rtsp协议报文解析-请求行解析
前言
网上关于rtsp的文章很多，但大多是抽象的理论介绍，从理论学习到实际上手开发往往还有一段距离。然而，没有实际开发经验的支撑，理论又很难理解到位。
本系列文章将从流媒体协议的基础原理开始，通过抓包分析，并结合具体的代码例程，以[原理]->[抓包]->[代码]相结合的方式，循序渐进由浅入深的介绍rtsp/rtp/rtcp开发相关的内容。
希望通过本系列内容的学习，能让大家快速入门流媒体开发需要掌握的技能。
欢迎大家关注[公众号：断点实验室]流媒体开发系列文章。
rtsp协议开发指南
rtsp协议格式解析
rtsp协议报文解析-请求行解析
rtsp协议报文解析-首部字段解析
在上篇文章中我们介绍了rtsp协议报文格式，通过抓包分析了报文交互，最后引入一系列的结构体组件，得到了用于描述rtsp报文信息的数据结构。
本次内容在上篇文章的基础上，讲述如何对rtsp报文内容进行解析。
1 RTSP协议报文解析原理
这里我们以rtsp请求行报文解析为例进行介绍，其它报文字段解析原理类似。
请求行报文一般由"方法"、"URL"以及"版本"三个固定字段组成，以空格符分隔开，最后以回车换行结尾。
如果要对请求行进行解析，我们先定位到请求行的空格与回车换行符位置，然后截取出"方法"、"URL"以及"版本"三个字段的报文内容，再根据报文内容返回对应的结果。
例如，根据空格位置截取出请求行"方法"字段报文[4f 50 54 49 4f 4e 53]，根据ascii码表可以推断出这段报文信息表示协议"OPTIONS"类型请求方法，在解析结果中返回rtsp_msg_method_e结构中的RTSP_MSG_METHOD_OPTIONS描述类型。
下图为rtsp报文格式原理图与实际的抓包截图，可以看到wireshark已经自动帮我们解析出了报文内容并排好了版。
wireshark通过解析结果与原始码流的对比，向我们直观的展现出它们之间的对照关系。
2 RTSP协议请求行报文解析实现
按照协议约定，请求行中的"方法"字段，一般是OPTIONS，DESCRIBE，SETUP，PLAY，TEARDOWN中的某一个。
协议中这些字段内容都是固定不变的，因此，我们可以考虑采用查表的方法来解析报文。即设计一个待解析字段的数据结构描述表，描述表中预先包含该字段所有类型的报文内容，内容长度及描述类型(枚举类型)，通过将接收到某个字段的报文码流，与描述表中该字段预置报文内容进行比对，若比对成功则返回该字段描述类型值。
下面我们来看下具体的实现过程。
我们定义一个待解析字段的数据结构描述表，将协议某个字段类型(枚举类型)、该字段的报文内容及报文长度关联起来，根据报文内容匹配字段类型。
待解析字段数据结构描述表
typedef struct __rtsp_msg_int2str_tbl_s {
int intval;//字段类型
int strsiz;//字段类型名长度
const char *strval;//字段类型名指针
} rtsp_msg_int2str_tbl_s;
例如，这里创建请求行"方法"字段数据结构描述表，将"方法"字段类型、类型名长度及类型名内容关联到一起。
请求行"方法"字段数据结构描述表
static const rtsp_msg_int2str_tbl_s rtsp_msg_method_tbl[] = {
{ RTSP_MSG_METHOD_OPTIONS, 7, "OPTIONS", },
{ RTSP_MSG_METHOD_DESCRIBE, 8, "DESCRIBE", },
{ RTSP_MSG_METHOD_SETUP, 5, "SETUP", },
{ RTSP_MSG_METHOD_PLAY, 4, "PLAY", },
{ RTSP_MSG_METHOD_RECORD, 6, "RECORD", },
{ RTSP_MSG_METHOD_PAUSE, 5, "PAUSE", },
{ RTSP_MSG_METHOD_TEARDOWN, 8, "TEARDOWN", },
{ RTSP_MSG_METHOD_ANNOUNCE, 8, "ANNOUNCE", },
{ RTSP_MSG_METHOD_SET_PARAMETER, 13, "SET_PARAMETER", },
{ RTSP_MSG_METHOD_GET_PARAMETER, 13, "GET_PARAMETER", },
{ RTSP_MSG_METHOD_REDIRECT, 8, "REDIRECT", },
{ RTSP_MSG_METHOD_BUTT, 0, "", },//未匹配到的类型(缺省类型)
};
有了对比的数据结构模板，下面我们来看下如何对协议报文进行解析。
将接收到的请求行内容与"方法"字段数据结构描述表进行对比，返回匹配到的字段类型，即根据报文码流内容返回类型枚举值。
static int rtsp_msg_str2int(const rtsp_msg_int2str_tbl_s *tbl, int num, const char *str) {
int i;
for (i = 0; i < num; i++) {//遍历描述类型列表，与请求行报文进行对比
if (strncmp(tbl[i].strval, str, tbl[i].strsiz) == 0) {//报文码流对比
return tbl[i].intval;//返回字段类型
}
}
return tbl[num-1].intval;//未匹配到的类型(缺省类型)
}
其中，str为报文码流当前位置指针，num为需要遍历的数据结构描述表长度，tbl为待解析的字段描述表数据结构。
准备工作都做好了，下面看下对请求行报文的解析过程。
我们在rtsp_msg_parse_startline对请求行报文进行解析，line为接收到的报文缓存指针，rtsp_msg_s为报文数据组件，对这块不熟悉的读者可以回顾下[断点实验室]系列文章[rtsp协议格式解析]。
函数一开始保存了报文缓存指针，在rtsp_msg_str2int中对报文内容与预置的报文类型名进行比对，并返回匹配到的字段类型，最后将自读类型保存到msg->hdrs.startline.reqline.method中，这样就完了了对请求行"方法"字段的解析过程。
static int rtsp_msg_parse_startline(rtsp_msg_s *msg, const char *line) {
const char *p = line;//传递待解析数据指针
int ret;//操作结果
//将接收到的请求行内容与rtsp各种相关操作类型名进行比对，返回匹配到的类型名长度
ret = rtsp_msg_str2int(rtsp_msg_method_tbl, ARRAY_SIZE(rtsp_msg_method_tbl), p);//匹配rtsp请求报文类型
if (ret != RTSP_MSG_METHOD_BUTT) {//检查返回请求报文类型，是否匹配到rtsp_msg_method_tbl中的某个类型
msg->type = RTSP_MSG_TYPE_REQUEST;//将报文类型置为请求报文类型
msg->hdrs.startline.reqline.method = ret;//保存请求类型
3 RTSP协议请求行报文解析过程调试
为了更加深入的理解上述报文解析，这里开启gdb调试模式，对解析过程进行跟踪调试。
首先在root模式下进入调试模式(这里涉及网络操作，因此需要root权限)，在请求行解析函数rtsp_msg_parse_startline与报文字段类型解析函数rtsp_msg_str2int中插入断点，接着单步执行观察每步的结果。
sudo su//进入root模式
gdb ./demo//开启调试跟踪
b rtsp_msg.c:248//设置断点
r//开始运行程序
接着启动vlc播放器，打开网络串流选项，输入url地址[rtsp://127.0.0.1/live/chn0]启动视频流播放，下面的截图中可以看到断点已经被捕获。
接着我们以单步方式运行程序，可以看到rtsp_msg_str2int函数的三个输入参数，分别是0x40ade0地址下的rtsp_msg_method_tbl描述表，描述表长度12，以及待解析报文内容指针。
单步到strncmp函数所在行，通过查表方式对报文内容与描述表预置的类型名逐个比对，若比对成功则返回报文对应的字段类型，这里返回0，即rtsp_msg_method_e中的RTSP_MSG_METHOD_OPTIONS类型。
类似的，我们可以通过定义不同的rtsp_msg_int2str_tbl_s类型描述表，对协议中有固定报文内容的字段进行解析，如：
rtsp uri类型
static const rtsp_msg_int2str_tbl_s rtsp_msg_uri_scheme_tbl[] = {
{RTSP_MSG_URI_SCHEME_RTSPU, 6, "rtspu:"},
{RTSP_MSG_URI_SCHEME_RTSP, 5, "rtsp:"},
{RTSP_MSG_URI_SCHEME_BUTT, 0, ""}, //未匹配到的类型(缺省类型)
};
rtsp版本号类型
static const rtsp_msg_int2str_tbl_s rtsp_msg_version_tbl[] = {
{RTSP_MSG_VERSION_1_0, 8, "RTSP/1.0"},
{RTSP_MSG_VERSION_BUTT, 0, ""},//未匹配到的类型(缺省类型)
};
rtsp负载类型
static const rtsp_msg_int2str_tbl_s rtsp_msg_transport_type_tbl[] = {
{RTSP_MSG_TRANSPORT_TYPE_RTP_AVP_TCP, 11, "RTP/AVP/TCP"},
{RTSP_MSG_TRANSPORT_TYPE_RTP_AVP, 7, "RTP/AVP"},
{RTSP_MSG_TRANSPORT_TYPE_BUTT, 0, ""},//未匹配到的类型(缺省类型)
};
与请求行"方法"字段解析原理类似，其他字段通过查表方式对比报文内容与描述表预置的类型名，返回对应的结果。
4 RTSP协议请求行URL字段解析
与协议中有固定报文内容字段不同，一个完整的url字段包含ip地址，端口号以及资源路径等信息，下面我们在rtsp_msg_parse_uri中分别对它们进行解析。
//解析请求报文uri资源信息，包括uri中的ip地址，端口号及资源绝对路径，并保存到rtsp_msg_uri_s结构对象中
static int rtsp_msg_parse_uri(const char *line, rtsp_msg_uri_s *uri) {
const char *p = line, *q;
unsigned int tmp;
//将输入的header一行内容与rtsp各种相关操作类型名进行比对，返回匹配到的类型名长度
//检查uri类型名长度(rtsp/rtspu)
uri->scheme = rtsp_msg_str2int(rtsp_msg_uri_scheme_tbl, ARRAY_SIZE(rtsp_msg_uri_scheme_tbl), line);
if (uri->scheme == RTSP_MSG_URI_SCHEME_BUTT) {//检查uri类型名匹配结果，若结果为RTSP_MSG_URI_SCHEME_BUTT则表示未匹配到
err("parse scheme failed. line: %s\n", line);
return -1;
}
uri->port = 0; //初始端口号
uri->ipaddr[0] = 0;//初始ip地址
uri->abspath[0] = 0;//初始uri资源绝对路径
//检查协议类型(rtsp:)
while (islower(*p) || *p == ':') p++;//检查输入参数是否为小写英文字母，或者输入参数为":"
//检查符号"//"
if (*p != '/' || *(p+1) != '/') {
err("parse ip failed. line: %s\n", line);
return -1;
}
p += 2;//更新游标位置
q = p;
//跳过ip地址
while (isgraph(*q) && *q != ':' && *q != '/') q++;//检查输入参数是否为小写英文字母，或者输入参数为":"
if (*q == ':') {//检查':'符号
//rtsp://192.168.0.102:554/live/chn0000 RTSP/1.0
//这里播放器在请求报文uri的ip地址后面，根据rtsp协议类型，自动加入了端口号信息
if (sscanf(q + 1, "%u", &tmp) != 1) {//取得端口号
err("parse uri port failed. line: %s\n", line);
return -1;
}
uri->port = tmp;//传递端口号
}
tmp = q - p;//取得uri中的ip地址长度
if (tmp > sizeof(uri->ipaddr) - 1)
tmp = sizeof(uri->ipaddr) - 1;
memcpy(uri->ipaddr, p, tmp);//取得uri ip地址
uri->ipaddr[tmp] = 0;//末尾置0
//游标跳过端口号
while (isgraph(*q) && *q != '/') q++;
if (*q != '/')
return (q - line);
p = q;
//检查输入参数是否为小写英文字母，或者输入参数为":"
while (isgraph(*q)) q++;//更新游标位置
tmp = q - p;
if (tmp > sizeof(uri->abspath) - 1)
tmp = sizeof(uri->abspath) - 1;
memcpy(uri->abspath, p, tmp);//取得资源绝对路径
uri->abspath[tmp] = 0;//末尾置0
return (q - line);
}
首先，我们仍然通过rtsp_msg_str2int函数返回rtsp传输方式字段。在初始化url包含的ip地址、端口号及资源路径后，接着通过不断检查报文中的特殊符号更新指针位置，然后将对应的报文内容复制到对应的数据结构中，下面给出调试模式下一些关键数据的结果。
因为请求行中并没有包含端口号信息，因此这里的端口号解析结果为0。
有了url解析函数，我们就可以在请求行解析函数中继续对url字段进行解析了，在指针跳过空格后，进入rtsp_msg_parse_uri函数进行url的解析。
//对请求报文请求行数据进行解析，并保存到rtsp_msg_s结构对象中
static int rtsp_msg_parse_startline(rtsp_msg_s *msg, const char *line) {
const char *p = line;//传递待解析数据指针
int ret;//操作结果
//将输入的header一行内容与rtsp各种相关操作类型名进行比对，返回匹配到的类型名长度
ret = rtsp_msg_str2int(rtsp_msg_method_tbl, ARRAY_SIZE(rtsp_msg_method_tbl), p);//匹配rtsp请求报文类型
if (ret != RTSP_MSG_METHOD_BUTT) {//检查返回请求报文类型，是否匹配到rtsp_msg_method_tbl中的某个类型
msg->type = RTSP_MSG_TYPE_REQUEST;//将报文类型置为请求报文类型
msg->hdrs.startline.reqline.method = ret;//指定请求类型
while (isgraph(*p)) p++;//检测空格，指针跳过请求方法名
p++;//next field，指针跳过请求方法后的空格，准备开始解析请求url
//解析请求报文uri资源信息，包括uri中的ip地址，端口号及资源绝对路径，并保存到rtsp_msg_uri_s对象中
ret = rtsp_msg_parse_uri(p, &msg->hdrs.startline.reqline.uri);
if (ret <= 0)//检查操作结果
return -1;
while (isgraph(*p)) p++; p++; //next field，检测空格，指针跳过url及紧随其后的空格
//匹配rtsp请求报文中的版本号信息
ret = rtsp_msg_str2int(rtsp_msg_version_tbl, ARRAY_SIZE(rtsp_msg_version_tbl), p);
if (ret == RTSP_MSG_VERSION_BUTT) {//检查匹配结果，若未匹配到有效数据
err("parse version failed. line: %s\n", line);
return -1;
}
return 0;
}
小结
本篇为流媒体开发系列文章的第三篇，本次内容中，我们通过定位报文中空格回车换行符，截取请求行中"方法"、"URL"以及"版本"三个字段的报文数据，通过与一系列报文字段描述表进行比对，解析出了固定格式报文字段信息。
接着又通过检查报文中的":"等特殊字符，不断更新指针位置截取出url包含的信息。
在下一篇文章中，我们会讲述如果对报文首部字段进行解析，欢迎大家继续关注。
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