RTP/RTCP、TCP、UDP、RTMP、RTSP

 

OSI中的层	功能	TCP/IP协议族
应用层	文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端	TFTP,FTP,HTTP,SNMP,SMTP,DNS,RIP,Telnet
表示层	数据格式化，代码转换，数据加密	无
会话层	解除或建立与别的结点的联系	无
传输层	提供端对端的接口	TCP,UDP
网络层	为数据包选择路由	IP,ICMP,OSPF,BGP,IGMP,ARP,RARP
数据链路层	传输有地址的帧以及错误检测功能	SLIP,CSIP,PPP,MTU,ARP,RARP
物理层	以二进制的数据形式在物理媒体上传输数据	ISO2110,IEEE802,IEEE802.2

本文摘抄自：

https://www.cnblogs.com/imystr/p/4026639.html

http://blog.csdn.net/fireroll/article/details/50725183

一、RTP/RTCP协议

RTP协议　　

　　RTP全名是Real-time Transport Protocol（实时传输协议）。

　　它是IETF（国际互联网工程任务组：The Internet Engineering Task Force）提出的一个标准，对应的RFC文档为RFC3550（RFC1889为其过期版本）。RFC3550不仅定义了RTP，而且定义了配套的相关协议RTCP（Real-time Transport Control Protocol，即实时传输控制协议）。RTP用来为IP网上的语音、图像、传真等多种需要实时传输的多媒体数据提供端到端的实时传输服务。RTP为Internet上端到端的实时传输提供时间信息和流同步，但并不保证服务质量，服务质量由RTCP来提供。

　　RTP的应用环境

　　（1）简单的多播音频会议。语音通信通过一个多播地址和一对端口来实现。一个用于音频数据（RTP），另一个用于控制包（RTCP）。

　　（2）音频和视频会议。如果在一次会议中同时使用了音频和视频会议，这两种媒体将分别在不同的RTP会话中传送，每一个会话使用不同的传输地址（IP地址＋端口）。如果一个用户同时使用了两个会话，则每个会话对应的RTCP包都使用规范化名字CNAME（Canonical Name）。与会者可以根据RTCP包中的CNAME来获取相关联的音频和视频，然后根据RTCP包中的计时信息(Network time protocol)来实现音频和视频的同步。

　　（3）翻译器和混合器。翻译器和混合器都是RTP级的中继系统。翻译器用在通过IP多播不能直接到达的用户区，例如发送者和接收者之间存在防火墙。当与会者能接收的音频编码格式不一样，比如有一个与会者通过一条低速链路接入到高速会议，这时就要使用混合器。在进入音频数据格式需要变化的网络前，混合器将来自一个源或多个源的音频包进行重构，并把重构后的多个音频合并，采用另一种音频编码进行编码后，再转发这个新的RTP包。从一个混合器出来的所有数据包要用混合器作为它们的同步源（SSRC，见RTP的封装）来识别，可以通过贡献源列表（CSRC表，见RTP的封装）可以确认谈话者。

RTCP协议

　　实时传输控制协议(Real-time ControlProtocol，RTCP)与RTP共同定义在1996年提出的RFC 1889中，是和RTP一起工作的控制协议。RTCP单独运行在低层协议上，由低层协议提供数据与控制包的复用。在RTP会话期间，每个会话参与者周期性地向所有其他参与者发送RTCP控制信息包。对于RTP会话或者广播，通常使用单个多目标广播地址，属于这个会话的所有RTP和RTCP信息包都使用这个多目标广播地址，通过使用不同的端口号可把RTP信息包和RTCP信息包区分开来。

　　是实时传输协议（RTP）的一个姐妹协议。RTCP为RTP媒体流提供信道外（out-of-band）控制。RTCP本身并不传输数据，但和RTP一起协作将多媒体数据打包和发送。RTCP定期在流多媒体会话参加者之间传输控制数据。RTCP的主要功能是为RTP所提供的服务质量（Quality of Service）提供反馈。

　　RTCP执行下列四大功能：

　　(1) 主要是提供数据发布的质量反馈。RTCP是作为RTP传输协议的一部分，与其他传输协议的流和阻塞控制有关。反馈对自适应编码控制直接起作用，但IP多播经验表明，从发送者收到反馈对诊断发送错误是至关重要的。给所有参加者发送接收反馈报告允许问题观察者估计那些问题是局部的，还是全局的。诸如IP多播等发布机制使网络服务提供商之类的团体可能接收反馈信息，充当第三方监控者来诊断网络问题。反馈功能由RTCP发送者和接收者报告执行。

　　(2)RTCP带有称作规范名字(CNAME)的RTP源持久传输层标识。如发现冲突，或程序重新启动，既然SSRC标识可改变，接收者需要CNAME跟踪参加者。接收者也需要CNAME与相关RTP连接中给定的几个数据流联系。

　　(3)前两种功能要求所有参加者发送RTCP包，因此，为了RTP扩展到大规模数量，速率必须受到控制。让每个参加者给其他参加者发送控制包，就加大独立观察参加者数量。该数量用于计算包发送的速率。

　　(4)可选功能是传送最小连接控制信息，如辨识参加者。最可能用在“松散控制”连接，那里参加者自由进入或离开，没有成员控制或参数协调，RTCP充当通往所有参加者的方便通道，但不必支持应用的所有控制通讯要求。

　　在IP多播场合应用RTP时，前三个功能是必须的，推荐用于所有情形。RTP应用设计人员必须避免使用仅在单播模式下工作的机制，那将导致无法扩展规模。

二、RTP/RTCP与其他协议之间的关系

流媒体体系结构图

RTP协议与其他协议的关系

RTP、TCP、UDP都属于传输层协议；RTP也可以认为是介于应用层与传输层之间

　　从图中可以看出，RTP被划分在传输层，它建立在UDP上。同UDP协议一样，为了实现其实时传输功能，RTP也有固定的封装形式。RTP用来为端到端的实时传输提供时间信息和流同步，但并不保证服务质量。服务质量由RTCP来提供。

三、RTMP协议

　　RTMP(Real Time Messaging Protocol)实时消息传送协议，是Adobe Systems公司为Flash播放器和服务器之间音频、视频和数据传输开发的开放协议。

　　它有三种变种：
1)工作在TCP之上的明文协议，使用端口1935；
2)RTMPT封装在HTTP请求之中，可穿越防火墙；
3)RTMPS类似RTMPT，但使用的是HTTPS连接；
 　　 RTMP协议是被Flash用于对象,视频,音频的传输.这个协议建立在TCP协议或者轮询HTTP协议之上；
  　　RTMP协议就像一个用来装数据包的容器,这些数据既可以是AMF格式的数据,也可以是FLV中的视/音频数据；
  　　一个单一的连接可以通过不同的通道传输多路网络流.这些通道中的包都是按照固定大小的包传输的；

四、SRTP与SRTCP 协议

　　参考文档 RFC3711

　　安全实时传输协议（Secure Real-time Transport Protocol或SRTP）是在实时传输协议（Real-time Transport Protocol或RTP）基础上所定义的一个协议，旨在为单播和多播应用程序中的实时传输协议的数据提供加密、消息认证、完整性保证和重放保护。它是由David Oran（思科）和Rolf Blom（爱立信）开发的，并最早由IETF于2004年3月作为RFC3711发布。由于实时传输协议和可以被用来控制实时传输协议的会话的实时传输控制协议（RTP Control Protocol或RTCP）有着紧密的联系，安全实时传输协议同样也有一个伴生协议，它被称为安全实时传输控制协议（Secure RTCP或SRTCP）；安全实时传输控制协议为实时传输控制协议提供类似的与安全有关的特性，就像安全实时传输协议为实时传输协议提供的那些一样。

　　在使用实时传输协议或实时传输控制协议时，使不使用安全实时传输协议或安全实时传输控制协议是可选的；但即使使用了安全实时传输协议或安全实时传输控制协议，所有它们提供的特性（如加密和认证）也都是可选的，这些特性可以被独立地使用或禁用。唯一的例外是在使用安全实时传输控制协议时，必须要用到其消息认证特性。

五、RTSP协议

参考文档 RFC2326
　　实时流传输协议（Real Time Streaming Protocol）是用来控制声音或影像的多媒体串流协议，并允许同时多个串流需求控制，传输时所用的网络通讯协定并不在其定义的范围内，服务器端可以自行选择使用TCP或UDP来传送串流内容，它的语法和运作跟HTTP 1.1类似，但并不特别强调时间同步，所以比较能容忍网络延迟。而前面提到的允许同时多个串流需求控制（Multicast），除了可以降低服务器端的网络用量，更进而支持多方视讯会议（Video Conference）。因为与HTTP1.1的运作方式相似，所以代理服务器《Proxy》的快取功能《Cache》也同样适用于RTSP，并因RTSP具有重新导向功能，可视实际负载情况来转换提供服务的服务器，以避免过大的负载集中于同一服务器而造成延迟。

　　是由Real Networks和Netscape共同提出的。该协议定义了一对多应用程序如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。RTSP提供了一个可扩展框架，使实时数据，如音频与视频的受控、点播成为可能。数据源包括现场数据与存储在剪辑中的数据。
该协议目的在于控制多个数据发送连接，为选择发送通道，如UDP、多播UDP与TCP提供途径，并为选择基于RTP上发送机制提供方法。

RTSP和RTP的关系

　　RTP不象http和ftp可完整的下载整个影视文件，它是以固定的数据率在网络上发送数据，客户端也是按照这种速度观看影视文件，当影视画面播放过后，就不可以再重复播放，除非重新向服务器端要求数据。

　　RTSP与RTP最大的区别在于：RTSP是一种双向实时数据传输协议，它允许客户端向服务器端发送请求，如回放、快进、倒退等操作。

　　当然，RTSP可基于RTP来传送数据，还可以选择TCP、UDP、组播UDP等通道来发送数据，具有很好的扩展性。
它时一种类似与http协议的网络应用层协议。

RTP：实时传输协议（Real-time Transport Protocol）

　　RTP/RTCP是实际传输数据的协议；

　　RTP传输音频/视频数据，如果是PLAY，Server发送到Client端，如果是RECORD，可以由Client发送到Server整个RTP协议由两个密切相关的部分组成：RTP数据协议和RTP控制协议（即RTCP）；

　　RTCP：RTCP包括Sender Report和Receiver Report，用来进行音频/视频的同步以及其他用途，是一种控制协议；

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

　　RTSP的请求主要有DESCRIBE,SETUP,PLAY,PAUSE,TEARDOWN,OPTIONS等，顾名思义可以知道起对话和控制作用；

　　RTSP的对话过程中SETUP可以确定RTP/RTCP使用的端口，PLAY/PAUSE/TEARDOWN可以开始或者停止RTP的发送，等等；

六、TCP与UDP协议

TCP协议

　　TCP，全称Transfer Control Protocol，中文名为传输控制协议，它工作在OSI的传输层，提供面向连接的可靠传输服务。

　　TCP的工作主要是建立连接，然后从应用层程序中接收数据并进行传输。TCP采用虚电路连接方式进行工作，在发送数据前它需要在发送方和接收方建立一个连接，数据在发送出去后，发送方会等待接收方给出一个确认性的应答，否则发送方将认为此数据丢失，并重新发送此数据。

　　TCP报头

TCP报头总长最小为20个字节，其报头结构如下图所示；

　　比特0　　　　　　　　　　   比特15   比特16　　　　　　　      比特31

源端口（16）			目的端口（16）
序列号（32）
确认号（32）
TCP偏移量（4）	保留（6）	标志（6）	窗口（16）
校验和（16）			紧急（16）
选项（0或32）
数据（可变）

源端口：指定了发送端的端口

目的端口：指定了接受端的端口号

序号：指明了段在即将传输的段序列中的位置

确认号：规定成功收到段的序列号，确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号

TCP偏移量：指定了段头的长度。段头的长度取决与段头选项字段中设置的选项

保留：指定了一个保留字段，以备将来使用

标志：SYN、ACK、PSH、RST、URG、FIN

      SYN： 表示同步

      ACK： 表示确认

      PSH： 表示尽快的将数据送往接收进程

      RST： 表示复位连接

      URG： 表示紧急指针

      FIN： 表示发送方完成数据发送

窗口：指定关于发送端能传输的下一段的大小的指令

校验和：校验和包含TCP段头和数据部分，用来校验段头和数据部分的可靠性

紧急：指明段中包含紧急信息，只有当U R G标志置1时紧急指针才有效

选项：指定了公认的段大小，时间戳，选项字段的末端，以及指定了选项字段的边界选项

TCP工作原理

TCP连接建立：TCP的连接建立过程又称为TCP三次握手。首先发送方主机向接收方主机发起一个建立连接的同步（SYN）请求；接收方主机在收到这个请求后向送方主机回复一个同步/确认（SYN/ACK）应答；发送方主机收到此包后再向接收方主机发送一个确认（ACK），此时TCP连接成功建立；

TCP连接关闭：发送方主机和目的主机建立TCP连接并完成数据传输后，会发送一个将结束标记置1的数据包，以关闭这个TCP连接，并同时释放该连接占用的缓冲区空间；    TCP重置：TCP允许在传输的过程中突然中断连接，这称为TCP重置；

TCP数据排序和确认：TCP是一种可靠传输的协议，它在传输的过程中使用序列号和确认号来跟踪数据的接收情况；

TCP重传：在TCP的传输过程中，如果在重传超时时间内没有收到接收方主机对某数据包的确认回复，发送方主机就认为此数据包丢失，并再次发送这个数据包给接收方，这称为TCP重传；

TCP延迟确认：TCP并不总是在接收到数据后立即对其进行确认，它允许主机在接收数据的同时发送自己的确认信息给对方。

TCP数据保护（校验和）：TCP是可靠传输的协议，它提供校验和计算来实现数据在传输过程中的完整性。

UDP协议

　　UDP协议是英文UserDatagramProtocol的缩写，即用户数据报协议，主要用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。UDP协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但是即使是在今天，UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。 
　　与我们所熟知的TCP（传输控制协议）协议一样，UDP协议直接位于IP（网际协议）协议的顶层。根据OSI（开放系统互连）参考模型，UDP和TCP都属于传输层协议。 
　　UDP协议的主要作用是将网络数据流量压缩成数据报的形式。一个典型的数据报就是一个二进制数据的传输单位。每一个数据报的前8个字节用来包含报头信息，剩余字节则用来包含具体的传输数据。

七、RTP/RTCP、RTMP、TCP、UDP协议对比

　　TCP为点对点的协议，这意味着各个客户需要分开客户机/服务器链接，因而无法在网络级实现对多个客户机的数据广播。如果有一个数据流必须同时被传送到多个客户机，服务器必须传送数据流的副本到各个客户机，TCP能够根据网络带宽和拥挤程度动态地调节传送速度并重新发送丢失的数据包，这样虽然保证了数据传输的可靠性，但是对服务器资源耗费较大，在数据流大的场合难以保证数据流传输的实时性。

　　UDP为不可靠传输协议，在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度，计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段；UDP协议不需要维护连接状态，也不认为每个数据包都必须到达接受端，因此网络负荷比TCP小，传输速度也要比TCP快；但在网络越拥挤时，越有更多的数据包丢失。

　　UDP和TCP协议的主要区别是两者在如何实现信息的可靠传递方面不同。TCP协议中包含了专门的传递保证机制，当数据接收方收到发送方传来的信息时，会自动向发送方发出确认消息；发送方只有在接收到该确认消息之后才继续传送其它信息，否则将一直等待直到收到确认信息为止。

　　所以TCP比UDP多了建立连接的时间。相对UDP而言，TCP具有更高的安全性和可靠性。TCP协议传输的大小不限制，一旦连接被建立，双方可以按照一定的格式传输大量的数据，而UDP是一个不可靠的协议，大小有限制，每次不能超过64K。

　　相对于TCP协议，UDP协议的另外一个不同之处在于如何接收突法性的多个数据报。不同于TCP，UDP并不能确保数据的发送和接收顺序。

　　RTP位于UDP之上，UDP虽然没有TCP那么可靠，并且无法保证实时业务的服务质量，需要RTCP实时监控数据传输和服务质量，但是，由于UDP的传输时延低于TCP，能与视频和音频很好匹配。因此，在实际应用中，RTP/RTCP/UDP用于音频/视频媒体，而TCP用于数据和控制信令的传输。

三者的性能对比见表。

协议名称	复杂性	连接建 立时间	可靠性	是否确保数据报发送和接受顺序	实时性	适用范围	是否支持组播
RTP/RTCP	低	少	低	否	是	实时音视 频媒体传输	支持
TCP	高	多	高	是	否	数据和控制信令传输	不支持
UDP	低	少	低	否	否	音视频媒体传输	支持

　　RTMP协议是一个专门为高效传输视频，音频和数据而设计的协议。它通过建立一个二进制TCP连接或者连接HTTP隧道实现实时的视频和声音传输。

　　RTMP比传统媒介服务器流出的媒介协议支持更多。它支持可能包含声音，影像和脚本数据从服务器到客户和从客户到服务器多条线路的动态传输。RTMP对声音、影像和脚本数据分别处理。

　　声音和视频数据被分开地缓冲在服务器中。如果声音数据在声音缓冲器中达到某一极限，所有在缓冲器中的数据将被丢掉，并且最近到达的数据被允许开始收集在缓冲中并被送到各个客户。视频数据被以相似的方式处理，不同是当新的关键帧到达时，缓冲器中数据才被清除。在丢掉旧的帧数据时，如果发现客户端的数据有误，则将新旧两个不同的帧进行拟合。

　　RTMP对数据给予不同的优先级别。在实时交谈中，声音是最重要的，影像给予低优先级，而脚本数据被给予的优先权介于声音和影像中间。

　　RTMP协议可以创建多个数据流，但是每个数据流只能有一个方向。使用RTMP可以构建这样的一个系统，客户端可以同时与RTMP服务器和应用服务器进行交互，使得服务端的负荷得以分散，虽然在这种改进的系统结构中，RTMP服务器的性能要求比较高。

八、其他协议

　　HTTP协议，全称HyperText Transfer Protocol，中文名为超文本传输协议；

　　MMS协议，全称Microsoft Media Server Protocol，中文名为微软媒体服务器协议；

　　HLS协议，全称HTTP Live Streaming， 是苹果公司(Apple Inc.)实现的基于HTTP的流媒体传输协议；