Airplay协议研究(含shairport交叉编译、移植与调试)

一、介绍

AIRPLAY协议AIRPLAYAppleTV上扫瞄iPhoneiPodtouch、iPad〔硬件设备〕或者iTunes〔软件〕中的各种媒体内容。AirPlay支持如下几种使用场景:iOS设备上传输并显示照片、幻灯片；iOS设备或者Itunes软件中传输并播放音频；iOS设备或者Itunes软件中传输并播放视频；iOS设备或者OSXMountainLion进展屏幕镜像。由于此功能需要硬件的硬解码支持，所以只能在iPad2、iPhone4S、带SandyBridgeCPUMac电脑〔或更的设备〕上支持。AirTunes，只支持音频流播放。后来苹果开发AppleTV时，对AIRPLAYAIRPLAY协议基于一MulticastDNS、、RTSP、RTPNTP以及其他的一些自定义扩展。由于我们只关注音频局部，所以下面争论的重点是AirTunes效劳。二、实现机制Bonjou(multicastDNS的开放性ZeroconfBonjou(multicastDNS的开放性Zeroconf标准Zeroconf(零设置网络标准)：全称为Zeroconfigurationnetworking，中文名则为零配置IP地址的网络技术，不需要额外的手动配置和专属的配置效劳器。“零配置网络”如计算机，打印机等。整个搭建网络的过程都是通过程式自动化实现。假设没有zeroconf，用户必需手动配置一些效劳，例如DHCP、DNS，计算机网络的其他设置等。这些对非技术用户和用户们来说是很难的事情。具体例子为：用户拥有一台appletv和一台iPhone4s，那之只要都连入到同一个无线局域网内，iphone4s就会自动找出appletv，那么在播放音乐或者视频时候，用户只要点击推送，就可以讲音乐和视频推送到appletv上播放。BonjourZeroconf协议的还有Avahihowl。下面以AirTunes效劳为例来具体看是假照实现效劳觉察的RAO〔RemoteAudioAccessProtocol〕效劳，其格式如下：namename字段由设备的MAC地址和远程设备的名称组成〔通常就在客户端上显示此设备名称〕TXT参数中包含以下字段：AudioAudiocodecs〔音频编码〕EncryptionEncryptionTypesApExApExiTunes传输MetadataMetadataTypesRAOPRAOPRTS不过增加了基于身份验证恳求-应答的一步。实时流协议是应用层协议，用来实现和掌握实时数据的传送。RAOP效劳用两个信道实现流媒体音乐：一个是用实时流协议的掌握信道；另一个是数据信道用来发送原始数据iTunes〔v6.0.和AirportExpress〔简称RAOP效劳过程如下所示：iTunes到ApEx传输从上面可以看出从上面可以看出iTunes22byte的加密的苹ApExApEx回复一个响应，这个响应是由储存在ApEx的私钥加密后的恳求参数。然后iTunes用非对称密钥对的公钥对该值进展验证〔这种私钥加密公钥验证的方法具体实现细节如果感兴趣可以参考iTunes用来验证是否正在与一个ApEx对话。在这一步沟通过后上述连接断开。接下来，iTunesiTunes用来验证是否正在与一个ApEx对话。在这一步沟通过后上述连接断开。接下来，iTunes在同一个端口建立另外一个与ApExRTSP连接，同时供给一个随机产生的AES密钥给ApExAES密钥是经过RSAiTunes供给〔即非对称密钥对的公钥ApEx的私钥解密来验证是否正在跟一个iTunes对话。值得欣喜的是目前通过逆向工程已经破解了非对称密钥对。上述过程如下所示：iTunes到ApEx传输然后，ApEx告知iTunes哪一个端口用于数据连接(server_port,6000)。iTunes到ApEx传输ApExiTunes传输ApExiTunes传输在掌握包里的在掌握包里的RTSP序列和时间戳的交换如下所示：iTunes到ApEx传输ApExiTunes传输下面展现假设调整音量参数：下面展现假设调整音量参数：iTunes到ApEx传输ApExiTunes传输最终展现是如何关闭会话的：最终展现是如何关闭会话的：iTunes到ApEx传输ApExApExiTunes传输重来看以下图：知知ApEx支持的方法有：ANNOUNCE,SETUP,RECORD,PAUSE,FLUSH,TEARDOWN,OPTIONS,GET_PARAMETERSET_PARAMETER。ANNOUNCE：ANNOUNCERTSP效劳器音频流使用的是会话描述协议。并且也会ANNOUNCEforAppleLosslessaudiofromiTunesSETUPSETUP：SETUP会初始化一个记录会话，发送必要的传输信息建立三个UDP信道：协议交互如下：协议交互如下：setuparecordsessionRECORDRECORD：RECORD启动音频流，RTP-Info头文件里包含了下面的参数：启动音频流的协议交互如下：FLUSHFLUSH：FLUSH关闭音频流。其协议交互如下：TEARDOWNTEARDOWN：TEARDOWN完毕RTSP会话，其协议交互上面已经有图介绍过。假设想有更深入的了解可以参考“://nto.github.io/AirPlay.html#audio-rtsprequests“://nto.github.io/AirPlay.html#audio-rtsprequests中关于音频的局部。三、AIRPLAY协议的实现、移植与调试：linuxAIRPLAYshairport、xmbc〔其音频局部实现机制也是基于shairport的。shairport是一个模拟ApExiTunes和其他兼容设备的音乐的目的。它是作为支持RAOP的一个效劳端。其0.X版本是perl脚本写的，但目前shairport已经更至1.0-dev，该版本已经去除perl脚本局部，改为完全由C写成，这更便利bug。1.0-dev版本后必需的依靠库是OpenSS，可选的依靠库有liba、PulseAudi、avah〔或者how。过分析知，假设libao和PulseAudio安装后shairport将有5个输出后端〔alsaaopusle、dummy、pipe〕libao和PulseAudio，shairport3个输出后端〔即alsdummpip，不影响shairport的功能〔播放时会产生延迟的音质最好还是要安装PulseAudio。通过不断的尝试，可以选择穿插编译OpenSSL和howl，以避开简单的穿插编译。总共需要进展穿插编译的有alsa-lib、OpenSSL、howl、zlib和shairport1.0-dev穿插编译前照旧是先建安装名目shairpor，并商定名目〔在shairport名目下进展：WORK_DIR=$PWDTARGET_INC=“$WORK_DIR“/includeTARGET_LIBS=“$WORK_DIR“/libTARGET_BIN=“$WORK_DIR“/binTARGET_SBIN=“$WORK_DIR“/sbin穿插编译alsa-lib：1../configure--prefix=“$WORK_DIR“--bindir=“$TARGET_BIN“--sbindir=“$TARGET_BIN“--libexecdir=“$TARGET_BIN“ --libdir=“$TARGET_LIBS“ --includedir=“$TARGET_INC“--enable-shared --disable-static --host=mips-linux --build=i686-linux --disable-alisp--disable-python--disable-old-symbols--disable-seq--disable-rawmidi2.make时消灭以下错误：parser.c:Infunction”uc_mgr_scan_master_configs”:parser.c:1138:error:”versionsort”undeclared(firstuseinthisfunction)parser.c:1138:error:(Eachundeclaredidentifierisreportedonlyonceparser.c:1138:error:foreachfunctionitappearsin.)make[2]:***[parser.lo]Error1解决方法：patch-p1<alsa-lib-1.0.24.1-uclibc-missing-versionsort.patch3.下面又消灭问题：aserver.o:Infunction`pcm_shm_cmd”:aserver.c:(.text+0x25f0):warning:Warning:snd_pcm_hwsyncisdeprecated,considertousesnd_pcm_avail../src/.libs/libasound.so:undefinedreferenceto`atomic_sub”../src/.libs/libasound.so:undefinedreferenceto`atomic_add”collect2:ldreturned1exitstatusmake[1]:***[aserver]Error1make[1]:Leavingdirectory`/home/wcy/shairport/alsa-lib-1.0.24.1/aserver”make:***[all-recursive]Error1alsa-lib-1.0.24\includeiatomic.hmipsatomic_add和atomic_sub函数的实现时，将extern改为static。穿插编译openssl1../configsharedno-asm--prefix=/home/wcy/shairport/--openssldir=/home/wcy/shairport/openssl-1.0.1e2.修改Makefile:CC=mips-linux-gccRANLIB=/home/wcy/Lsdk/build/gcc-4.3.3/build_mips/staging_dir/usr/binNM=mips-linux-nmAR=mips-linux-ar穿插编译howl1../configure--prefix=“$WORK_DIR“--bindir=“$TARGET_BIN“--sbindir=“$TARGET_BIN“--libexecdir=“$TARGET_BIN“ --libdir=“$TARGET_LIBS“ --includedir=“$TARGET_INC“--host=mips-linux--build=i686-linux2.make时消灭错误解决方法如下：即：进入src/autoipd 执行命令makelinux_autoip.loposix_main.lo穿插编译zlib./configureprefix=../../Lsdk/build/gcc-4.3.3/build_mips/staging_dir/usrMakefile:CC=../../Lsdk/build/gcc-4.3.3/build_mips/staging_dir/usr/bin/mips-linux-gccCPP=mips-linux-gccAR=mips-linux-arRANLIB=mips-linux-ranlibprefix=../../Lsdk/build/gcc-4.3.3/build_mips/staging_dir/usr穿插编译shairport./configure之后修改Makefile:添加CC=../../Lsdk/build/gcc-4.3.3/build_mips/staging_dir/usr/bin/mips-linux-gccconfig.mk:删去CONFIG_PULSE=yes修改CFLAGSLDFLAGS：CFLAGS+= -D_REENTRANT-I/../../Lsdk/build/gcc-4.3.3/build_mips/staging_dir/usr/include/alsaLDFLAGS+=-L/../../Lsdk/build/gcc-4.3.3/build_mips/staging_dir/usr/lib-lm-lpthread-lssl-ldl-L/../lib-lz-lasound-lcryptoconfig.h:删去#defineCONFIG_PULSEmDNSRespond