RTSP协议简单实现

RTSP是一个实时传输流协议，是一个应用层的协议。通常说的RTSP 包括RTSP协议、RTP协议、RTCP协议，对于这些协议的作用简单的理解如下

RTSP协议：负责服务器与客户端之间的请求与响应
RTP协议： 负责服务器与客户端之间传输媒体数据
RTCP协议：负责提供有关RTP传输质量的反馈，就是确保RTP传输的质量

三者的关系： rtsp并不会发送媒体数据，只是完成服务器和客户端之间的信令交互，rtp协议负责媒体数据传输，rtcp负责rtp数据包的监视和反馈。rtp和rtcp并没有规定传输层的类型，可以选择udp和tcp。Rtsp的传输层则要求是基于tcp。

RTSP 交互流程示例

以一个典型的 RTSP 点播流程 为例（如客户端点播 rtsp://example.com/video）：
抓包

步骤 1：OPTIONS（查询支持的方法）
客户端请求：

OPTIONS rtsp://example.com/video RTSP/1.0
CSeq: 1
User-Agent: VLC

服务器响应：

RTSP/1.0 200 OK
CSeq: 1
Public: OPTIONS, DESCRIBE, SETUP, PLAY, TEARDOWN

步骤 2：DESCRIBE（获取媒体描述）
客户端请求

DESCRIBE rtsp://example.com/video RTSP/1.0
CSeq: 2
Accept: application/sdp

服务器响应（返回 SDP 描述）

RTSP/1.0 200 OK
CSeq: 2
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 123

v=0
o=- 123456 1 IN IP4 192.168.1.1
s=Example Video
m=video 0 RTP/AVP 96
a=rtpmap:96 H264/90000

步骤 3：SETUP（建立传输通道）
客户端请求（告知服务器自己的 RTP/RTCP 端口）：

SETUP rtsp://example.com/video/track1 RTSP/1.0
CSeq: 3
Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=8000-8001

服务器响应（确认传输参数）：

RTSP/1.0 200 OK
CSeq: 3
Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=8000-8001;server_port=9000-9001
Session: 123456

步骤 4：PLAY（开始播放）
客户端请求：

PLAY rtsp://example.com/video RTSP/1.0
CSeq: 4
Session: 123456
Range: npt=0-

服务器响应：

RTSP/1.0 200 OK
CSeq: 4
Session: 123456
RTP-Info: url=rtsp://example.com/video/track1;seq=123;rtptime=123456

步骤 5：RTP 数据传输
服务器通过 UDP 向客户端的 8000 端口发送 RTP 数据包。
客户端通过 8001 端口发送 RTCP 反馈（如丢包统计）。

步骤 6：TEARDOWN（终止会话）
客户端请求：

TEARDOWN rtsp://example.com/video RTSP/1.0
CSeq: 5
Session: 1234

服务器响应

RTSP/1.0 200 OK
CSeq: 5
Session: 123456

模拟整体代码

//
// Created by bxc on 2022/11/30.
//

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <WinSock2.h>
#include <WS2tcpip.h>
#include <windows.h>
#include <string>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#include <stdint.h>

#pragma warning( disable : 4996 )

#define SERVER_PORT      8554

#define SERVER_RTP_PORT  55532
#define SERVER_RTCP_PORT 55533

static int createTcpSocket()
{
    int sockfd;
    int on = 1;

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0)
        return -1;

    setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&on, sizeof(on));

    return sockfd;
}

static int bindSocketAddr(int sockfd, const char* ip, int port)
{
    struct sockaddr_in addr;

    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(port);
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);

    if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(struct sockaddr)) < 0)
        return -1;

    return 0;
}

static int acceptClient(int sockfd, char* ip, int* port)
{
    int clientfd;
    socklen_t len = 0;
    struct sockaddr_in addr;

    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    len = sizeof(addr);

    clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, &len);
    if (clientfd < 0)
        return -1;

    strcpy(ip, inet_ntoa(addr.sin_addr));
    *port = ntohs(addr.sin_port);

    return clientfd;
}

static int handleCmd_OPTIONS(char* result, int cseq)
{
    sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\n"
        "CSeq: %d\r\n"
        "Public: OPTIONS, DESCRIBE, SETUP, PLAY\r\n"
        "\r\n",
        cseq);

    return 0;
}

static int handleCmd_DESCRIBE(char* result, int cseq, char* url)
{
    char sdp[500];
    char localIp[100];

    sscanf(url, "rtsp://%[^:]:", localIp);

    sprintf(sdp, "v=0\r\n"
        "o=- 9%ld 1 IN IP4 %s\r\n"
        "t=0 0\r\n"
        "a=control:*\r\n"
        "m=video 0 RTP/AVP 96\r\n"
        "a=rtpmap:96 H264/90000\r\n"
        "a=control:track0\r\n",
        time(NULL), localIp);

    sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\nCSeq: %d\r\n"
        "Content-Base: %s\r\n"
        "Content-type: application/sdp\r\n"
        "Content-length: %zu\r\n\r\n"
        "%s",
        cseq,
        url,
        strlen(sdp),
        sdp);

    return 0;
}

static int handleCmd_SETUP(char* result, int cseq, int clientRtpPort)
{
    sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\n"
        "CSeq: %d\r\n"
        "Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=%d-%d;server_port=%d-%d\r\n"
        "Session: 66334873\r\n"
        "\r\n",
        cseq,
        clientRtpPort,
        clientRtpPort + 1,
        SERVER_RTP_PORT,
        SERVER_RTCP_PORT);

    return 0;
}

static int handleCmd_PLAY(char* result, int cseq)
{
    sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\n"
        "CSeq: %d\r\n"
        "Range: npt=0.000-\r\n"
        "Session: 66334873; timeout=10\r\n\r\n",
        cseq);

    return 0;
}

static void doClient(int clientSockfd, const char* clientIP, int clientPort) {

    // 定义请求相关的变量
    char method[40];   // 存储请求方法 (OPTIONS, DESCRIBE, SETUP, PLAY)
    char url[100];     // 存储请求的URL
    char version[40];  // 存储RTSP协议版本
    int CSeq;          // 存储CSeq序列号

    // RTP 和 RTCP 客户端端口
    int clientRtpPort, clientRtcpPort;

    // 分配接收缓冲区（用于接收客户端数据）
    char* rBuf = (char*)malloc(10000);  // rBuf：接收数据缓冲区
    char* sBuf = (char*)malloc(10000);  // sBuf：发送数据缓冲区

    // 开始循环处理客户端请求
    while (true) {
        int recvLen;

        // 从客户端socket读取数据，最多读取2000字节
        recvLen = recv(clientSockfd, rBuf, 2000, 0);

        // 如果接收失败或连接断开，退出循环
        if (recvLen <= 0) {
            break;
        }

        // 添加字符串结束符，防止数据污染
        rBuf[recvLen] = '\0';

        // 将接收到的数据转成string方便查看
        std::string recvStr = rBuf;
        printf(">>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>\n");
        printf("%s rBuf = %s \n", __FUNCTION__, rBuf);

        // 分割符，用于解析RTSP请求的每一行
        const char* sep = "\n";
        char* line = strtok(rBuf, sep);  // 逐行解析请求数据
        while (line) {

            // 解析请求方法 (OPTIONS, DESCRIBE, SETUP, PLAY)
            if (strstr(line, "OPTIONS") ||
                strstr(line, "DESCRIBE") ||
                strstr(line, "SETUP") ||
                strstr(line, "PLAY")) {

                // 解析请求方法、URL 和协议版本，例如： "OPTIONS rtsp://127.0.0.1/live.sdp RTSP/1.0"
                if (sscanf(line, "%s %s %s\r\n", method, url, version) != 3) {
                    // 如果解析失败，跳过
                    // error
                }
            }
            // 解析 CSeq 字段 (CSeq: 1)
            else if (strstr(line, "CSeq")) {
                if (sscanf(line, "CSeq: %d\r\n", &CSeq) != 1) {
                    // error
                }
            }
            // 解析 Transport 字段，获取 RTP 和 RTCP 端口
            else if (!strncmp(line, "Transport:", strlen("Transport:"))) {
                // 解析示例：
                // Transport: RTP/AVP/UDP;unicast;client_port=13358-13359
                // Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=13358-13359
                if (sscanf(line, "Transport: RTP/AVP/UDP;unicast;client_port=%d-%d\r\n",
                    &clientRtpPort, &clientRtcpPort) != 2) {
                    // 解析失败
                    printf("parse Transport error \n");
                }
            }

            // 继续解析下一行
            line = strtok(NULL, sep);
        }

        // 根据解析的请求方法，调用相应的处理函数
        if (!strcmp(method, "OPTIONS")) {
            // 处理 OPTIONS 请求
            if (handleCmd_OPTIONS(sBuf, CSeq)) {
                printf("failed to handle options\n");
                break;  // 处理失败，退出
            }
        }
        else if (!strcmp(method, "DESCRIBE")) {
            // 处理 DESCRIBE 请求
            if (handleCmd_DESCRIBE(sBuf, CSeq, url)) {
                printf("failed to handle describe\n");
                break;
            }
        }
        else if (!strcmp(method, "SETUP")) {
            // 处理 SETUP 请求
            if (handleCmd_SETUP(sBuf, CSeq, clientRtpPort)) {
                printf("failed to handle setup\n");
                break;
            }
        }
        else if (!strcmp(method, "PLAY")) {
            // 处理 PLAY 请求
            if (handleCmd_PLAY(sBuf, CSeq)) {
                printf("failed to handle play\n");
                break;
            }
        }
        else {
            // 处理未定义的请求方法
            printf("未定义的method = %s \n", method);
            break;
        }

        // 打印发送缓冲区的响应内容
        printf("<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<\n");
        printf("%s sBuf = %s \n", __FUNCTION__, sBuf);

        // 发送处理结果到客户端
        send(clientSockfd, sBuf, strlen(sBuf), 0);

        // 如果是 PLAY 请求，进入 RTP 数据传输
        if (!strcmp(method, "PLAY")) {

            // 开始播放
            printf("start play\n");
            printf("client ip:%s\n", clientIP);
            printf("client port:%d\n", clientRtpPort);

            // 发送RTP包的无限循环
            while (true) {

                // 休眠 40 毫秒，模拟每秒 25 帧的视频传输
                Sleep(40);
                // usleep(40000); // 另一种实现（Linux），单位微秒

            }

            // 结束 RTP 发送
            break;
        }

        // 清空变量，为下一次解析做准备
        memset(method, 0, sizeof(method) / sizeof(char));
        memset(url, 0, sizeof(url) / sizeof(char));
        CSeq = 0;
    }

    // 关闭客户端的 socket
    closesocket(clientSockfd);

    // 释放动态分配的内存
    free(rBuf);
    free(sBuf);
}


int main(int argc, char* argv[])
{
    // 启动windows socket start
    WSADATA wsaData;
    if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
    {
        printf("PC Server Socket Start Up Error \n");
        return -1;
    }
    // 启动windows socket end

    int serverSockfd;

    serverSockfd = createTcpSocket();
    if (serverSockfd < 0)
    {
        WSACleanup();
        printf("failed to create tcp socket\n");
        return -1;
    }

    if (bindSocketAddr(serverSockfd, "0.0.0.0", SERVER_PORT) < 0)
    {
        printf("failed to bind addr\n");
        return -1;
    }

    if (listen(serverSockfd, 10) < 0)
    {
        printf("failed to listen\n");
        return -1;
    }

    printf("%s rtsp://127.0.0.1:%d\n", __FILE__, SERVER_PORT);

    while (true) {
        int clientSockfd;
        char clientIp[40];
        int clientPort;

        clientSockfd = acceptClient(serverSockfd, clientIp, &clientPort);
        if (clientSockfd < 0)
        {
            printf("failed to accept client\n");
            return -1;
        }

        printf("accept client;client ip:%s,client port:%d\n", clientIp, clientPort);

        doClient(clientSockfd, clientIp, clientPort);
    }
    closesocket(serverSockfd);
    return 0;
}

客户端连接

服务器