写在前面
目前正在学习RTSP协议，偶然间发现在这篇文章非常好，故转载学习使用：RTSP协议的实现
本文所有代码均来自此篇文章，在此基础上做了一些自己的笔记，然后有些许改变，文章也会讲解下socket，感觉啃下来，不懂rtsp，不知道socket也是可以读懂的，这期间也是我自己的学习过程。
创建套接字
想一下我们在vlc输入rtsp://127.0.0.1:8554后发生了什么事？
在这种情况下，vlc其实是一个rtsp客户端，当输入这个url后，vlc知道目的IP为127.0.0.1，目的端口号为8854，这时vlc会发起一个tcp连接取连接服务器，连接成功后就开始发送请求，服务端响应
所以我们要写一个rtsp服务器，第一步肯定是创建tcp服务器
首先创建tcp套接字，绑定端口，监听
TCP函数定义:
/*
* 创建tcp socket套接字
*/
static int createTcpSocket()
{int sockfd;int on = 1;sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(sockfd < 0)return -1;setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&on, sizeof(on));return sockfd;
}UDP协议函数
/*
* 创建udp socket套接字
*/
static int createUdpSocket()
{int sockfd;int on = 1;sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(sockfd < 0)return -1;setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&on, sizeof(on));return sockfd;
}
socket()函数
在 Linux 下使用 <sys/socket.h> 头文件中 socket() 函数来创建套接字，原型为：
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
domain参数
函数socket()的参数domain用于设置网络通信的域，函数socket()根据这个参数选择通信协议的族。通信协议族在文件sys/socket.h中定义。
常用的几个定义为：
| 名称 | 含义 | 名称 | 含义 |
|---|---|---|---|
| PF_UNIX,PF_LOCAL | 本地通信 | PF_X25 | ITU-T X25 / ISO-8208协议 |
| AF_INET,PF_INET | IPv4 Internet协议 | PF_AX25 | Amateur radio AX.25 |
| PF_INET6 | IPv6 Internet协议 | PF_ATMPVC | 原始ATM PVC访问 |
| PF_IPX | IPX-Novell协议 | PF_APPLETALK | Appletalk |
| PF_NETLINK | 内核用户界面设备 | PF_PACKET | 底层包访问 |
显而易见本次采用的是IPv4 Internet协议，所以入参AF_INET。
在Linux系统中AF_和PF_是等价的。
type参数
函数socket()的参数type用于设置套接字通信的类型，主要有SOCKET_STREAM（流式套接字）、SOCK_DGRAM（数据包套接字）等。
其具体定义：
| 名称 | 含义 |
|---|---|
| SOCK_STREAM | Tcp连接，提供序列化的、可靠的、双向连接的字节流。支持带外数据传输 |
| SOCK_DGRAM | 支持UDP连接(无连接状态的消息，不可靠，最大长度固定) |
| SOCK_SEQPACKET | 序列化包，提供一个序列化的、可靠的、双向的基本连接的数据传输通道，数据长度定常。每次调用读系统调用时数据需要将全部数据读出 |
| SOCK_RAW | RAW类型，提供原始网络协议访问 |
| SOCK_RDM | 提供可靠的数据报文，不过可能数据会有乱序 |
| SOCK_PACKET | 这是一个专用类型，不能呢过在通用程序中使用 |
本文采用SOCK_STREAM入参TCP，采用SOCK_DGRAM入参UDP。
protocol参数
函数socket()的第3个参数protocol用于制定某个协议的特定类型，即type类型中的某个类型。通常某协议中只有一种特定类型，这样protocol参数仅能设置为0；但是有些协议有多种特定的类型，就需要设置这个参数来选择特定的类型。
当protocol为0时，会自动选择type类型对应的默认协议。
本文采用0入参
setsockopt()函数设置socket的状态
头文件：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
定义函数：
int getsockopt(int fd, int level, int optname, void* optval, socklen_t* optlen);
参数fd
指定的socket对象，即上文提到的sockfd，是socket套接字的上下文
参数level
代表欲读取的网络层, 一般设成SOL_SOCKET 以存取socket 层，其原定义为：
#define SOL_SOCKET 1
level定义了哪个选项将被使用。通常情况下是SOL_SOCKET，意思是正在使用的socket选项。它还可以通过设置一个特殊协议号码来设置协议选项
参数optname
代表欲取得何种选项状态，常见的参数值如下所示。
| SO_DEBUG | 打开或关闭排错模式 |
|---|---|
| SO_REUSEADDR | 允许在bind ()过程中本地地址可重复使用 |
| SO_TYPE | 返回socket 形态 |
| SO_ERROR | 返回socket 已发生的错误原因 |
| SO_DONTROUTE | 送出的数据包不要利用路由设备来传输 |
| SO_BROADCAST | 使用广播方式传送 |
| SO_SNDBUF | 设置送出的`暂存区大小 |
| SO_RCVBUF | 设置接收的暂存区大小 |
| SO_KEEPALIVE | 定期确定连线是否已终止 |
| SO_OOBINLINE | 当接收到OOB 数据时会马上送至标准输入设备 |
| SO_LINGER | 确保数据安全且可靠的传送出去. |
本文采用SO_REUSEADDR
参数optval &参数optlen
参数 optval 代表欲设置的值, 参数optlen 则为optval 的长度.
指的是函数socket()的type值，即optval 设置为 1时，实际设置为SOCK_STREAM。
绑定地址和端口号
在创建完socket套接字后需要将地址和端口号绑定，TCP时，服务端必须要绑定固定的地址和端口号，这样才能进行监听，在客户端访问这个地址和端口号时才能做出应答。
函数定义：
static int bindSocketAddr(int sockfd, const char* ip, int port)
{struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_port = htons(port);addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr)) < 0)return -1;return 0;
}
sockaddr_in 结构体
结构体定义：
#include <netinet/in.h>
/* Structure describing an Internet socket address. */
struct sockaddr_in{__SOCKADDR_COMMON (sin_);in_port_t sin_port; /* Port number. */struct in_addr sin_addr; /* Internet address. *//* Pad to size of `struct sockaddr'. */unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr) -__SOCKADDR_COMMON_SIZE -sizeof (in_port_t) -sizeof (struct in_addr)];};
里面相互引用关系可以自行查看下，这里主要是使用三个参数。
sin_family指代协议族，在socket编程中只能是AF_INET
sin_port存储端口号（使用网络字节顺序，htons转换）
sin_addr存储IP地址，使用in_addr这个数据结构，使用inet_addr转换
bind函数
函数定义：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
sockfd是上面说到的套接字上下文
addr指向套接字地址结构的指针
addrlen结构的大小
这个示例绑定的地址是INADDR_ANY，端口号为8554
开始监听
函数定义：
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
int listen(int sockfd, int backlog)
backlog
TCP的连接是一个过程，不是瞬间链接完成的，所以同时可能存在多个连接，进程内是有一个类似于队列的存在去进行容纳这些请求，这个参数就是设置容纳的请求个数，一般30以内。
创建RTP和RTCP的套接字
RTSP服务器传输音视频数据和信息使用的是RTP和RTCP，所以我们还要为RTP和RTCP创建UDP套接字，并绑定号端口
创建套接字：
1、serverRtpSockfd = createUdpSocket();
2、serverRtcpSockfd = createUdpSocket();
这里的创建函数参考上面的。
绑定端口号：
bindSocketAddr(serverRtpSockfd, "0.0.0.0", SERVER_RTP_PORT);
bindSocketAddr(serverRtcpSockfd, "0.0.0.0", SERVER_RTCP_PORT);
同理这里也参考上面提到的函数。
注：0.0.0.0指的是本机上的所有IPV4地址
开始accept等待客户端连接
函数定义：
/*
* 开始accept等待客户端连接
* sockfd socket套接字上下文
* ip 地址 连接成功后通过ip指针返回客户端ip
* port 端口号 连接成功后通过port指针返回客户端port
*/
static int acceptClient(int sockfd, char* ip, int* port)
{int clientfd;socklen_t len = 0;struct sockaddr_in addr;memset(&addr, 0, sizeof(addr));len = sizeof(addr);clientfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, &len);if(clientfd < 0)return -1;strcpy(ip, inet_ntoa(addr.sin_addr));*port = ntohs(addr.sin_port);return clientfd;
}
accept函数
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
sockfd是由socket函数返回的套接字描述符，
参数addr和addrlen用来返回已连接的对端进程（客户端）的协议地址。
如果我们对客户端的协议地址不感兴趣，可以把arrd和addrlen均置为空指针
从addr内取出ip和port的时涉及到网络顺序，即涉及到大小端，所以用inet_ntoa(addr.sin_addr)与ntohs(addr.sin_port)分别将取出的ip与端口转换顺序。
解析请求
当rtsp客户端连接成功后就会开始发送请求，服务器这时需要接收客户端请求并开始解析，再采取相应得操作
请求的格式参考另一篇文章：RTSP协议讲解
OPTIONS rtsp://127.0.0.1:8554/live RTSP/1.0\r\n
CSeq: 2\r\n
\r\nDESCRIBE rtsp://127.0.0.1:8554/live RTSP/1.0\r\n
CSeq: 3\r\n
Accept: application/sdp\r\n
\r\nSETUP rtsp://127.0.0.1:8554/live/track0 RTSP/1.0\r\n
CSeq: 4\r\n
Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=54492-54493\r\n
\r\nPLAY rtsp://127.0.0.1:8554/live RTSP/1.0\r\n
CSeq: 5\r\n
Session: 66334873\r\n
Range: npt=0.000-\r\n
\r\n
这里我们做得最简单，首先解析第一行得到方法，对于OPTIONS、DESCRIBE、PLAY、TEARDOWN我们只解析CSeq。对于SETUP，我们将client_port解析出来
所以我们要做的第一步就是解析请求中的信息
- 接收客户端数据
recvLen = recv(clientSockfd, rBuf, BUF_MAX_SIZE, 0);
这里实现了一个简单得函数getLineFromBuf，从buf中读取一行(\r\n)
- 解析第一行请求得到方法
sscanf(line, "%s %s %s\r\n", method, url, version);
sscanf函数定义：
#include <stdio.h>int sscanf (char *str, char * format [, argument, ...]);
sscanf()函数用于从字符串中读取指定格式的数据
str为要读取数据的字符串；
format为用户指定的格式；
argument为变量，用来保存读取到的数据
用起来和sprintf或者printf的格式很像，只不过作用和场景不同。
- 如果方法是SETUP则再解析client_port
if(!strcmp(method, "SETUP"))
{sscanf(line, "Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=%d-%d\r\n",&clientRtpPort, &clientRtcpPort);
}
解析完请求命令后，接下来就是更具不同得方法做不同的响应了，如下:
if(!strcmp(method, "OPTIONS"))
{handleCmd_OPTIONS();
}
else if(!strcmp(method, "DESCRIBE"))
{handleCmd_DESCRIBE();
}
else if(!strcmp(method, "SETUP"))
{handleCmd_SETUP();
}
else if(!strcmp(method, "PLAY"))
{handleCmd_PLAY();
}
else if(!strcmp(method, "TEARDOWN"))
{handleCmd_TEARDOWN();
}strcmp()函数
strcmp函数定义：
#include <string.h>
int strcmp(const char *s1, const char *s2);
strcmp() 用来比较字符串（区分大小写）
【参数】s1, s2 为需要比较的两个字符串。
这里常用的是比较两个字符串是否相同，完全相同时返回0
DESCRIBE响应
DESCRIBE是客户端向服务器请求媒体信息，这是服务器需要回复sdp描述文件，这个例子中的媒体是H.264
- sdp文件生成
sprintf(sdp, "v=0\r\n""o=- 9%ld 1 IN IP4 %s\r\n""t=0 0\r\n""a=control:*\r\n""m=video 0 RTP/AVP 96\r\n""a=rtpmap:96 H264/90000\r\n""a=control:track0\r\n",time(NULL), localIp);
这里只是简单的做个例子
- 回复
sprintf(sBuf, "RTSP/1.0 200 OK\r\n""CSeq: %d\r\n""Content-Base: %s\r\n""Content-type: application/sdp\r\n""Content-length: %d\r\n\r\n""%s",cseq,url,strlen(sdp),sdp);send(clientSockfd, sBuf, strlen(sBuf));
SETUP响应
SETUP是客户端请求建立会话连接，并发送了客户端的RTP端口和RTCP端口，那么此时服务端需要回复服务端的RTP端口和RTCP端口
- 回复
sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\n""CSeq: %d\r\n""Transport: RTP/AVP;unicast;client_port=%d-%d;server_port=%d-%d\r\n""Session: 66334873\r\n""\r\n",cseq,clientRtpPort,clientRtpPort+1,SERVER_RTP_PORT,SERVER_RTCP_PORT);send(clientSockfd, sBuf, strlen(sBuf));
其中session id是随便写的，只要保证在多个会话连接时唯一的就行
play响应之后就可以向客户端的RTP端口发送RTP包了
PLAY响应
PLAY时客户端向服务器请求播放，这时服务端回复完请求后就开始通过setup过程中创建的udp套接字发送RTP包
- 回复
sprintf(result, "RTSP/1.0 200 OK\r\n""CSeq: %d\r\n""Range: npt=0.000-\r\n""Session: 66334873; timeout=60\r\n\r\n",cseq);send(clientSockfd, sBuf, strlen(sBuf));
- 开始发送数据
回复之后，就开始向客户端指定的RTP端口发送RTP包，如何发送RTP包，下篇文章再介绍