一个简单的RTMP服务器实现 --- RTMP实现要点

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环境说明

  无

背景

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  参考前置文章：《一个简单的RTMP服务器实现 --- RTMP与H264》https://blog.csdn.net/u011728480/article/details/85770696

前置知识

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  《一个简单的RTMP服务器实现 --- RTMP与H264》：https://blog.csdn.net/u011728480/article/details/85770696

  《一个简单的RTMP服务器实现 --- RTMP与FLV》：https://blog.csdn.net/u011728480/article/details/85780974

RTMP简介

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  RTMP是Real Time Messaging Protocol的简写。RTMP是应用层协议，其是基于TCP实现的。

  网上有许多介绍RTMP基础知识的地方，本文不重复介绍。但是如果有人对以下概念不熟悉的，建议去随意找一篇翻译《rtmp_specification_1.0.pdf》的文章即可。

  阅读本文需要找一篇RTMP的详细知识总结，一起配合阅读。

RTMP基本知识要点

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Chunk 、ChunkStream和ChunkStreamID

  Chunk是RTMP的一种应用层分包结构。

  ChunkStream是一种逻辑通道，代表的是RTMP Message分包为Chunk之后的传输的一种数据流。可从服务器到客户端，反之亦然。

  ChunkStreamID是描述ChunkStream的一个ID，消息拆包为Chunk后，可根据此ID的标识来组合Message。其取值范围为3~65599（2^16 -1 + 2 ^6 -1）。0代表2byte形式ChunkbasicHeader，1代表3byte形式ChunkbasicHeader。2代表是控制消息和命令的流。

  下图为chunkbasicheader格式图：

  下图为chunk格式图：

Message、MessageStream和MessageStreamID

  Message是RTMP协议的基本数据结构。绝大部分RTMP协议的数据发送都必须按照此结构来封装。

  MessageStream也是一种逻辑通道，它描述的是一种消息流。根据抓包结果显示，基本的消息通信为一种消息流，音视频消息通信为另外一种流。这种逻辑流在RTMP播放过程中一定要注意。

  MessageStreamID是一种表示MessageStream的ID。

  Message有多种结构，由chunkbasicheader中fmt字段决定，有如下四种格式：

  type0

  type1

  type2

  type3, 没有头结构。

Message ~ Control Message

  控制消息是一些设置属性的消息。他们的MessageTypeId是1-7.

1. MessageTypeId==1，设置Chunk分包大小，默认为128bytes

1. MessageTypeId==2，终止消息，如果一个消息正在被等待接收完毕（Chunk分包没有接收完毕），那么本消息用于放弃这个消息的等待。

1. MessageTypeId==3，确认消息。本消息用于发送本客户端接收到了多少数据。

1. MessageTypeId==4，用户控制报文信息。具体用户控制报文看后文

  用户控制报文协议中Stream Begin是实现RTMP的播放的重要的一个报文。详情参考RTMP官方文档，及其他参考资料。

1. MessageTypeId==5，发送窗口确认大小信息。用于设置窗口大小，达到这个值后，回复确认信息。

1. MessageTypeId==6，设置对端带宽信息。如果，携带的确认窗口信息大小和之前不一致，要回应一个确认窗口信息大小。反之，不回应。

1. MessageTypeId==7 ，保留。

Message ~ Command Message

MessageTypeId==17或者20. 17对应的格式是AMF3,20对应的格式是AMF0.

connect, createStream, publish, play, pause等命令是非常重要的。特别注意其中的事物ID，这个ID是关键。

Message ~ Data message

MessageTypeId==18或者15. 18对应的格式是AMF0。15对应的格式是AMF3.

Metadata的发送，就要靠此类型的消息。

Message ~ Shared object message

MessageTypeId==19或者16，19对应格式是AMF0,16对应的格式是AMF3.

Message ~ Audio message

MessageTypeId==8 音频数据

Message ~ Video message

MessageTypeId==9 视频数据

Message ~ Aggregate message

MessageTypeId==22 聚集消息数据

NetConnection相关命令

  NetConnection相关的命令是用于处理RTMP连接方面的问题，当使用命令createstream后，就会创建成功一个流了，就会切换到NetStream相关命令下工作。

  本文的服务器用了的命令为connect、createstream等等。

  具体用法可看下文抓包分析，特别是这些命令的的回应，是本文的重点。

NetStream相关命令

  本文的服务器用了命令为play、pause等等。

  具体用法可看下文抓包分析，特别是这些命令的的回应，是本文的重点。

AMF0和AMF3格式

  这种格式是用来序列化相关数据的。具体参考其他文章。

RTMP 通信流程分析（理论和抓包结合）

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RTMP 简单握手(此种握手为造成一个坑爹的问题，具体看文末注意事项。)

  c0和s0结构：

  c0和s0实际抓包：

  C1和S1结构：

  zero字段必须为0.

  random区域长度为1528bytes的随机数。

  C1和S1实际抓包：

  从图中可以看出，我服务器回应的随机字节基本都是0。

  C2和S2实际抓包：

  图中可以看出，S2C1。同理C2S1。

  简单握手时序图：

  实际过程中，C0和C1一起发送，服务器一起回应S0,S1,S2。当握手完毕后，就会进入下一阶段。

RTMP 连接及响应

  首先给出连接及响应时序图：

  Command Message 之 connect

  从这里可以看到，connect命令携带了rtmp流地址的属性以及相关的版本。关于这个命令的重点其实是其事物ID的值是1。

  作为connect的回应，这里一般来说有如下几个基本消息需要发送：

• 确认窗口大小信息
• 设置带宽信息
• 设置Chunk分包大小

  最终，我们需要对connect命令进行回应，如果不回应或者回应错误，将不会走到下一步。

  _result命令：

  这里的一个重点是事物ID必须为1，表示对connect的回应。

  其次，携带的object必须包含connect的状态回应属性，如：NetConnection.Connect.Success和Connection succeeded.等等

  当客户端收到connect 的回应后，客户端发送createstream命令，服务端收到createstream命令后，发送createstream响应命令。

  注意画框部分的事物ID，同时也注意回应命令中，数字为1的流ID，这个值代表的是对于本次连接，MessageStreamID必须为此值。对于本连接来说，后续所有需要发送MessageStreamID的地方必须填写此值，才能够完成相关通信。

RTMP 播放及响应命令

  播放时序图：

  当创建流成功后，客户端会发送一个play命令：

  这里需要注意的是事物ID为0，且包含要播放那个视频流的属性。这里的test就是这个地址里面的rtmp://xxx.xxx.xxx.xxx/live/test

  这个时候服务器会设置相应的属性：如设置chunk大小等等。同时服务器会回应用户控制消息streambegin。

  最后服务器会回应play命令：

  这个时候，其实就是可以发送媒体数据了，但是根据抓包结果显示，还需要这个数据：

RTMP传输音视频

  在传输音视频之前，必须先传输onMetaData（参考flv一文）数据。

  然后可以传输音视频数据了，

  但是传输普通的音视频数据之前，必须传输相关的配置数据。对于h264视频来说，就是flv一文中的AVCDecoderConfigurationRecord 的videotag数据。然年即可传输普通的音视频数据。

  注意：在创建成功一个流之后，发送的媒体数据中的MessageStreamID必须为上文createstream 返回的值。

注意：如果严格按照上文实现，就可以用vlc或者plotplayer等等播放对应的RTMP流。但是，Flash网页播放器一定不能够播放（具体表现为所有都工作正常，只是页面没有画面，像没有接收到数据一样）。原因是简单握手导致的。

后记

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  总结：

1. 根据官方文档实现相关功能后，如果没有达到预期效果，别急慢慢排查。至少我是这样的，别把思路搞混了就行了。
2. 还有一个教训就是：相信自己，要敢于怀疑别人的资料是错的。

参考文献

• rtmp_specification_1.0.pdf

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