【音视频 | RTSP】RTSP协议详解及抓包例子解析

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🎄一、概述

RTSP，全称时 Real Time Streaming Protocol，实时流媒体协议，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。

关于 RTSP 协议的官方文档是 RFC2326，文档链接：RFC2326-Real Time Streaming Protocol (RTSP)。

RTSP 协议的语法和操作参考了 HTTP/1.1，基于文本的协议，采用ISO10646字符集，使用UTF-8编码；承载RTSP的传输层协议为TCP，默认端口554；如果是RTSP-over-HTTP tunneling，则默认TCP端口为8080；一般与RTP/RTCP协议搭配使用，由RTP协议传输实时流数据，RTCP协议完成数据流和控制命令的传输。

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RTP协议：全称Real-time Transport Protocol，实时传输协议，由IETF的多媒体传输工作小组1996年在RFC 1889中公布的。RTP协议详细说明了在互联网上传递音频和视频的标准数据包格式。它是创建在UDP协议上的。

RTCP协议：全称Real-time Transport Control Protocol，实时传输控制协议，与RTP配合使用。RTP 使用一个偶数的 UDP 端口；而RTCP 则使用 RTP 的下一个端口，也就是一个奇数端口。RTCP与RTP联合工作，RTP实施实际数据的传输，RTCP则负责将控制包送至会话中的每个人。其主要功能是就RTP正在提供的服务质量做出反馈。

RTSP协议与 HTTP协议的区别：
RTSP是有状态的，其命令总是按照顺序来发送，其中某个命令可能需要总在另外一个命令之前要发送。而 HTTP 则是无状态，协议在发送一个命令以后，连接就会断开，且命令之间是没有依赖性的。
rtsp协议使用554端口，http使用80端口。
RTSP的请求服务器和客户端都可以发送，而HTTP请求则只能由客户端发送

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🎄二、RTSP 方法

RTSP常用的方法包括：OPTIONS、DESCRIBE、SETUP、PLAY、PAUSE、TEARDOWN、ANNOUNCE、GET_PARAMETER和SET_PARAMETER等。详细使用介绍如下：

OPTIONS：客户端向服务器获取服务器支持的方法。它不影响服务器的状态；
DESCRIBE：客户端向服务器获取URL指定的媒体对象的描述，其中Accept字段指定了描述格式；
SETUP：客户端向服务器请求建立会话并准备传输。请求信息主要包括传输协议和客户端的端口号；
PLAY：客户端主动通知服务器以SETUP指定的机制开始发送数据。其中Range字段指定了播放的起止时间，当多个PLAY请求到达时，服务器会将PLAY请求排成队列，顺序执行，即必须等待第一个PLAY的时间完成后，才会继续处理第二个PLAY消息。
PAUSE：客户端请求服务器的媒体流传输临时暂停。可以通过Range参数在指定时间点暂停，也可以指定某股流暂停，例如，如果指定音频流暂停，则播放将是无音状态
RECORD：RECORD通知服务器，客户端将会根据之前的描述开始记录媒体数据。其中 timestamp 字段反映开始和结束时间 (UTC)。如果该字段不存在，则会使用媒体描述中的开始或结束时间。如果会话已经开始，则立即开始录制。
服务器决定是将记录的数据存储在 request-URI 下还是另一个 URI 下。如果服务器不使用 request-URI，则响应应该是 201（已创建）并包含描述请求状态并引用新资源的实体和 Location 标头。
TEARDOWN：客户端请求停止指定URL流发送，释放相关资源。
REDIRECT：重定向请求，服务端通知客户端它必须连接到另一个服务器位置。它包含强制标头 Location，它指示客户端应该发出对该 URL 的请求。它可能包含参数Range，表示重定向何时生效。如果客户端想要继续发送或接收此 URI 的媒体，客户端必须为当前会话发出 TEARDOWN 请求，并在指定主机上为新会话发出 SETUP。
ANNOUNCE：当客户端向服务器发送时，表示的是将通过请求 URL 识别的表示描述或者媒体对象提交给服务器
当服务器向客户端发送时，表示的是通知客户端更新会话信息
GET_PARAMETER：GET_PARAMETER 请求检索 URI 中指定的表示或流的参数值。回复和响应的内容留给实现。没有实体主体的 GET_PARAMETER 可用于测试客户端或服务器的活跃度（“ping”）。
SET_PARAMETER：这个方法请求设置演示或URL指定流的参数值。请求仅应包含单个参数，允许客户端决定某个特殊请求为何失败。如请求包含多个参数，所有参数可成功设置，服务器必须只对该请求起作用。服务器必须允许参数可重复设置成同一值，但不让改变参数值。注意：媒体流传输参数必须用SETUP命令设置。将设置传输参数限制为SETUP有利于防火墙。

上面总共介绍了 11 个RTSP方法，其中，SETUP、PLAY、TEARDOWN三个命令是 RTSP 流程中必须的，其他方法非必须。而ANNOUNCE、GET_PARAMETER、SET_PARAMETER三个命令既可以是客户端发给服务端，也可以是服务端发给客户端，其他命令都是客户端发给服务端的。

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🎄三、RTSP的请求与响应

RTSP有两类报文：请求报文和响应报文。请求报文是指从客户向服务器发送请求报文，响应报文是指从服务器到客户的应答。

3.1 、RTSP 的请求报文

RTSP请求报文由请求行、请求头部和请求体三个部分组成。其中，请求行是必须的，而请求头部和请求体则根据具体情况可选。

请求行：请求行包含一个方法、一个请求URI和一个协议版本，它们之间以空格分隔，并以CRLF（即：\r\n）结束。
方法：就是上面介绍的RTSP方法。包括OPTIONS、DESCRIBE、SETUP、PLAY、PAUSE、TEARDOWN等。
请求URI：标识要操作的媒体资源，格式通常为rtsp://example.com/path/to/stream。
协议版本：表示请求遵循的RTSP协议版本，一般为RTSP/1.0或RTSP/2.0。
下面是一个完整的请求行的示例：
```
OPTIONS rtsp://192.168.2.88:8554/3840x2160_8bit.264 RTSP/1.0
```
请求头部：请求头部包含一些附加信息，比如：CSeq（用于标识请求的序列号）、Session ID（会话标识符）、Transport（传输协议）等。每个头部字段由字段名、冒号和字段值组成，各头部字段之间以CRLF分隔。
下面是一个完整的请求头部的示例:
```
CSeq: 2
User-Agent: LibVLC/3.0.19 (LIVE555 Streaming Media v2016.11.28)
```
请求体：某些RTSP（比如：DESCRIBE）请求可能包含请求体，用于传输额外的数据。请求体的具体内容，取决于请求行中所使用的RTSP方法。注意：在请求头部之后，需要插入一个空行（CRLF），用于区分请求头部与请求体。

3.2 、RTSP 的响应报文

RTSP请求报文由状态行、响应头部和响应体三个部分组成。其中，状态行是必须的，而响应头部和响应体则根据具体情况可选。

状态行：状态行包含一个协议版本、一个状态码和一个状态文本，它们之间由空格分隔，并以CRLF（即：“\r\n”）结束。
协议版本：表示响应遵循的RTSP协议版本，一般为RTSP/1.0或RTSP/2.0。
状态码：三位数字，比如：200、401、500等，用于指示请求的处理结果。第一位数字代表响应类别：2xx表示成功，4xx表示客户端错误，5xx表示服务器错误。
状态文本：简短的文字描述，解释对应状态码的具体含义，比如：OK、Unauthorized等。
下面是响应行例子：
```
RTSP/1.0 200 OK
```
响应头部：响应头部包含与请求头部类似的信息，比如：CSeq（用于标识请求的序列号）、Session ID（会话标识符）、Transport（传输协议）等。每个响应头部字段的格式与请求头部相同，故这里不再赘述。
```
CSeq: 2
Date: Wed, Feb 04 1970 03:25:10 GMT
Public: OPTIONS, DESCRIBE, SETUP, TEARDOWN, PLAY, PAUSE, GET_PARAMETER, SET_PARAMETER
```

响应体：某些RTSP响应（比如：DESCRIBE）可能包含响应体，用于传输额外的数据。注意：在响应头部之后，需要插入一个空行（CRLF），用于区分响应头部与响应体。
下面是一个完整的响应体的示例。

v=0
o=- 8913478 1 IN IP4 192.168.3.91
s=LIVE555 Streaming Media v2016.07.19
i=1080
t=0 0
a=tool:LIVE555 Streaming Media v2016.07.19
a=type:broadcast
a=control:*
a=range:npt=0-
a=x-qt-text-nam:LIVE555 Streaming Media v2016.07.19
a=x-qt-text-inf:1080
m=video 0 RTP/AVP 96
c=IN IP4 0.0.0.0
b=AS:5000
a=rtpmap:96 H264/90000
a=fmtp:96 packetization-mode=1;profile-level-id=64002A;sprop-parameter-sets=Z2QAKq2EAQwgCGEAQwgCGEAQwgCEO1A8ARPyoA==,aO48sA==
a=control:track1
m=audio 0 RTP/AVP 97
c=IN IP4 0.0.0.0
b=AS:768
a=rtpmap:97 PCMA/48000/2
a=control:track2

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