流媒体协议--6:RTSP、RTMP、HLS区别与联系

1.RTSP、RTMP、HLS协议介绍

1.1 RTSP介绍

  RTSP(Real-Time Stream Protocol)协议是一个基于文本的多媒体播放控制协议,属于应用层。RTSP以客户端方式工作,对流媒体提供播放、暂停、后退、前进等操作。RTSP作为一个应用层协议,它主要用来控制具有实时特性的数据的发送,但其本身并不用于传送流媒体数据,而必须依赖下层传输协议(如RTP/RTCP)所提供的服务来完成流媒体数据的传送。RTSP负责定义具体的控制信息、操作方法、状态码,以及描述与RTP之间的交互操作。RTSP媒体服务协议框架如下:

image.png

  RTSP传输的一般是TS、MP4格式的流,其传输一般需要2~3个通道,命令和数据通道分离。使用RTSP协议传输流媒体数据需要有专门的媒体播放器和媒体服务器,也就是需要支持RTSP协议的客户端和服务器。

image.png

  RTSP请求建立:

image.png

1.2 RTMP介绍

  RTMP协议,它是由Adobe公司提出的一种应用层的协议,用来解决多媒体数据传输流的多路复用(Multiplexing)和分包(packetizing)的问题。RTMP协议一般传输的是flv,f4v格式流,RTMP在一个通道上传输命令和数据。

  RTMP协议是应用层协议,是要靠底层可靠的传输层协议(通常是TCP)来保证信息传输的可靠性的。在基于传输层协议的链接建立完成后,RTMP协议也要客户端和服务器通过“握手”来建立基于传输层链接之上的RTMP链接。

  播放一个RTMP协议的流媒体需要经过以下几个步骤:握手,建立连接,建立流,播放。

(1)握手

  • 握手开始于客户端发送C0、C1块。服务器收到C0或C1后发送S0和S1。

  • 当客户端收齐S0和S1后,开始发送C2。当服务器收齐C0和C1后,开始发送S2。

  • 当客户端和服务器分别收到S2和C2后,握手完成。

| client | Server |
|------C0+C1----->|
|<---S0+S1+S2-----|
|-------C2------->|

(2)建立网络连接(NetConnection)

  • 客户端发送命令消息中的“连接”(connect)到服务器,请求与一个服务应用实例建立连接。

  • 服务器接收到连接命令消息后,发送确认窗口大小(Window Acknowledgement Size)协议消息到客户端,同时连接到连接命令中提到的应用程序。

  • 服务器发送设置带宽协议消息到客户端。

  • 客户端处理设置带宽协议消息后,发送确认窗口大小(Window Acknowledgement Size)协议消息到服务器端。

  • 服务器发送用户控制消息中的“流开始”(Stream Begin)消息到客户端。

  • 服务器发送命令消息中的“结果”(_result),通知客户端连接的状态。

(3)建立网络流(NetStream)

  • 客户端发送命令消息中的“创建流”(createStream)命令到服务器端。

  • 服务器端接收到“创建流”命令后,发送命令消息中的“结果”(_result),通知客户端流的状态。

(4)播放(Play)

  • 客户端发送命令消息中的“播放”(play)命令到服务器。

  • 接收到播放命令后,服务器发送设置块大小(ChunkSize)协议消息。

  • 服务器发送用户控制消息中的“streambegin”,告知客户端流ID。

  • 播放命令成功的话,服务器发送命令消息中的“响应状态” NetStream.Play.Start & NetStream.Play.reset,告知客户端“播放”命令执行成功。

  • 在此之后服务器发送客户端要播放的音频和视频数据。

1.3 HLS介绍

  HLS 全称是 HTTP Live Streaming,是一个由 Apple 公司实现的基于 HTTP 的媒体流传输协议。通过将整条流切割成一个小的可以通过 HTTP 下载的媒体文件,然后提供一个配套的媒体列表文件,提供给客户端,让客户端顺序地拉取这些媒体文件播放,来实现看上去是在播放一条流的效果。.m3u8文件就是基于m3u8协议,存放视频流元数据的文件。

  每一个.m3u8文件,分别对应若干个ts文件,这些ts文件才是真正存放视频的数据,m3u8文件只是存放了一些ts文件的配置信息和相关路径,当视频播放时,.m3u8 是动态改变的,video 标签会解析这个文件,并找到对应的 ts 文件来播放。

#EXTM3U m3u文件头
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE 第一个TS分片的序列号
#EXT-X-TARGETDURATION 每个分片TS的最大的时长
#EXT-X-ALLOW-CACHE 是否允许cache
#EXT-X-ENDLIST m3u8文件结束符
#EXTINF 指定每个媒体段(ts)的持续时间(秒),仅对其后面的URI有效

2.RTSP、RTMP、HLS对比

image.png
  • HLS:HTTP Live Streaming,苹果公司提出的流媒体协议,直接把流媒体切片成一段段,信息保存到 m3u 列表文件中,可以将不同速率的版本切成相应的片。播放器可以直接使用 HTTP 协议请求流数据,可以在不同速率的版本间自由切换,实现无缝播放,省去使用其他协议的烦恼。缺点是延迟大小受切片大小影响,不适合直播,适合视频点播。

  • RTSP:实时流传输协议,基于文本的多媒体播放控制协议。RTSP 定义流格式,流数据经由 RTP 传输。RTSP 实时效果非常好,适合视频聊天、视频监控等方向。

  • RTMP:实时消息传输协议,用来解决多媒体数据传输流的多路复用(Multiplexing)和分包(packetizing)的问题,优势在于低延迟,稳定性高,支持所有摄像头格式,浏览器加载 Flash 插件就可以直接播放。

3.总结

  HLS延迟大,适合视频点播;RTSP 虽然实时性最好,但是实现复杂,适合视频聊天和视频监控;RTMP 强在浏览器支持好,加载Flash 插件后就能直接播放,所以非常火,相反在浏览器里播放 RTSP 就很困难了。

  理论上RTSP/ RTMP/HLS都可以做直播和点播,但一般做直播用RTSP或RTMP,做点播用HLS。做视频会议的时候原来用SIP协议,现在基本上被RTMP协议取代了。

4.参考资料

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