HTTP RTSP RTMP RTP 协议简说 流媒体学习(一)

    HTTP协议是Hyper Text Transfer Protocol(超文本传输协议)的缩写,是用于从万维网(WWW:World Wide Web )服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。HTTP基于TCP/IP通信协议来传递数据(HTML 文件, 图片文件, 查询结果等)。所有的www文件都必须遵守这个标准。设计HTTP最初的目的是为了提供一种发布和接收html页面的方法。1960年美国人Ted Nelson构思了一种通过计算机处理文本信息的方法,并称之为超文本(hypertext),这成为了HTTP超文本传输协议标准架构的发展根基。

    RTSP(Real Time Streaming Protocol),是一种实时流传输协议,是TCP/IP协议体系中的一个应用层协议。作为一个应用层协议,RTSP提供了一个可供扩展的框架,它的意义在于使得实时流媒体数据的受控和点播变得可能。总的说来,RTSP是一个流媒体表示协议,主要用来控制具有实时特性的数据发送,但它本身并不传输数据,而是必须依赖于下层传输协议所提供的某些服务。RTSP可以对流媒体提供诸如播放、暂 停、快进等操作,它负责定义具体的控制消息、操作方法、状态码等,此外还描述了与RTP间的交互操作(RFC2326)。

    RTMP协议是Real Time Message Protocol(实时信息传输协议)的缩写,它是由Adobe公司提出的一种应用层的协议,用来解决多媒体数据传输流的多路复用(Multiplexing)和分包(packetizing)的问题。特点如下:

  1. 适合长时间播放:因为RTMP支持的很完善,所以能做到flash播放RTMP流长时间不断流,当时测试是100万秒,即10天多可以连续播放。
  2. 对于商用流媒体应用,客户端的稳定性当然也是必须的,否则最终用户看不了还怎么玩?我就知道有个教育客户,最初使用播放器播放http流,需要播放不同的文件,结果就总出问题, 如果换成服务器端将不同的文件转换成RTMP流,客户端就可以一直播放;该客户走RTMP方案后,经过CDN分发,没听说客户端出问题了。
  3. 延迟较低:比起YY的那种UDP私有协议,RTMP算延迟大的(延迟在1-3秒),比起HTTP流的延时(一般在10秒以上)RTMP算低延时。一般的直播应用,只要不是电话类对话的那种要求,RTMP延迟是可以接受的。在一般的视频会议应用中,RTMP延时也能接受,原因是别人在说话的时候我们一般在听,实际上1秒延时没有关系,我们也要思考(话说有些人的CPU处理速度还没有这么快)。
  4. 有累积延迟:技术一定要知道弱点,RTMP有个弱点就是累积误差,原因是RTMP基于TCP不会丢包。 所以当网络状态差时,服务器会将包缓存起来,导致累积的延迟;待网络状况好了,就一起发给客户端。这个的对策就是,当客户端的缓冲区很大,就断开重连。

    RTP数据协议负责对流媒体数据进行封包并实现媒体流的实时传输,每一个RTP数据报都由头部(Header)和负载(Payload)两个部分组成,其中头部前12个字节的含义是固定的,而负载则可以是音频或者视频数据。RTP用到的地方就是 PLAY ,服务器往客户端传输数据用UDP协议,RTP是在传输数据的前面加了个12字节的头(描述信息)。RTP载荷封装设计本文的网络传输是基于IP协议,所以最大传输单元(MTU)最大为1500字节,在使用IP/UDP/RTP的协议层次结构的时候,这 其中包括至少20字节的IP头,8字节的UDP头,以及12字节的RTP头。这样,头信息至少要占用40个字节,那么RTP载荷的最大尺寸为1460字 节。以H264 为例,如果一帧数据大于1460,则需要分片打包,然后到接收端再拆包,组合成一帧数据,进行解码播放。

    RTCP控制协议需要与RTP数据协议一起配合使用,当应用程序启动一个RTP会话时将同时占用两个端口,分别供RTP和RTCP使用。RTP本身并 不能为按序传输数据包提供可靠的保证,也不提供流量控制和拥塞控制,这些都由RTCP来负责完成。通常RTCP会采用与RTP相同的分发机制,向会话中的 所有成员周期性地发送控制信息,应用程序通过接收这些数据,从中获取会话参与者的相关资料,以及网络状况、分组丢失概率等反馈信息,从而能够对服务质量进 行控制或者对网络状况进行诊断。

    RTCP协议的功能是通过不同的RTCP数据报来实现的,主要有如下几种类型:

  • SR:发送端报告,所谓发送端是指发出RTP数据报的应用程序或者终端,发送端同时也可以是接收端。(SERVER定时间发送给CLIENT)。
  • RR:接收端报告,所谓接收端是指仅接收但不发送RTP数据报的应用程序或者终端。(SERVER接收CLIENT端发送过来的响应)。
  • SDES:源描述,主要功能是作为会话成员有关标识信息的载体,如用户名、邮件地址、电话号码等,此外还具有向会话成员传达会话控制信息的功能。
  • BYE:通知离开,主要功能是指示某一个或者几个源不再有效,即通知会话中的其他成员自己将退出会话。
  • APP:由应用程序自己定义,解决了RTCP的扩展性问题,并且为协议的实现者提供了很大的灵活性。

简单来说:

  1. HTTP:  即超文本传送协议(ftp即文件传输协议)。
  2. RTSP: (Real Time Streaming Protocol),实时流传输协议。
  3. RTMP: 全称Routing Table Maintenance Protocol(路由选择表维护协议)。

HTTP将所有的数据作为文件做处理。http协议不是流媒体协议。RTMP和RTSP协议是流媒体协议。

这里再提一下于流媒体有关的知识:

GOP-Cache

什么是GOP?就是视频流中两个I帧的时间距离。
GOP有什么影响?
Flash(解码器)只有拿到GOP才能开始解码播放。
也就是说,服务器一般先给一个I帧给Flash。
可惜问题来了,假设GOP是10秒,也就是每隔10秒才有关键帧,
如果用户在第5秒时开始播放,会怎么样?
第一种方案:等待下一个I帧,
也就是说,再等5秒才开始给客户端数据。
这样延迟就很低了,总是实时的流。
问题是:等待的这5秒,会黑屏,现象就是播放器卡在那里,什么也没有,
有些用户可能以为死掉了,就会刷新页面。
总之,某些客户会认为等待关键帧是个不可饶恕的错误,延时有什么关系?
我就希望能快速启动和播放视频,最好打开就能放!

第二种方案:马上开始放,
放什么呢?
你肯定知道了,放前一个I帧。
也就是说,服务器需要总是cache一个gop,
这样客户端上来就从前一个I帧开始播放,就可以快速启动了。
问题是:延迟自然就大了。

有没有好的方案?
有!至少有两种:
编码器调低GOP,譬如0.5秒一个GOP,这样延迟也很低,也不用等待。
坏处是编码器压缩率会降低,图像质量没有那么好。

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