RTSP协议的实现
写在前面
目前正在学习RTSP协议,偶然间发现在这篇文章非常好,故转载学习使用:RTSP协议的实现
本文所有代码均来自此篇文章,在此基础上做了一些自己的笔记,然后有些许改变,文章也会讲解下socket,感觉啃下来,不懂rtsp,不知道socket也是可以读懂的,这期间也是我自己的学习过程。
创建套接字
想一下我们在vlc输入rtsp://127.0.0.1:8554后发生了什么事?
在这种情况下,vlc其实是一个rtsp客户端,当输入这个url后,vlc知道目的IP为127.0.0.1,目的端口号为8854,这时vlc会发起一个tcp连接取连接服务器,连接成功后就开始发送请求,服务端响应
所以我们要写一个rtsp服务器,第一步肯定是创建tcp服务器
首先创建tcp套接字,绑定端口,监听
TCP函数定义:
/*
* 创建tcp socket套接字
*/
static int createTcpSocket()
{
int sockfd;
int on = 1;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(sockfd < 0)
return -1;
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&on, sizeof(on));
return sockfd;
}
UDP协议函数
/*
* 创建udp socket套接字
*/
static int createUdpSocket()
{
int sockfd;
int on = 1;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(sockfd < 0)
return -1;
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&on, sizeof(on));
return sockfd;
}
socket()函数
在 Linux 下使用 <sys/socket.h> 头文件中 socket() 函数来创建套接字,原型为:
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
domain参数
函数socket()的参数domain用于设置网络通信的域,函数socket()根据这个参数选择通信协议的族。通信协议族在文件sys/socket.h中定义。
常用的几个定义为:
名称 | 含义 | 名称 | 含义 |
---|---|---|---|
PF_UNIX,PF_LOCAL | 本地通信 | PF_X25 | ITU-T X25 / ISO-8208协议 |
AF_INET,PF_INET | IPv4 Internet协议 | PF_AX25 | Amateur radio AX.25 |
PF_INET6 | IPv6 Internet协议 | PF_ATMPVC | 原始ATM PVC访问 |
PF_IPX | IPX-Novell协议 | PF_APPLETALK | Appletalk |
PF_NETLINK | 内核用户界面设备 | PF_PACKET | 底层包访问 |
显而易见本次采用的是IPv4 Internet协议,所以入参AF_INET。
在Linux系统中AF_和PF_是等价的。
type参数
函数socket()的参数type用于设置套接字通信的类型,主要有SOCKET_STREAM(流式套接字)、SOCK_DGRAM(数据包套接字)等。
其具体定义:
名称 | 含义 |
---|---|
SOCK_STREAM | Tcp连接,提供序列化的、可靠的、双向连接的字节流。支持带外数据传输 |
SOCK_DGRAM | 支持UDP连接(无连接状态的消息,不可靠,最大长度固定) |
SOCK_SEQPACKET | 序列化包,提供一个序列化的、可靠的、双向的基本连接的数据传输通道,数据长度定常。每次调用读系统调用时数据需要将全部数据读出 |
SOCK_RAW | RAW类型,提供原始网络协议访问 |
SOCK_RDM | 提供可靠的数据报文,不过可能数据会有乱序 |
SOCK_PACKET | 这是一个专用类型,不能呢过在通用程序中使用 |
本文采用SOCK_STREAM入参TCP,采用SOCK_DGRAM入参UDP。
protocol参数
函数socket()的第3个参数protocol用于制定某个协议的特定类型,即type类型中的某个类型。通常某协议中只有一种特定类型,这样protocol参数仅能设置为0;但是有些协议有多种特定的类型,就需要设置这个参数来选择特定的类型。
当protocol为0时,会自动选择type类型对应的默认协议。
本文采用0入参
setsockopt()函数设置socket的状态
头文件:
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
定义函数:
int getsockopt(int fd, int level, int optname, void* optval, socklen_t* optlen);
参数fd
指定的socket对象,即上文提到的sockfd,是socket套接字的上下文
参数level
代表欲读取的网络层, 一般设成SOL_SOCKET 以存取socket 层,其原定义为:
#define SOL_SOCKET 1
level定义了哪个选项将被使用。通常情况下是SOL_SOCKET,意思是正在使用的socket选项。它还可以通过设置一个特殊协议号码来设置协议选项
参数optname
代表欲取得何种选项状态,常见的参数值如下所示。
SO_DEBUG | 打开或关闭排错模式 |
---|---|
SO_REUSEADDR | 允许在bind ()过程中本地地址可重复使用 |
SO_TYPE | 返回socket 形态 |
SO_ERROR | 返回socket 已发生的错误原因 |
SO_DONTROUTE | 送出的数据包不要利用路由设备来传输 |
SO_BROADCAST | 使用广播方式传送 |
SO_SNDBUF | 设置送出的`暂存区大小 |
SO_RCVBUF | 设置接收的暂存区大小 |
SO_KEEPALIVE | 定期确定连线是否已终止 |
SO_OOBINLINE | 当接收到OOB 数据时会马上送至标准输入设备 |
SO_LINGER | 确保数据安全且可靠的传送出去. |
本文采用SO_REUSEADDR
参数optval &参数optlen
参数 optval 代表欲设置的值, 参数optlen 则为optval 的长度.
指的是函数socket()的type值,即optval 设置为 1时,实际设置为SOCK_STREAM。
绑定地址和端口号
在创建完socket套接字后需要将地址和端口号绑定,TCP时,服务端必须要绑定固定的地址和端口号,这样才能进行监听,在客户端访问这个地址和端口号时才能做出应答。
函数定义:
static int bindSocketAddr(int sockfd, const char* ip, int port)
{
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(port);
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr)) < 0)
return -1;
return 0;
}
sockaddr_in 结构体
结构体定义:
#include <netinet/in.h>
/* Structure describing an Internet socket address. */
struct sockaddr_in
{
__SOCKADDR_COMMON (sin_);
in_port_t sin_port; /* Port number. */
struct in_addr sin_addr; /* Internet address. */
/* Pad to size of `struct sockaddr'. */
unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr) -
__SOCKADDR_COMMON_SIZE -
sizeof (in_port_t) -
sizeof (struct in_addr)];
};
里面相互引用关系可以自行查看下,这里主要是使用三个参数。
sin_family指代协议族,在socket编程中只能是AF_INET
sin_port存储端口号(使用网络字节顺序,htons转换)
sin_addr存储IP地址,使用in_addr这个数据结构,使用inet_addr转换
bind函数
函数定义:
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
sockfd是上面说到的套接字上下文
addr指向套接字地址结构的指针
addrlen结构的大小
这个示例绑定的地址是INADDR_ANY,端口号为8554
开始监听
函数定义:
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog)
backlog
TCP的连接是一个过程,不是瞬间链接完成的,所以同时可能存在多个连接,进程内是有一个类似于队列的存在去进行容纳这些请求,这个参数就是设置容纳的请求个数,一般30以内。
创建RTP和RTCP的套接字
RTSP服务器传输音视频数据和信息使用的是RTP和RTCP,所以我们还要为RTP和RTCP创建UDP套接字,并绑定号端口
创建套接字:
1、serverRtpSockfd = createUdpSocket();
2、serverRtcpSockfd = createUdpSocket();
这里的创建函数参考上面的。
绑定端口号:
bindSocketAddr(serverRtpSockfd, "0.0.0.0", SERVER_RTP_PORT);
bindSocketAddr(serverRtcpSockfd, "0.0.0.0", SERVER_RTCP_PORT);
同理这里也参考上面提到的函数。
注:0.0.0.0指的是本机上的所有IPV4地址
开始accept等待客户端连接
函数定义:
/*
* 开始accept等待客户端连接
* sockfd socket套接字上下文
* ip 地址 连接成功后通过ip指针返回客户端ip
* port 端口号 连接成功后通过port指针返回客户端port
*/
static int acceptClient(int sockfd, char* ip, int* port)
{
int clientfd;
socklen_t len = 0;
struct sockaddr_in addr;
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
len = sizeof(addr);
clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, &len);
if(clientfd < 0)
return -1;
strcpy(ip, inet_ntoa(addr.sin_addr));
*port = ntohs(addr.sin_port);
return clientfd;
}
accept函数
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
sockfd是由socket函数返回的套接字描述符,
参数addr和addrlen用来返回已连接的对端进程(客户端)的协议地址。
如果我们对客户端的协议地址不感兴趣,可以把arrd和addrlen均置为空指针
从addr内取出ip和port的时涉及到网络顺序,即涉及到大小端,所以用inet_ntoa(addr.sin_addr)与ntohs(addr.sin_port)分别将取出的ip与端口转换顺序。
解析请求
当rtsp客户端连接成功后就会开始发送请求,服务器这时需要接收客户端请求并开始解析,再采取相应得操作
请求的格式参考另一篇文章:RTSP协议讲解
OPTIONS rtsp://127.0.0.1:8554/live RTSP/1.0\r\n
CSeq: 2\r\n
\r\n
DESCRIBE rtsp://127.0.0.1:8554/live RTSP/1.0\r\n
CSeq: 3\r\n
Accept: application/sdp\r\n
\r\n
SETUP rtsp://127.0.0.1:8554/live/track0 RTSP/1.0\r\n
CSeq: 4\r\n
Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=54492-54493\r\n
\r\n
PLAY rtsp://127.0.0.1:8554/live RTSP/1.0\r\n
CSeq: 5\r\n
Session: 66334873\r\n
Range: npt=0.000-\r\n
\r\n
这里我们做得最简单,首先解析第一行得到方法,对于OPTIONS、DESCRIBE、PLAY、TEARDOWN我们只解析CSeq。对于SETUP,我们将client_port解析出来
所以我们要做的第一步就是解析请求中的信息
- 接收客户端数据
recvLen = recv(clientSockfd, rBuf, BUF_MAX_SIZE, 0);
这里实现了一个简单得函数getLineFromBuf,从buf中读取一行(\r\n)
- 解析第一行请求得到方法
sscanf(line, "%s %s %s\r\n", method, url, version);
sscanf函数定义:
#include <stdio.h>
int sscanf (char *str, char * format [, argument, ...]);
sscanf()函数用于从字符串中读取指定格式的数据
str为要读取数据的字符串;
format为用户指定的格式;
argument为变量,用来保存读取到的数据
用起来和sprintf或者printf的格式很像,只不过作用和场景不同。
- 如果方法是SETUP则再解析client_port
if(!strcmp(method, "SETUP"))
{
sscanf(line, "Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=%d-%d\r\n",
&clientRtpPort, &clientRtcpPort);
}
解析完请求命令后,接下来就是更具不同得方法做不同的响应了,如下:
if(!strcmp(method, "OPTIONS"))
{
handleCmd_OPTIONS();
}
else if(!strcmp(method, "DESCRIBE"))
{
handleCmd_DESCRIBE();
}
else if(!strcmp(method, "SETUP"))
{
handleCmd_SETUP();
}
else if(!strcmp(method, "PLAY"))
{
handleCmd_PLAY();
}
else if(!strcmp(method, "TEARDOWN"))
{
handleCmd_TEARDOWN();
}
strcmp()函数
strcmp函数定义:
#include <string.h>
int strcmp(const char *s1, const char *s2);
strcmp() 用来比较字符串(区分大小写)
【参数】s1, s2 为需要比较的两个字符串。
这里常用的是比较两个字符串是否相同,完全相同时返回0
DESCRIBE响应
DESCRIBE是客户端向服务器请求媒体信息,这是服务器需要回复sdp描述文件,这个例子中的媒体是H.264
- sdp文件生成
sprintf(sdp, "v=0\r\n"
"o=- 9%ld 1 IN IP4 %s\r\n"
"t=0 0\r\n"
"a=control:*\r\n"
"m=video 0 RTP/AVP 96\r\n"
"a=rtpmap:96 H264/90000\r\n"
"a=control:track0\r\n",
time(NULL), localIp);
这里只是简单的做个例子
- 回复
sprintf(sBuf, "RTSP/1.0 200 OK\r\n"
"CSeq: %d\r\n"
"Content-Base: %s\r\n"
"Content-type: application/sdp\r\n"
"Content-length: %d\r\n\r\n"
"%s",
cseq,
url,
strlen(sdp),
sdp);
send(clientSockfd, sBuf, strlen(sBuf));
SETUP响应
SETUP是客户端请求建立会话连接,并发送了客户端的RTP端口和RTCP端口,那么此时服务端需要回复服务端的RTP端口和RTCP端口
- 回复
sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\n"
"CSeq: %d\r\n"
"Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=%d-%d;server_port=%d-%d\r\n"
"Session: 66334873\r\n"
"\r\n",
cseq,
clientRtpPort,
clientRtpPort+1,
SERVER_RTP_PORT,
SERVER_RTCP_PORT);
send(clientSockfd, sBuf, strlen(sBuf));
其中session id是随便写的,只要保证在多个会话连接时唯一的就行
play响应之后就可以向客户端的RTP端口发送RTP包了
PLAY响应
PLAY时客户端向服务器请求播放,这时服务端回复完请求后就开始通过setup过程中创建的udp套接字发送RTP包
- 回复
sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\n"
"CSeq: %d\r\n"
"Range: npt=0.000-\r\n"
"Session: 66334873; timeout=60\r\n\r\n",
cseq);
send(clientSockfd, sBuf, strlen(sBuf));
- 开始发送数据
回复之后,就开始向客户端指定的RTP端口发送RTP包,如何发送RTP包,下篇文章再介绍
源码
/*
* 作者:_JT_
* 博客:https://blog.csdn.net/weixin_42462202
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
#define SERVER_PORT 8554 // 服务端 端口
#define SERVER_RTP_PORT 55532 // 服务端RTP 端口
#define SERVER_RTCP_PORT 55533 // 服务端RTCP 端口
#define BUF_MAX_SIZE (1024*1024) //最大存储buf size
/*
* 创建tcp socket套接字
*/
static int createTcpSocket()
{
int sockfd;
int on = 1;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(sockfd < 0)
return -1;
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&on, sizeof(on));
return sockfd;
}
/*
* 创建udp socket套接字
*/
static int createUdpSocket()
{
int sockfd;
int on = 1;
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(sockfd < 0)
return -1;
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&on, sizeof(on));
return sockfd;
}
/*
* 绑定地址和端口号
* sockfd socket套接字上下文
* ip 地址
* port 端口号
*/
static int bindSocketAddr(int sockfd, const char* ip, int port)
{
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(port);
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr)) < 0)
return -1;
return 0;
}
/*
* 开始accept等待客户端连接
* sockfd socket套接字上下文
* ip 地址 连接成功后通过ip指针返回客户端ip
* port 端口号 连接成功后通过port指针返回客户端port
*/
static int acceptClient(int sockfd, char* ip, int* port)
{
int clientfd;
socklen_t len = 0;
struct sockaddr_in addr;
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
len = sizeof(addr);
clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, &len);
if(clientfd < 0)
return -1;
strcpy(ip, inet_ntoa(addr.sin_addr));
*port = ntohs(addr.sin_port);
return clientfd;
}
/*
* 从buf中复制出一行数据出来,即监测行尾的换行符
* buf 接收到的元数据
* line 复制出来的一行数据
* return 返回取完数据后第一个新的地址,即换行符后的首地址
*/
static char* getLineFromBuf(char* buf, char* line)
{
while(*buf != '\n')
{
*line = *buf;
line++;
buf++;
}
*line = '\n';
++line;
*line = '\0';
++buf;
return buf;
}
/*
* 处理命令是OPTIONS需要的返回数据
* result 输入待解析的数据
* cseq 输出解析玩的cseq的数据的地址
*/
static int handleCmd_OPTIONS(char* result, int cseq)
{
sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\n"
"CSeq: %d\r\n"
"Public: OPTIONS, DESCRIBE, SETUP, PLAY\r\n"
"\r\n",
cseq);
return 0;
}
/*
* 处理命令是DESCRIBE需要的返回数据
* result 输入待解析的数据
* cseq 输出解析玩的cseq的数据的地址
* url 输出解析玩的url的数据的地址
*/
static int handleCmd_DESCRIBE(char* result, int cseq, char* url)
{
char sdp[500];
char localIp[100];
sscanf(url, "rtsp://%[^:]:", localIp);
sprintf(sdp, "v=0\r\n"
"o=- 9%ld 1 IN IP4 %s\r\n"
"t=0 0\r\n"
"a=control:*\r\n"
"m=video 0 RTP/AVP 96\r\n"
"a=rtpmap:96 H264/90000\r\n"
"a=control:track0\r\n",
time(NULL), localIp);
sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\nCSeq: %d\r\n"
"Content-Base: %s\r\n"
"Content-type: application/sdp\r\n"
"Content-length: %d\r\n\r\n"
"%s",
cseq,
url,
strlen(sdp),
sdp);
return 0;
}
/*
* 处理命令是SETUP需要的返回数据
* result 输入待解析的数据
* cseq 输出解析玩的cseq的数据的地址
* clientRtpPort 输出解析玩的clientRtpPort的数据的地址
*/
static int handleCmd_SETUP(char* result, int cseq, int clientRtpPort)
{
sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\n"
"CSeq: %d\r\n"
"Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=%d-%d;server_port=%d-%d\r\n"
"Session: 66334873\r\n"
"\r\n",
cseq,
clientRtpPort,
clientRtpPort+1,
SERVER_RTP_PORT,
SERVER_RTCP_PORT);
return 0;
}
/*
* 处理命令是PLAY需要的返回数据
* result 输入待解析的数据
* cseq 输出解析玩的cseq的数据的地址
*/
static int handleCmd_PLAY(char* result, int cseq)
{
sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\n"
"CSeq: %d\r\n"
"Range: npt=0.000-\r\n"
"Session: 66334873; timeout=60\r\n\r\n",
cseq);
return 0;
}
/*
* RTSP处理函数
*/
static void doClient(int clientSockfd, const char* clientIP, int clientPort,
int serverRtpSockfd, int serverRtcpSockfd)
{
char method[40]; //装命令的数组
char url[100];
char version[40];
int cseq;
int clientRtpPort, clientRtcpPort;
char *bufPtr;
char* rBuf = malloc(BUF_MAX_SIZE);
char* sBuf = malloc(BUF_MAX_SIZE);
char line[400];
while(1)
{
int recvLen;
recvLen = recv(clientSockfd, rBuf, BUF_MAX_SIZE, 0);
if(recvLen <= 0)
goto out;
rBuf[recvLen] = '\0';
printf("---------------C->S--------------\n");
printf("%s", rBuf);
/* 解析方法 */
bufPtr = getLineFromBuf(rBuf, line);
if(sscanf(line, "%s %s %s\r\n", method, url, version) != 3)
{
printf("parse err\n");
goto out;
}
/* 解析*** */
bufPtr = getLineFromBuf(bufPtr, line);
if(sscanf(line, "CSeq: %d\r\n", &cseq) != 1)
{
printf("parse err\n");
goto out;
}
/* 如果是SETUP,那么就再解析client_port */
if(!strcmp(method, "SETUP"))
{
while(1)
{
bufPtr = getLineFromBuf(bufPtr, line);
if(!strncmp(line, "Transport:", strlen("Transport:")))
{
sscanf(line, "Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=%d-%d\r\n",
&clientRtpPort, &clientRtcpPort);
break;
}
}
}
if(!strcmp(method, "OPTIONS"))
{
if(handleCmd_OPTIONS(sBuf, cseq))
{
printf("failed to handle options\n");
goto out;
}
}
else if(!strcmp(method, "DESCRIBE"))
{
if(handleCmd_DESCRIBE(sBuf, cseq, url))
{
printf("failed to handle describe\n");
goto out;
}
}
else if(!strcmp(method, "SETUP"))
{
if(handleCmd_SETUP(sBuf, cseq, clientRtpPort))
{
printf("failed to handle setup\n");
goto out;
}
}
else if(!strcmp(method, "PLAY"))
{
if(handleCmd_PLAY(sBuf, cseq))
{
printf("failed to handle play\n");
goto out;
}
}
else
{
goto out;
}
printf("---------------S->C--------------\n");
printf("%s", sBuf);
send(clientSockfd, sBuf, strlen(sBuf), 0);
}
out:
close(clientSockfd);
free(rBuf);
free(sBuf);
}
int main(int argc, char* argv[])
{
int serverSockfd;
int serverRtpSockfd, serverRtcpSockfd;
int ret;
serverSockfd = createTcpSocket();
if(serverSockfd < 0)
{
printf("failed to create tcp socket\n");
return -1;
}
ret = bindSocketAddr(serverSockfd, "0.0.0.0", SERVER_PORT);
if(ret < 0)
{
printf("failed to bind addr\n");
return -1;
}
ret = listen(serverSockfd, 10);
if(ret < 0)
{
printf("failed to listen\n");
return -1;
}
serverRtpSockfd = createUdpSocket();
serverRtcpSockfd = createUdpSocket();
if(serverRtpSockfd < 0 || serverRtcpSockfd < 0)
{
printf("failed to create udp socket\n");
return -1;
}
if(bindSocketAddr(serverRtpSockfd, "0.0.0.0", SERVER_RTP_PORT) < 0 ||
bindSocketAddr(serverRtcpSockfd, "0.0.0.0", SERVER_RTCP_PORT) < 0)
{
printf("failed to bind addr\n");
return -1;
}
printf("rtsp://127.0.0.1:%d\n", SERVER_PORT);
while(1)
{
int clientSockfd;
char clientIp[40];
int clientPort;
clientSockfd = acceptClient(serverSockfd, clientIp, &clientPort);
if(clientSockfd < 0)
{
printf("failed to accept client\n");
return -1;
}
printf("accept client;client ip:%s,client port:%d\n", clientIp, clientPort);
doClient(clientSockfd, clientIp, clientPort, serverRtpSockfd, serverRtcpSockfd);
}
return 0;
}
上一篇: 上大学那会儿的爆笑糗事。
下一篇: Live555