2018-03-27 RTSP详解

在开发者交流或者面试中，经常会涉及到RTSP、RTP、RTCP、TCP、UDP等一些概念，这些虽然属于计算机网络中的基本概念，但是更多的人知道的其实就是TCP和UDP，对RTP、RTCP和RTSP，反而会陌生。

在OSI（开放系统互连）七层模型中，RTP/RTCP，TCP，UDP同属传输层，而RTSP则应属于应用层，这样就可以想到，RTSP是使用传输层协议实现的，而RTP较为特殊，可以看作传输层的字层，可以基于TCP也可以基于UDP实现，所以有时候也会被理解为应用层的协议，为区别于RTSP协议，我比较认同把它定义为传输层协议。

Figure-1 RTSP和RTP/RTCP应用图解
Figure-2 RTP/RTCP与其他协议关系

RTP

Figure-3 RTP数据报格式

以下数据报字段说明：

• 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，包括所采用的编码算法、采样频率、承载通道等。例如，类型2表明该RTP数据包中承载的是用ITU G.721算法编码的语音数据，采样频率为8000Hz，并且采用单声道。
• 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。时间戳是去除抖动和实现同步不可缺少的。接收方根据时间戳能够确定数据的到达是否受到了延迟抖动的影响，但具体如何来补偿延迟抖动则是应用程序实现。
• 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。

以下图片中为RTP基于TCP的传输实例

Figure-4 RTP基于TCP的实例（1）
Figure-4 RTP基于TCP的实例（2）

RTCP

RTCP协议的功能是通过不同的RTCP数据报来实现的，如图5：

Figure-5 RTCP协议数据类型

主要有如下几种类型：

• SR：发送端报告，所谓发送端是指发出RTP数据报的应用程序或者终端，发送端同时也可以是接收端。
• RR：接收端报告，所谓接收端是指仅接收但不发送RTP数据报的应用程序或者终端。
• SDES：源描述，主要功能是作为会话成员有关标识信息的载体，如用户名、邮件地址、电话号码等，此外还具有向会话成员传达会话控制信息的功能。
• BYE：通知离开，主要功能是指示某一个或者几个源不再有效，即通知会话中的其他成员自己将退出会话。
• APP：由应用程序自己定义，解决了RTCP的扩展性问题，并且为协议的实现者提供了很大的灵活性。

不同类型对应不同的数据报格式，因为不是很了解，所以不展开，感兴趣的话可以参考文末链接。

RTSP

RTSP，是为有效地在IP网络上传输流媒体数据而提出的应用层协议。RTSP提供一种可扩展的框架，能够提供可控制的，按需传输的实时数据，比如音频和视频文件。源数据可以包括现场数据的反馈和存储的文件。RTSP对流媒体提供了诸如暂停，快进等控制，而它本身并不传输数 据，RTSP的作用相当于流媒体服务器的远程控制。传输数据可以通过传输层的TCP/UDP协议，RTSP也提供了基于RTP传输机制的一些有效的方法。
RTSP通常工作于可靠的传输协议TCP上，用于发起/结束流媒体传输，而RTP一般工作于UDP上，利用的是UDP低延时的特点，UDP不是可靠传输，可以使用RTCP来实时监控数据传输和服务质量。

RTSP消息格式：

RTSP的消息有两大类，一是请求消息(request)，一是回应消息(response)，两种消息的格式不同。

• 请求消息：
  [方法][URI][RTSP版本][CR][LF]
  [消息头][CR][LF]
  [消息体][CR][LF]
  • 方法: 包括OPTIONS回应中所有的命令;
  • URI是接收方（服务端）的地址;

  • 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
    以下是抓包实例，消息方法为DESCRIBE：

    
    Figure-6 消息方法DESCRIBE的实例

• 回应消息：
  [RTSP版本][状态码][解释][CR][LF]
  [消息头][CR][LF]
  [消息体][CR][LF]
  • 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。

以下是抓包实例，返回一个错误码401，Unauthorized（未授权），因为在发送DESCRIBE消息时，没有携带用户名密码

Figure-7 消息方法DESCRIBE消息回应实例

RTSP客户端与服务端交互过程可以参考雷大神的博文，RTSP协议学习笔记

RTSP（Real Time Streaming Protocol，即实时码流协议）
RTP（Real-time Transport Protocol，即实时传输协议）
RTCP（Real-time Transport Control Protocol，即实时传输控制协议），RTP的配套协议，服务于RTP

1.RTCP数据报
2.Wireshark 抓包分析 RTSP/RTP/RTCP 基本工作过程
3.RTP基于UDP和TCP分别实现的解析
4.流媒体协议RTSP、HTTP、HTTPS、SDP四种区别解析
5.RTSP协议学习笔记