hvs-003ip监控系统之协议基础

1IP监控系统之协议基础 ISSUE3.5 浙江宇视科技有限公司，

2引入

IP监控系统中使用了那些标准协议？

这些协议使用在监控系统的哪些处理过程中？这些协

议是如何工作的？

3课程目标

学习完本课程，您应该能够：

熟悉IP监控系统中的协议

掌握SIP、SNMP、ONVIF等协议的

原理和运行机制

4目录

IP监控系统协议概述

SIP&SDP

SNMP

RTP&TS&PS

iSCSI

RTSP

ONVIF

音视频编解码协议H.264/MPEG编码

SNMP管理

SIP业务控制 H.264/MPEG解码 IP摄像机 控制流 实时流 存储流和回放流

查询/返回结果IP监控系统协议组件

RTSP

URL查询/

返回结果

RTSP请求/回复

RTSP

URL

RTP/TS回放流

iSCSI检索/回放

SIP业务控制RTP/TS实时视频流

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SIP&SDP

SNMP

RTP&TS&PS

iSCSI

RTSP

ONVIF

音视频编解码协议目录

SIP&SDP简介SIP是应用层的会话控制协议，用于创建、修改和释放一个或多个参与者参加的会话SIP协议采用基于文本格式的客户/服务器模式SIP的基本功能包含用户定位用户能力协商用户可用性确定会话建立会话管理SDP是会话描述协议，用于为SIP、RTSP、HTTP等协议描述会话信息SIP网络组件Redirect

ServerProxy

Server LocationServer UserAgent

Register

Server

User

Agent

SIP消息SIP消息分为Request消息和Response消息两类Request消息通过Request-Line中的Method来区分消息的类别Response消息通过Status-Line中的Status

Code来区分消息的类别

SIP消息举例——REGISTER请求消息REGISTER

SIP消息举例——INVITE请求消息INVITE

SIP消息举例——200

OK应答消息200

OK

SIP消息举例——BYE请求消息BYE

SIP消息举例——NOTIFY1请求消息NOTIFY1

SIP消息举例——NOTIFY2请求消息NOTIFY2

SIP消息举例——INFO请求消息INFO

SIP消息举例——MESSAGE请求消息MESSAGE

SIP注册过程注册时可以要求用户鉴权，用来确定用户身份的合法性401响应带回参与鉴权字段及计算好的验证字UA重新计算验证字，并将验证字放在新的注册请求中带给Register

ServerRegister

Server比较两次的验证字是否一致，来确定用户身份的合法性User

Agent

Register

Server

REGISTER401

unauthorized

REGISTER

200

OKSIP呼叫模式——直接呼叫主叫在INVITE消息中携带自己的SDP被叫在200

OK中携带自己的SDP双方经过三次握手，建立通话双方的媒体控制器通过对方带来的SDP信息进行媒体协商后建立媒体传输通道UAC TS

UAS

INVITE

100

Trying

180

Ringing200

OK

with

SDP

ACKSIP呼叫模式——代理呼叫呼叫通过ProxyServer完成User

AgentProxy

ServerUser

Agent INVITE INVITE 100Trying 100Trying 180Ringing 180Ringing 200OKwithSDP 200OKwithSDP ACK ACK TS

SIP呼叫模式——重定向呼叫User

AgentProxy

ServerUser

AgentProxy

Server TS

Redirect

ServerINVITE

200

OK

INVITE

302Moved

Temporarily

ACK

INVITE

200

OKINVITE200

OKACKACKACK

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音视频编解码协议目录

SNMP简介SNMP（Simple

Network

ManagementProtocol，简单网络管理协议）是对网络进行管理的一个框架，它提供一组基本的操作来监视和维护网络SNMP可以实现自动化管理并可以屏蔽不同设备的物理差异，实现对不同厂商产品的自动化管理SNMP包含SNMPv1、SNMPv2c和SNMPv3三个版本SNMP网络管理模型SNMP网络元素分为NMS和Agent两种Management

Station，网络管NMS（Network

理站）Agent是驻留在设备上的一个进程，负责接收、

处理来自NMS的请求报文Agent NMS

MIBGet/Set

requests

Get/Set

responsesand

TrapsMIB简介MIB（Management

Information

Base，管理信息库）指代理进程包含的、能够被管理进程进行查询和设置的所有信息的集合MIB是以树状结构进行存储的1address（1）

3

name（1）EC1101-HFinfo（2）

uptime（2）

300sAddress:Object

ID

=

1.1Object

Instance

=

1.1.0Value

of

Instance

=

3Name:Object

ID

=

1.2.1 ObjectInstance= ValueofInstance=EC1101-HF

SNMP操作-Get/GetNext/GetBulkGet操作用于获取一个或多个变量的值

get-request

get-responseGetNext操作用于获取下一MIB节点的实例名称和取值

get-next-request

get-responseGetBulk操作等价于多次执行GetNext操作SNMP操作-Set和TrapSet操作用于给一个已经存在的变量赋值或者在表中创建一个新的实例

set-request

set-responseTrap操作用于向指定的管理站报告某个事件的发生，Trap不需要确认 trap

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音视频编解码协议目录

RTP协议RTP（Real-Time

Transport

Protocol，实时传输协议）是一个传输层的、基于UDP的协议。RTP协议被用来为音视频等实时数据提供端到端的网络传输，传输的模型可以是单点传送或是多点传送。RTP协议是为支持实时业务而设计的，保证业务的接收和发送在很短时间内完成。RTP并不保证服务质量，也没有提供资源预留。可以通过控制协议RTCP的补充来实现大规模业务时对传输数据的监视功能。并通过RTCP提供一些控制和识别流的功能。

30RTP报文结构VPXCCMPTsequencenumbertimestampsynchronizationsource（SSRC）identifiercontributingsource（CSRC）identifierdata

V：版本P：填充标志X：扩展CC：贡献者计数M：标记PT：净荷类型前12个字节是每个RTP头都有的，CSRC字段只有当MIXER插入时才产生。RTP分组格式

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

1

2

3

4

5

6

7

8

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0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

1

2

32实际的RTP音频包RTP分组是由RTP的报文头和负载组成的

33RTCP简介RTP和RTCP包通过使用不同的端口号来区分，随着与会者的增加，每个与会者减少RTCP包的发送以限制流量。RTCP协议规定，源和目的之间需交换多媒体信息的报告报文。报告包含发送包的数目，丢失的数目，抖动间隔时间等信息。用来修正发送者的发送速率以及信息诊断。

34RTCP功能提供数据分发服务质量反馈，反馈功能主要通过“接受者报告”和“发送者报告”实现。提供RTP规范名，用来对同一源的不同的SSRC进行关联。确定RTCP分组发送速率和传输间隔，目前协议建议RTCP的传输间隔最小为5秒，且RTCP占用的会话带宽固定为5％；此外为了避免所有的终端在同一时间发送RTCP包，终端在加入会议后，其第一个RTCP会随机延迟0到1/2传输间隔。

TSMPEG-2

part

1定义了如何把多个流（video、audio、data）复用成一个节目（program），并同步解码输出。定义了传输流（Transport

Stream，TS）和节目流（Program

Stream，PS）。TS定义了一种类似于AVI/MP4/ASF的封装容器（Container

Format）。

TS、PS的生成打包器TS复用器PS复用器打包器视频编码器视频数据基本流

ES音频数据

基本流

ES音频编码器视频

PES音频

PES节目流

PS输出传送流

TS输出PES分组层TS、PS分组层TS、PS的区别 TS流与PS流的区别在于TS流的包结构是固定长度的，而 PS流的包结构是可变长度的。 PS流对误码率适应性比TS流低，因此，在信道环境较为恶 劣，传输误码较高时，一般采用TS码流；而在信道环境较 好，传输误码较低时，一般采用PS码流。 对PS流而言，每个PES包头含有PTS和DTS流识别码，用 于区别不同性质ES

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ONVIF

音视频编解码协议目录iSCSI概述 iSCSI由IBM，Cisco，HP发起，2003-2作为正式的IETF 标准。 Microsoft在2003年5月宣布正式支持iSCSI技术，并提供 iSCSIInitiator驱动程序。 iSCSI是基于IP协议的存储技术标准，是SCSI协议的一种， 主要由RFC3720描述。

iSCSI帧封装iSCSI

发送端将SCSI命令和数据封装到

TCP/IP

包中再通过网络转发，接收端收到

TCP/IP

包

之后，将其还原为SCSI命令和数据并执行。整个过程在用户看来，使用远端的存储设备就象访问本地的

SCSI设备一样。IP头TCP头iSCSI头SCSI命令和数据 网络层

传输层包含如何解析SCSI命令和数据

PhysicaliSCSI协议栈Initiator

SCSI

iSCSI

TCP

IP

linkTarget

SCSI

iSCSI

TCP

IP

link

iSCSI

InitiatoriSCSI

TargetiSCSI协议业务流程

iSCSI

数据流

IP监控系统协议概述

SIP&SDP

SNMP

RTP&TS&PS

iSCSI

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ONVIF

音视频编解码协议目录RTSP协议RTSP

（Real

Time

Stream

Protocol，实时流媒体协议）：是TCP/IP协议体系中的一个应用层协议，在体系结构上位于RTP和RTCP之上。 使用TCP或RTP完成数据传输 定义了如何有效地通过IP网络传送多媒体数据。

RTSP协议应用视频客户端数据管理服务器基于RTSP协议与客户端进行交互，实现点播过程控制。

视频管理

服务器 存储设备

回放流iSCSI

IP网数据管理

服务器RTSPVOD功能原理 Setup Ok200 Play(Scale=1) Ok200 媒体流 RTSPCommand Ok200

客户端和数据管理服务器之间交互的RTSP

命令包括Setup、Play、Options、Teardown、Pause。

IP监控系统协议概述

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iSCSI

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ONVIF

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ONVIF简介Onvif规范于2008年提出，定义了网络视频的模型、接口、数据类型以及数据交互的模式。并复用了一些现有的标准。Onvif规范目标是实现一个网络视频框架协议，使不同厂商所生产的网络视频产品（包括摄录前端、录像设备等）完全互通。Onvif规范的基本功能定义有→→→→→实时音视频设备发现管理摄像头云台控制录像控制视频内容分析Web

ONVIF功能定义SOAP/HTTPOnvif基于WSDL+XML方式开发，视频设备管理和控制部分所定义的接口均以web

service的形式提供。ONVIF中的其他部分比如音视频流则通过RTP/RTSP进行控制

。Web

service

基于SOAP消息封装成HTTP消息请求发给客户端，客户端收到消息后根据标准的WSDL规范进行响应。

Web

ServiceClientWeb

Service

Web

Server

Service

WS

DLONVIF协议组件NVT

,

网络视频终端NVD,

网络视频解码端NVS,

网络视频存储NVA,

网络视频分析

NVT(IPC/EC)

NVS(IPSAN)NVA(IPC/后台智能 分析)

NVD(DC)管理台（VM）NVCNVCNVCNVC

ONVIF业务交互流程能力交互初始化设置

媒体建立设置设备发现

实时流传输

服务控制媒体控制

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音视频编解码协议目录

视频编解码

H.264联合视频组（JVT，Joint

Video

Team）开发的数字视频编码标准。DPCM加变换编码的混合编码模式。采用“回归基本”的简洁设计，不用众多的选项，获得比H.263更高的压缩性能。加强了对各种信道的适应能力，采用“网络友好”的结构和语法，有利于对误码和丢包的处理。应用目标范围较宽，以满足不同速率、不同解析度以及不同传输（存储）场合的需求。MPEG压缩运动图像及其伴音的视音频编码标准，采用了帧间压缩，仅存储连续帧之间有差别的地方

，从而达到较大的压缩比。 MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4

M-JPEGMotion

JPEG，采用帧内编码方式，不使用帧间编码。高图像质量，易于视频剪辑、码率不会应为图像运动变化产生较大波动。需要高带宽、大存储容量。视频压缩技术比较Tempete

CIF

30Hz323130292827262538373635343305001000150020