视频直播源码开发中的流媒体协议：rtmp协议

一、概念与摘要

视频直播源码的RTMP协议从属于应用层，被设计用来在适合的传输协议（如TCP）上复用和打包多媒体传输流（如音频、视频和互动内容）。RTMP提供了一套全双工的可靠的多路复用消息服务，类似于TCP协议[RFC0793]，用来在一对结点之间并行传输带时间戳的音频流，视频流，数据流。通常情况下，不同类型的消息会被分配不同的优先级，当网络传输能力受限时，优先级用来控制消息在网络底层的排队顺序。

二、RTMP块流

视频直播源码的实时消息传递协议块流(RTMP块流)。它作为一款高级多媒体流协议提供了流的多路复用和打包服务。RTMP块流被设计用来传输实时消息协议，它可以使用任何协议来发送消息流。每个消息都包含时间戳和有效类型标识。RTMP块流和RTMP适用于各种视听传播的应用程序，包括一对一的，和一对多的视频直播、点播服务、互动会议应用程序。

当使用一个可靠的传输协议如TCP[RFC0793]时，RTMP块流提供了一种可以在多个流中，基于时间戳的端到端交付所有消息的方法。RTMP块流不提供任何优先级或类似形式的控制，但可以使用更高级别的协议来提供这样的优先级。例如，一个视频服务器可以根据发送的时间或确认每个消息的时间，来决定为一个网络差的用户丢弃视频信息，以确保音频信息的及时接收。

RTMP块流不仅包含了自己的协议控制信息，同时也提供了一个更高级别的协议机制，用来嵌入用户控制信息。

消息格式

视频直播源码的消息格式可以被分割成多个块，用来在更高的协议中支持多路复用。在创建块消息格式时，应该包含以下字段:

时间戳
消息的时间戳。这个字段占用4字节。

长度
消息的有效长度。如果消息头不能被忽略，它应该包括长度。这个字段在块头中占用3字节。

类型ID
各种类型的协议控制消息的ID。这些消息使用RTMP块流协议和更高级别的协议来传输信息。所有其他类型的ID可以用在高级协议，这对于RTMP块流来说，是不透明的。事实上，RTMP块流中没有要求使用这些值作为类型；所有(无协议的)消息可能是相同的类型，或者应用程序使用这个字段来区分多个连接，而不是类型。这个字段在块头中占用1字节。

消息流ID
消息流ID可以是任意值。当同一个块流被复用到不同的消息流中时，可以通过消息流ID来区分它们。另外，对于RTMP块流而言，这是一个不透明值。该字段占用4字节，使用小端序。

握手

RTMP连接从握手开始。它包含三个固定大小的块，不像其他的协议，是由头部大小可变的块组成的。

客户端（初始化连接的一端）和服务端发送同样的三个块。为了方便描述，客户端发送的三个块命名为C0，C1，C2；服务端发送的三个块命名为S0，S1，S2。　　

握手序列

客户端通过发送C0和C1消息来启动握手过程。客户端必须接收到S1消息，然后发送C2消息。客户端必须接收到S2消息，然后发送其他数据。

服务端必须接收到C0或者C1消息，然后发送S0和S1消息。服务端必须接收到C1消息，然后发送S2消息。服务端必须接收到C2消息，然后发送其他数据。

C0和S0格式

C0和S0包由一个字节组成，下面是C0/S0包内的字段:

1 2 3 4 5

0 1 2 3 4 5 6 7 +-+-+-+-+-+-+-+-+ |   version     | +-+-+-+-+-+-+-+-+  C0 and S0 bits

版本(8比特)
在C0包内，这个字段代表客户端请求的RTMP版本号。在S0包内，这个字段代表服务端选择的RTMP版本号。此文档使用的版本是3。版本0-2用在早期的产品中，现在已经被弃用；版本4-31被预留用于后续产品；版本32-255（为了区分RTMP协议和文本协议，文本协议通常以可打印字符开始）不允许使用。如果服务器无法识别客户端的版本号，应该回复版本3。客户端可以选择降低到版本3，或者中止握手过程。

C1和S1格式

C1和S1包长度为1536字节，包含以下字段:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

0                   1                   2                   3  0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |                        time (4 bytes)                         | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |                        zero (4 bytes)                         | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |                        random bytes                           | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |                         random bytes                          | |                            (cont)                             | |                             ....                              | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                          C1 and S1 bits

时间(4字节)
本字段包含一个时间戳，客户端应该使用此字段来标识所有流块的时刻。时间戳取值可以为零或其他任意值。为了同步多个块流，客户端可能希望多个块流使用相同的时间戳。

零(4字节)
本字段必须为零。

随机数据(1528字节)
本字段可以包含任意数据。由于握手的双方需要区分另一端，此字段填充的数据必须足够随机(以防止与其他握手端混淆)。不过没必要为此使用加密数据或动态数据。

C2和S2格式

C2和S2包长度为1536字节，作为C1和S1的回应，包含以下字段:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

0                   1                   2                   3  0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |                        time (4 bytes)                         | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |                       time2 (4 bytes)                         | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |                        random echo                            | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |                         random echo                           | |                            (cont)                             | |                             ....                              | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+                          C2 and S2 bits

时间(4字节)
本字段必须包含对端发送的时间戳。

时间(4字节)
本字段必须包含时间戳，取值为接收对端发送过来的握手包的时刻。

随机数据(1528字节)
本字段必须包含对端发送过来的随机数据。握手的双方可以使用时间1和时间2字段来估算网络连接的带宽和/或延迟，但是不一定有用。

三、RMTP握手

握手过程示意图

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

+-------------+                           +-------------+ |    Client   |       TCP/IP Network      |    Server   | +-------------+            |              +-------------+       |                    |                     | Uninitialized              |               Uninitialized       |          C0        |                     |       |------------------->|         C0          |       |                    |-------------------->|       |          C1        |                     |       |------------------->|         S0          |       |                    |<--------------------|       |                    |         S1          |  Version sent              |<--------------------|       |          S0        |                     |       |<-------------------|                     |       |          S1        |                     |       |<-------------------|                Version sent       |                    |         C1          |       |                    |-------------------->|       |          C2        |                     |       |------------------->|         S2          |       |                    |<--------------------|    Ack sent                |                  Ack Sent       |          S2        |                     |       |<-------------------|                     |       |                    |         C2          |       |                    |-------------------->|  Handshake Done            |               Handshake Done       |                    |                     |           Pictorial Representation of Handshake                      握手示意图

下面是握手示意图中提到的状态:

未初始化
协议版本号在此阶段发送。客户端和服务器均处于未初始化状态。客户端发送携带协议版本号的C0包。如果服务器支持此版本，回复S0和S1包。如果服务器不支持此版本，使用适当的动作回复。在RTMP协议中，此动作是中止连接。
注: 在”C0和S0格式”章节中提及,如果服务器不支持客户端的版本号,可以选择降到版本3或中止。

发送版本
视频直播源码客户端和服务器双方在未初始化状态后，会进入发送版本状态。之后，视频直播源码客户端等待S1包，服务器等待C1包。待接收到数据包，视频直播源码客户端发送C2包，服务器发送S2包。然后，双方都进入答复状态。客户端等待C2的答复，服务器等待S2的答复。

握手完成
视频直播源码客户端和服务器交换消息。

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