视频信息处理与传输实验4.doc

实验四 RTP-RTCP协议一、实验目的1、了解实时传输协议RTP和实时传输控制协议RTCP的基本原理；2、学习使用RTP数据报发送实时数据，并接收重组；3、学会使用Wireshark进行抓包，并分析数据。二、实验内容1、RTP协议报文段的说明语句RTP（Real-time Transport Protocol，实时传输协议）是一个网络传输协议。RTP报文由两部分组成：报头和有效载荷。RTP报头格式如图1所示，其中：图1 RTP报头格式V：RTP协议的版本号，占2位，当前协议版本号为2。P：填充标志，占1位，如果P=1，则在该报文的尾部填充一个或多个额外的八位组，它们不是有效载荷的一部分。X：扩展标志，占1位，如果X=1，则在RTP报头后跟有一个扩展报头。CC：CSRC计数器，占4位，指示CSRC 标识符的个数。M: 标记，占1位，不同的有效载荷有不同的含义，对于视频，标记一帧的结束；对于音频，标记会话的开始。PT: 有效载荷类型，占7位，用于说明RTP报文中有效载荷的类型，如GSM音频、JPEM图像等。序列号：占16位，用于标识发送者所发送的RTP报文的序列号，每发送一个报文，序列号增1。接收者通过序列号来检测报文丢失情况，重新排序报文，恢复数据。时戳(Timestamp)：占32位，时戳反映了该RTP报文的第一个八位组的采样时刻。接收者使用时戳来计算延迟和延迟抖动，并进行同步控制。同步信源(SSRC)标识符：占32位，用于标识同步信源。该标识符是随机选择的，参加同一视频会议的两个同步信源不能有相同的SSRC。特约信源(CSRC)标识符：每个CSRC标识符占32位，可以有015个。每个CSRC标识了包含在该RTP报文有效载荷中的所有特约信源。2、RTCP协议报文段的说明语句RTCP（RTP Control Protocol,控制协议）监控服务质量并传送正在进行的会话参与者的相关信息。RTCP包括五种数据包类型（RFC3550 Page69）：表1 RTCP的五种分组类型类型缩写表示用途200SR发送端报告201RR接收端报告202SDES源点描述203BYE结束传输204APP特定应用以上五种分组的封装大同小异，以SR报文为例详细描述一下RTCP报文格式（RFC3550 Page35）：表2 SR包的报文格式0123-78-1516-31V=2PRCPT=SR=200长度发送端SSRCNTP时间标志NTP时间标志RTP时间标志发送端数据包计数发送端字节计数SSRC-1(第一个数据源SSRC)丢失率(8位)丢失数据包累计数(24位)收到的最大序号扩充接收抖动最后SR延时(LSR)从最后一个SR以来的延时(DLSR)SSRC-2(第二个数据源的SSRC )由框架文件说明的补充它由三部分成组成，也可包含扩充部分。第一部分是长度为8个字节的报头。每个字段的含义如下：V、P字段与RTP报头中相应字段的含义相同。RC：接收报告计数，5位。数据包中RR数据块的数目，可为0。PT：数据包类型，8位。其值为常量200，用于标识SR数据包。Length： 16位。RTCP数据包的长度，包括报头和补充字节信息，每32位为一个计数单元。SSRC： 32位。创建SR数据包的同步源标识符。第二部分是长度为20个字节的发送端信息，每个SR都含有这部分信息。它对发送端传输的数据进行计数。每个字段的含义如下：NTP时间标志：64位。表示SR的发送时间。它与从接收端返回的时间标志配合用来计算在发送端和接收端间的数据传输时间。RTP时间标志：32位。与NTP时间标志对应的时间值。它用于同步与NTP时间标志同步的数据源。也可用于接收端估算RTP时钟频率。发送端数据包计数：32位。从开始传输到产生SR数据包这段时间内由发送端发送的RTP数据包。发送端改变其SSRC标识符时重新设置该计数值。第三部分是0个或多个RR数据块。数据块的数量由接收最后一个报告以来该发送端所收听的其它数据源的数量确定。每个RR数据块通过接收来自单同步源的RTP数据包传输统计信息。由于冲突而使数据源改变其SSRC标识符时，接收端不改变其统计信息。统计信息有：SSRC_n(数据源标识符)：32位。SSRC标识符，在RR数据块中与数据源有关的信息。丢失率：8位。发送前一个SR或RR数据包后来自数据源SSRC_ n的RTP数据包的丢失比例等于丢失的数据包除以发送的数据包。因复制而使数据包丢失数为负值时，丢失率为0。丢失数据包累计数：24位。开始接收后，来自数据源SSRC_n的丢失数据包数量等于发送的数据包减去实际收到的数据包，包括以后收到的或复制的数据包。因此，后来收到的数据包不作为丢失数据包。当复制数据包时，丢失数据包的值可能为负数。发送的数据包个数等于收到的数据包中的最大序号减去最小序号。收到的最大序号扩展：32位。低16位为从数据源SSRCen收到的RTP数据包的最大序号。高16位为对上述序号的扩展。接收抖动:32位。RTP数据包收到时刻的统计偏差的估值，用时间标志单元作测量单位，用无符号正数表示。最后SR延时(LSR)：32位。NTP时间标志的中间32位。若没有收到SR报告，则该字设置为0。从最后一个SR以来的延时(DLSR)：32位。从数据源SSRC_ n接收到最后的SR数据包到发送相应的接收报告间的延时，以1/65536秒为单位。若没有收到SR数据包，则DLSR字段设置为0。RR数据包的格式如图4所示。除净荷类型字段的值为常量201外，其它字段与SR数据包中相应字段的含义相同。去掉了5个字(NTP时间标志、RTP时间标志、发送端数据包和字节计数)的发送端信息。不发送数据或不接收报告时，在混合RTCP数据包的开始部分应放置空的RR数据包(RC=0)。表3 RR的报文格式0123-78-1516-31V=2PRCPT=SR=201长度数据包接收端SSRCSSRC-1(第一个数据源SSRC)丢失率(8位)丢失数据包累计数(24位)收到的最大序号扩充接收抖动最后SR延时(LSR)从最后一个SR以来的延时(DLSR)SSRC-2(第二个数据源的SSRC ).由框架文件说明的补充三、实验过程1、完成RTP报文段的说明语句struct RTP_PDUunsignedshortVersion:2;/*protocolversion*/unsignedshortP:1;/*paddingflag*/unsignedshortX:1;/*headerextensionflag*/unsignedshortCC:4;/*CSRCcount*/unsignedshortM:1;/*markerbit*/unsignedshortPT:7;/*payloadtype*/u_int16SEQ;/*sequencenumber*/u_int32TS;/*timestamp*/u_int32SSRC;/*synchronizationsource*/u_int32CSRC1;/*optionalCSRClist*/2、完成RTCP报文段的说明语句 struct RTCP_PUD unsigned short Version:2; /* protocol version */ unsigned short P:1; /* padding flag */ unsigned short Count:5; /* varies by packet type */ unsigned short PT:8; /* RTCP packet type */ u_int16 Length; /* pkt len in words, w/o this word */ 3、用Wireshark软件抓取视频和音频网络数据报，并给出RTP和RTCP数据报的分析结果。在用Wireshark进行抓包实验中，首先是对其进行软件设置。我在实验过程中的设置如图2。图2 软件设置在Capture Options的设置中，将Interface设置为图上所示。该字段指定我想用于进行捕捉的接口。一次只能使用一个接口。我的IP address是：00。Capture Filter是捕捉过滤器，我只是选择抓取UDP的包。进行简单的设置之后，点击开始进行抓包，等待几秒后，停止抓包，得到如图3所示。图3 抓包四、数据结果分析整个窗口被分成三个部分：最上面为数据包列表，用来显示截获的每个数据包的总结性信息；中间为协议树，用来显示选定的数据包所属的协议信息；最下边是以十六进制形式表示的数据包内容，用来显示数据包在物理层上传输时的最终形式。使用Wireshark可以很方便地对截获的数据包进行分析，包括该数据包的源地址、目的地址、所属协议等。选取第一个包进行分析：帧号 时间 源地址 目的地址 高层协议 包内信息概况No. Time Source Destination Protocol Info1 0.000000 4 00 UDP 62 Source port: 31843 Destinationport:64512 源端口 目的端口以下为物理层的数据帧概况,如图4所示：图4 物理层的数据帧Frame 1: (62 bytes on wire, 62 bytes captured)1号帧，线路62字节，实际捕获62字节Arrival Time: NOV 11, 2013 09:49:10.062652000 捕获日期和时间Epoch Time: 1384134550.062652000 seconds 捕获时间Time delta from previous captured frame:0.00000 seconds此包与前1个捕获帧的时间间隔Time delta from previous displayed frame:0.00000 seconds 此包与前1个显示帧的时间间隔Time since reference or first frame: 0.00 seconds此包与第1帧的间隔时间Frame Number: 1帧序号Packet Length: 62 bytes 帧长度Capture Length: 62 bytes 捕获长度Frame is marked: False 此帧是否做了标记：否Protocols in frame: eth:ip:udp:data帧内封装的协议层次结构以下为数据链路层以太网帧头部信息,如图5所示：图5 数据链路层Ethernet II, Src: Tp-LinKT_6d:05:86 (00:21:27:6d: 05:86), Dst: ControlR _00: d2:16 (00:e0:80:00:d2:16)以太网协议版本II，源地址：厂名_序号（网卡地址），目的：厂名_序号（网卡地址）Destination: ControlR_00:d2:16(00:e0:80:00:d2:16)目的：厂名_序号（网卡地址）Source: Tp-LinKT_6d:05:86 (00:21:27:6d:05:86) 源：厂名_序号（网卡地址）Type: IP (0x0800) 帧内封装的上层协议类型为IP（十六进制码0800）以下为互联网层IP包头部信息，如图6所示：图6 互联网层IP包Internet Protocol, Src: 89 (00), Dst: 00 (00)互联网协议，源IP地址，目的IP地址Version: 4 互联网协议IPv4Header length: 20 bytes IP包头部长度Differentiated Services Field:0x00(DSCP 0x00:Default;ECN:0x00)差分服务字段Total Length: 48IP包的总长度Identification:0xb7cd (47051)标志字段Flags:0x00 记字段Fragment offset: 0分段偏移量（将一个IP包分段后传输时，本段的标识）Time to live: 52生存期TTLProtocol: UDP (17) 此包内封装的上层协议为UDPHeader checksum:0x97cccorrect 头部数据的校验正确的Source: 89 (00) 源IP地址Destination:00(00)目的IP地址以下为传输层TCP数据段头部信息,如图7所示:图7User Datagram Protocol, Src Port: 31843 (31843), Dst Port:64512(64512)传输控制协议UDP的内容Source port: 31843 (31843) 源端口名称（端口号）Destination port: 64512(64512)目的端口名称（端口号）Length: 28长度Checksum: 0x0000 UDP数据段的校验和(由于选取的第一个目的地址是本机)Data: (20 bytes) 可选项五、实验中遇到的问题本次实验的主要问题在于文献的阅读和软件的使用，由于知识面的限制，对RTP和RTCP协议的了解和认识比较浅显，对于文献的阅读能力还需进一步提高；另外对于软件的使用和数据的分析，还是需要熟读协议的手册，对照抓包软件抓到数据进行分析和理解。六、参考文献：【1】 协议分析网，http