本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。
一、 概述
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。
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数据，该协议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。
它的语法和运作跟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请求由客户机发出，服务器作出响应 ，RTSP传送的是多媒体数据，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。
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用量，更进而支持多方视讯会议(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或其它方法提交一个演示描述，如演示是组播，演示式就包含用于连续媒体的的组播地址和端口。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，会议中几方可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，如HTTP/1.1中类似，RTSP请求可由代理，通道与缓存处理。
- 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, 或可用来创建惟一会议标识号. 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”.
- 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HTFP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.
二、 协议解析
C表示rtsp客户端, S表示rtsp服务端
1、OPTION
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、DESCRIBE
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、SETUP
C->S:SETUP request //设置会话的属性, 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, 以及会话相关信息
4、PLAY
C->S:PLAY request //C请求播放
S->C:PLAY response //S回应该请求的信息
5、TEARDOWN
C->S:TEARDOWN request //C请求关闭会话
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4步是必需的！
第一步，只要服务器客户端约定好，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。
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回应中所有的命令，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，需要接受端有相应的解析，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.
消息头的定义如下表. 表格说明:
-
Type:
- 类型 "g" 表示请求和响应中的通用请求头;
- 类型 "R" 表示请求头;
- 类型 "r" 表示响应头;
- 类型 "e" 表示实体头字段.
-
Support:
- "req." 表示必须由接收者以特殊的方法实现; 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.
- "opt." 表示是可选的.
-
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 |
| Connection | G | req. | all |
| Content-Base | E | opt. | entity |
| Content-Encoding | E | req. | SET_PARAMETER |
| Content-Encoding | E | req. | DESCRIBE, ANNOUNCE |
| Content-Language | E | req. | DESCRIBE, ANNOUNCE |
| Content-Length | E | req. | SET_PARAMETER, ANNOUNCE |
| Content-Length | E | req. | entity |
| Content-Location | E | opt. | entity |
| Content-Type | E | req. | SET_PARAMETER, ANNOUNCE |
| Content-Type | R | req. | entity |
| CSeq | G | req. | all |
| Date | G | opt. | all |
| Expires | E | opt. | DESCRIBE, ANNOUNCE |
| From | R | opt. | all |
| If-Modified-Since | R | opt. | DESCRIBE, SETUP |
| Last-Modified | E | opt. | entity |
| Proxy-Authenticate | | | |
| Proxy-Require | R | req. | all |
| Public | R | opt. | all |
| Range | R | opt. | PLAY, PAUSE, RECORD |
| 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. | PLAY, RECORD |
| Session | Rr | req. | All but SETUP, OPTIONS |
| Server | R | opt. | all |
| Speed | Rr | 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：媒体包的总长度，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, Digest 和 Basic 是标准的 ；
X-Broadcast-Id ：是否是实况或者是先期录制的流。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得速度。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. i.e. x1 rate；
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或者UDP等；
Etag：实体标记Entity tag，是一个分配给会话的值，就像”23180160″；
Supported：支持的COM modules , 有的是可选的；
Content-Type：此域用来表示命令或者应答的用意. 下面是常用的几种类型:
1、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；
2、application/sdp 这个表示接下来数据包里面的是sdp数据，它是在服务器对DESCRIBE命令的应答包中；
3、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；
4、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；
5、application/x-rtsp-packetpair 它被用来确定连接的可用带宽； |
2.4 状态码
标准RTSP 消息的状态码(在应答消息的第一行表示)
| value | meaning |
|-------|-------------------------------------|
| ”100” | Continue (all 100 range) |
| “200” | OK |
| ”201” | Created |
| ”250” | Low on Storage Space |
| ”300” | Multiple Choices |
| ”301” | Moved Permanently |
| ”302” | Moved Temporarily |
| ”303” | See Other |
| ”304” | Not Modified |
| ”305” | Use Proxy |
| ”350” | Going Away |
| ”351” | Load Balancing |
| ”400” | Bad Request |
| ”401” | Unauthorized |
| ”402” | Payment Required |
| ”403” | Forbidden |
| ”404” | Not Found |
| ”405” | Method Not Allowed |
| ”406” | Not Acceptable |
| ”407” | Proxy Authentication Required |
| ”408” | Request Time-out |
| ”410” | Gone |
| ”411” | Length Required |
| ”412” | Precondition Failed |
| ”413” | Request Entity Too Large |
| ”414” | Request-URI Too Large |
| ”415” | Unsupported Media Type |
| ”451” | Parameter Not Understood |
| ”452” | reserved |
| ”453” | Not Enough Bandwidth |
| ”454” | Session Not Found |
| ”455” | Method Not Valid in This State |
| ”456” | Header Field Not Valid for Resource |
| ”457” | Invalid Range |
| ”458” | Parameter Is Read-Only |
| ”459” | Aggregate operation not allowed |
| ”460” | Only aggregate operation allowed |
| ”461” | Unsupported transport |
| ”462” | Destination unreachable |
| ”500” | Internal Server Error |
| ”501” | Not Implemented |
| ”502” | Bad Gateway |
| ”503” | Service Unavailable |
| ”504” | Gateway Time-out |
| ”505” | RTSP Version not supported |
| ”551” | Option not supported |
三、 rtsp中常用方法举例
本节针对上面所述的典型交互过程进行说明
1、OPTION
目的是得到服务器提供的可用方法:
OPTIONS rtsp://192.168.20.136:5000/xxx666 RTSP/1.0
CSeq: 1 //每个消息都有序号来标记, 第一个包通常是option请求消息
User-Agent: VLC media player (LIVE555 Streaming Media v2005.11.10)
服务器的回应信息包括提供的一些方法,例如:
RTSP/1.0 200 OK
Server: UServer 0.9.7_rc1
Cseq: 1 //每个回应消息的cseq数值和请求消息的cseq相对应
Public: OPTIONS, DESCRIBE, SETUP, TEARDOWN, PLAY, PAUSE, SCALE,GET_PARAMETER //服务器提供的可用的方法
\
2、DESCRIBE
C向S发起DESCRIBE请求,为了得到会话描述信息(SDP):
DESCRIBE rtsp://192.168.20.136:5000/xxx666 RTSP/1.0
CSeq: 2
token:
Accept: application/sdp
User-Agent: VLC media player (LIVE555 Streaming Media v2005.11.10)
\
服务器回应一些对此会话的描述信息(sdp):
RTSP/1.0 200 OK
Server: UServer 0.9.7_rc1
Cseq: 2
x-prev-url: rtsp://192.168.20.136:5000
x-next-url: rtsp://192.168.20.136:5000
x-Accept-Retransmit: our-retransmit
x-Accept-Dynamic-Rate: 1
Cache-Control: must-revalidate
Last-Modified: Fri, 10 Nov 2006 12:34:38 GMT
Date: Fri, 10 Nov 2006 12:34:38 GMT
Expires: Fri, 10 Nov 2006 12:34:38 GMT
Content-Base: rtsp://192.168.20.136:5000/xxx666/
Content-Length: 344
Content-Type: application/sdp
\
v=0 //以下都是sdp信息
o=OnewaveUServerNG 1451516402 1025358037 IN IP4 192.168.20.136
s=/xxx666
u=http:///
e=admin@
c=IN IP4 0.0.0.0
t=0 0
a=isma-compliance:1,1.0,1
\
a=range:npt=0-
m=video 0 RTP/AVP 96 //m表示媒体描述, 下面是对会话中视频通道的媒体描述
a=rtpmap:96 MP4V-ES/90000
a=fmtp:96 profile-level-id=245;config=000001B0F5000001B509000001000000012000C888B0E0E0FA62D089028307 a=control:trackID=0 //trackID＝0表示视频流用的是通道0
\
3、SETUP
客户端提醒服务器建立会话,并确定传输模式:
SETUP rtsp://192.168.20.136:5000/xxx666/trackID=0 RTSP/1.0
CSeq: 3
Transport: RTP/AVP/TCP;unicast;interleaved=0-1
User-Agent: VLC media player (LIVE555 Streaming Media v2005.11.10)
//uri中 带有trackID＝0, 表示对该通道进行设置. Transport参数设置了传输模式, 包的结构. 接下来的数据包头部第二个字节位置就是 interleaved, 它的值是每个通道都不同的, trackID＝0的interleaved值有两个0或1, 0表示rtp包, 1表示rtcp包, 接 受端根据interleaved的值来区别是哪种数据包.
服务器回应信息:
RTSP/1.0 200 OK
Server: UServer 0.9.7_rc1
Cseq: 3
Session: 6310936469860791894 //服务器回应的会话标识符
Cache-Control: no-cache
Transport: RTP/AVP/TCP;unicast;interleaved=0-1;ssrc=6B8B4567
\
4、PLAY
客户端发送播放请求:
PLAY rtsp://192.168.20.136:5000/xxx666 RTSP/1.0
CSeq: 4
Session: 6310936469860791894
Range: npt=0.000- //设置播放时间的范围
User-Agent: VLC media player (LIVE555 Streaming Media v2005.11.10)
服务器回应信息:
RTSP/1.0 200 OK
Server: UServer 0.9.7_rc1
Cseq: 4
Session: 6310936469860791894
Range: npt=0.000000-
RTP-Info: url=trackID=0;seq=17040;rtptime=1467265309
//seq和rtptime都是rtp包中的信息
\
5、TEARDOWN
客户端发起关闭请求:
TEARDOWN rtsp://192.168.20.136:5000/xxx666 RTSP/1.0
CSeq: 5
Session: 6310936469860791894
User-Agent: VLC media player (LIVE555 Streaming Media v2005.11.10)
\
服务器回应:
RTSP/1.0 200 OK
Server: UServer 0.9.7_rc1
Cseq: 5
Session: 6310936469860791894
Connection: Close
\
以上方法都是交互过程中最为常用的, 其它还有一些重要的方法如get/set_parameter,pause,redirect等等
