WebRTC（十）：RTP和SRTP

RTP（Real-time Transport Protocol）

作用

RTP 用于傳輸實時媒體流（如音頻、視頻），它不提供可靠傳輸，而是關注低延遲、高實時性。

報文結構

整體結構

RTP 報文由以下部分組成：

RTP Header (12 字節起始) + 可選擴展頭 + Payload（負載部分）+ 可選 Padding

如果啟用了擴展或 CSRC，則頭部長度會超過 12 字節。

RTP Header

Bit位名稱說明
0-1V (Version)RTP 版本號，占2位，當前為2
2P (Padding)是否有填充位，最后一個字節表明填充長度
3X (Extension)是否有擴展頭
4-7CC (CSRC Count)CSRC 的數量（最多15個），每個4字節
8M (Marker)標志位，具體含義由應用定義（如幀結束標志）
9-15PT (Payload Type)有效負載類型，7位，如 96 表示動態類型
16-31Sequence Number序列號，每發一個 RTP 包加1，接收方可用于重排和丟包檢測
32-63Timestamp時間戳，標識采樣時刻，用于同步和延時計算
64-95SSRC同步源標識符，用于區分不同源（一個媒體流）
96-…CSRC List0~15個，標識貢獻源

圖示（前12字節）：

  0                   1                   2                   30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|V=2|P|X|  CC   |M|     PT      |       sequence number         |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|                           timestamp                           |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|           synchronization source (SSRC) identifier            |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|  contributing source (CSRC) identifiers (可選, 每個4字節)   |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

字段說明：

字段說明
V（Version）當前為 2，必須正確解析
P（Padding）若為 1，表明數據末尾有填充，用于加密對齊
X（Extension）若為 1，RTP header 后跟擴展頭
CC（CSRC Count）表示后續跟隨幾個 CSRC，每個 4 字節
M（Marker）由應用定義，如視頻幀結束、音頻邊界等
PT（Payload Type）表示負載的類型，動態類型在 96~127
Sequence Number每發一個 RTP 包 +1，接收方可檢測丟包、重排
Timestamp用于同步，單位依賴編碼格式（如 AAC 是 90kHz）
SSRC同步源的唯一 ID，通常為隨機值
CSRC多個貢獻者源（如會議中多個語音參與者）

RTP Payload（負載部分）

  • 這是實際承載音頻/視頻數據的部分，格式由 Payload Type 指定（如 H.264、AAC 等）。
  • RTP 僅負責傳輸，不解析負載內容。
  • 不同的編碼格式有不同的 RTP 負載封裝規則（如 H.264 的 FU-A、STAP-A 等）。
靜態 Payload Type（0~95）
編號編碼格式采樣率備注
0PCMU (G.711 μ-law)8000 Hz音頻
8PCMA (G.711 A-law)8000 Hz音頻
3GSM8000 Hz音頻
10L1644100 Hz立體聲音頻
26JPEG-視頻
31H.261-視頻
32MPEG Audio-音頻
33MPEG Video-視頻
動態 Payload Type（96~127）

動態類型必須在 SDP (Session Description Protocol) 或信令（如 SIP INVITE）中協商說明。常見映射：

PT值編碼格式描述
96+H.264RFC 6184 定義
97H.265RFC 7798 定義
98AACRFC 3640 定義
99OPUS音頻，動態
100VP8Google 實現
101VP9Google 實現

可選擴展頭（Extension Header）

如果 X=1，表示存在擴展頭。格式如下：

  0                   1                   2                   30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|       defined by profile       |           length              |+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|                        extension data...                       |

  • “defined by profile”：擴展頭類型（如 WebRTC 擴展）

  • “length”：以 32 位字（4 字節）為單位的擴展長度，不含自身頭部。

  • 后續緊跟擴展數據內容

工作流程

發送端：

  • 將音視頻編碼成幀
  • 每幀按照 RTP 規則進行分片（如 H.264 的 FU-A）
  • 打包 RTP Header + Payload，發送到目標地址（UDP）
  • 控制信息通過 RTCP 發送，如丟包率、RTT、抖動等

接收端：

  • 接收 RTP 報文并解析頭部
  • 按 SSRC 區分媒體流
  • 按序列號排序、重組
  • 利用時間戳做同步（音視頻同步）
  • 解碼播放

RTP Header解析流程（c++）

解析函數

#include <iostream>
#include <cstdint>
#include <cstring>
#include <arpa/inet.h>  // ntohs, ntohl#pragma pack(push, 1)
struct RtpHeader {uint8_t vpxcc;      // Version(2) | Padding(1) | Extension(1) | CC(4)uint8_t mpt;        // Marker(1) | PayloadType(7)uint16_t seq;       // Sequence Numberuint32_t timestamp; // Timestampuint32_t ssrc;      // SSRC
};
#pragma pack(pop)#pragma pack(push, 1)
struct RtpExtensionHeader {uint16_t profile_defined;  // Profile-specific IDuint16_t length;           // 以 32bit 為單位的長度
};
#pragma pack(pop)// 解析 RTP 頭部
bool parseRtpHeader(const uint8_t* data, size_t len, RtpHeader& header) {if (len < sizeof(RtpHeader)) return false;std::memcpy(&header, data, sizeof(RtpHeader));// 網絡字節序轉主機字節序header.seq = ntohs(header.seq);header.timestamp = ntohl(header.timestamp);header.ssrc = ntohl(header.ssrc);return true;
}// 解析擴展頭，返回擴展負載指針及長度
bool parseRtpExtension(const uint8_t* data, size_t len,uint8_t cc, bool extension,const uint8_t** ext_payload, size_t* ext_len) {if (!extension) return false;size_t header_offset = 12 + cc * 4;  // 基礎頭 + CSRC 區if (len < header_offset + sizeof(RtpExtensionHeader)) return false;RtpExtensionHeader ext_hdr;std::memcpy(&ext_hdr, data + header_offset, sizeof(RtpExtensionHeader));ext_hdr.profile_defined = ntohs(ext_hdr.profile_defined);ext_hdr.length = ntohs(ext_hdr.length);size_t ext_payload_len = ext_hdr.length * 4;if (len < header_offset + sizeof(RtpExtensionHeader) + ext_payload_len) return false;*ext_payload = data + header_offset + sizeof(RtpExtensionHeader);*ext_len = ext_payload_len;std::cout << "RTP Extension Header:" << std::endl;std::cout << " Profile-defined ID: 0x" << std::hex << ext_hdr.profile_defined << std::dec << std::endl;std::cout << " Extension length (32-bit words): " << ext_hdr.length << std::endl;std::cout << " Extension payload size: " << ext_payload_len << " bytes" << std::endl;return true;
}// 打印 RTP 頭信息
void printRtpHeader(const RtpHeader& h) {uint8_t version = (h.vpxcc >> 6) & 0x03;uint8_t padding = (h.vpxcc >> 5) & 0x01;uint8_t extension = (h.vpxcc >> 4) & 0x01;uint8_t csrcCount = h.vpxcc & 0x0F;uint8_t marker = (h.mpt >> 7) & 0x01;uint8_t payloadType = h.mpt & 0x7F;std::cout << "RTP Header:" << std::endl;std::cout << " Version: " << (int)version << std::endl;std::cout << " Padding: " << (int)padding << std::endl;std::cout << " Extension: " << (int)extension << std::endl;std::cout << " CSRC Count: " << (int)csrcCount << std::endl;std::cout << " Marker: " << (int)marker << std::endl;std::cout << " Payload Type: " << (int)payloadType << std::endl;std::cout << " Sequence Number: " << h.seq << std::endl;std::cout << " Timestamp: " << h.timestamp << std::endl;std::cout << " SSRC: " << h.ssrc << std::endl;
}void handleRtpPacket(const uint8_t* data, size_t len) {if (len < 12) {std::cerr << "Packet too short for RTP" << std::endl;return;}RtpHeader header;if (!parseRtpHeader(data, len, header)) {std::cerr << "Failed to parse RTP header" << std::endl;return;}printRtpHeader(header);uint8_t cc = header.vpxcc & 0x0F;bool extension = (header.vpxcc >> 4) & 0x01;const uint8_t* ext_payload = nullptr;size_t ext_len = 0;if (parseRtpExtension(data, len, cc, extension, &ext_payload, &ext_len)) {std::cout << " Extension Payload (hex, first up to 16 bytes): ";for (size_t i = 0; i < std::min(ext_len, size_t(16)); ++i) {printf("%02X ", ext_payload[i]);}std::cout << std::endl;} else if (extension) {std::cerr << "Invalid RTP extension header or length" << std::endl;return;}size_t payload_offset = 12 + cc * 4 + (extension ? 4 + ext_len : 0);if (payload_offset > len) {std::cerr << "Payload offset exceeds packet length" << std::endl;return;}size_t payload_len = len - payload_offset;const uint8_t* payload = data + payload_offset;std::cout << "RTP Payload size: " << payload_len << " bytes" << std::endl;// 這里你可以繼續解析 payload 內容，例如 H264 NALU、音頻幀等
}int main() {// 構造一個測試 RTP 包（含擴展頭）uint8_t rtpPacket[] = {0x90, 0x60, 0x12, 0x34,        // V=2,P=0,X=1,CC=0 | M=0,PT=96 | Seq=0x12340x00, 0x00, 0x00, 0x01,        // Timestamp = 10x12, 0x34, 0x56, 0x78,        // SSRC = 0x12345678// Extension header: profile=0x1000, length=1 (4 bytes extension)0x10, 0x00, 0x00, 0x01,// Extension payload (4 bytes)0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDD,// RTP payload (示例4字節)0x01, 0x02, 0x03, 0x04};size_t packet_len = sizeof(rtpPacket);handleRtpPacket(rtpPacket, packet_len);return 0;
}

運行結果

RTP Header:Version: 2Padding: 0Extension: 1CSRC Count: 0Marker: 0Payload Type: 96Sequence Number: 4660Timestamp: 1SSRC: 305419896
RTP Extension Header:Profile-defined ID: 0x1000Extension length (32-bit words): 1Extension payload size: 4 bytesExtension Payload (hex, first up to 16 bytes): AA BB CC DD 
RTP Payload size: 4 bytes

SRTP（Secure RTP）

作用

項目說明
全稱Secure Real-time Transport Protocol
定義為 RTP 提供 加密（confidentiality）、完整性（integrity） 和 重放保護（replay protection） 的協議
標準RFC 3711
傳輸對象RTP 和 RTCP 報文
應用場景WebRTC、SIP 電話、視頻會議、安全監控、國標 GB28181（國密版本）等

  • 設計目標

    • 加密 RTP Payload，保護媒體內容

    • 校驗報文完整性（Message Authentication）

    • 防止重放攻擊（Replay Protection）

    • 不增加過多開銷（適配實時場景）

  • 特點

    • 輕量級、低延遲（適用于 VoIP/實時視頻）

    • 只加密有效載荷（Payload），頭部可解析

    • 不改變 RTP 報文格式（兼容性好）

報文結構

SRTP 報文 = RTP 報文 + 加密/認證后的擴展字段

+-----------------------------+
|     RTP Header (未加密)    |
+-----------------------------+
|     RTP Payload (加密)     |
+-----------------------------+
|  RTP padding (可選, 加密)  |
+-----------------------------+
|  Authentication Tag (可選) |
+-----------------------------+

RTP Header（12 字節及可選擴展）

未加密。用于 HMAC 認證計算。

RTP Payload（加密）

  • SRTP 對 負載部分（即 RTP header 后面的媒體數據）進行 AES 加密，有兩種方式：
    • AES Counter Mode（AES-CTR）：只加密，不使用 MAC（快速）
    • AES f8 模式（已不常用）
    • AES-CM with HMAC-SHA1（推薦方式）：加密 + 完整性保護

RTP Padding（可選）

如果 RTP 報文設置了 Padding 位，那么最后會有若干字節的填充用于對齊。SRTP 也會對填充部分進行加密。

Authentication Tag（鑒權標簽）

  • 是 HMAC-SHA1 計算的一個 MAC（Message Authentication Code）
  • 默認長度為 10 字節（可配置為 4~10 字節）
  • 用于確保 RTP 報文未被篡改
  • 計算時覆蓋：
    • RTP Header + Payload（加密后） + 累加器（包括 SSRC 和 Sequence Number）

核心算法與參數

類型說明
加密算法AES-CTR 或 AES-f8
認證算法HMAC-SHA1（默認）
MAC 長度默認 80bit（10字節），也可選 32bit（4字節）
密鑰派生使用 主密鑰 + Master Salt 派生出多種密鑰（加密、認證、RTCP密鑰）

密鑰派生機制

使用主密鑰（Master Key）和主鹽值（Master Salt）派生以下密鑰：

  1. RTP 加密密鑰
  2. RTP 認證密鑰
  3. RTP 會話鹽值
  4. RTCP 加密密鑰
  5. RTCP 認證密鑰
  6. RTCP 會話鹽值

每個密鑰長度根據加密算法而定，典型 AES-128 對應 128-bit。

Replay Protection（重放保護）

  • 基于 RTP Sequence Number + ROC（rollover counter） 實現
  • 接收端保存窗口（例如 64 個序列號）檢測重復報文
  • 每當序列號溢出，ROC +1

RTCP 的安全擴展（SRTCP）

RTCP 也有對應的安全擴展，結構如下：

SRTCP = RTCP 原始報文 + 加密字段 + SRTCP Index + Auth Tag
  • 支持選擇性加密
  • 使用 Auth Tag 來保證完整性
  • SRTCP Index 替代 RTP 的 ROC

SRTP 密鑰協商方式

SRTP 不定義密鑰協商方式，但常見有：

1. SDES（Session Description Protocol Security Descriptions）

  • 將密鑰寫入 SDP 協議中

  • 示例：

    a=crypto:1 AES_CM_128_HMAC_SHA1_80 inline:MTIzNDU2Nzg5MDEyMzQ1Ng==

  • 優點：簡單，易實現

  • 缺點：明文傳輸，安全性差，已不推薦使用

2. DTLS-SRTP（Datagram TLS）

  • 使用 DTLS 握手協商密鑰（如 WebRTC）
  • 端到端加密認證，符合現代安全要求
  • WebRTC 和新版 SIP（使用 ICE+DTLS）都采用它

3. MIKEY（Multimedia Internet KEYing）

  • 早期設計用于 SRTP，現較少使用

WebRTC中RTP/SRTP工作流程

整體流程

[Media Capture] → [Encoder] → [RTP Packetization] → [SRTP 加密] → [網絡傳輸]↓[網絡接收] ← [SRTP 解密] ← [RTP 解析] ← [Decoder] ← [Render]

工作流程：

             +-------------+      +-----------+Media Input | Encoder     | RTP  | RTP Stack |(Camera/Mic)+----+--------+ ---> +-----------+|               | RTP Packetizationv               | SRTP 加密（libsrtp）+------+--------+      || DTLS Handshake | <---++------+--------+|vSRTP Key Derivation

核心模塊

模塊作用
RTP/RTCP傳輸媒體幀和反饋信息（如丟包、帶寬）
SRTPRTP 加密傳輸（使用 AES/HMAC）
DTLS用于協商 SRTP 密鑰（DTLS-SRTP）
ICE/STUN/TURN建立點對點連接、穿透 NAT
SCTP/DTLS傳輸數據通道（非音視頻）

處理流程（發送端）

1. 媒體采集與編碼

  • 攝像頭/麥克風采集音視頻
  • 使用 VP8/VP9/H264 等視頻編碼器，Opus/G.711 等音頻編碼器編碼為壓縮幀

2. RTP 封裝

  • 編碼幀被分片打包為 RTP 包
  • 每個 RTP 包頭包括：
    • SSRC（同步源）
    • Sequence Number（順序）
    • Timestamp（采樣時間）
    • Payload Type（編碼類型）

3. SRTP 加密

  • RTP Payload（負載）被加密
  • 附加 HMAC 鑒權標簽
  • 使用密鑰來自 DTLS 握手派生的 SRTP 密鑰

4. 通過 UDP 網絡發送（可能走 STUN/TURN 服務器）

SRTP 加密流程（WebRTC 默認）

密鑰協商流程（DTLS-SRTP）

  1. 在 SDP 協商階段使用 a=setup, a=fingerprint 等字段建立 DTLS 連接
  2. 建立 DTLS 通道后雙方使用 Exporter 從 DTLS 會話中導出密鑰（RFC 5705）
  3. 導出的密鑰用于 SRTP 加密解密（分別用于加密/認證）

SRTP 加密細節

項目內容
加密算法AES-CTR (默認)，也可用 AES-GCM
完整性保護HMAC-SHA1（默認10字節）
支持重放保護是（基于序列號窗口）
SRTP 不加密字段RTP Header（但用于 HMAC）

處理流程（接收端）

  1. 從網絡接收 RTP 報文（可能經過 TURN relay）
  2. 使用協商好的 SRTP 密鑰進行解密 + 驗簽
  3. 解析 RTP Header（獲取序列號、時間戳等）
  4. RTP 組幀（重排序、丟包重傳等）
  5. 解碼器處理后播放音視頻

RTCP 輔助流程（反饋通道）

WebRTC 使用 RTCP 提供控制反饋：

RTCP 類型用途
SR (Sender Report)提供 RTP 發送統計，用于同步
RR (Receiver Report)丟包率、抖動、延遲等統計
PLI (Picture Loss Indication)請求關鍵幀（視頻重傳）
FIR (Full Intra Request)強制全幀編碼
NACK指定丟失的 RTP 序號，建議重傳

RTCP 包通常也通過 SRTCP 進行加密和認證。

傳輸通道建立流程

SDP Offer/Answer → ICE 候選收集 → DTLS 握手 → SRTP 密鑰協商 → 開始傳輸 RTP/SRTP

各協議協同如下：

協議功能
SDP協商能力、媒體參數、加密 fingerprint
ICENAT 穿透、連接檢測
STUN/TURN發現公網地址 / 中繼
DTLS端到端加密協商
SRTP媒體數據加密傳輸
RTP媒體傳輸
RTCP控制反饋與統計

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c++開源庫項目框架匯總

c++開源庫項目框架匯總

Webbench Webbench是一個在linux下使用的非常簡單的網站壓測工具。它使用fork()模擬多個客戶端同時訪問我們設定的URL&#xff0c;測試網站在壓力下工作的性能&#xff0c;最多可以模擬3萬個并發連接去測試網站的負載能力。Webbench使用C語言編寫, 代碼實在太簡潔&#xff0c;源…
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【LLaMA-Factory 實戰系列】三、命令行篇 - YAML 配置、高效微調與評估 Qwen2.5-VL

【LLaMA-Factory 實戰系列】三、命令行篇 - YAML 配置、高效微調與評估 Qwen2.5-VL

【LLaMA-Factory 實戰系列】三、命令行篇 - YAML 配置、高效微調與評估 Qwen2.5-VL 1. 引言2. 為什么從 WebUI 轉向命令行&#xff1f;3. 準備工作&#xff08;回顧&#xff09;4. 核心&#xff1a;創建并理解訓練配置文件4.1 選擇并復制基礎模板4.2 逐一解析與修改配置文件4.3…
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3、NLP黃金九步法（問題定義-數據獲取-數據探索）

3、NLP黃金九步法（問題定義-數據獲取-數據探索）

&#x1f3af; 為什么要學習NLP流程&#xff1f; 想象一下&#xff0c;你要做一道菜&#x1f373;。如果沒有清晰的步驟&#xff0c;隨便把食材扔進鍋里&#xff0c;結果會怎樣&#xff1f;NLP項目也是如此&#xff01; 就像做菜有固定流程一樣&#xff1a; 買菜 → 洗菜 → …
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docker 安裝DM8達夢數據庫

docker 安裝DM8達夢數據庫

搭建Docker 環境 查看docker 是否安裝 yum list installed | grep docker如若未安裝則安裝docker 環境 yum -y install docker啟動Docker systemctl start docker查看docker啟動結果 systemctl status docker搭建達夢數據庫 下載鏡像 傳送門 #導入鏡像 docker load -i…
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Chrome MCP Server：AI驅動瀏覽器自動化測試實戰「喂飯教程」

Chrome MCP Server：AI驅動瀏覽器自動化測試實戰「喂飯教程」

Chrome MCP Server：AI驅動瀏覽器自動化測試實戰 一、項目簡介二、原理剖析1. 架構總覽三、安裝1. 環境準備2. 安裝步驟2.1 下載 Chrome 擴展2.2 安裝 mcp-chrome-bridge2.3 加載擴展2.4 啟動 MCP Server2.5 配置 AI 客戶端四、Chrome MCP Server API 參考五、用法實戰1. 與 AI…
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