rtsp协议开发指南

前言

网上关于rtsp的文章很多，但大多是抽象的理论介绍，从理论学习到实际上手开发往往还有一段距离。然而，没有实际开发经验的支撑，理论又很难理解到位。

本系列文章将从流媒体协议的基础原理开始，通过抓包分析，并结合具体的代码例程，以[原理]->[抓包]->[代码]相结合的方式，循序渐进由浅入深的介绍rtsp/rtp/rtcp开发相关的内容。

希望通过本系列内容的学习，能让大家快速入门流媒体开发需要掌握的技能。

欢迎大家关注[断点实验室]流媒体开发系列文章。
rtsp协议开发指南
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1、协议架构

先来快速了解一下协议的功能和架构。

RTSP(Real-TimeStream Protocol)协议是一种基于文本的流媒体播放控制协议，位于应用层，它用于建立并控制媒体流数据的传输。

RTP(Real-time Transport Protocol)协议用于音视频码流数据在网络中的传输，它提供端到端的实时传输服务。

RTCP(Real-time Transport Control Protocol)协议是RTP的姐妹协议，主要功能是为RTP协议的服务质量做出反馈。

RTSP与RTP和RTCP协议三位一体，共同完成实时流媒体数据的分发、播放控制及质量监控。

协议架构如下图所示。

在数据传输方面，运载码流的rtp协议，以及质量监控的rtcp协议，一般采用udp方式传输，udp不用建立连接，效率更高，并且在需要时允许直接丢包。

而控制流媒体播放的rtsp协议，则以tcp方式进行数据传输，保证关键报文的无差错送达。

这样安排有一个好处，将通信双方的数据报文与控制报文分成两个独立的网络链路，彼此间互不影响，避免在单一链路下，客户端在接收大的数据帧报文时，阻塞了高优先级的控制报文。

尽管如此，通信双方也可采取将rtsp和rtp/rtcp交织在一起，通过一个网络链路来传输的方式，这种方式称作rtp over rtsp，后续的内容也会为大家介绍这种传输方式。

2、RTSP与RTP和RTCP之间的关系

rtsp对流媒体提供了诸如播放、暂停、快进等像操作本地视频文件一样的控制方法，而它本身并不传输数据。

rtp协议负责媒体流的传输，rtcp主要是为rtp的服务质量做出反馈。

3、RTSP会话流程

一个基本的rtsp会话流程，包括客户端向服务端请求支持的操作类型，发送建立会话请求，请求发送流媒体数据等，会话流程如下图所示。

会话双方通过一系列报文(命令)进行交互，这些报文包括OPTIONS，DESCRIBE，SETUP，PLAY，TEARDOWN等，具体含义如下表所示，其中C标识客户端，S标识服务器。

方向	方法	描述	作用
C->S	OPTION request	询问对端有哪些可用方法	OPTION用于查询服务器端可用方法
S->C	OPTION response	回应S所有可用方法
C->S	DESCRIBE request	取得S媒体描述信息	DESCRIBE用于取得媒体描述信息
S->C	DESCRIBE response	回应媒体描述信息
C->S	SETUP request	请求建立会话连接	SETUP用于建立RTSP会话连接
S->C	SETUP response	建立会话连接
C->S	PLAY request	C请求S开始发送数据	PLAY用于请求开始发送数据
S->C	PLAY response	S回应该请求的信息
C->S	TEARDOWN request	请求关闭会话	TEARDOWN用于结束RTSP会话
S->C	TEARDOWN response	S回应退出请求

下面的抓包截图反映了客户端与服务端的实际交互过程。

4、RTSP会话流程仿真

在学习网络协议时，无论什么样协议内容，都建议大家按照从[原理]->[抓包]->[代码]相结合的方式，循序渐进由浅入深的学习。这也是本系列内容遵循的讲述方式。

首先快速理解协议的工作原理和交互方式，然后通过抓包进一步了解协议的帧封装格式等信息，最后通过一到两个代码例程，全面的了解协议的完整实现细节。

大家可以在局域网下搭建一个rtsp推流环境，实际动手体会一下推流的过程，并通过抓包工具分析整个交互流程。最后，再深入研究代码的相关实现，一步步的完善对协议的理解。

4.1 仿真工具准备

仿真需要的工具主要包括wireshark抓包工具以及vlc播放器。
wireshark下载路径：wireshark官网
vlc下载路径：vlc官网

4.2 仿真材料准备

这里推荐两个开源的demo供大家参考，一个Java一个C，Endoscope是android端程序，同时包含客户端与服务端代码，rtsp_demo是linux服务端程序。

demo力求简单有效，希望通过对这些代码的调试分析，能够帮助大家快速取得一些项目经验，加深对协议的理解。

github传送门：Endoscope
github传送门：rtsp_demo

4.3 仿真环境搭建

下面介绍如何在局域网下搭建rtsp推流环境。我们首先对demo进行编译。

Endoscope是android端app程序，直接通过android studio加载编译即可。

Endoscope同时包含了服务端与客户端代码，两个android机在同一个wifi环境下可相互推流。此时推流端作为服务端拉起手机摄像头，将摄像头画面实时发送到另一个手机上显示播放。

此外，也可在pc端通过vlc播放手机推流画面。打开vlc播放器，在[媒体]->[打开网络串流]输入框下，输入手机端的url，如[rtsp://192.168.0.100:8086]，即可看到手机摄像头实时画面，此时pc与手机需要在同一wifi环境下。

在pc上用wireshark即可看到会话过程的报文交互。如果还想查看推流端的报文，android端需要用到tcpdump工具，通过tcpdump抓包并保存成wireshark支持的格式，然后将抓包结果导入到pc上用wireshark查看，tcpdump抓包可参考如下命令。

tcpdump -i any -p -vv -s 1500 -n -U -w /sdcard/Download/rtsp.pcap

rtsp_demo是linux服务端程序，需要gcc编译工具链。通过命令行进入工程所在目录，直接输入make命令，即可生成可执行程序，编译不需要额外的依赖库。

以root权限执行demo，打开vlc播放器，输入服务端url如[rtsp://127.0.0.1:8554/live/chn0]，即可看到播放画面。

make
sudo ./demo

小结

本篇为流媒体开发系列文章的第一篇，介绍了rtsp协议的架构、功能以及基本的会话流程，并通过仿真实验实际动手搭建了一个局域网下的rtsp推流环境。后面的内容会继续讲述rtsp协议的相关内容，欢迎大家继续关注。

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