流媒体协议RTP与SRTP简介

RTP协议用于传输实时数据，可用于传输语音与视频。在网络协议分层层架构中，RTP工作在传输层（通常为UDP）之上。在VoIP系统中，音视频传输是通过RTP/RTCP协议协同实现的。

RTP协议

RTP协议通常由UDP来承载，由UDP提供复用（分配不同的端口号传送多个RTP流）及校验和服务。一般情形下，RTP流使用偶数（2n）端口号，相应的RTCP流使用相邻的奇数（2n+1）端口号。

为了减少时延，语音报文分组通常都很短(20~30ms)。

一般情况下，一个UDP包只包含一个报文分组（RTP的净荷即为传送的语音数据）。RTP头如下所示

0~1234~789~1516~31
VPXCCMPT序号
时间戳
同步源(SSRC)标识
分信源(CSRC)标识(0~15个)

  • V：RTP版本号，为“10”。

  • P：填充指示位，P为“1”时表示分组有填充（结尾填充数据）。

  • X：扩展指示位，X为“1”时，则表示固定头部后还有一个扩展头部。

  • CC：CSRC计数，指示固定头部后的CSRC的个数

  • M：由应用文档解释，通常不用。

  • PT：RTP分组的净荷类型，如：

    • “0”： G.711μ

    • “8”： G.711A

    • “4”： G.723.1

    • “18”： G.729

    • “96~127”：用于动态协商的算法，如iLBC、AMR、SPEEX等。

  • 序号：RTP分组的序号（供接收方检测分组丢失和恢复分组次序）。其初值为随机数，每发送一个增加1。

  • 时间戳：表示RTP分组第一个字节的取样时刻。其初值为随机数，每个采样周期加1。

    • 如每次传送20ms的采样频率为8000Hz的数据，则每个传输分组时间戳增加160。

  • SSRC：同步源标识(Synchronous Source)，表示信号的同步信源（如产生媒体流的麦克风、摄像机、RTP混合器等）。其值应随机选择，以保证同一个RTP会话中任意两个同步源的SSRC标识不同。

  • CSRC：分信源(贡献源)标识(Contributing Source)，识别该数据包中的有效载荷的贡献源。

    • RTP分组的头部最多可以包含15个CSRC标识，其数目由CC字段指明。

    • 通过混合器时；来源的RTP包的SSRC作为CSRC，混合器的SSRC做为新的SSRC。

当然，RTP也支持承载在TCP上，但需注意重传管理，每次重传都会增加会话的时延。

 

RTCP协议

RTCP是RTP（没有提供任何机制来保证数据包的到达顺序与传输质量）的控制协议，主要提供：服务质量的监视与反馈、媒体间的同步，以及多播组中成员的标识。在RTP会话期间，各参与者周期性地传送RTCP包。RTCP包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料，因此，各参与者可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。RTP和RTCP配合使用，以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化。

RTCP通常也是用UDP来传送的，仅仅封装一些控制信息，因而分组很短，所以可以将多个RTCP分组封装在一个UDP包中。RTCP有如下五种分组类型：

类型缩写表示用途
200SR（Sender Report）发送端报告
201RR（Receiver Report）接收端报告
202SDES（Source Description Items）源点描述
203BYE结束传输
204APP特定应用

RTCP传输过程中进行流量总体控制，因此参会人员越多，RTCP发生间隔越长。其中SR与RR比其他报告发送的频繁，这些报告用于反馈网络质量，主要包括：

  • 发送与接收包的数量；

  • 丢失包的数量；

  • 包Jitter（延时波动）；

 

安全实时传输协议SRTP

SRTP（Secure Real-time Transport Protocol）是对RTP协议的扩展，旨在提供数据加密、消息认证、完整性保证和重放保护等。SRTP使用AES对RTP/RTCP数据包的载荷进行加密保护，使用HMAC-SHA1提供完整性保护和消息认证。

SRTP报文格式与RTP基本相同，只是加入了两个主密钥标识符（MKI）和认证标签（Authentication Tag）：

 

SRTP会话时，发送方与接收方需要为每个SRTP会话维护一份加密状态信息，即加密环境（加密环境ID号由SSRC、目的网络地址与端口号确定）。加密环境包含两类参数：

  • 算法相关参数：与认证与加密算法相关的，如会话密钥、初始化向量等；

  • 算法无关参数：SRTP规定的一些通用参数。

  • 重要参数说明：

    • 循环计数器（Rollover Counter，ROC）：32位，16比特的RTP序号（SEQ）重置次数（超过65535）；所以RTP数据索引为i=2^16*ROC+SEQ；

    • 16比特的序列号；

    • 抗重放列表：接收且通过认证的SRTP数据包的索引号，不能低于256条；

    • <From, To>值：两个48比特的SRTP报文索引，标识了主密钥的合法范围；

    • 密钥推导率：从主密钥推导会话密钥，为2的幂（1~2^24），默认为0表示不用该参数；

    • 加密算法标识符：使用哪种算法，如AES-f8；

    • 消息认证算法标识符：使用哪种算法，如HMAC-SHA1；

    • 主密钥：用于推导会话密钥，要确保机密；

    • 主Salt：用于从主密钥推导各种会话密钥的随机数；

密钥协商主要有ZRTP与MiKey模式。MiKey有三种密钥协商方式：

  • 恭喜密钥（Pre-shared key）

  • 公钥加密（Public-key encryption）

  • Diffie-Hellman密钥交换

 

ZRTP

ZRTP是一种密钥管理协议，用来协商SRTP加密和认证相关的各种参数以及会话密钥，它复用了RTP端口（在媒体路径上传输）；它是基于Diffie-Hellman密钥交换机制的。

 

以上是 流媒体协议RTP与SRTP简介 的全部内容， 来源链接： utcz.com/a/55490.html

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