GStreamerRTP插件的改进及应用

ＧＳｔｒｅａｍｅｒ ＲＴＰ 插件目前具有的主要功能有：音频、视频数 据处理、编码格式探测协商，基于 ＵＤＰ 的多媒体数据流传送，
收稿日期：２ ０ ０ ８ － ０ ６ － ２ ５ 作者简介：刘尚麟，１９６９ 年生，男，汉族，工程师，硕士， 研究方向：３Ｇ ＩＭＳ 技术、网络通信技术；刘军，１９７７ 年生， 男，汉族，讲师，硕士，研究方向：网络信息系统。
和管道（ｐｉｐｅｌｉｎｅ），框架中的所有功能模块都实现成可以插拔 的组件，并且在需要的时候能够很方便地安装到数据流管道
流数据包添加了机密性、消息认证及分组回放保护，目的在 于保证 Ｒ Ｔ Ｐ 和 Ｒ Ｔ Ｃ Ｐ 流的安全性，解决端到端安全问题。
上。由于所有插件都通过管道机制进行统一的数据交换，因 此很容易利用已有的各种插件“组装”出一个功能完善的多
算法，并非每一帧都是完整的图像数据，所以经压缩后的视 频码率不是一个固定值，但可以得到均值大概是 ３００ｋｂｐｓ。 以均值进行计算，普通监控系统运行 ６ ０ 分钟的视频大小应 该为：６０ × ６０ × ３００kbps ≈ １３１．８MB，则本系统的存盘空 间与同等压缩条件下的普通系统的存盘比为：n＝７．５／１３１．８ ≈ ０．０６。所以，在本实验环境下，本系统的存储空间需求仅 为普通监控系统存盘需求的 ６ ％ 。可以看出，本系统不仅能 够准确地报警并且能够极大地节省磁盘空间。
（４） ＭＩＭＥ 类型和属性：ＧＳｔｒｅａｍｅｒ 使用一个类型系统识 别流经元件的数据格式。元件间的每一个连接有一个指定的 类型和可选的属性集。ＧＳｔｒｅａｍｅｒ 已支持许多基本的媒体类 型，ＲＴＰ 插件的 ＭＩＭＥ 类型为 ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ／ｘ－ｒｔｐ。 １．２ ＲＴＰ 插件原理
ＲＴＰ 插件基本原理如图 １ 所示。图 １ 简要描述了双工 工作时单向 ＶＯＩＰ 语音通信过程，其中发送音频数据流时， 关键部件为元件 ｐａｙ，负责将采样、编码以后的音频数据 封装为 ＧｓｔＢｕｆｆｅｒ 包格式交给系统处理后通过网络传输。 接收音频数据流时，关键部件为元件 ｄ ｅ ｐ ａ ｙ ，完成系统通 过网络接收后的 ＧｓｔＢｕｆｆｅｒ数据包，解封装为音频数据，解 码后播出播放。
双音多频 Ｄ Ｔ Ｍ Ｆ ，Ｒ Ｔ Ｃ Ｐ 等功能。目前尚不支持 Ｓ Ｒ Ｔ Ｐ 功能。 论文主要介绍 ＧＳｔｒｅａｍｅｒ 插件概念、基本原理，并在已
有的 ＧＳｔｒｅａｍｅｒ Ｇ７１１ 音频 ＲＴＰ 插件功能基础上，引入 ＳＲＴＰ 协议进行功能改进，实现 ＶＯＩＰ 端到端音频数据机密性、完 整性保护功能。
实时数据传输协议 ＲＴＰ（Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ） 是 ＩＥＴＦ 为了支持网络实时传输服务而提供的数据实时传输
加密算法是使用 Ａ Ｅ Ｓ 或不加密；使用 Ｈ Ｍ Ａ Ｃ － Ｓ Ｈ Ａ １ 算法保 护数据完整性；采用包索引维护算法防止重放攻击。
的标准，用于在网络上传输音频、视频等实时流媒体数据。它
source multimedia system being composed of uctimclient and open IMS kernel, G711 RTP plugins is improved by intro-
ducing SRTP function, thus achieving the end-to-end confidentiality and integrity protection of VOIP audio data streams. 【Keywords】GStreamer; RTP; Plugins; Secure RTP
（２） 衬垫（Ｐａｄｓ）：衬垫是元件与外界的连接通道，用来在 元件间协商连接和数据流，可以看作元件间互相连接的“接 口”，数据流通过这些接口流入流出元件。它具有特殊的数据 处理能力，可以限制通过它的数据类型，当两个衬垫允许通 过的数据类型兼容时才可以将它们连接起来。
（３） 数据、缓冲区和事件：ＧＳｔｒｅａｍｅｒ 中的所有数据流被 分割成块，从一个元件的源衬垫传到另一个元件的接收衬垫。 当前存在两种数据类型：事件和缓冲区。缓冲区可以包含两个 相连接的衬垫所能处理的任何数据。通常，一个缓冲区包含一 块音频或视频数据块，该数据块从一个元件流向另一个元件。 事件包含两个相连的衬垫间的流的状态信息，只有事件被元件 显式地支持时它们才会被发送，否则核心层将自动处理。
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学术研究
Academic Research
３ 结语
图 ３ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ 函数功能
论文将背景差分运动检测算法与 ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ 技术结合设 计和实现了一种实时监测系统。实验证明，本系统不但监测效 果良好且极大程度地减少了视频监控系统对存储空间的需求。
图 ４ 检测效果 表 １ 系wenku.baidu.com测试结果
０ 引言
由两部分组成：ＲＴＰ 协议，负责提供端对端实时媒体数据传 输；Ｒ Ｔ Ｃ Ｐ 协议，负责监控实时传输数据。Ｒ Ｔ Ｐ 没有考虑安
ＧＳｔｒｅａｍｅｒ［１］是一个创建流媒体应用程序的框架，用来编 写任何类型的流媒体应用程序，其体系结构基于插件（ｐｌｕｇｉｎｓ）
全性，明文数据包很容易被截获、篡改、插入非法内容等。安 全 ＲＴＰ（ＳＲＴＰ）［２］为 ＲＴＰ 提供了安全配置文件，向视频、音频
Ｒ Ｔ Ｐ Ｇ ７ １ １ Ｐ Ｃ Ｍ 音频插件引入 Ｓ Ｒ Ｔ Ｐ 协议功能采用集 成开源 ＬｉｂＳＲＴＰ［４］函数库的方式，集成原理如图 ２ 所示。
图 ２ ＲＴＰ 插件集成 ＳＲＴＰ 原理 集成主要分为音频流发送、接收两部分。发送部分，ＲＴＰ 插件 Ｇ７１１ｐａｙ 元件将音频数据封装为 Ｒ Ｔ Ｐ 包格式交给网络 传输，为引入 Ｓ Ｒ Ｔ Ｐ 机制，在 Ｇ ７ １ １ ｐ ａ ｙ 元件完成 Ｒ Ｔ Ｐ 封装 后，使用 ＬｉｂＳＲＴＰ 加密函数 ｓｒｔｐ＿ｐｒｏｔｅｃｔ（）转换为 ＳＲＴＰ 格式 包后再交给网络传输。上述功能添加在文件 ／ｇｓｔ－ｐｌｕｇｉｎｓ－ ｇｏｏｄ／ｇｓｔ／ｒｔｐ／ｇｓｔｒｔｐｇ７１１ｐａｙ．ｃ 中。函数 ｇｓｔ＿ｒｔｐ＿Ｇ７１１＿ｐａｙ ＿ｐｌｕｇｉｎ＿ｉｎｉｔ（）中调用 ＳＲＴＰ＿ＩＮＩＴ（），ＳＲＴＰ＿ＣＲＥＡＴＥ（）等函 数，完成初始化 ｌｉｂＳＲＴＰ，配置安全策略功能，其中：加密 密钥采用静态密钥，以简化过程，实际使用中可采用 ＳＤＰ 握 手完成动态密钥交换机制；加密类型设置为 ＡＥＳ＿１２８＿ＩＣＭ； 数据完整性保护算法设置为 Ｈ Ｍ Ａ Ｃ ＿ Ｓ Ｈ Ａ １ 。
参考文献 ［１］ Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｃｏｒｐｐｏｒａｔｉｏｎ ＤｉｒｅｃｔＸ ９．０ Ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ＇ｓ
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Ｓ Ｒ Ｔ Ｐ 处于 Ｒ Ｔ Ｐ 应用和下层传输层之间，接收下行 Ｒ Ｔ Ｐ 流 媒体包，加密处理转换成 ＳＲＴＰ 包，然后发送给传输层；接
媒体应用程序，如让音频信息流经网络时，所使用的音频应 用程序编程接口 ＡＰＩ 和所有其他的操作都保持不变。
收上行 ＳＲＴＰ 流媒体包，解密还原成 ＲＴＰ 包，然后交给应用 程序。Ｒ Ｔ Ｃ Ｐ 转换为 Ｓ Ｒ Ｔ Ｃ Ｐ ，处理流程相同。Ｓ Ｒ Ｔ Ｐ 缺省的
LIU Shang-lin1, lIU Jun2
(1N0.30 Institute of CETC, Chengdu Sichuan 610041, China;
2School of E1ectric Engineering of Southwest Jiaotong University, Chengdu Sichuan 610031, China) 【Abstract】This paper tells of the basic concepts of GStreamer, analyzes RTP plugins principle. And based on an open-
图 １ ＲＴＰ 插件基本原理
２ ＧＳｓｔｒａｍｅｒ ＲＴＰ插件改进及应用
改进及应用全部在已有的 Ｏｐｅｎ ＩＭＳ 多媒体系统中集成 ＳＲＴＰ 协议栈实现。已有系统由客户端 ｕｃｔｉｍｓｃｌｉｅｎｔ、Ｏｐｅｎ ＩＭＳ 核开源软件组成［３］，系统采用 ＲＴＰ 插件实现音频流网络 传输、处理、播放，系统音频插件支持所有常用格式，文中 仅以 Ｇ７１１ ＰＣＭ ６４Ｋｂｐｓ 格式音频 ＲＴＰ 插件为例。
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GStreamer RTP 插件的改进及应用
刘尚麟 １，刘军 ２ （１ 中国电子科技集团公司第三十研究所，四川 成都 ６１００４１；
２ 西南交通大学电气工程学院，四川 成都 ６１００３１）
【摘 要】论文介绍了 Ｇ Ｓ ｔ ｒ ｅ ａ ｍ ｅ ｒ 基本概念，分析了 ＲＴＰ 插件原理，并在已有 ｕｃｔｉｍｃｌｉｅｎｔ 、Ｏｐｅｎ ＩＭＳ 核构成 的开源多媒体系统基础上，对 Ｇ ７ １ １ 音频 Ｒ Ｔ Ｐ 插件进行了改进，引入 Ｓ Ｒ Ｔ Ｐ 功能，实现 Ｖ Ｏ Ｉ Ｐ 端到端音频数据机密 性、完整性保护功能。
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１ ＧＳｓｔｒａｍｅｒ ＲＴＰ插件原理
１．１ 基础概念 （１） 元件和插件：元件是 ＧＳｔｒｅａｍｅｒ 的核心。在插件
的开发中，一个元件就是继承于 ＧｓｔＥｌｅｍｅｎｔ 的一个对象。 按照功能可细分成三类：数据源元件（ｓｒｃ），只有输出端，它 仅能用来产生供管道消费的数据，而不能对数据做任何处 理。接收器元件（Ｓｉｎｋ），只有输入端，它仅具有消费数据的 能力，是整条媒体管道的终端。过滤器元件（Ｆｉｌｔｅｒ），既有 输入端又有输出端，它从输入端获得相应的数据，并在经 过特殊处理之后传递给输出端。为了使 ＧＳｔｒｅａｍｅｒ 能够使 用元件，必须将元件封装到一个插件中。一个插件是一块 可以加载的代码，通常被称为共享对象文件或动态链接库， 一个插件中可以包含一个或若干元件。ＧＳｔｒｅａｍｅｒ 核心库 函数是一个处理插件、数据流和媒体操作的框架，核心库 中只有少量基本函数，其他所有的功能都由插件来实现。所 有注册的插件的详细信息用一个 Ｘ Ｍ Ｌ 文件来保存，这样可 以查询并只在需要元件时才进行加载。
【关键词】Ｇ Ｓ ｔ ｒ ｅ ａ ｍ ｅ ｒ ；Ｒ Ｔ Ｐ ；插件；Ｓ Ｒ Ｔ Ｐ 【中图分类号】ＴＰ３９３ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００９－８０５４（２００９） ０１－００９１－０２
Improvement and Application of GStreamer RTP Plugins