RTMP网络连接分析

RTMP_Connect

librtmp用RTMP_Connect这个方法建立网络连接，网络连接代表了服务端应用程序和客户端之间基本的连通关系。 在RTMP_ParseURL方法中， 可以通过传入的url解出来host、port、application
用解出来的host和port建立socket，然后做一些rtmp握手之类的工作。

int
RTMP_Connect(RTMP *r, RTMPPacket *cp)
{
    struct sockaddr_in service;
    if (!r->Link.hostname.av_len)
        return FALSE;

    memset(&service, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
    service.sin_family = AF_INET;
    RTMP_Log(RTMP_LOGDEBUG, "Link.sockport = %d", r->Link.sockshost);
    if (r->Link.socksport) {
        /* Connect via SOCKS */
        if (!add_addr_info(&service, &r->Link.sockshost, r->Link.socksport))
            return FALSE;
    } else {
        RTMP_Log(RTMP_LOGDEBUG, "hostname: %s, port = %d\n", r->Link.hostname.av_val, r->Link.port);
        /* Connect directly */
        if (!add_addr_info(&service, &r->Link.hostname, r->Link.port))
            return FALSE;
    }

    // 创建socket， 设置一些参数， 接收数据超时时间，禁用Nagle算法 
    if (!RTMP_Connect0(r, (struct sockaddr *)&service))
        return FALSE;

    r->m_bSendCounter = TRUE;

    return RTMP_Connect1(r, cp);
}

RTMP_Connect0

RTMP_Connect0方法中主要就是创建tcp socket， 然后连接服务器， 设置超时， 禁用Nagle算法

int
RTMP_Connect0(RTMP *r, struct sockaddr * service)
{
    int on = 1;
    r->m_sb.sb_timedout = FALSE;
    r->m_pausing = 0;
    r->m_fDuration = 0.0;

    r->m_sb.sb_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    if (r->m_sb.sb_socket != -1) {
        if (connect(r->m_sb.sb_socket, service, sizeof(struct sockaddr)) < 0) {
            int err = GetSockError();
            RTMP_Log(RTMP_LOGERROR, "%s, failed to connect socket. %d (%s)",
            __FUNCTION__, err, strerror(err));
            RTMP_Close(r);
            return FALSE;
        }

        if (r->Link.socksport) {
            RTMP_Log(RTMP_LOGDEBUG, "%s ... SOCKS negotiation", __FUNCTION__);
            if (!SocksNegotiate(r)) {
                RTMP_Log(RTMP_LOGERROR, "%s, SOCKS negotiation failed.", __FUNCTION__);
                RTMP_Close(r);
                return FALSE;
            }
        }
    } else {
        RTMP_Log(RTMP_LOGERROR, "%s, failed to create socket. Error: %d", __FUNCTION__,
        GetSockError());
        return FALSE;
    }

    /* set timeout */
    {
        SET_RCVTIMEO(tv, r->Link.timeout);
        if (setsockopt
        (r->m_sb.sb_socket, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char *)&tv, sizeof(tv))) {
            RTMP_Log(RTMP_LOGERROR, "%s, Setting socket timeout to %ds failed!",
            __FUNCTION__, r->Link.timeout);
        }
    }
    // 禁用Nagle算法， 保证了数据实时性
    setsockopt(r->m_sb.sb_socket, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (char *) &on, sizeof(on));

    // @remark debug info by http://github.com/ossrs/srs
    _srs_state = 2;

    return TRUE;
}

RTMP_Connect1

RTMP_Connect1主要包括握手(HandShake)，还有向服务器发送连接命令(SendConnectPacket)

int
RTMP_Connect1(RTMP *r, RTMPPacket *cp)
{
    if (r->Link.protocol & RTMP_FEATURE_SSL) {
#if defined(CRYPTO) && !defined(NO_SSL)
        TLS_client(RTMP_TLS_ctx, r->m_sb.sb_ssl);
        TLS_setfd(r->m_sb.sb_ssl, r->m_sb.sb_socket);
        if (TLS_connect(r->m_sb.sb_ssl) < 0) {
            RTMP_Log(RTMP_LOGERROR, "%s, TLS_Connect failed", __FUNCTION__);
            RTMP_Close(r);
            return FALSE;
        }
#else
        RTMP_Log(RTMP_LOGERROR, "%s, no SSL/TLS support", __FUNCTION__);
        RTMP_Close(r);
        return FALSE;

#endif
    }
    RTMP_Log(RTMP_LOGDEBUG, "Link.protocal: %d", r->Link.protocol);
    if (r->Link.protocol & RTMP_FEATURE_HTTP) {
        r->m_msgCounter = 1;
        r->m_clientID.av_val = NULL;
        r->m_clientID.av_len = 0;
        HTTP_Post(r, RTMPT_OPEN, "", 1);
        if (HTTP_read(r, 1) != 0) {
            r->m_msgCounter = 0;
            RTMP_Log(RTMP_LOGDEBUG, "%s, Could not connect for handshake", __FUNCTION__);
            RTMP_Close(r);
            return 0;
        }
        r->m_msgCounter = 0;
    }
    RTMP_Log(RTMP_LOGDEBUG, "%s, ... connected, handshaking", __FUNCTION__);
    if (!HandShake(r, TRUE)) {
        RTMP_Log(RTMP_LOGERROR, "%s, handshake failed.", __FUNCTION__);
        RTMP_Close(r);
        return FALSE;
    }
    RTMP_Log(RTMP_LOGDEBUG, "%s, handshaked", __FUNCTION__);

    if (!SendConnectPacket(r, cp)) {
        RTMP_Log(RTMP_LOGERROR, "%s, RTMP connect failed.", __FUNCTION__);
        RTMP_Close(r);
        return FALSE;
    }
    return TRUE;
}

HandShake

一个RTMP连接以握手开始， RTMP的握手不同以其他协议：RTMP握手由三个固定长度的块组成，而不像其他协议一样带有报头的可变长度的块。客户端和服务端各自发送三块数据，

  • 客户端：C0、C1、C2
  • 服务端：S0、S1、S2

下面时librtmp中对于握手的处理

static int
HandShake(RTMP *r, int FP9HandShake)
{
    int i;
    uint32_t uptime, suptime;
    int bMatch;
    char type;
    char clientbuf[RTMP_SIG_SIZE + 1], *clientsig = clientbuf + 1;
    char serversig[RTMP_SIG_SIZE];

    clientbuf[0] = 0x03;        /* not encrypted */

    uptime = htonl(RTMP_GetTime());
    memcpy(clientsig, &uptime, 4);

    memset(&clientsig[4], 0, 4);

#ifdef _DEBUG
    for (i = 8; i < RTMP_SIG_SIZE; i++)
        clientsig[i] = 0xff;
#else
    for (i = 8; i < RTMP_SIG_SIZE; i++)
        clientsig[i] = (char)(rand() % 256);
#endif
    // 发送C0、C1数据块
    if (!WriteN(r, clientbuf, RTMP_SIG_SIZE + 1))
        return FALSE;

    /* 接收S0块 */
    if (ReadN(r, &type, 1) != 1)    /* 0x03 or 0x06 */
        return FALSE;

    RTMP_Log(RTMP_LOGDEBUG, "%s: Type Answer   : %02X", __FUNCTION__, type);

    if (type != clientbuf[0])
        RTMP_Log(RTMP_LOGWARNING, "%s: Type mismatch: client sent %d, server answered %d",
                 __FUNCTION__, clientbuf[0], type);
    /* 接收S1块 */
    if (ReadN(r, serversig, RTMP_SIG_SIZE) != RTMP_SIG_SIZE)
        return FALSE;

    /* decode server response */

    memcpy(&suptime, serversig, 4);
    suptime = ntohl(suptime);

    RTMP_Log(RTMP_LOGDEBUG, "%s: Server Uptime : %d", __FUNCTION__, suptime);
    RTMP_Log(RTMP_LOGDEBUG, "%s: FMS Version   : %d.%d.%d.%d", __FUNCTION__,
             serversig[4], serversig[5], serversig[6], serversig[7]);

    /* 2nd part of handshake 发送C2块*/
    if (!WriteN(r, serversig, RTMP_SIG_SIZE))
        return FALSE;

    /* 接收S2块 */
    if (ReadN(r, serversig, RTMP_SIG_SIZE) != RTMP_SIG_SIZE)
        return FALSE;

    bMatch = (memcmp(serversig, clientsig, RTMP_SIG_SIZE) == 0);
    if (!bMatch) {
        RTMP_Log(RTMP_LOGWARNING, "%s, client signature does not match!", __FUNCTION__);
    }
    return TRUE;
}

握手顺序

握手的顺序大致可以描述如下

  • 客户端首先发送C0和C1块
  • 服务端接收到C0或C1块之后，向客户端发送S0和S1块
  • 客户端相继接收数据， 直到接收到S1数据块之后， 再服务端发送C2块
  • 服务端必须等待接收到C1块之后才能发送S2块
  • 客户端必须等待接收到S2块才能发送其他数据
  • 服务端必须等待接收到C1块才能发送其他数据

握手数据块格式

下面介绍一下C0、C1、C2和S0、S1、S2数据块的格式。

C0和S0数据块格式

C0和S0块都是一个单一的八位字节，以一个单独的八位整形域进行处理。

 0 1 2 3 4 5 6 7 
+-+-+-+-+-+-+-+-+
|    version    |
+-+-+-+-+-+-+-+-+
C1和S1的格式

C1和S1的数据包的长度为1536字节， 包括以下字段

 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                            time(4 bytes)                      |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                            zero(4 bytes)                      |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                            random bytes                       |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                            random bytes                       |
|                              (const)                          |
|                                ...                            |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  • Time(四个字节)：这个字段包括了一个timestamp, 用于本终端发送的所有后续块的时间起点。这个值可以时0或者一些任意值。
  • Zero(四个字节)：这个字段必须时0
  • Random data(四个字节)：这个字段可以包含任意值
C2和S2的格式

C2和S2数据包长度都是1536字节， 基本上就是S1和C1的副本， 包含以下字段：

 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                            time(4 bytes)                      |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                            time2(4 bytes)                     |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                            random echo                        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                            random echo                        |
|                              (const)                          |
|                                ...                            |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  • Time(四个字节)：这个字段必须包含终端在S1(给C2)或者C1(给S2)发的timestamp
  • Time2(四个字节)：这个字段必须包含终端先前发出数据包(S1或者C1)timestamp
  • Random data(四个字节)：这个字段必须包含终端发出的S1(给C2)或者S2(给C1)的随机数。

SendConnectPacket

SendConnectPacket方法的作用是客户端发送connect命令到服务器端来请求连接到一个服务器应用的实例

connect命令结构如下：

字段名 类型 描述
Command Name 字符串 命令的名字，这里是connect
Transaction ID 数字 总是设置为1
Command Object 对象 具有名值对的命令信息对象
Optional User Arguments 对象 任意可选对象

任意可选对象里面是相当与是一些用户参数， app、 flashver、swfUrl等

下面是librtmp中的连接代码

static int
SendConnectPacket(RTMP *r, RTMPPacket *cp)
{
    RTMPPacket packet;
    char pbuf[4096], *pend = pbuf + sizeof(pbuf);
    char *enc;

    if (cp)
        return RTMP_SendPacket(r, cp, TRUE);

    packet.m_nChannel = 0x03;   /* control channel (invoke) */
    packet.m_headerType = RTMP_PACKET_SIZE_LARGE;
    packet.m_packetType = RTMP_PACKET_TYPE_INVOKE;
    packet.m_nTimeStamp = 0;
    packet.m_nInfoField2 = 0;
    packet.m_hasAbsTimestamp = 0;
    packet.m_body = pbuf + RTMP_MAX_HEADER_SIZE;

    enc = packet.m_body;
    enc = AMF_EncodeString(enc, pend, &av_connect);
    enc = AMF_EncodeNumber(enc, pend, ++r->m_numInvokes);
    *enc++ = AMF_OBJECT;

    enc = AMF_EncodeNamedString(enc, pend, &av_app, &r->Link.app);
    if (!enc)
        return FALSE;
    if (r->Link.protocol & RTMP_FEATURE_WRITE) {
        enc = AMF_EncodeNamedString(enc, pend, &av_type, &av_nonprivate);
        if (!enc)
            return FALSE;
    }
    if (r->Link.flashVer.av_len) {
        enc = AMF_EncodeNamedString(enc, pend, &av_flashVer, &r->Link.flashVer);
        if (!enc)
            return FALSE;
    }
    if (r->Link.swfUrl.av_len) {
        enc = AMF_EncodeNamedString(enc, pend, &av_swfUrl, &r->Link.swfUrl);
        if (!enc)
            return FALSE;
    }
    if (r->Link.tcUrl.av_len) {
        enc = AMF_EncodeNamedString(enc, pend, &av_tcUrl, &r->Link.tcUrl);
        if (!enc)
            return FALSE;
    }
    if (!(r->Link.protocol & RTMP_FEATURE_WRITE)) {
        enc = AMF_EncodeNamedBoolean(enc, pend, &av_fpad, FALSE);
        if (!enc)
            return FALSE;
        enc = AMF_EncodeNamedNumber(enc, pend, &av_capabilities, 15.0);
        if (!enc)
            return FALSE;
        enc = AMF_EncodeNamedNumber(enc, pend, &av_audioCodecs, r->m_fAudioCodecs);
        if (!enc)
            return FALSE;
        enc = AMF_EncodeNamedNumber(enc, pend, &av_videoCodecs, r->m_fVideoCodecs);
        if (!enc)
            return FALSE;
        enc = AMF_EncodeNamedNumber(enc, pend, &av_videoFunction, 1.0);
        if (!enc)
            return FALSE;
        if (r->Link.pageUrl.av_len) {
            enc = AMF_EncodeNamedString(enc, pend, &av_pageUrl, &r->Link.pageUrl);
            if (!enc)
                return FALSE;
        }
    }
    if (r->m_fEncoding != 0.0 || r->m_bSendEncoding) {
        /* AMF0, AMF3 not fully supported yet */
        enc = AMF_EncodeNamedNumber(enc, pend, &av_objectEncoding, r->m_fEncoding);
        if (!enc)
            return FALSE;
    }
    if (enc + 3 >= pend)
        return FALSE;
    *enc++ = 0;
    *enc++ = 0;         /* end of object - 0x00 0x00 0x09 */
    *enc++ = AMF_OBJECT_END;

    /* add auth string */
    if (r->Link.auth.av_len) {
        enc = AMF_EncodeBoolean(enc, pend, r->Link.lFlags & RTMP_LF_AUTH);
        if (!enc)
            return FALSE;
        enc = AMF_EncodeString(enc, pend, &r->Link.auth);
        if (!enc)
            return FALSE;
    }
    if (r->Link.extras.o_num) {
        int i;
        for (i = 0; i < r->Link.extras.o_num; i++) {
            enc = AMFProp_Encode(&r->Link.extras.o_props[i], enc, pend);
            if (!enc)
                return FALSE;
        }
    }
    packet.m_nBodySize = enc - packet.m_body;

    return RTMP_SendPacket(r, &packet, TRUE);
}
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