Мультимедиа в компьютерных сетях

Мультимедиа в компьютерных
сетях
Содержание
Сетевые мультимедийные приложения
Протокол реального времени RTP
Протокол RTSP
Протокол потоковой передачи данных RTCP
Протокол H.323
Протокол SIP
Сетевые мультимедийные приложения


Каждый день в мире происходят миллионы телефонных
разговоров, сотни тысяч подписчиков онлайновых игр
проводят часы в виртуальных мирах, множество людей
проводят видеоконференции, находясь в разных уголках
планеты.
На данный момент в Интернете распространено множество
приложений мультимедийного характера: это программы
IP-телефонии, приложения для организации видеосвязи,
программы воспроизведения потокового видео и аудио.
Протокол реального времени RTP
Протокол RTP (RFC-2205, -2209, -2210, -1990,1889,-3989, -3952; "RTP: A Transport Protocol for
Real-Time Applications") предназначен для
доставки данных в реальном масштабе времени
(например, аудио- или видео). RTP может
использоваться
поверх
любой
сетевой
транспортной среды.
RTP может рассматриваться как подуровень
транспортного уровня
Приложение
RTP
Транспортный
уровень
UDP
IP
Канальный
уровень
Физический
уровень
Структура пакета с полезной нагрузкой
IP-заголовок
UDPзаголовок
RTP-заголовок
RTP(полезная нагрузка)
В UDP-дейтаграмму вкладываются небольшие закодированные
фрагменты.
Заголовок пакета RTP определяет, какой вид кодирования применен,
что позволяет отправителю при необходимости сменить метод кодирования,
если к конференции подключился новый потребитель с определенными
ограничениями или сеть требует снижения скорости передачи.
Протокол RTSP
RTSP (Real-Time Streaming Protocal, RFC 2326,
протокол разработан фирмами RealNetworks и Netscape).
RTSP – это протокол прикладного уровня, подобный
HTTP и FTP в стеке протоколов TCP/IP. Данный протокол
предназначен для управления мультимедиа потоком. Для него
протоколами нижнего уровня могут быть RTP, TCP/UDP.
Сервис RTSP содержит набор инструкций,
которыми обмениваются сервер и клиент :
DESRIBE, клиентский запрос на описание презентации/мультимедиа
потока
ANNOUNCE, серверная инструкция на обновление описания сессии в
режиме реального времени
SETUP, клиент запрашивает у сервера ресурсы и начинает RTSP
сессию
PLAY, запрос на начало передачи
данных в потоке, выделенном
командой SETUP
PAUSE, запрос на временную приостановку доставки данных без
освобождения ресурсов
TEARDOWN, клиентский запрос на прекращение передачи данных и
освобождение связанных с потоком данных
Сеанс управления по протоколу RTSP
Проигрыватель посылает RTSP-запрос SETUP(установка соединения),
Сервер отвечает OK. Потом проигрыватель посылает запрос PLAY
(воспроизвести),Сервер отвечает OK. Спустя некоторое время аналогично
происходят запросы PAUSE и TEARDOWN.
Протокол RTСP
RTCP (RTP control protocol) - служит для
мониторинга уровня сервиса (QoS) и для передачи
информации об участниках обмена в ходе сессии.
Этот протокол не имеет самостоятельного значения и
используется лишь совместно с RTP.
Взаимодействие узлов по протоколу RTCP
Отправитель
RTCP
RTCP
ИНТЕРНЕТ
RTCP
Получатель
RTCP
Получатель
Формат пакетов RTCP
Каждый RTCP-пакет начинается с фиксированной части,
сходной с той, которая используется RTP-пакетами, за ней
следуют структурные элементы, которые могут иметь
переменную длину в зависимости от типа пакета, но
кратную 32 бит.
Рекомендованный формат RTCP-пакетов:




Префикс шифрования
SR или RR
Дополнительные RR
SDES
 Bye или APP
Пример
составного
(#: SSRC/CSRC)
пакета
RTCP
Если пакет зашифрован вводится случайное 32-битовое число
RTCP-пакет
R
R
R
R
RTCP-пакет
SR # Доклад
# Узел # Узел SDES
SR # Отправителя # 1
#2
SR #
#
#
SR #
#
#
RTCP-пакет
#CNAME PHONE#CNAME LOC#BYE##why
#
#
#
##
#
#
#
##
#
#
#
##
UDP-пакет(составной пакет)
Протокол H.323
IP сети плохо приспособлены для передачи аудио и
видеопотоков.
Стремление
использовать
сложившуюся структуру IP сетей привело к
появлению в 1996 году стандарта H.323 (Visual
Telephone Systems and Terminal Equipment for Local
Area Networks which Provide a Non-Guaranteed Quality of
Service, Видеотелефоны и терминальное оборудование
для локальных сетей с негарантированным качеством
обслуживания).
Рекомендации H.323
Рекомендации H.323 предусматривают:
 - Управление полосой пропускания
 - Возможность взаимодействия сетей
 - Платформенную независимость
 - Поддержку многоточечных конференций
 - Поддержку многоадресной передачи
 - Стандарты для кодеков
 - Поддержку групповой адресации
Объекты Н.323
 Терминал (Terminal) - оконечное мультимедийное (голос, видео,
данные) устройство, предназначенное для участия в конференции.
 Мультимедиа шлюз (Gateway) - устройство, предназначенное для
преобразования мультимедийной и управляющей информации при
сопряжении разнородных сетей.
 Устройство
управления
многоточечными
конференциями
(Multipoint Control Unit - MCU) - предназначено для организации
конференций с участием трех и более участников.
 Контроллер зоны (Gatekeeper, Привратник) – рекомендуемое, но не
обязательное устройство, обеспечивающее сетевое управление и
исполняющее роль виртуальной телефонной станции.
Логические каналы между вызывающей и вызываемой
сторонами при установлении связи по протоколу H.323
Вызывающая
сторона
Канал установления и контроля
соединения (Q.931)
Канал согласования параметров
соединения (H.245)
Канал прямой передачи данных (RTP)
Канал прямой обратной данных (RTP)
Канал управления передачей (RTCP)
Вызываемая
сторона
Протокол SIP
Протокол SIP, разработан группой MMUSIC
(Multiparty Multimedia Session Control) комитета IETF
(Internet Engineering Task Force), а спецификации
протокола представлены в документе RFC 2543.
Протокол
инициирования сеансов - Session
Initiation
Protocol (SIP) - является протоколом
прикладного
уровня
и
предназначается
для
организации, модификации и завершения сеансов
связи: мультимедийных конференций, телефонных
соединений и распределения
мультимедийной
информации.
Процедура установления связи по
протоколу SIP
ВЫЗЫВАЮЩАЯ
СТОРОНА
ПРОКСИ
СЕРВЕР
Ответ (3)
Поиск (2)
СЕРВЕР
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ
ПРИГЛАШЕНИЕ (1)
ПРИГЛАШЕНИЕ (4)
ОК (6)
ОК (5)
ПОДТВЕРЖДЕНИЕ (7)
ПОДТВЕРЖДЕНИЕ (8)
Данные (9)
ВЫЗЫВАЕМАЯ
СТОРОНА
Процедура установления связи по
протоколу SIP
1.На первом шаге вызывающая сторона отсылает сообщение о приглашении
прокси-серверу (INVITE)
2.Прокси сервер получив сообщение о приглашении отправляет запрос серверу
определения местонахождения
3.Сервер местоположения получив запрос удовлетворяет его и отправляет ответ
прокси-серверу
4. Прокси-сервер получив ответ от сервера местоположения отправляет
сообщение вызываемой стороне
5. Вызываемая сторона получив сообщение приглашения отправляет проксисерверу сообщения об успешном получении информации от проксисервера в виде сообщения OK
6. Прокси-сервер аналогично шагу 6 отправляет сообщение OK вызывающей
стороне
7. Вызывающая сторона отправляет сообщение о подтверждении (ACK)
прокси-серверу
8. Прокси-сервер получив ACK сообщение отправляет его вызываемой стороне.
9. На данном этапе узлы могут обмениваться информацией
Принципы протокола SIP





Персональная мобильность пользователей
Масштабируемость сети
Расширяемость протокола
Интеграция в стек существующих протоколов Интернет
Взаимодействие с другими протоколами сигнализации
Заключение
Основной ценностью потоковых технологий
является возможность доставки мультимедиа контента
по
сетям
с
коммутацией пакетов. По мере
объединения телефонных и пакетных сетей они будут
играть все большую роль в повседневной жизни, а
распространение технологий широкополосного доступа
превратят мечту о просмотре по запросу кинофильмов
из различных фильмотек, видеофайлов и других
мультимедийных данных в реальность. Поэтому в
данном направлении ведутся непрерывные разработки.
Постоянно появляются новые приложения и протоколы.