到传输层连接，如TCP。在RTSP连接期间，RTSP用户可打开或关闭多个对服务器的可传输连接以发出RTSP请求。此外，可使用无连接传输协议，如UDP。RTSP流控制的流可能用到RTP，但RTSP操作并不依赖用于携带连续媒体的传输机制。

        协议支持的操作如下：（1）从媒体服务器上检索媒体：用户可通过HTTP或其他方法提交一个演示描述。如演示是组播，演示就包含用于连续媒体的组播地址和端口。如演示仅通过单播发送给用户，用户为了安全应提供目的地址。（2）媒体服务器邀请进入会议：媒体服务器可被邀请参加正进行的会议，或回放媒体，或记录其中一部分，或全部。这种模式在分布式教育应用上很有用，会议中几方轮流按远程控制按钮。（3）将媒体加到现成讲座中：如服务器告诉用户可获得附加媒体内容，对现场讲座显得尤其有用。和HTTP/1.1类似，RTSP请求可由代理、通道与缓存处理。


1.2 协议特点

  • 可扩展性：新方法和参数很容易加入RTSP
  • 易解析：RTSP可由标准HTTP或MIME解析器解析
  • 安全：RTSP使用网页安全机制
  • 独立于传输：RTSP可使用不可靠数据报协议（EDP）、可靠数据报协议（RDP）；如要实现应用级可靠，可使用可靠流协议
  • 多服务器支持：每个流可放在不同服务器上，用户端自动与不同服务器建立几个并发控制连接，媒体同步在传输层执行。
  • 记录设备控制：协议可控制记录和回放设备
  • 流控与会议开始分离：仅要求会议初始化协议提供，或可用来创建唯一会议标识号。特殊情况下，可用SIP或H.323来邀请服务器入会
  • 适合专业应用：通过SMPTE时标，RTSP支持帧级精度，允许远程数字编辑
  • 演示描述中立：协议没强加特殊演示或元文件，可传送所用格式类型；然而，演示描述至少必须包括一个RTSP URL
  • 代理与防火墙友好：协议可由应用或传输层防火墙处理。防火墙需要连接SETUP方法，为UDP媒体流打开一个“缺口”
  • HTTP友好：此处，RTSP明智地采用HTTP观念，使现在结构都可重用。结构包括Internet内容选择平台（PICS）。由于在大多数情况下控制连续媒体需要服务器状态，RTSP不仅仅向HTTP添加方法
  • 适当的服务器控制：如用户启动一个流，必须也可以停止一个流
  • 传输协调：实际处理连续媒体流前，用户可协调传输方法
  • 性能协调：如基本特征无效，必须有一些清理机制让用户决定哪种方法没生效，这允许用户提出适合的用户界面

2、协议细节

2.1 典型的rtsp交互过程

      C表示rtsp客户端，S表示rtsp服务端       1. C—>S：OPTION request                //询问S有哪些方法可用                                                      1.S—>C：OPTION response             //S回应信息中包括提供的所有可用方法                                                                                                                                                                                           2. C—>S：DESCRIBE request          //要求得到S提供的媒体初始化描述信息                          2. S—>C：DESCRIBE response       //S回应媒体初始化描述信息，主要是sdp                                                                                                                                                                                        3. C—>S：SETUP request                 //设置会话的属性，以及传输模式，提醒S建立会话       3. S—>C：SETUP response              //S建立会话，返回会话标识符，以及会话相关信息                                                                                                                                                                       4. C—>S：PLAY request                     //C请求播放                                                                          4. S—>C：PLAY response                 //S回应请求的信息                                                               S—>C：发送流媒体数据                                                                                                                                                                                                                                                                                    5. C—>S：TEARDOWN request        //C请求关闭会话                                                                  5. S—>C：TEARDOWN response     //S回应该请求                                                               
      上述的过程是标准的、友好的RTSP流程，但实际的需求中并不一定按部就班来，其中第3和第4步是必需的！       第一步，只要服务器和客户端约定好有哪些方法可用，则option请求可以不要       第二步，如果我们有其他途径得到媒体初始化描述信息（比如http请求等等），则我们也不需要通过rtsp中的describe请求来完成。       第五步，可以根据系统需求的设计来决定是否需要       

2.2  RTSP消息格式

        RTSP的消息有两大类：请求消息（request）、回应消息（response）。 请求消息:         方法      URI  RTSP版本    CR  LF                                                 消息头  CR LF                                                                                 CR  LF                                                                                              消息体  CR LF                                                                                 其中方法包括OPTION回应中的所有命令，URI是接受方的地址，例如：rtsp://192.168.20.136。RTSP版本一般都是RTSP/1.0。每行后面的CR  LF表示回车换行，需要接收端有相应的解析，最后一个消息头需要有两个CR LF（即空行）。
回应消息：         RTSP版本    状态码   解释  CR  LF                                              消息头          CR  LF                                                                        CR  LF                                                                                              消息体          CR  LF                                                                        其中RTSP版本一般都是RTSP/1.0，状态码是一个数值，200表示成功，解释是与状态码对应的文本解释。

2.3 方法定义

        方法记号表示资源上执行的方法，它区分大小写，新方法可在将来定义，但不能以$开头，已定义方法如下表所示：         注：P-----演示，S-----流，C-----客户端，S-----服务器
方法方向对象要求含义
DECRIBEC—>SP，S推荐检查演示或媒体对象的描述，也允许使用接收头指定用户理解的描述格式。DECRIBE的答复-响应组成媒体RTSP初始阶段
ANNOUNCEC—>S
S—>C		P，S可选当从用户发送服务器时，ANNOUNCE将请求URL识别的演示或媒体对象描述发送给服务器；反之，ANNOUNCE实时更新连接描述。如新媒体流加入演示，整个演示描述再次发送，而不仅仅是附加组件，使组件能被删除
GET_PARAMETERC—>S S—>CP，S可选GET_PARAMETER请求检查URL指定的演示与媒体的参数值。没有实体时，GET_PARAMETER也许能用来测试用户与服务器的连通情况
OPTIONSC—>S S—>C P,S要求可在任意时刻发出OPTIONS请求，如用户打算尝试非标准请求，并不影响服务器状态
PAUSEC—>SP，S推荐PAUSE请求引起流发送临时中断，如请求URL命名一个流，仅回放和记录被停止；如请求URL命名一个演示或流组，演示或组中所有当前活动的流发送都停止，恢复回放或记录后，必须维持同步。在SETUP消息中连接头超时参数所指定时段期间被暂停后，尽管服务器可能关闭连接并释放资源，但服务器资源会被预订
PLAYC—>SP，S要求PLAY告诉服务器以SETUP指定的机制开始发送数据；直到一些SETUP请求被成功响应，客户端才可发布PLAY请求。PLAY请求将正常播放时间设置在所指定范围的起始处。PLAY请求可排成队列，服务器将PLAY请求排成队列，顺序执行
RECORDC—>SP，S可选该方法根据演示描述初始化媒体数据记录范围，时标反映开始和结束时间；如没有给出时间范围，使用演示描述提供的开始和结束时间。如连接已经启动，立即开始记录，服务器数据请求URL或其他URL决定是否存储记录的数据；如服务器没有使用URL请求，响应应为201（创建），并包含描述请求状态和参考新资源的媒体与位置头。支持现场演示记录的媒体服务器必须支持时钟范围格式，smpte格式没有意义
REDIRECTS—>CP，S可选重定向请求通知客户端连接到另一服务器地址。它包含强制头地址，指示客户端发布URL请求；也可能包括参数范围，以指明重定向何时生效。若客户端要继续发送或接收URL媒体，客户端必须对当前连接TEARDOWN请求，而对指定的新连接发送SETUP请求
SETUPC—>SS要求对URL的SETUP请求指定用于流媒体的传输机制，客户端对正播放的流发布一个SETUP请求，以改变服务器允许的传输参数。如不允许这样做，响应错误为“455 Method Not Vaild In This State”。为了透过防火墙，客户端必须指明传输参数，即使对这些参数没有影响
SET_PARAMETERC—>SS—>CP，S可选这个方法请求设置演示或URL指定流的参数值，请求仅应包含单个参数，允许客户端决定某个特殊请求为何失败。如请求包含多个参数，所有参数可成功设置，服务器必须只对该请求起作用。服务器必须允许参数可重复设置成同一值，但不让改变参数值。注意：媒体流传输参数必须用SETUP命令设置，将设置传输参数限制为SETUP有利于防火墙。将参数划分成规则排列形式，结果有更多有意义的错误指示
TEARDOWNC—>SP，S要求TEARDOWN请求停止给定URL流发送，释放相关资源。如URL是此演示URL，任何RTSP连接标识不再有效，除非全部传输参数是连接描述定义的，SETUP请求必须在连接可再次播放前发布

          某些防火墙设计与其他环境可能要求服务器插入RTSP方法和流数据。由于插入将使客户端和服务器读操作复杂，并增加附加开销，除非有必要。应避免这样做，插入二进制数据仅在RTSP通过TCP传输时才可使用。流数据（如RTP包）用一个ASCII字符封装，后跟一个一字节通道标识，其后是封装的二进制数据的长度——两字节整数。流数据紧跟其后，没有CRLF，但包含高层协议头。每个块包含一个高层协议数据单元。         当传输选择为RTP，RTCP信息也被服务器通过TCP连接插入。缺省情况下，RTCP包比RTP通道高的第一个可用通道上发送。客户端可能在另一通道显式请求RTCP包，这可通过指定传输头插入参数中的两个通道来做到。当两个或更多流交叉时，为取得同步，需要RTCP。而且，这为当网络设置需要通过TCP控制连接透过RTP/RTCP提供了一条方便的途径，可能时，在UDP上进行传输。

2.4  消息头定义

        消息头的定义如下表，表格说明：
  • Type
      a. 类型“g”表示请求和响应中的通用请求头       b. 类型“R”表示请求头       c. 类型“r”表示响应头       d. 类型"e"表示实体头字段
  • Support：
      a. "req." 表示必须由接收者以特殊的方式实现；注意，不是所有“req.”字段在该类型的每个请求中都会被发送。“req.”只表示客户机（支持响应头）和服务器（支持请求头）必须执行该字段。       b. “opt.” 表示可选的。
  • 最后一栏列出了关于头字段产生作用的方法；其中“entity”针对于返回一个信息主体的所有方法。
         | Header           |  Type   |    Support     |  Methods                                                 |          |--------------------------|---------- |------------------|-----------------------------------------------------|          | Accept                 |      R     |        opt.       |   entity                                                      |          | Accept-Encoding  |      R     |        opt.       |   entity                                                      |          | Accept-Language |      R     |        opt.       |   all                                                           |          | Allow                       |      R     |        opt.       |   all                                                           |          | Authorization          |      R     |        opt.       |   all                                                           |          | Bandwidth              |      R     |        opt.       |   all                                                            |          | Blocksize                |     R      |        opt.       |   all but OPTIONS，TEARDOWN        |          | Cache-control        |     G      |        opt.       |   SETUP                                                  |          | Conference            |     R      |        opt.       |   SETUP                                                  |          | Connetion               |     G      |       req.       |   all                                                            |          | Content-Base        |      E      |       opt.       |   entity                                                       |          | Content-Encoding |      E      |       req.       |   SET_PARAMETER                             |          | Content-Language|      E      |       req.       |   DESCRIBE，ANNOUNCE                 |          | Content-Length      |      E      |       req.       |  SET_PARAMETER，ANNOUNCE  |          | Content-Location   |      E      |       req.       |   entity                                                      |          | Content-Type         |      E      |       req.       |    SET_PARAMETER，ANNOUNCE  |          | Cseq                       |      G      |      req.        |   all                                                            |          | Date                        |      G      |      opt.        |   all                                                            |          | Expires                   |      E      |      opt.        |   DESCRIBE，SETUP                          |          | From                       |      R       |      opt.        |   all                                                            |          | If-Modified-Since   |      R       |      opt.        |   DESCRIBE，SETUP                          |          | Last-Modified        |       E      |       opt.        |  entity                                                       |          | Proxy-Authenticate|               |                      |                                                                  |          | Proxy-Require        |      R      |       opt.        |  all                                                             |          | Public                      |      R      |       opt.        |  all                                                             |          | Range                     |      R      |       opt.        |  PLAY，PAUSE，RECORD                |          | Referer                    |     R       |       opt.        |  all                                                             |          | Require                   |     R       |       req.        |  all                                                             |          | Retry-After              |     R       |       opt.        |   all                                                            |          | RTP-Info                  |     R       |       req.       |   PLAY                                                      |          | Scale                       |     Rr      |       opt.       |   PALY，RECORD                                 |          | Session                   |     Rr      |       req.       |  All but SETUP，OPTIONS                   |          | Server                      |     R       |       opt.       |  all                                                              |          | Speed                      |     R       |       opt.       |  PLAY                                                       |          | Transport                 |     Rr      |       req.       |  SETUP                                                    |          | Unsupported           |     R        |      req.       |   all                                                             |          | User-Agent              |     R       |      opt.        |   all                                                             |          | Via                           |      G       |      opt.        |  all                                                             |          | WWW-Authenticate|     R       |      opt.        |  all                                                             |                常用头解析：          | Header                    |      Description                                                                                            |          |---------------------------|-----------------------------------------------------------------------------------------------|          | CSeq                       | 命令的序列号，逐1增加                                                                           |          |  Content-Length      | 这个标记的存在在说明后面有实体数据，而且给出了这个数据块的 |          |                                  |  大小，单位是byte                                                                                     |          | X-Playlist-Gen-Id    |  用来检查播放列表是否有效。这个标记最初在客户端发送                |          |                                  |  DESCRIBE命令后使用，客户端在发送“SETUP”命令给服务器时必|          |                                  |  器时必须回应一样的值                                                                            |          | X-Playlist-Seek-Id  |  值必须和X-Playlist-Gen-Id域的值相同，在PLAY请求命令中使用     |          | Blocksize                |   媒体包的长度，单位是byte                                                                    |          | Session                   |  Session ID是用作客户端和服务器之间是否是正确的连接。在客户 |          |                                  |  端发送SETUP命令后，服务器会在应答消息头里面发送一个session |          |                                  |  值给客户端。这算建立的一个会话。                                                    |          | X-Accept-Authentication  |   允许的authentication方法。NTLM，Digset和Basic是标准的            |          | X-Broadcast-Id       | 是否是实况或是先期录制的流。0表示先期录制，其他的值表示是实况 |          | Range                      | 暂无中文释义                                                                                             |          | Speed                     | 用来调整传输到客户端的流的速度。假如你的带宽可以接受更高速  |          |                                  | 的数据传送，这个域的值可以设置大于1来加速下载数据                    |          | Server                     | 服务器类型和软件版本                                                                               |          | EOF                        | 文件结束标记，也是流的结束标记                                                           |          | Date                        | 日期时间，下面举个例子：Tue，18 Nov 2003 15：57：07 GMT      |          | Bandwidth              | 流需要的最大带宽，bits/秒                                                                        |          | Transport                | 使用什么协议来传输数据，比如TCP或UDP等                                      |          | Etag                        | 实体标记Entity tag，是一个分配给会话的值，就像“23180160”           |          | Suppored               | 支持的COM modules，有的是可选的                                                      |          | Context-Type         | 此域用来命令表示或者应答的用意。下面是常用的几种类型               |          |                                 | a. application/x-wms-Logconnectstats 这个在SET_PARAMETER命令|          |                                 |      中用到，表示将客户端的信息登记到服务器上                                  |          |                                 | b. application/sdp 表示这个接下来的数据包里面的是sdp数据，它是 |          |                                 |      在服务器对DESCRIBE命令的应答包中。                                          |          |                                 | c. application/x-wms-contentdesc 表示紧跟的数据是一个内容描述对象，|          |                                 |      它设置the layout of the dialog。                                                            |          |                                 | d.application/vnd.ms.wms-hdr.asfv1 表示跟着一个流媒体头信息 （ASF header），|          |                                 |      可以用BASIC或者DIGEST来解码。                                                    |          |                                 | e.application/x-rtsp-packetpair 它被用来确定连接的可用带宽             |     

2.5 状态码


      标准RTSP 消息的状态码在应答消息的第一行。

3、SDP协议概述

3.1 简介

         SDP完全是一种会话描述格式，它不属于传输协议。         它适用于不同的适当的传输协议，包括会话通知协议（SAP）、会话初始协议（SIP）、实时流协议（RTSP）、MIME扩展协议的电子邮件及超文本传输协议（HTTP）。         SDP协议是基本文本的协议，这样能保证协议的可扩展性比较强，使其具有广泛的应用范围。SDP不支持会话内容或媒体编码的协商，因此在流媒体中只用来描述媒体信息。媒体协商这一块要用RTSP来实现。

3.2 SDP协议格式

       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>=<value>[CRLF]
       sdp的格式：        v=<version>        o=<usrname> <session id> <version> <network type> <address type> <address>        s=<session name>        i=<session description>        u=<URI>        e=<email address>        p=<phone number>        c=<network> <address type> <connection address>        b=<modifier>:<bandwidth-value>        t=<start time> <stop time>        r=<repeat time> <active duration> <list of offsets from start-time>        z=<adjustment time> <offset> <adjustment time> <offset> ...        k=<method>        k=<method>:<encryption key>        a=<attribute>        a=<attribute>:<value>        m=<media> <port> <transport> <fmt list>
       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）        z=*（时间区域调整）        k=*（加密密钥）        a=*（0个或多个会话属性行 ）
       时间描述：        t=（会话活动时间）        r=*（0或多次重复）
       媒体描述：        m=（媒体名称和传输地址）        i=*（媒体标题）        c=*（连接信息）        b=*（带宽信息）        k=*（加密密钥）        a=*（0或多个媒体属性行）        注：如果字段中包含-，则表示该字段可选

3.3 SDP协议举例说明

        SDP（Session Description Protocol）是一个用来描述多媒体会话的应用层控制协议，它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。         消息正文格式：         v=0   //该行表示协议的版本         o=mhangley 2890844526 2890842807 IN IP4 126.16.64.4      //o行中包含与会话所有者相关的参数
  • 第一个参数表明会话发起者的名称，该参数可不填写，如填写,则和SIP信息中from消息头的内容一致
  • 第二个参数为主叫方的会话标识符
  • 第三个参数为主叫方的会话版本，会话数据有改变时，版本号递增
  • 第四个参数定义了网络类型吗，IN表示Internet网络类型，目前仅定义该网络类型
  • 第五个参数为地址类型，目前支持IPV4和IPV6两种地址类型
  • 第六个参数为地址：表明会话发起者的IP地址，该地址为信令面的IP地址。
         s=SDP Seminar       //表明本次会话的标题，或会话的名称          i= Seminar on the seesion description protocol        //会话的描述          u=http://www0.cs.ucl.ac.uk/staff/M.Handley/sdp.03.ps       //会话的URI          e=mjh@isi.edu            //会话责任人的EMIAL地址          c=IN IP4  224.2.17.12/127       //c行包含为多媒体会话而建立的连接信息，其中指出了真正的媒体流使用的IP地址
  • 第一个参数为网络类型，目前仅定义INTERNET网络类型。用“IN”表示
  • 第二个参数为地址类型，目前支持两种地址类型：IPV4和IPV6
  • 第三个参数为地址，该地址为多媒体流使用的IP地址    
         t=2873397496 2873404696 //表示会话的开始时间和结束时间
  • 第一个参数表明会话的开始时间，数字表明从1900年1月1日00:00以来所经过的秒数
  • 第二个参数表明会话的结束时间，数字表明从1900年1月1日00:00以来锁经过的秒数 
         m=aduio 3458 RTP/AVP 0 96 97  //m行又称媒体行，描述了发送方所支持的媒体类型等信息
  • 第一个参数为媒体名称：表明支持音频类型
  • 第二个参数为端口号，表明将在本地端口为3458上发送音频流
  • 第三个参数为传输协议，一般为RTP/AVP协议
  • 第四~七个参数为本段媒体使用的编码标识（Payload）集

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实时流协议---RTSP详解

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