UPnP与网络摄影机(IP Camera)

UPnP与网络摄影机(Ip camera)
UPnP（Universal Plug and Play）通用即插即用，也就是网络设备间的即插即用协议，是在2000年6月由UPnP论坛所提出，此论坛是由超过四百家不同类型的公司所组成的非营利组织。

简单的说，UPnP可以让网络上的装置互相找到对方，并在个人电脑与不同的数字设备之间使用TCP/IP与Web标准协议建立连结，简化家用网络的安装过程。

以往要将网络摄影机接到LAN上使用，对非专业人士而言是一件相当麻烦的事。

IP地址、子网络掩码与网关地址各种关系非常复杂，从一开包装到设定完成，常常能把人累得半死，也因此使用者往往在心理上开始会有排斥感。

为了改变这种状况，通用即插即用（Universal Plug and Play∶UPnP）技术应运而生，如果支援UPnP，就可以将复杂的网络设定过程简化。

现在支持UPnP的网络摄影机也越来越多。

1、技术发展缘起
随插即用技术首次出现在1993年，是微软与Intel等软硬体大厂联合制定，适用于电脑软硬体周边的规范，目的是要使电脑硬体的新增与移除易于操作。

此技术一出现，马上获得电脑设备厂商的支持，持续热络的发展至今已成为电脑周边设备的标准规格。

而UPnP更是将此技术延伸至网络上，使得各项网络设备得以及由多种网络传输媒介实现零安装、主动连接、自动通知。

接下来就来说明UPnP的连接方式∶
首先我们必须先确认目前的网络环境（家庭或办公室）是否有启动DHCP服务，以及网络摄影机是否有选择以DHCP来获得本身IP地址（通常预设是启动的）。

若确认都有启动后，此时只要将网络摄影机连上区域网络，等待数秒后，在网络邻居就会出现网络摄影机UPnP名称。

在以上的叙述中可以发现现今网络摄影机的人性化设计，也就是零设定与主动告知。

网络摄影机连上网络后自DHCP伺服器得到IP地址，并以UPnP内定通讯协议通知范围内之控制点（个人电脑），此时使用者只需点选网络芳邻中的UPnP名称即可连结到该网络摄影机，与得到该网络摄影机型号、制造商、网络地址等资讯。

在众多网络摄影机的环境中更可以为每一台定义不同的UpnP友好名称（如∶Office camera1、Out door Camera1等，目前仅支持英文字母），且不需各自记录IP地址，使用上更加方便。

网络摄影机的设定步骤进步至今，相信就算一般使用者使用起来也毫无负担，对于网络摄影机的推展亦助益不少。

2、UPnP原理
UPnP共需要以下六大步骤，分别为寻址、发现、描述、控制、事件、展示，其中寻址并不属于UPnP协议管辖的范围，但要使用UPnP协议，设备必须拥有自己的IP地址，经由这些步骤得以完成通过UPnP服务搜索网络摄影机并将其显示于网络邻居中，其各流程动作原理如下∶
1）、寻址∶
UPnP 连接的基础是TCP/IP 协议，而取得IP地址在此阶段是非常重要的。

当任何网络摄影机首次连入网络时，都必须启动DHCP用户端向DHCP 伺服器索取IP地址（若并未手动设定IP地址）。

如果DHCP 伺服器可用，则网络摄影机就可得到该网段内之合法IP地址并进行以下步骤。

2）、发现∶
一旦将设备连入网络并进行适当定址后，就会进行发现阶段。

在此阶段里发现过程是由SSDP协议处理的。

当设备连入网络后，SSDP协议允许网络摄影机将服务通知给网络中的电脑或控制点。

如果在网络中新增了电脑或控制点，也需透过SSDP协议来得知网络上所有
网络摄影机的资讯，经过此阶段后网络中的电脑或控制点也就初步的获知网络摄影机的存在。

3）、描述∶
UPnP网络摄影机连接的下一步是描述。

当电脑或控制点发现网络摄影机后，此时并未得知网络摄影机的详细资讯与操作方式。

为了获得详细资讯，电脑必须从网络摄影机之搜寻讯息中提供的URL 分析该网络摄影机的描述资讯。

此时UPnP网络摄影机的描述资讯是以XML 表示的，内容包含了制造商的资讯（包括型号名称和编号、序列号、厂商名称、供应商网站的URL等）。

4）、控制∶
电脑或控制点获知网络摄影机的描述资讯后，它就具有了对该设备进行控制的基本条件。

在此阶段里发现过程是由SOAP协定处理的。

为了了解可进行控制的详细资讯，电脑必须解读UPnP的描述资讯。

UPnP的XML描述资讯，包括该服务会回应的命令或控制命令的列表以及每个控制命令的参数。

描述资讯还包括变数列表，这些变数表示服务运行时的状态，描述资讯里含有包括资料类型、范围和事件特徵几个项目，在控制UPnP网络摄影机时，电脑会向设备的服务发送控制请求，此时电脑将向该服务的控制URL（在设备的描述中提供）发送适当的SOAP控制讯息。

5）、事件处理∶
当电脑或控制点解读了UPnP网络摄影机的UPnP描述资讯后，分析了包含其中的服务回传的控制清单和显示该服务的运行时状态变数清单，因此当这些变数改变时，该服务会发布更新，电脑将接收该资讯，服务使用事件消息来发布更新。

事件消息含有一个或多个状态变数的名称以及这些变数的目前数值。

这些信息格式也是以XML表示的，并使用GENA进行格式化。

当电脑或控制点首次进行预定时，会发送一种专门的初始化事件消息，包括所有事件化的变数名称和数值，并且允许预定者对其关于该服务状态的模型进行初始化，为支援多个电脑或控制点，可将所有事件消息都发往各个预定者，使他们可以接收所有事件化变数的事件消息，而且不论状态变数的改变原因为何（回应操作请求或由于状态更改），所有事件消息都将被发送。

6）、展示∶
如果设备有要展示的URL，电脑或控制点可以检索来自该URL 的页面，并将该页面载入浏览器中，同时根据该页面的功能，允许\用户控制该设备与查看设备状态。

所能进行的操作要取决于展示页面和设备的特定功能，到此步骤时电脑或控制点已充分的获得网络摄影机的资讯、制造商资讯、控制方式与最重要的网络摄影机URL，以上步骤并会定时更新。

3、UPnP使用协议简介
1）、TCP/IP∶
TCP/IP是UPnP规范的基础，UPnP使用多种TCP/IP协议（如TCP、UDP、IGMP、ARP、IP）与服务（DNS、DHCP）；而TCP/IP提供了UPnP网络摄影机的连接。

2）、HTTPU、HTTPMU∶
为HTTP的变化型态，HTTP为UPnP的核心，HTTPU、HTTPMU是以HTTP为基础建立的，定义原因是为了透过UDP/IP发送供SSDP运用之讯息。

3）、SSDP∶
简单服务发现协议，定义UPnP网络摄影机在网络上如何被发现，提供了电脑或控制点如何在网络中定位UPnP网络摄影机，包含如何搜索与显示，并且保持网络上电脑或控制点得到之网络摄影机一致。

4）、GENA∶
通普通事件通知架构，定义收、发使用HTTP over TCP/IP与Multicast UDP的事件知能力。

5）、SOAP∶
简单物件访问协议，定义使用XML与HTTP来远端程序呼叫，为目前Internet上RPC的通讯标准。