RTSP[3]协 议以客户服务器方式工作,它是一个多媒体播放控制协议,用来使用户在播放从因特网下载的实时数据时能够进行控制,如:暂停/继 续、后退、前进等。因此 RTSP 又称为“因特网录像机遥控协议”。 1.1. RTSP协 议简介要 实现 RTSP 的控制功能,不仅要有协议,而且要有专门的媒体播放器(media player)和 媒体服务器(media server)。媒体服务器与媒体播放器的关系是服务器与客户的关系。 媒 体服务器与普通的万维网服务器的{zd0}区别就是媒体服务器支持流式音频和视频的传送,因而在客户端的媒体播放器可以边下载边播放(需要先缓存一小段时间的节 目)。但从普通万维网服务器下载多媒体节目时,是先将整个文件下载完毕,然后再进行播放。
图1 RTSP与RTP和RTCP的关系 RTSP 仅仅是使媒体播放器能控制多媒体流的传送。因此,RTSP 又称为带外协议,而多媒体流是使用 RTP 在带内传送的。 1.2. RTSP的 报文结构RTSP有 两类报文:请求报文和响应报文。请求报文是指从客户向服务器发送请求报文,响应报文是指从服务器到客户的回答。 由 于 RTSP 是面向正文的(text-oriented),因此在报文中的每一个字段都是一些 ASCII 码串,因而每个字段的长度都是不确定的。 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请求报文的结构如图2所 示。
图2 RTSP请求报文的结构 RTSP请 求报文的方法包括:OPTIONS、DESCRIBE、SETUP、TEARDOWN、PLAY、PAUSE、GET_PARAMETER和SET_PARAMETER。RTSP请 求报文的常用方法及作用如表1所示。 表1 RTSP请求报文的常用方法及 作用
响 应报文的开始行是状态行,RTSP响应报文的结构如图3所示。
图3 RTSP响应报文的结构 1.3. 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 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 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 //设置会话属性,以及传输模式,提醒S建 立会话 S->C: SETUP response //S建 立会话,返回会话标识符及会话相关信息 ④ C->S: PLAY request //C请求播放 S->C: PLAY response //S回 应请求信息 S->C: 发 送流媒体数据 ⑤ C->S: TEARDOWN request //C请 求关闭会话 S->C: TEARDOWN response //S回应请求 上 述的过程是标准的RTSP流程,其中第3步和第4步是必需的。
RTSP,实时流协议,是一个C/S多媒体节目协议, 它可以控制流媒体数据在IP网络上的发送,同时提供用于音频和视频流的“VCR模式”远程控制功能,如停止、快进、快退和定位。同时RTSP又是一个应用 层协议 ,用来与诸如RTP、RSVP等更低层的协议一起,提供基于Internet的整套流化服务。基于RTSP协议流媒体服务器的实现方案可以让流媒体在IP 上自由翱翔。
RTSP协议
1.协议特点
RTSP协议具有如下的特点:
● 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传输通道,可使用不可靠数据包协议(UDP)或可靠数据包协议(RDP),如要实现应用级可靠,可使用诸如TCP的可靠流协议。
● 记录设备控制:协议可控制记录和回放设备。
● 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:协议未强加特殊演示或元文件,可传送所用格式类型;然而,演示描述至少需包含一个RTSP URI。
● 代理与防火墙友好:协议可由应用和传输层防火墙处理。防火墙需要理解SETUP方法,为UDP媒体流打开一个“缺口”。
● 适当的服务器控制:如用户启动一个流,则也可以停止一个流。
● 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,则必须有一些清理机制让用户决定那种方法不生效。这允许用户提出适合自己的界面。
2.同其他协议的关系
RTSP在功能上与HTTP有重叠,最明显的交叉是在流媒体内容的发布上——大多是通过网页进行的。目前的协议规范同时允 许网页服务器和流媒体服务器支持RTSP实现。例如,演示描述可通过HTTP或RTSP获取,这样减少了基于浏览器情况下的往返传递时间,同时也支持独立 的RTSP 服务器与不依赖HTTP的客户端通信。
但是,RTSP与HTTP 的本质差别在于以下五个方面
● RTSP和HTTP是两个不同的协议,它们采用不同的方法和协议标志符。
● RTSP协议的数据发送不占用协议带宽,并且以不同的协议发送。
● HTTP是一个不对称协议,客户端发出请求,服务器应答。在RTSP中,客户端和服务器都可发出请求,且请求是有状态的。
● HTTP是一个无状态协议,而RTSP在任何情况下,必须保持一定状态,以便在请求确认后的很长时间内,仍可设置参数,控制媒体流。
● RTSP使用ISO 10646(UTF-8)定义,而不使用ISO 8859-1定义,保持与当前的HTML一致。
虽然大多数实时媒体采用RTP作为传输协议,但RTSP并不绑定RTP。
重用HTTP的功能至少在两个方面有好处:安全和代理。由于要求非常接近,因此在缓存、代理和授权上采用HTTP功能是有 价值的。
RTSP的实现
RTSP功能实现结构如下图所示。 RTSP在流媒体传输过程中,仅仅为双方建立连接,并不具备任何智能,也就不能很好地应付难以预料的网络状态。因此,必须 在它原有功能的基础上,进行改进。
1、初始化
在建立连接之前,客户端应向服务器提出测试请求,即要求服务器向客户端发送相应的测试数据包。初始化的目的,是为了获取客 户端和服务器之间的一些网络参数,估测基本网络状况,并以此选择相应的网络传输协议,使客户端获得{zj0}观看效果。
接到这个请求之后,服务器将根据自身情况进行如下测试:
● 利用同客户端建立的RTSP通道,采用TCP协议,下发测试数据包。
● 采用UDP协议,向客户端下发测试数据包。
测试数据包仅做测试用,上面带有相应的时间和顺序信息,其内部数据并无任何意义。
需要向RTSP增加一个新的方法TEST,以支持这种传输前的测试工作。
2、TCP传输
如果在TCP测试中,客户端反馈良好,即丢包率在可承受范围之内,并且在规定时间内到达,那么就认为客户端同服务器之间的 网络状况良好, 可以采用RTP over TCP的方式发送数据。由于TCP没有丢包(其自身具有重传机制),网络状况又属于良好,因此客户端将有较高的视听享受。
当子网内存在防火墙时,就需要采用RTSP附加数据传输方式。即把音视频数据直接打包,在RTSP通信信道内传输。这种传 输方式也存在一定的问题:
● 传输过程中,只是把音视频文件当成一个普通文件来处理,而没有考虑到它的音视频特性,不利于以后的扩展。
● 音频与视频文件没有分离,不利于某些特殊需求的场合。例如,客户端需要对音、视频做不同的处理。
● 客户端的反馈和RTSP的控制信息也是通过同一条RTSP信道传送,因此控制效率不高。
因此,一般情况下,都默认使用RTP over TCP的方式发送数据。
3、UDP传输
如果在TCP测试中,客户端的反馈存在比较大的问题,即网络情况不理想,就应该考虑进行UDP测试。
目前初步采取的措施,在服务器端准备了两种码率的视频文件——高码率和低码率。
收到客户端的TEST方法后,将采用UDP协议下发测试包。采取的策略是每间隔2秒,下发一个1500字节的UDP数据 包。当丢包率处于一定范围(75%~85%)之内,就认为客户端的网络状况基本良好,可以下发高码率的电影文件;否则,认为测试不成功,由于网络状况的限 制,仅对客户端下发低码率的电影文件。
在基于UDP的播放过程中,可能会出现轻微的马赛克,这是xx可以接受的。这些马赛克出现的主要原因是:
● 不可靠连接造成的网络丢包,为客户端被动丢包。
● 高质量文件(DVD->MP4)的高数据量,使得客户端解码线程和显示线程出现拥塞,从而出现客户端主动丢包。
但从整体而言,UDP传输消耗的带宽,要比TCP小许多。在一般的视频点播要求下,使用基于UDP的传输线路,是xx可以 满足要求的。
4、传输反馈
在传输过程中,主要采取的方式是RTP over TCP或RTP over UDP,因此,在RTP端口之外,还存在一个回传端口RTCP。
在服务器收到客户端的RTCP回传信息后,需要对其进行判断。如果客户端的丢包率、解码率等指标在一定限度之下,就认为目 前传送的视频文件可令客户端获得{zd0}程度的音视频享受;否则,考虑改为传输更低码率的视频文件或放弃这次RTSP会话,以避免更大范围的拥塞。
5、实际效果
采取如上方法设计的系统,可以满足视频点播的基本要求,避免了服务器视频文件下发的盲目性,同时使客户端应用效果{zh0}。
引入智能流技术
随着针对流媒体技术研究的不断深入,简单的流媒体实现已经不能满足人们日益增长的网络文化需求。即使在宽带条件下,当网络 用户达到一定限额时,简单的流媒体技术将面临着网络拥塞、丢包等常见的网络问题。因此,如何在网络出现异常的情况下,依然保证客户端音视频享受的{zd0}化, 就成为现在研究的热点。
一种解决方法是服务器减少发送给客户端的数据而阻止再缓冲,在RealSystem 5.0中,这种方法称为“视频流瘦化”。这种方法的限制是RealVideo文件必须是一种数据速率设计,结果可通过抽取内部帧扩展到更低速率,导致质量 较低,离原始数据速率越远,质量越差。
另一种解决方法是根据不同连接速率创建多个文件,根据用户连接,服务器发送相应文件,这种方法带来制作和管理上的困难,而 且,用户连接是动态变化的,服务器也无法实时协调。
智能流技术通过两种途径克服带宽协调和流瘦化:首先,确立一个编码框架,允许不同速率的多个流同时编码,合并到同一个文件 中;第二,采用一种复杂客户/服务器机制探测带宽变化。
针对软件、设备和数据传输速度上的差别,用户以不同带宽浏览音视频内容。为满足客户要求,Real Networks公司编码、记录不同速率下媒体数据,并保存在单一文件中,此文件被称为智能流文件,即创建可扩展流式文件。当客户端发出请求时,它将其带 宽容量传给服务器,媒体服务器根据客户带宽将智能流文件相应部分传送给用户。以此方式,用户可使用{zy}质的传输,制作人员只需要压缩一次,管理员也只需要 维护单一文件,而媒体服务器根据所得带宽自动切换。智能流通过描述Internet上变化的带宽特点来发送高质量媒体并保证其可靠性,并对混合连接环境的 内容授权提供了解决方法。这样流媒体实现方式如下:对所有连接速率环境创建一个文件。在混合环境下以不同速率传送媒体。根据网络的变化情况,无缝切换到其 他速率。关键帧优先,音频比部分视频帧数据更重要,向后兼容老版本RealPlayer。 端口说明:554端口默认情况下用于“Real Time Streaming Protocol”(实时流协议,简称RTSP),该协议是由RealNetworks和Netscape共同提出的,通过RTSP协议可以借助于 Internet将流媒体文件传送到RealPlayer中播放,并能有效地、{zd0}限度地利用有限的网络带宽,传输的流媒体文件一般是Real服务器发布 的,包括有.rm、.ram。如今,很多的下载软件都支持RTSP协议,比如FlashGet、影音传送带等等。 端口漏洞:目前,RTSP协议所发现的漏洞主要就是RealNetworks早期发布的Helix Universal Server存在缓冲区溢出漏洞,相对来说,使用的554端口是安全的。 操作建议:为了能欣赏并下载到RTSP协议的流媒体文件,建议开启554端口。 1024端口 端口说明:1024端口一般不固定分配给某个服务,在英文中的解释是“Reserved”(保留)。之前,我们曾经提到过动态端口的范围是从 1024~65535,而1024正是动态端口的开始。该端口一般分配给{dy}个向系统发出申请的服务,在关闭服务的时候,就会释放1024端口,等待其他 服务的调用。 端口漏洞:xx的YAI木马病毒默认使用的就是1024端口,通过该木马可以远程控制目标计算机,获取计算机的屏幕图像、记录键盘事件、获取密 码等,后果是比较严重的。 操作建议:一般的杀毒软件都可以方便地进行YAI病毒的查杀,所以在确认无YAI病毒的情况下建议开启该端口。 1080端口 端口说明:1080端口是Socks代理服务使用的端口,大家平时上网使用的WWW服务使用的是HTTP协议的代理服务。而Socks代理服务 不同于HTTP代理服务,它是以通道方式穿越防火墙,可以让防火墙后面的用户通过一个IP地址访问Internet。Socks代理服务经常被使用在局域 网中,比如限制了QQ,那么就可以打开QQ参数设置窗口,选择“网络设置”,在其中设置Socks代理服务(如图1)。另外,还可以通过安装Socks代 理软件来使用QQ,比如Socks2HTTP、SocksCap32等。 端口漏洞:xx的代理服务器软件WinGate默认的端口就是1080,通过该端口来实现局域网内计算机的共享上网。不过,如 Worm.Bugbear.B(怪物II)、Worm.Novarg.B(SCOxx变种B)等蠕虫病毒也会在本地系统监听1080端口,给计算机的安全 带来不利。 操作建议:除了经常使用WinGate来共享上网外,那么其他的建议关闭该端口。 1755端口 端口说明:1755端口默认情况下用于“Microsoft Media Server”(微软媒体服务器,简称MMS),该协议是由微软发布的流媒体协议,通过MMS协议可以在Internet上实现Windows Media服务器中流媒体文件的传送与播放。这些文件包括.asf、.wmv等,可以使用Windows Media Player等媒体播放软件来实时播放。其中,具体来讲,1755端口又可以分为TCP和UDP的MMS协议,分别是MMST和MMSU,一般采用TCP 的MMS协议,即MMST。目前,流媒体和普通下载软件大部分都支持MMS协议。 端口漏洞:目前从微软官方和用户使用MMS协议传输、播放流媒体文件来看,并没有什么特别明显的漏洞,主要一个就是MMS协议与防火墙和 NAT(网络地址转换)之间存在的兼容性问题。 操作建议:为了能实时播放、下载到MMS协议的流媒体文件,建议开启该端口。 rtsp和http类似,属于应用层协议 实时流协议RTSP(RealTimeStreamingProtocol)是由RealNetworks和Netscape共同提出的,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RTP完成数据传输。HTTP与 RTSP相比,HTTP传送HTML,而RTP传送的是多媒体数据。HTTP请求由客户机发出,服务器作出响应;使用RTSP时,客户机和服务器都可以发 出请求,即RTSP可以是双向的。 6.3 RTSP协议
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