SRT协议分析以及收拉流测试

文章目录

介绍
协议概述
- 协议常用URL格式
- 协议工作流程
- 协议包格式
- - 数据包和控制包
  - 数据包
  - 控制包
  - - ACK
    - NACK
开源协议栈
- libSRT
- FFmpeg
- VLC Media Player
- SRT Alliance
- SRS
测试
- 使用ffmpeg+srs
- - 推流端
  - 接收端
  - 播放端
  - srs配置
- 使用 libSRT
- - 发送端
  - 接收端

介绍

SRT（Secure Reliable Transport）安全可靠传输协议 SRT协议基于UDT（UDP-based Data
Transfer）协议，继承了UDP开销低、速度快的优点，并结合了TCP的可靠性特性，为视频流媒体传输提供了全新的解决方案。

详细说明

https://github.com/Haivision/srt

特点

安全性：
- SRT支持AES加密，保障端到端的视频传输安全。可以选择AES-128或AES-256位加密，确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。
- 握手过程支持出站连接，无需在防火墙中打开永久外部端口，维护公司安全策略。
可靠性：
- SRT使用ARQ（Automatic Repeat Request）技术和FEC（前向纠错）技术来确保数据的可靠传输。ARQ通过反馈循环来检测和纠正数据包的丢失和损坏，FEC则通过奇偶校验编码来恢复丢失的数据包。
- 支持多种流类型，包括多个并发流和不同的媒体流，如多个摄像机角度或可选音频轨道。
低延迟：
- SRT通过优化数据包大小和发送时间来降低传输延迟。其基于UDP的传输机制减少了协议开销，使得传输速度更快、延迟更低。
- 提供了灵活的流控制机制和带宽自适应功能，可以根据网络状况动态调整传输速率，确保最佳的传输性能。
灵活性：
- 支持点对点直接传输数据，也可借助网关或服务器实现点对多端数据传输。
- 支持多种传输模式，如UDP、TCP、HTTP等，用户可以根据需求选择合适的传输模式。

协议概述

协议常用URL格式

推流

			srt://host:port?streamid=#!::r=live/test,m=publish

ffmpeg -re -stream_loop -1 -i "test.ts" -c copy -f mpegts 'srt://127.0.0.1:1234?streamid=#!::r=srtlive/test,m=publish'

SRT Stream ID 的格式
#!::：这是一个特殊的标记，表示 SRT 协议中的 Stream ID。streamid 参数通常使用 #!:: 作为前缀，但这不是强制性的。你可以直接使用数字或其他标识符比如1234

srt://127.0.0.1:1234?streamid=1234:r=srtlive/test,m=publish’

r=：指定资源名称，用于标识流的来源。
m=publish：指定模式为 publish。

播放、拉流

ffplay -i 'srt://ip:port?streamid=#!::r=live/test,m=request'

SRT协议通过简单的握手、固定的延时量、ARQ（自动重传请求）、FEC（前向纠错）以及ACK、NACK等策略解决TCP协议在流媒体业务上存在的问题。

协议工作流程

核心流程包括

握手

客户端和服务器之间进行握手以建立连接。握手过程中，双方交换必要的信息，如版本号、身份验证信息等

能力协商

-双方协商传输能力，确定最佳的传输参数，如最大带宽、加密方式是否使用FEC、ARQ、拥塞控制策略、传输包大小、最大重传次数等。

身份验证

非必须，证书交换：如果启用了安全模式，双方可能会交换证书以进行身份验证。密钥交换：协商共享密钥，用于加密和解密数据

数据传输（数据分组前向纠错 ARQ 拥塞控制加密）

1 数据分组：数据被分割成较小的数据包（称为分组或帧），每个分组包含一部分原始数据。
2 前向纠错 (FEC)：为了提高可靠性，SRT使用前向纠错技术，在每个数据分组中添加冗余信息。如果某些分组丢失，接收方可以利用冗余信息重建丢失的数据。
3 自动请求重传(ARQ)：如果接收方检测到数据包丢失或损坏，可以请求发送方重传丢失的数据包。
4 拥塞控制：SRT实施拥塞控制机制，根据网络状况动态调整发送速率，以避免网络拥塞。
5 加密：SRT 支持端到端加密，确保数据在传输过程中的安全性。可以使用AES-128 或 AES-256 加密算法。

流量监控

速率控制：SRT 通过速率控制来调整发送速率，确保网络资源得到充分利用，同时避免过度使用带宽。缓冲管理：SRT 使用缓冲区来存储数据包，以应对网络延迟和抖动

错误处理

丢包检测：SRT 可以检测数据包丢失，并通过 FEC 和 ARQ 机制进行修复。错误检测：SRT 使用校验和等技术来检测数据包中的错误。
重传请求：如果检测到数据包丢失或损坏，接收方可以请求发送方重传丢失的数据包

关闭连接

SRT 协议中最常用的工作模式为“呼叫 - 监听”（Caller-Listener）模式，监听方（Listener）会持续监听本方的固定
UDP 端口，呼叫方（Caller）通过访问监听方的公网 IP 地址和该固定端口来建立 SRT 连接。呼叫和监听的角色主要在 SRT
协议握手阶段起作用，无论是编码端还是解码端都可以担任呼叫者或监听者的角色。

协议包格式

在这里插入图片描述

SRT协议中包含两类数据包：数据包（Data Packet）和控制包（Control Packet）

数据包和控制包

他们通过SRT首部的最高位（标志位）来区分，0代表信息数据包，1代表控制数据包。控制数据包又包含了握手（Handshake）、肯定应答（ACK）、否定应答（NAK）、对肯定应答的应答（ACKACK），保持连接（Keepalive）、关闭连接（Shutdown）等多种类型

数据包

在这里插入图片描述
解析

最高字节 0 标识数据包 1 是控制包
数据包序列号：数据包序号的初始值在握手时确定，之后每发一个数据包，数据包序号就会加1；
PP：占2位，数据包位置标志位。“10”代表第一个数据包，10”代表第一个数据包，“00”代表中间数据包，“01”代表最后一个数据包，“11”代表单个数据包。
O：占1位，顺序标志位。是否按顺序发送一般为1
KK：占2位，加密密钥标志位。“00”代表不用加密，“01”代表偶数密钥，“10”代表奇数密钥。
R：占1位，重传包标志位。
报文序号：报文序号从0开始，之后每发一个数据包，报文序号就会加1，报文序号前4个标志位功能如图3所示；数据包序列号对每个数据包进行独立计数，而报文序列号则是在报文范围内进行计数，比如一帧数据
时间戳：以建立时间为基准，单位为微秒；
目的地端口套接字ID：在多路复用的时候可以用来区分不同的SRT流。

SRT通过数据包序列号和报文序号，能明确那些数据包已经被发送出去，通过接收端发送过来的ACK控制指令就知道发送出去的哪些数据已经被成功接收了。如果出现丢包等情况，接收端通过NAK控制指令（如图5所示）通知发送端重传数据

控制包

在这里插入图片描述

最高字节 0 标识数据包 1 是控制包
控制类型

不同控制类型有不同结构
以ACK和NACK举例说明

ACK

ACK用于表示数据包到达确认。所有ACK包可能会携带额外信息，比如RTT、链路容量、传输速率。ACK控制包结构如下：
在这里插入图片描述

通过RTT时间和链路带宽等参数，SRT就可以估计整个网络状态，从而实现自适应的调整

NACK

Negative Acknowlegement(NAK)也是属于控制包，用于表示否定应答(没有收到数据包)。与TCP的NACK否定应答不同的是，SRT采用NAK表示否定应答。NAK控制包结构如下
在这里插入图片描述

开源协议栈

以下是一些常用的 SRT 协议栈：

libSRT

libSRT 是最著名的 SRT 协议实现之一，由 Haivision Systems Inc. 开发并维护。它是一个跨平台的库，

支持多种操作系统，包括 Windows、Linux 和 macOS。
支持 SRT 协议的所有核心功能，包括低延迟、高可靠性、安全性和拥塞控制。
提供了丰富的 API 接口，方便开发者集成 SRT 功能。
支持 RTMP、RTSP、HLS 等其他流媒体协议的转换

- https://github.com/Haivision/libSRT

FFmpeg

ffmpeg 已经集成了 SRT 支持，可以通过简单的命令行参数启用 SRT。此外GStreamer 也集成了srt
注意 ffmpeg 可以用来发送和接收 SRT 流，接受的srt流主要作为录制或者转码。如果要实现一个完整的 SRT 服务器，对众多客户端提供服务，需要其他专门的软件比如srs配合或者自己开发
推流
ffmpeg -re -i input.mp4 -vcodec copy -acodec copy -f srt srt://localhost:1234
接受srt保存为文件
ffmpeg -i srt://localhost:1234 -c copy output.mp4

VLC Media Player

VLC Media Player 是一个流行的多媒体播放器，支持多种编解码器和传输协议，包括 SRT，可以作为客户端或服务器，支持 SRT 流的播放和传输。

SRT Alliance

SRT Alliance 是一个社区驱动的组织，致力于推广和发展 SRT 协议。它不仅提供 SRT 协议的规范和技术支持，还汇集了多个支持 SRT 的开源项目

SRS

SRS (Simple-RTMP-Server): 这是一个高性能的实时流媒体服务器，支持 RTMP、HLS、HTTP-FLV、WebSocket-FLV、GB28181 和 SRT 等多种协议。

测试

确保ffmpeg支持srt 如果不支持需要重新编译

ffmpeg -protocols

使用ffmpeg+srs

使用ffmpeg将文件采用srt协议推到srt服务器
使用 srs接收 SRT 流，
并通过 FFplay 播放 SRT 流，

推流端

 ffmpeg -re -i input.mp4 -vcodec copy -acodec copy -f srt srt://localhost:1234

参数解释

-re：使 FFmpeg 以实时模式工作。
-i input.mp4：指定输入文件为 input.mp4。
-c copy：复制输入流而不进行重新编码。
-f srt：指定输出格式为 SRT。
srt://localhost:1234：指定目标地址为本地主机的端口 1234。

接收端

ffmpeg -hide_banner -re -i srt://:1234 -c copy -f matroska pipe:1

-hide_banner：隐藏 FFmpeg 的启动横幅。
-re：使 FFmpeg 以实时模式工作。
-i srt://:1234：指定输入为 SRT 协议，监听端口 1234。
-c copy：复制输入流而不进行重新编码。
-f matroska pipe:1：将输出格式设置为 Matroska 并通过管道输出到标准输出（stdout）。

还可以转发到udp服务器

ffmpeg -hide_banner -re -i srt://:1234 -c copy -f mpegts udp://localhost:1235

-f mpegts：指定输出格式为 MPEG-TS。
udp://localhost:1235：指定 UDP 输出的地址和端口

播放端

注意确保FFmpeg已经集成了libsrt库，否则ffplay无法播放srt链接

ffplay srt://localhost:1234

如果需要从标准输入读取使用下面命令

打开第三个终端窗口，执行以下命令
ffplay -

将标准输出的输出重定向到 FFplay：

ffmpeg -hide_banner -re -i srt://:1234 -c copy -f matroska pipe:1 | ffplay -

srs配置

https://ossrs.net/lts/zh-cn/docs/v5/doc/srt
srs中srt介绍

使用 libSRT

发送端

#include <srt/srt.h>
#include <string.h>

int main() {
    SRTSOCKET sock;
    char *url = "srt://localhost:1234";
    
    sock = srt_socket(NULL, SRT_SO_REUSEADDR, 0);
    if (sock == SRT_INVALID_SOCK) {
        fprintf(stderr, "Failed to create socket\n");
        return 1;
    }
    
    int ret = srt_connect(sock, url, strlen(url));
    if (ret < 0) {
        fprintf(stderr, "Failed to connect to %s\n", url);
        return 1;
    }
    
    const char *data = "Hello, SRT!";
    int len = strlen(data);
    ret = srt_send(sock, (const unsigned char *)data, len, 0);
    if (ret != len) {
        fprintf(stderr, "Failed to send data\n");
        return 1;
    }
    
    srt_close(sock);
    
    return 0;
}

接收端

#include <srt/srt.h>
#include <string.h>

int main() {
    SRTSOCKET sock;
    char *url = "srt://*:1234";
    
    sock = srt_socket(NULL, SRT_SO_REUSEADDR, 0);
    if (sock == SRT_INVALID_SOCK) {
        fprintf(stderr, "Failed to create socket\n");
        return 1;
    }
    
    int ret = srt_bind(sock, url, strlen(url));
    if (ret < 0) {
        fprintf(stderr, "Failed to bind to %s\n", url);
        return 1;
    }
    
    ret = srt_listen(sock, 5);
    if (ret < 0) {
        fprintf(stderr, "Failed to listen\n");
        return 1;
    }
    
    SRTSOCKET client = srt_accept(sock, NULL, NULL);
    if (client == SRT_INVALID_SOCK) {
        fprintf(stderr, "Failed to accept connection\n");
        return 1;
    }
    
    char buffer[1024];
    int len = sizeof(buffer);
    ret = srt_recv(client, (unsigned char *)buffer, len, 0);
    if (ret > 0) {
        buffer[ret] = '\0';
        printf("Received: %s\n", buffer);
    } else {
        fprintf(stderr, "Failed to receive data\n");
        return 1;
    }
    
    srt_close(client);
    srt_close(sock);
    
    return 0;
}