HTTP、RTSP、RTMP、RTP,RTCP,HLS,MMS的概念、区别、用法

背景知识

先有TCP/IP协议簇 5层模型,后有DoD 4层模型,再有OSI 7层模型。

TCP/IP协议簇(TCP/IP Suite)除了代表TCP与IP这两种通讯协议外,更包含了与TCP/IP相关的数十种通讯协议,例如:SMTP、DNS、ICMP、POP、FTP、Telnet等等。其实我们平常口语所谓的TCP/IP通讯协议,其背后真正的意义就是指TCP/IP协议组合,而非单指TCP和IP两种通讯协议。

因为因特网最初起源于军事用途,因此这个模型便以美国国防部(DoD,Department Of Defense)来命名,称为DoD模型。

虽然DoD模型与OSI模型各有自己的结构,但是大体上两者仍能互相对照,如下图:

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RTSP、 RTMP、HTTP的共同点、区别

HTTP: 即超文本传送协议(FTP即文件传输协议)。

RTSP:(Real Time Streaming Protocol),实时流传输协议。

RTMP是Real Time Messaging Protocol(实时消息传输协议)。

共同点:

1:这三个协议都属于互联网 TCP/IP 五层体系结构中应用层的协议。

2: 理论上RTSP RTMP HTTP都可以做直播和点播,但一般做直播用RTSP RTMP,做点播用HTTP。做视频会议的时候原来用SIP协议,现在基本上被RTMP协议取代了。

区别:

1:HTTP: 即超文本传送协议(FTP即文件传输协议)。HTTP将所有的数据作为文件做处理。
(1)不是流媒体协议。
(2)HTTP协议是共有协议,并有专门机构做维护。
(3)HTTP协议没有特定的传输流。
(4)HTTP传输一般需要 2-3 个通道,命令和数据通道分离。

2:RTMP是Real Time Messaging Protocol(实时消息传输协议)。
(1)是流媒体协议。
(2)RTMP协议是 Adobe 的私有协议,未完全公开。
(3)RTMP协议一般传输的是 flv,f4v 格式流。
(4)RTMP一般在 TCP 1个通道上传输命令和数据。

3:RTSP:(Real Time Streaming Protocol),实时流传输协议。
(1)是流媒体协议。
(2)RTSP协议是共有协议,并有专门机构做维护。.
(3)RTSP协议一般传输的是 ts、mp4 格式的流。
(4)RTSP传输一般需要 2-3 个通道,命令和数据通道分离。

RTSP、RTCP、RTP区别

1:RTSP实时流协议(Real Time Streaming Protocol)

作为一个应用层协议,RTSP提供了一个可供扩展的框架,它的意义在于使得实时流媒体数据的受控和点播变得可能。总的说来,RTSP是一个流媒体表示 协议,主要用来控制具有实时特性的数据发送,但它本身并不传输数据,而是必须依赖于下层传输协议所提供的某些服务。RTSP可以对流媒体提供诸如播放、暂 停、快进等操作,它负责定义具体的控制消息、操作方法、状态码等,此外还描述了与RTP间的交互操作(RFC2326)。

2:RTCP控制协议 (RTCP:RTP Control Protocol)

RTCP控制协议需要与RTP数据协议一起配合使用,当应用程序启动一个RTP会话时将同时占用两个端口,分别供RTP和RTCP使用。RTP本身并 不能为按序传输数据包提供可靠的保证,也不提供流量控制和拥塞控制,这些都由RTCP来负责完成。通常RTCP会采用与RTP相同的分发机制,向会话中的 所有成员周期性地发送控制信息,应用程序通过接收这些数据,从中获取会话参与者的相关资料,以及网络状况、分组丢失概率等反馈信息,从而能够对服务质量进 行控制或者对网络状况进行诊断

RTCP协议的功能是通过不同的RTCP数据报来实现的,主要有如下几种类型:

SR:发送端报告,所谓发送端是指发出RTP数据报的应用程序或者终端,发送端同时也可以是接收端。(SERVER定时间发送给CLIENT)。

RR:接收端报告,所谓接收端是指仅接收但不发送RTP数据报的应用程序或者终端。(SERVER接收CLIENT端发送过来的响应)。

SDES:源描述,主要功能是作为会话成员有关标识信息的载体,如用户名、邮件地址、电话号码等,此外还具有向会话成员传达会话控制信息的功能。

BYE:通知离开,主要功能是指示某一个或者几个源不再有效,即通知会话中的其他成员自己将退出会话。

APP:由应用程序自己定义,解决了RTCP的扩展性问题,并且为协议的实现者提供了很大的灵活性。

3:RTP数据协议(Real-time Transport Protoco,实时传输协议)

RTP数据协议负责对流媒体数据进行封包并实现媒体流的实时传输,每一个RTP数据报都由头部(Header)和负载(Payload)两个部分组成,其中头部前12个字节的含义是固定的,而负载则可以是音频或者视频数据。

RTP用到的地方就是 PLAY ,服务器往客户端传输数据用UDP协议,RTP是在传输数据的前面加了个12字节的头(描述信息)。

RTP载荷封装设计本文的网络传输是基于IP协议,所以最大传输单元(MTU)最大为1500字节,在使用IP/UDP/RTP的协议层次结构的时候,这 其中包括至少20字节的IP头,8字节的UDP头,以及12字节的RTP头。这样,头信息至少要占用40个字节,那么RTP载荷的最大尺寸为1460字 节。以H.264 为例,如果一帧数据大于1460,则需要分片打包,然后到接收端再拆包,组合成一帧数据,进行解码播放。

RTP(Real-timeTransport Protocol)是用于Internet上针对多媒体数据流的一种传输协议。RTP被定义为在一 对一或一对多的传输情况下工作,其目的是提供时间信息和实现流同步。RTP通常使用UDP来传送数据,但RTP也可以在TCP或ATM等其他协议之上工作。当应用程序开始一个RTP会话时将使用两个端口:一个给RTP,一个给RTCP。RTP本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制,也不提供流量控制或拥塞控制,它依靠RTCP提供这些服务。通常RTP算法并不作为一个独立的网络层来实现,而是作为应用程序代码的一部分。

实时传输控制协议RTCP。RTCP(Real-timeTransportControlProtocol)和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。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,服务器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,它们能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化,因而特别适合传送网上的实时数据。

流媒体协议RTMP,RTSP与HLS有什么不同?

RTMP与RTSP的协同工作

HLS (HTTP Live Streaming)
Apple的动态码率自适应技术。主要用于PC和Apple终端的音视频服务。包括一个m3u(8)的索引文件,TS媒体分片文件和key加密串文件。

常用的流媒体协议主要有 HTTP 渐进下载和基于 RTSP/RTP 的实时流媒体协议,这二种基本是完全不同的东西,目前比较方便又好用的是用 HTTP 渐进下载方法。在这个中 apple 公司的 HTTP Live Streaming 是这个方面的代表。它最初是苹果公司针对iPhone、iPod、iTouch和iPad等移动设备而开发的流.现在见到在桌面也有很多应用了,HTML5 是直接支持这个。

但是HLS协议的小切片方式会生成大量的文件,存储或处理这些文件会造成大量资源浪费。如果要实现数天的时移,索引量将会是个巨额数字,并明显影响请求速度。因此,HLS协议对存储I/O要求相当苛刻。对此,也有公司提出了非常好的解决方案。

新型点播服务器系统,独创了内存缓存数据实时切片技术,颠覆了这种传统实现方法,从根本上解决了大量切片的碎片问题,使得单台服务器的切片与打包能力不再是瓶颈。其基本原理如下:

不将TS切片文件存到磁盘,而是存在内存当中,这种技术使得服务器的磁盘上面不再会有“数以吨计”的文件碎片,极大减少了磁盘的I/O次数,延长了服务器磁盘的使用寿命,极大提高了服务器运行的稳定性。同时,由于使用这种技术,使得终端请求数据时直接从服务器的内存中获取,极大提高了对终端数据请求的反应速度,优化了视频观看体验。

########################
前端可选的视频直播协议大致只有两种:

RTMP(Real Time Messaging Protocol)
HLS(HTTP Live Streaming) 其中RTMP是Adobe开发的协议,无法在iPhone中兼容,故目前兼容最好的就是HLS协议了。
HTTP Live Streaming(HLS)是苹果公司实现的基于HTTP的流媒体传输协议,可实现流媒体的直播和点播。原理上是将视频流分片成一系列HTTP下载文件。所以,HLS比RTMP有较高的延迟。

应用

直播应用中,RTMP和HLS基本上可以覆盖所有客户端观看,HLS主要是延时比较大,RTMP主要优势在于延时低。

一、应用场景
低延时应用场景包括:
. 互动式直播:譬如2013年大行其道的美女主播,游戏直播等等各种主播,流媒体分发给用户观看。用户可以文字聊天和主播互动。
. 视频会议:我们要是有同事出差在外地,就用视频会议开内部会议。其实会议1秒延时无所谓,因为人家讲完话后,其他人需要思考,思考的延时也会在1秒左右。当然如果用视频会议吵架就不行。
. 其他:监控,直播也有些地方需要对延迟有要求,互联网上RTMP协议的延迟基本上能够满足要求。

二、RTMP和延时

1. RTMP的特点如下:

1) Adobe支持得很好:
RTMP实际上是现在编码器输出的工业标准协议,基本上所有的编码器(摄像头之类)都支持RTMP输出。原因在于PC市场巨大,PC主要是Windows,Windows的浏览器基本上都支持flash,Flash又支持RTMP支持得非常好。

2) 适合长时间播放:

因为RTMP支持的很完善,所以能做到flash播放RTMP流长时间不断流,当时测试是100万秒,即10天多可以连续播放。
对于商用流媒体应用,客户端的稳定性当然也是必须的,否则最终用户看不了还怎么玩?
我就知道有个教育客户,最初使用播放器播放http流,需要播放不同的文件,结果就总出问题,如果换成服务器端将不同的文件转换成RTMP流,客户端就可以一直播放;
该客户走RTMP方案后,经过CDN分发,没听说客户端出问题了。

3)延迟较低:
比起YY的那种UDP私有协议,RTMP算延迟大的(延迟在1-3秒),
比起HTTP流的延时(一般在10秒以上)RTMP算低延时。
一般的直播应用,只要不是电话类对话的那种要求,RTMP延迟是可以接受的。
在一般的视频会议应用中,RTMP延时也能接受,原因是别人在说话的时候我们一般在听,实际上1秒延时没有关系,我们也要思考(话说有些人的CPU处理速度还没有这么快)。

4) 有累积延迟:
技术一定要知道弱点,RTMP有个弱点就是累积误差,原因是RTMP基于TCP不会丢包。
所以当网络状态差时,服务器会将包缓存起来,导致累积的延迟;
待网络状况好了,就一起发给客户端。
这个的对策就是,当客户端的缓冲区很大,就断开重连。

2. HLS低延时

主要有人老是问这个问题,如何降低HLS延迟。
HLS解决延时,就像是爬到枫树上去捉鱼,奇怪的是还有人喊,看那,有鱼。
你说是怎么回事?

我只能说你在参与谦哥的魔术表演,错觉罢了。
如果你真的确信有,请用实际测量的图片来展示出来,参考下面延迟的测量。

3. RTMP延迟的测量
如何测量延时,是个很难的问题,
不过有个行之有效的方法,就是用手机的秒表,可以比较精确的对比延时。

经过测量发现,在网络状况良好时:
. RTMP延时可以做到0.8秒左右。
. 多级边缘节点不会影响延迟(和SRS同源的某CDN的边缘服务器可以做到)
. Nginx-Rtmp延迟有点大,估计是缓存的处理,多进程通信导致?
. GOP是个硬指标,不过SRS可以关闭GOP的cache来避免这个影响.
. 服务器性能太低,也会导致延迟变大,服务器来不及发送数据。
. 客户端的缓冲区长度也影响延迟。
譬如flash客户端的NetStream.bufferTime设置为10秒,那么延迟至少10秒以上。

4. GOP-Cache
什么是GOP?就是视频流中两个I帧的时间距离。
GOP有什么影响?
Flash(解码器)只有拿到GOP才能开始解码播放。
也就是说,服务器一般先给一个I帧给Flash。
可惜问题来了,假设GOP是10秒,也就是每隔10秒才有关键帧,
如果用户在第5秒时开始播放,会怎么样?
第一种方案:等待下一个I帧,
也就是说,再等5秒才开始给客户端数据。
这样延迟就很低了,总是实时的流。
问题是:等待的这5秒,会黑屏,现象就是播放器卡在那里,什么也没有,
有些用户可能以为死掉了,就会刷新页面。
总之,某些客户会认为等待关键帧是个不可饶恕的错误,延时有什么关系?
我就希望能快速启动和播放视频,最好打开就能放!

第二种方案:马上开始放,
放什么呢?
你肯定知道了,放前一个I帧。
也就是说,服务器需要总是cache一个gop,
这样客户端上来就从前一个I帧开始播放,就可以快速启动了。
问题是:延迟自然就大了。

有没有好的方案?
有!至少有两种:
编码器调低GOP,譬如0.5秒一个GOP,这样延迟也很低,也不用等待。
坏处是编码器压缩率会降低,图像质量没有那么好。

5. 累积延迟
除了GOP-Cache,还有一个有关系,就是累积延迟。
服务器可以配置直播队列的长度,服务器会将数据放在直播队列中,
如果超过这个长度就清空到最后一个I帧:

当然这个不能配置太小,
譬如GOP是1秒,queue_length是1秒,这样会导致有1秒数据就清空,会导致跳跃。

有更好的方法?有的。
延迟基本上就等于客户端的缓冲区长度,因为延迟大多由于网络带宽低,
服务器缓存后一起发给客户端,现象就是客户端的缓冲区变大了,
譬如NetStream.BufferLength=5秒,那么说明缓冲区中至少有5秒数据。

处理累积延迟的最好方法,是客户端检测到缓冲区有很多数据了,如果可以的话,就重连服务器。
当然如果网络一直不好,那就没有办法了。

微软媒体服务器协议MMS

MMS(Microsoft Media Server Protocol)是用来访问并流式接收Window Media服务器中.asf文件的一种协议。MMS协议用于访问Windows Media发布点上的单播内容。MMS是连接Windows Media单播服务的默认方法。若观众在Windows Media Player中键入一个URL以连接内容,而不是通过超级链接访问内容,则他们必须是MMS协议引用该流。MMS的预设端口是1755.

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