RTSP 协议
本文档记录了 Monibuca 中实时流协议 (RTSP) 的实现。它涵盖了服务器和客户端组件、媒体传输机制以及与核心平台的集成。
1. 概述
RTSP（实时流协议）是一种用于控制流媒体服务器的网络协议。Monibuca 的 RTSP 实现支持发布（从客户端接收流）和播放（向客户端发送流）操作，并支持 TCP 和 UDP 传输模式。
2. 架构
RTSP 插件由几个关键组件组成，这些组件与外部 RTSP 客户端/服务器和 Monibuca 核心系统进行交互。
2.1 RTSP 协议组件
RTSP 实现包括：
- 连接处理
- 媒体传输
- 会话管理
- 协议状态机
2.2 RTSP 协议流程
协议流程遵循标准 RTSP 规范，支持：
- 会话建立
- 媒体描述
- 传输设置
- 播放控制
- 会话终止
3. RTSP 服务器实现
RTSP 服务器处理传入连接并根据协议规范处理 RTSP 方法。
3.1 连接处理
NetConnection 类构成了 RTSP 通信的基础：
- 默认 RTSP 端口：554（RTSPS 端口：443）
- 通过 RTSPS 的安全连接（基于 TLS 的 RTSP）
- 10 秒默认超时处理
- 带有自动保活 OPTIONS 消息的会话管理
- 支持 RTP 和 RTCP 数据包处理
3.2 RTSP 方法处理
RTSPServer 类处理标准 RTSP 方法：
| 方法 | 描述 | 实现 |
|---|---|---|
| OPTIONS | 查询可用方法 | 返回支持的方法列表 |
| DESCRIBE | 获取媒体信息 | 从可用轨道生成 SDP |
| ANNOUNCE | 接收媒体信息 | 解析 SDP 以设置发布者 |
| SETUP | 建立传输 | 为媒体配置 TCP 或 UDP 传输 |
| PLAY | 开始播放 | 启动向客户端的媒体流传输 |
| RECORD | 开始录制 | 开始从客户端接收媒体 |
| TEARDOWN | 结束会话 | 终止 RTSP 会话 |
3.3 媒体传输模式
RTSP 实现支持两种主要的传输方法：
TCP（交织）传输
媒体数据通过用于 RTSP 信令的同一 TCP 连接发送。RTP 数据包以 "$" 字符开头，后跟通道 ID 和长度。
TCP 模式下的 RTP 数据包格式示例：
$<channel><length_high><length_low><RTP payload...>UDP 传输
媒体数据通过单独的 UDP 连接发送，RTP 用于媒体，RTCP 用于控制信息。功能包括：
- 动态端口分配
- UDP 失败时自动回退到 TCP
- RTP 和 RTCP 的单独连接
- IPv4 和 IPv6 支持
4. 媒体处理
4.1 发送器实现
Sender 类处理向 RTSP 客户端的媒体流传输：
- 连接到 Monibuca 订阅系统
- 将内部格式转换为 RTP 数据包
- 通过 TCP 或 UDP 发送媒体
- 管理 RTCP 以获取流统计信息
4.2 接收器实现
Receiver 类处理来自 RTSP 客户端的媒体：
- 接收来自客户端的 RTP 数据包
- 处理和分组数据包为帧
- 将帧写入 Monibuca 发布系统
- 处理时间戳校正和同步
5. 客户端实现
5.1 拉流模式
拉流模式用于从外部 RTSP 服务器接收流：
- 连接到远程服务器
- 发送 OPTIONS 检查服务器能力
- 发送 DESCRIBE 获取流信息
- 为每个媒体轨道发送 SETUP
- 发送 PLAY 开始接收媒体
- 处理传入的 RTP 数据包
5.2 推流模式
推流模式用于向外部 RTSP 服务器发送流：
- 连接到远程服务器
- 发送 OPTIONS 检查服务器能力
- 发送带有流信息的 ANNOUNCE
- 为每个媒体轨道发送 SETUP
- 发送 RECORD 开始发送媒体
- 为每个媒体帧发送 RTP 数据包
6. 代理支持
6.1 拉流代理
RTSPPullProxy 维护与外部 RTSP 服务器的连接：
- 失败时自动重连
- 定期发送 OPTIONS 消息维持连接
- RTT 测量用于监控
- 关闭时资源清理
6.2 推流代理
RTSPPushProxy 管理与外部 RTSP 服务器的连接：
- 连接状态管理
- 故障检测和重连
- 适当的资源清理
- 支持 TCP 和 UDP 传输
7. 高级功能
7.1 SDP 处理
会话描述协议 (SDP) 功能：
- 为输出流生成 SDP
- 解析输入流的 SDP
- 编解码器参数提取和转换
7.2 RTP/RTCP 实现
实现处理：
- RTP 数据包构建和解析
- RTCP 发送方报告生成
- RTCP 接收方报告处理
- 时间戳同步
- 音频和视频之间的媒体同步
8. 与外部系统集成
RTSP 实现设计用于与以下系统互操作：
- IP 摄像头
- 监控系统
- 媒体服务器
- 媒体播放器（如 VLC、FFmpeg、GStreamer）
- 硬件编码器和解码器