原创 实时传输协议（RTP）和实时控制协议（RTCP）

RTP是一种提供端对端传输服务的实时传输协议，用来支持在单目标广播和多目标广播网络服务中传输实时数据，而实时数据的传输则由RTCP协议来监视和控制。

RTP定义在RFC

使用RTP协议的应用程序运行在RTP之上，而执行RTP的程序运行在UDP的上层，目的是为了使用UDP的端口号和检查和。如图16-12所示，RTP可以看成是传输层的子层。由多媒体应用程序生成的声音和电视数据块被封装在RTP信息包中，每个RTP信息包被封装在UDP消息段中，然后再封装在IP数据包中。

图16-12 RTP是传输层上的协议

从应用开发人员的角度来看，可把RTP执行程序看成是应用程序的一部分，因为开发人员必需把RTP集成到应用程序中。在发送端，开发人员必需把执行RTP协议的程序写入到创建RTP信息包的应用程序中，然后应用程序把RTP信息包发送到UDP的套接接口(socket interface)，如图16-13所示；同样，在接收端，RTP信息包通过UDP套接接口输入到应用程序，因此开发人员必需把执行RTP协议的程序写入到从RTP信息包中抽出媒体数据的应用程序。

图16-13 RTP和UDP之间的接口

现以用RTP传输声音为例来说明它的工作过程。假设音源的声音是64 kb/s的PCM编码声音，并假设应用程序取20毫秒的编码数据为一个数据块(chunk)，即在一个数据块中有160个字节的声音数据。应用程序需要为这块声音数据添加RTP标题生成RTP信息包，这个标题包括声音数据的类型、顺序号和时间戳。然后RTP信息包被送到UDP套接接口，在那里再被封装在UDP信息包中。在接收端，应用程序从套接接口处接收RTP信息包，并从RTP信息包中抽出声音数据块，然后使用RTP信息包的标题域中的信息正确地译码和播放声音。

如果应用程序不使用专有的方案来提供有效载荷类型(payload type)、顺序号或者时间戳，而是使用标准的RTP协议，应用程序就更容易与其他的网络应用程序配合运行，这是大家都希望的事情。例如，如果有两个不同的公司都在开发因特网电话软件，他们都把RTP合并到他们的产品中，这样就有希望：使用不同公司电话软件的用户之间能够进行通信。

这里需要强调的是，RTP本身不提供任何机制来确保把数据及时递送到接收端或者确保其他的服务质量，它也不担保在递送过程中不丢失信息包或者防止信息包的次序不被打乱。的确，RTP的封装只是在系统端才能看到，中间的路由器并不区分那个IP数据报是运载RTP信息包的。

RTP允许给每个媒体源分配一个单独的RTP信息包流，例如，摄像机或者麦克风。例如，有两个团体参与的电视会议，这就可能打开4个信息包流：两台摄像机传送电视流和两个麦克风传送声音流。然而，许多流行的编码技术，包括MPEG-1和MPEG-2在编码过程中都把声音和电视图像捆绑在一起以形成单一的数据流，一个方向就生成一个RTP信息包流。

RTP信息包没有被限制只可应用于单目标广播，它们也可以在一对多(one-to-many)的多目标广播树或者在多对多(many-to-many)的多目标广播树上传送。例如，多对多的多目标广播，在这种应用场合下，所有发送端通常都把他们的RTP信息包流发送到具有相同多目标广播地址的多目标广播树上。

16.6.2 RTP信息包标题域

RTP标题由4个信息包标题域和其他域组成：有效载荷类型(payload type)域，顺序号(sequence number)域，时间戳(timestamp)域和同步源标识符(Synchronization Source Identifier)域等。RTP信息包的标题域的结构如下图所示：

Payload

Type
(有效载荷类型)

Sequence Number

(顺序号)

Timestamp

(时间戳)

Synchronization Source Identifier
(同步源标识符)

Miscellaneous Fields
(其他)

1. 有效载荷类型

RTP信息包中的有效载荷域(Payload Type Field)的长度为7位，因此RTP可支持128种不同的有效载荷类型。对于声音流，这个域用来指示声音使用的编码类型，例如PCM、自适应增量调制或线性预测编码等等。如果发送端在会话或者广播的中途决定改变编码方法，发送端可通过这个域来通知接收端。表16-01列出了目前RTP所能支持的声音有效载荷类型。

表16-01 目前RTP所能支持的声音有效载荷类型

对电视流，有效载荷类型可以用来指示电视编码的类型，例如motion JPEG, MPEG-1，MPEG-2或者H.231等等。发送端也可以在会话或者期间随时改变电视的编码方法。表16-02列出了目前RTP所能支持的某些电视有效载荷类型。

表16-02 目前RTP所能支持的声音有效载荷类型

2. 顺序号

顺序号(Sequence Number Field)域的长度为16位。每发送一个RTP信息包顺序号就加1，接收端可以用它来检查信息包是否有丢失以及按顺序号处理信息包。例如，接收端的应用程序接收到一个RTP信息包流，这个RTP信息包在顺序号86和89之间有一个间隔，接收端就知道信息包87和88已经丢失，并且采取措施来处理丢失的数据。

3. 时间戳

时间戳(Timestamp)域的长度为32字节。它反映RTP数据信息包中第一个字节的采样时刻(时间)。接收端可以利用这个时间戳来去除由网络引起的信息包的抖动，并且在接收端为播放提供同步功能。

4. 同步源标识符

同步源标识符(Synchronization Source Identifier，SSRC)域的长度为32位。它用来标识RTP信息包流的起源，在RTP会话或者期间的每个信息包流都有一个清楚的SSRC。SSRC不是发送端的IP地址，而是在新的信息包流开始时源端随机分配的一个号码。

16.6.3 实时传输控制协议

实时传输控制协议(Real-time Control Protocol，RTCP)也定义在1996年提出的RFC 1889中。多媒体网络应用把RTCP和RTP一起使用，尤其是在多目标广播中更具吸引力。当从一个或者多个发送端向多个接收端广播声音或者电视时，也就是在RTP会话期间，每个参与者周期性地向所有其他参与者发送RTCP控制信息包，如图16-14所示。RTCP用来监视服务质量和传送有关与会者的信息。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。

图16-14 每个参与者周期性地发送RTCP控制信息包

RTCP的主要功能是为应用程序提供会话质量或者广播性能质量的信息。每个RTCP信息包不封装声音数据或者电视数据，而是封装发送端和/或者接收端的统计报表。这些信息包括发送的信息包数目、丢失的信息包数目和信息包的抖动等情况，这些反馈信息对发送端、接收端或者网络管理员都是很有用的。RTCP规格没有指定应用程序应该使用这个反馈信息做什么，这完全取决于应用程序开发人员。例如，发送端可以根据反馈信息来修改传输速率，接收端可以根据反馈信息判断问题是本地的、区域性的还是全球性的，网络管理员也可以使用RTCP信息包中的信息来评估网络用于多目标广播的性能。

16.6.4 实时流放协议

实时流放协议(Real-Time Streaming Protocol，RTSP)是一个刚开始开发的协议，它的设想描述在RFC

播放的数据流被分成许多信息包，信息包的大小很适用于客户机和服务器之间的带宽。当客户机已经接收到足够多的信息包之后，用户软件就可开始播放一个信息包，同时对另一个信息包解压缩和接收第三个信息包。这样用户就不需要把整个媒体文件从服务器上下载之后就可立即播放。广播源可以是现场的数据流也可以是存储的数据流。

RTSP协议想要提供控制多种应用数据传送的功能，提供一种选择传送通道的方法，例如UDP, TCP, IP多目标广播通道，以及提供一种基于RTP协议的递送方法。正在设计的RTSP将工作在RTP的上层，用来控制和传送实时的内容。

RTSP能够与资源保留协议一起使用，用来设置和管理保留带宽的流式会话或者广播。

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