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

UDP

IP

Канальный уровень

Физический уровень

Транспортный уровень

Структура пакета с полезной нагрузкой

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.

RTP(полезная нагрузка)

RTP-заголовок

UDP-заголовок

IP-заголовок

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 потокаANNOUNCE, серверная инструкция на обновление описания сессии в режиме реального времениSETUP, клиент запрашивает у сервера ресурсы и начинает RTSP сессиюPLAY, запрос на начало передачи данных в потоке, выделенном командой SETUPPAUSE, запрос на временную приостановку доставки данных без освобождения ресурсовTEARDOWN, 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

Получатель Получатель

Отправитель

ИНТЕРНЕТ

RTCP

RTCP

RTCP RTCP

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 пакета RTCP (#: SSRC/CSRC)

SR # Доклад # Узел # Узел SDES SR # Отправителя # 1 #2SR # # # SR # # #

R R RR

#CNAME PHONE#CNAME LOC#BYE##why# # # ### # # ### # # ##

UDP-пакет(составной пакет)

RTCP-пакет RTCP-пакет RTCP-пакет

Если пакет зашифрован вводится случайное 32-битовое число

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

Вызываемая 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)

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

СЕРВЕР ОПРЕДЕЛЕНИЯ

МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ

ВЫЗЫВАЮЩАЯ СТОРОНА

ВЫЗЫВАЕМАЯ СТОРОНА

Данные (9)П

ои

ск (

2)

Отв

ет

(3) ПРОКСИ

СЕРВЕР

ПРИГЛАШЕНИЕ (1) ПРИГЛАШЕНИЕ (4)

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ (7) ПОДТВЕРЖДЕНИЕ (8)

ОК (6) ОК (5)

Процедура установления связи по протоколу SIP1.На первом шаге вызывающая сторона отсылает сообщение о приглашении

прокси-серверу (INVITE)2.Прокси сервер получив сообщение о приглашении отправляет запрос серверу

определения местонахождения3.Сервер местоположения получив запрос удовлетворяет его и отправляет ответ

прокси-серверу4. Прокси-сервер получив ответ от сервера местоположения отправляет

сообщение вызываемой стороне5. Вызываемая сторона получив сообщение приглашения отправляет прокси-

серверу сообщения об успешном получении информации от прокси-сервера 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.