[ONVIF系列 - 01] 简介 - 设备发现 - 相关工具

news2024/11/12 21:23:20

1.背景知识

这个事项对我而言是个新知，我从：https://www.cnblogs.com/liwen01/p/17337916.html

跳转到了：ONVIF协议网络摄像机（IPC）客户端程序开发（1）：专栏开篇_onvif 许振坪-CSDN博客

1.1 ONVIF协议的分类：

Profile S：「网络摄像机」的技术规格，包括如何发送音视频流，音视频编码器配置，PTZ控制、中继控制等。
Profile C：「门禁控制系统(PACS)设备」的技术规格。
Profile G：「视频储存和录像」的技术规格，包括视频储存，搜索，检索，以及媒体播放功能的技术规格。
Profile A：「常见的例行门禁控制功能」的技术规范，适用于负责授予和撤销员工凭证、创建和更新计划表，以及对系统内门禁控制权限进行更改的安保人员、接待员或人力资源专员等用户。
Profile Q：「传输层安全性(TLS)」的技术规格，该安全通信协议使ONVIF合标设备能够以不受篡改和窃听威胁的方式在网络上与客户通讯。

S是等级最低的，在它之前似乎还有个T。这里是S的协议文档

然后我看到的文档里推荐下载这个：https://download.csdn.net/download/benkaoya/9818513

大概是中文版。

2 可能利用的三方代码

2.1 实现：

作者推荐使用gSoap工具来提供ONVIF协议的解析。

而chatgpt的推荐是使用客户端工具，阅读源码来反向构建其服务程序：

  1. onvif-py：

    • 这个库有一个模块化结构，可以用来创建一个支持 ONVIF 协议的服务端。但它主要是作为一个 ONVIF 客户端库，因此你需要阅读源代码来了解如何使用它来创建服务端。这需要一定的编程知识。

  2. onvif_zm（用于 ZoneMinder）：

    • 这个库原本是为 ZoneMinder 设计的，用于实现与 ONVIF 设备的通讯。虽然它是作为客户端库，但了解其工作原理后，你可以参考其代码来构建服务端。

  3. onvif.server：

    • 这个库是 ONVIF 服务器的一个实现，它支持标准的 ONVIF 服务如 Discovery、Device、Media、PTZ、Event 等。这个库提供了创建和管理 ONVIF 服务器所需的所有基本功能。

2.2 可能的原生代码支持：

2.2.1 gstreamer

https://gstreamer.freedesktop.org/documentation/gst-rtsp-server/rtsp-onvif-server.html?gi-language=c 

我大概知道ONVIF的服务端涉及两个端口：

  1. 摄像头发现端口：udp 239.255.255.250:3702
  2. ONVIF协议侦听端口。 

大概率gstreamer能搞定后一个。前一个是个udp端口

2.2.2 一个可能使用的完整服务端封装：

基于ONVIF协议，实现 网络摄像机 设备发现 功能: 基于ONVIF协议，实现 网络摄像机 设备发现 功能 (gitee.com)

3. 测试

3.1 设备发现代码(In Python)

参阅：https://blog.csdn.net/benkaoya/article/details/72476120

多播地址（Multicast Address）有很多，各个行业都不一样，IPC摄像头用的是239.255.255.250（端口3702）。多播地址的范围和分类可以见官方IANA（互联网地址分配机构）的说明：IPv4 Multicast Address Space Registry。 

import socket
import struct

# 组播地址和端口
MULTICAST_GROUP = '239.255.255.250'
PORT = 3702
UDP_LOCAL_PORT = 1975 #本地接口不可以是组播端口3702

def discover_onvif_devices():
    # 创建一个 UDP 套接字
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM, socket.IPPROTO_UDP)
    # 设置多播 TTL
    TTL = 2
    sock.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, socket.IP_MULTICAST_TTL, TTL) #TTL 生存时间
    # 允许重用地址
    sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
    
    # 绑定到本地端口
    sock.bind(('', UDP_LOCAL_PORT )) 
    # 禁用组播环回
    sock.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, socket.IP_MULTICAST_LOOP, 0)

    # 加入组播组
    mreq = struct.pack("4sl", socket.inet_aton(MULTICAST_GROUP), socket.INADDR_ANY)
    sock.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, socket.IP_ADD_MEMBERSHIP, mreq)
    is_SendSSDP_request = False
    # 构造 SSDP 请求
    ssdp_request ='<s:Envelope xmlns:s="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope" xmlns:a="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2004/08/addressing"><s:Header><a:Action s:mustUnderstand="1">http://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/04/discovery/Probe</a:Action><a:MessageID>uuid:2fe59dad-ae6e-47f2-9b3c-5caba35ad4fc</a:MessageID><a:ReplyTo><a:Address>http://schemas.xmlsoap.org/ws/2004/08/addressing/role/anonymous</a:Address></a:ReplyTo><a:To s:mustUnderstand="1">urn:schemas-xmlsoap-org:ws:2005:04:discovery</a:To></s:Header><s:Body><Probe xmlns="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/04/discovery"><d:Types xmlns:d="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/04/discovery" xmlns:dp0="http://www.onvif.org/ver10/network/wsdl">dp0:NetworkVideoTransmitter</d:Types></Probe></s:Body></s:Envelope>'
    # 发送请求到多播地址
    sock.sendto(ssdp_request.encode(), (MULTICAST_GROUP , PORT))
    while True:
        try:
            # 设置接收超时时间
            sock.settimeout(3.0)
            # 接收响应
            response, _ = sock.recvfrom(4096)
            print(f'Received response:\n{response.decode()}')
        except socket.timeout:
            if(is_SendSSDP_request):
                break;
            else:
                sock.sendto(ssdp_request.encode(), (MULTICAST_GROUP , PORT))

    # 退出组播组
    sock.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, socket.IP_DROP_MEMBERSHIP, mreq)
    
    # 关闭套接字
    sock.close()

if __name__ == "__main__":
    discover_onvif_devices()

3.1.1 运行效果：

下面是局域网的一个开通了ONVIF协议的摄像头在收到设备发现组播帧的回执：

Received response:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<env:Envelope xmlns:env="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope" xmlns:soapenc="http://www.w3.org/2003/05/soap-encoding" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:tt="http://www.onvif.org/ver10/schema" xmlns:tds="http://www.onvif.org/ver10/device/wsdl" xmlns:trt="http://www.onvif.org/ver10/media/wsdl" xmlns:timg="http://www.onvif.org/ver20/imaging/wsdl" xmlns:tev="http://www.onvif.org/ver10/events/wsdl" xmlns:tptz="http://www.onvif.org/ver20/ptz/wsdl" xmlns:tan="http://www.onvif.org/ver20/analytics/wsdl" xmlns:tst="http://www.onvif.org/ver10/storage/wsdl" xmlns:ter="http://www.onvif.org/ver10/error" xmlns:dn="http://www.onvif.org/ver10/network/wsdl" xmlns:tns1="http://www.onvif.org/ver10/topics" xmlns:tmd="http://www.onvif.org/ver10/deviceIO/wsdl" xmlns:wsdl="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl" xmlns:wsoap12="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/soap12" xmlns:http="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/http" xmlns:d="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/04/discovery" xmlns:wsadis="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2004/08/addressing" xmlns:wsnt="http://docs.oasis-open.org/wsn/b-2" xmlns:wsa="http://www.w3.org/2005/08/addressing" xmlns:wstop="http://docs.oasis-open.org/wsn/t-1" xmlns:wsrf-bf="http://docs.oasis-open.org/wsrf/bf-2" xmlns:wsntw="http://docs.oasis-open.org/wsn/bw-2" xmlns:wsrf-rw="http://docs.oasis-open.org/wsrf/rw-2" xmlns:wsaw="http://www.w3.org/2006/05/addressing/wsdl" xmlns:wsrf-r="http://docs.oasis-open.org/wsrf/r-2" xmlns:trc="http://www.onvif.org/ver10/recording/wsdl" xmlns:tse="http://www.onvif.org/ver10/search/wsdl" xmlns:trp="http://www.onvif.org/ver10/replay/wsdl" xmlns:tnshik="http://www.hikvision.com/2011/event/topics" xmlns:hikwsd="http://www.onvifext.com/onvif/ext/ver10/wsdl" xmlns:hikxsd="http://www.onvifext.com/onvif/ext/ver10/schema" xmlns:tas="http://www.onvif.org/ver10/advancedsecurity/wsdl" xmlns:tr2="http://www.onvif.org/ver20/media/wsdl" xmlns:axt="http://www.onvif.org/ver20/analytics"><env:Header><wsadis:MessageID>urn:uuid:4e774000-6f8b-11b2-8068-240f9bbadc0c</wsadis:MessageID>
<wsadis:RelatesTo>uuid:2fe59dad-ae6e-47f2-9b3c-5caba35ad4fc</wsadis:RelatesTo>
<wsadis:To>http://schemas.xmlsoap.org/ws/2004/08/addressing/role/anonymous</wsadis:To>
<wsadis:Action>http://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/04/discovery/ProbeMatches</wsadis:Action>
<d:AppSequence InstanceId="1722420540" MessageNumber="1220"/>
</env:Header>
<env:Body><d:ProbeMatches><d:ProbeMatch><wsadis:EndpointReference><wsadis:Address>urn:uuid:4e774000-6f8b-11b2-8068-240f9bbadc0c</wsadis:Address>
</wsadis:EndpointReference>
<d:Types>dn:NetworkVideoTransmitter tds:Device</d:Types>
<d:Scopes>onvif://www.onvif.org/type/video_encoder onvif://www.onvif.org/Profile/Streaming onvif://www.onvif.org/Profile/T onvif://www.onvif.org/MAC/24:0f:9b:ba:dc:0c onvif://www.onvif.org/hardware/DS-2CD3T25D-I3 onvif://www.onvif.org/name/HIKVISION%20DS-2CD3T25D-I3 onvif://www.onvif.org/location/city/hangzhou</d:Scopes>
<d:XAddrs>http://192.168.0.6/onvif/device_service http://[240e:33d:17:6a0:260f:9bff:feba:dc0c]/onvif/device_service</d:XAddrs>
<d:MetadataVersion>10</d:MetadataVersion>
</d:ProbeMatch>
</d:ProbeMatches>
</env:Body>
</env:Envelope>

3.2 使用网络调试助手进行设备发现 

3.2.1 步骤清单

  1. 网络调试助手设定UDP协议，地址设定为局域网IP（与摄像头同网段），PORT任意。
  2. 打开
  3. 右下角选择组播，然后加入ONVIF路由发现组播地址：
  4. 给组播地址239.255.255.250:3702端口发送一个查询帧，内容:
    <s:Envelope xmlns:s="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope" xmlns:a="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2004/08/addressing"><s:Header><a:Action s:mustUnderstand="1">http://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/04/discovery/Probe</a:Action><a:MessageID>uuid:2fe59dad-ae6e-47f2-9b3c-5caba35ad4fc</a:MessageID><a:ReplyTo><a:Address>http://schemas.xmlsoap.org/ws/2004/08/addressing/role/anonymous</a:Address></a:ReplyTo><a:To s:mustUnderstand="1">urn:schemas-xmlsoap-org:ws:2005:04:discovery</a:To></s:Header><s:Body><Probe xmlns="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/04/discovery"><d:Types xmlns:d="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/04/discovery" xmlns:dp0="http://www.onvif.org/ver10/network/wsdl">dp0:NetworkVideoTransmitter</d:Types></Probe></s:Body></s:Envelope> 
  5.  你会收到局域网内的所有设备以自己的私有IP发来的回应帧。暴露自己的基础访问参数。

3.3 找到设备对外视频接口

下面使用3.1、3.2得到的某一个设备的onvif soap接口，比如：http://192.168.0.6/onvif/device_service
，尝试获取它的在线视频地址：

3.3.1 Python代码初次尝试

为了收发soap消息，使用asyncio做 soap请求异步收发：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
# 获取当前脚本文件所在目录的父目录，并构建相对路径
import os
import sys
current_dir = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
project_path = os.path.join(current_dir, '..')
sys.path.append(project_path)
sys.path.append(current_dir)

import aiohttp
import asyncio

async def get_stream_uri():
    url = 'http://192.168.0.6/onvif/device_service'
    soap_message = '''<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
    <soap:Envelope xmlns:soap="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope" 
                   xmlns:trt="http://www.onvif.org/ver10/media/wsdl">
        <soap:Header/>
        <soap:Body>
            <trt:GetStreamUri>
                <trt:StreamSetup>
                    <trt:Stream>RTP-Unicast</trt:Stream>
                    <trt:Transport>
                        <trt:Protocol>UDP</trt:Protocol>
                    </trt:Transport>
                </trt:StreamSetup>
                <trt:ProfileToken>PROFILE_TOKEN</trt:ProfileToken>
            </trt:GetStreamUri>
        </soap:Body>
    </soap:Envelope>'''

    async with aiohttp.ClientSession() as session:
        async with session.post(url, data=soap_message, headers={'Content-Type': 'application/soap+xml'}) as response:
            result = await response.text()
            print(result)


if __name__ == "__main__":
    # 运行异步函数
    asyncio.run(get_stream_uri())
3.3.1.1 结果：

python3 ./gpONVIF.py 
<!DOCTYPE html>
<html><head><title>Document Error: Unauthorized</title></head>
<body><h2>Access Error: 401 -- Unauthorized</h2>
<p>Authentication Error: This onvif request requires authentication information</p>
</body>
</html>

3.3.2 使用身份认证信息再次查询设备对外视频接口

这里使用httpx来处理digest+ws-username auth.
soap封装的xml消息，使用xml.etree来解析。

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
# 获取当前脚本文件所在目录的父目录，并构建相对路径
import os
import sys
current_dir = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
project_path = os.path.join(current_dir, '..')
sys.path.append(project_path)
sys.path.append(current_dir)

import asyncio
import aiohttp
import xml.etree.ElementTree as ET
from httpx import AsyncClient, DigestAuth
import httpx

# ONVIF 设备服务 URL
device_service_url = 'http://192.168.0.6/onvif/device_service'
username = 'admin'
password = 'xxxxxxxxxx'

async def get_device_information(session, url):
    headers = {'Content-Type': 'application/soap+xml'}
    body = """<s:Envelope xmlns:s="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope"
                        xmlns:tds="http://www.onvif.org/ver10/device/wsdl">
                <s:Header/>
                <s:Body>
                  <tds:GetServices>
                    <tds:IncludeCapability>false</tds:IncludeCapability>
                  </tds:GetServices>
                </s:Body>
              </s:Envelope>"""
    
    try:
        response = httpx.post(url, headers=headers, data=body, auth=DigestAuth(username, password))
        return response.text
    except Exception as e:
        print(f'An error occurred: {e}')
        return None

def parse_media_service_url(device_response):
    media_service_url = None
    root = ET.fromstring(device_response)
    ns = {'soap': 'http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope', 'tds': 'http://www.onvif.org/ver10/device/wsdl'}
    services = root.find('.//tds:GetServicesResponse', namespaces=ns)
    #print(services)
    # 查找 <tds:XAddr> 元素
    for s in services:
        ns1 = s.find('.//tds:Namespace', namespaces=ns)
        #print('........ns................',ns1)
        if(ns1 is not None):
            if('media' in ns1.text):
                 addr = s.find('.//tds:XAddr', namespaces = ns)
                 if(addr is not None):
                      #print('........addr................',addr)
                      media_service_url = addr.text
    return media_service_url

async def get_video_stream_url(session, media_service_url):
    headers = {'Content-Type': 'application/soap+xml'}
    body = """<s:Envelope xmlns:s="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope"
                        xmlns:trt="http://www.onvif.org/ver10/media/wsdl">
                <s:Header/>
                <s:Body>
                  <trt:GetStreamUri>
                    <trt:StreamSetup>
                      <trt:Stream>RTP-Unicast</trt:Stream>
                      <trt:Transport>
                        <trt:Protocol>RTSP</trt:Protocol>
                      </trt:Transport>
                    </trt:StreamSetup>
                    <trt:ProfileToken>ProfileToken</trt:ProfileToken>
                  </trt:GetStreamUri>
                </s:Body>
              </s:Envelope>"""
    try:
        response = httpx.post(media_service_url, headers=headers, data=body, auth=DigestAuth(username, password))
        return response.text
    except Exception as e:
        print(f'An error occurred: {e}')
        return None

def parse_video_stream_url(media_response):
    root = ET.fromstring(media_response)
    ns = {'soap': 'http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope', 'trt': 'http://www.onvif.org/ver10/media/wsdl'}
    uri = root.find('.//trt:GetStreamUriResponse/trt:MediaUri', namespaces=ns)
    if uri is not None:
        return uri.text
    return None

async def main():
     async with httpx.AsyncClient() as session:
        device_response = await get_device_information(session, device_service_url)
        #print(device_response)
        print('>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>')
        media_service_url = parse_media_service_url(device_response)
        print(media_service_url)
        
        if media_service_url:
            media_response = await get_video_stream_url(session, media_service_url)
            print(media_response)
            video_stream_url = parse_video_stream_url(media_response)
            print("Video Stream URL:", video_stream_url)
        else:
            print("Media service URL not found")

# 运行异步主函数
if __name__ == '__main__':
    asyncio.run(main())
3.3.2.1 结果：

似乎找错了服务接口，现在已经很接近了。对吧？

http://192.168.0.6/onvif/Media2
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<env:Envelope xmlns:env="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope" xmlns:soapenc="http://www.w3.org/2003/05/soap-encoding" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:tt="http://www.onvif.org/ver10/schema" xmlns:tds="http://www.onvif.org/ver10/device/wsdl" xmlns:trt="http://www.onvif.org/ver10/media/wsdl" xmlns:timg="http://www.onvif.org/ver20/imaging/wsdl" xmlns:tev="http://www.onvif.org/ver10/events/wsdl" xmlns:tptz="http://www.onvif.org/ver20/ptz/wsdl" xmlns:tan="http://www.onvif.org/ver20/analytics/wsdl" xmlns:tst="http://www.onvif.org/ver10/storage/wsdl" xmlns:ter="http://www.onvif.org/ver10/error" xmlns:dn="http://www.onvif.org/ver10/network/wsdl" xmlns:tns1="http://www.onvif.org/ver10/topics" xmlns:tmd="http://www.onvif.org/ver10/deviceIO/wsdl" xmlns:wsdl="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl" xmlns:wsoap12="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/soap12" xmlns:http="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/http" xmlns:d="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/04/discovery" xmlns:wsadis="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2004/08/addressing" xmlns:wsnt="http://docs.oasis-open.org/wsn/b-2" xmlns:wsa="http://www.w3.org/2005/08/addressing" xmlns:wstop="http://docs.oasis-open.org/wsn/t-1" xmlns:wsrf-bf="http://docs.oasis-open.org/wsrf/bf-2" xmlns:wsntw="http://docs.oasis-open.org/wsn/bw-2" xmlns:wsrf-rw="http://docs.oasis-open.org/wsrf/rw-2" xmlns:wsaw="http://www.w3.org/2006/05/addressing/wsdl" xmlns:wsrf-r="http://docs.oasis-open.org/wsrf/r-2" xmlns:trc="http://www.onvif.org/ver10/recording/wsdl" xmlns:tse="http://www.onvif.org/ver10/search/wsdl" xmlns:trp="http://www.onvif.org/ver10/replay/wsdl" xmlns:tnshik="http://www.hikvision.com/2011/event/topics" xmlns:hikwsd="http://www.onvifext.com/onvif/ext/ver10/wsdl" xmlns:hikxsd="http://www.onvifext.com/onvif/ext/ver10/schema" xmlns:tas="http://www.onvif.org/ver10/advancedsecurity/wsdl" xmlns:tr2="http://www.onvif.org/ver20/media/wsdl" xmlns:axt="http://www.onvif.org/ver20/analytics"><env:Body><env:Fault><env:Code><env:Value>env:Sender</env:Value>
<env:Subcode><env:Value>ter:InvalidArgVal</env:Value>
<env:Subcode><env:Value>ter:NoProfile</env:Value>
</env:Subcode>
</env:Subcode>
</env:Code>
<env:Reason><env:Text xml:lang="en">The requested profile token ProfileToken does not exist.</env:Text>
</env:Reason>
<env:Node>http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope/node/ultimateReceiver</env:Node>
<env:Role>http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope/role/ultimateReceiver</env:Role>
<env:Detail><env:Text>No Such ProfileToken</env:Text>
</env:Detail>
</env:Fault>
</env:Body>
</env:Envelope>

Video Stream URL: None  

4.FAQ 

4.1 什么是gSoap?

gSOAP 是一个开源的 C 语言库，用于开发 Web 服务和客户端。它简化了 SOAP（Simple Object Access Protocol）和 XML 相关的通信，使得在 C 语言应用程序中实现 Web 服务变得更容易。gSOAP 提供了自动化的工具来生成 C 语言的客户端和服务器端代码，从而支持 Web 服务的创建和消费。

以下是 gSOAP 的一些关键特点：

  1. SOAP 支持：gSOAP 实现了 SOAP 1.1 和 SOAP 1.2 协议，使得开发人员可以通过简单的接口来创建和解析 SOAP 消息。

  2. WSDL 支持：gSOAP 可以从 WSDL（Web Services Description Language）文件自动生成 C 语言代码，简化了 Web 服务的客户端和服务器端的开发。

  3. 轻量级：gSOAP 设计为一个轻量级库，适合嵌入式和资源有限的环境。

  4. 高效：gSOAP 具有高效的解析和序列化功能，可以处理大量的数据交换。

  5. 灵活性：它支持多种数据格式，包括 XML 和 JSON。

  6. 跨平台：gSOAP 是跨平台的，可以在多种操作系统上使用，包括 Windows、Linux 和 macOS。

  7. XML 和 JSON 处理：除了 SOAP，gSOAP 还提供对 XML 和 JSON 数据格式的处理支持。

使用 gSOAP，可以快速地将现有的 C 语言应用程序与 Web 服务集成，实现分布式计算和数据交换。

附录A 测试工具 ODM

原始链接：ODM download | SourceForge.net

A.1 摄像头ONVIF协议使能

测试时可能需要参考一些既有的摄像头的功能实现。注意支持ONVIF的摄像头默认一般不自动打开这个功能，需要先在摄像头的控制界面配置。ONVIF的中文名称是：开放型网络视频接口

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