RTMP 协议

实时消息传输协议（RTMP）是一种基于 TCP 的协议，设计用于在服务器和客户端之间传输音频、视频和数据。本文档描述了 RTMP 在 Monibuca（m7s）流媒体服务器中的实现，重点关注协议的架构、握手过程、消息格式和媒体处理能力。

架构概述

Monibuca 中的 RTMP 实现被构建为一个插件，支持通过 RTMP 发布（推流）和播放（拉流）媒体流。该插件自动在 1935 端口注册标准 RTMP 支持，也可以处理安全的 RTMPS 连接。

核心组件

RTMP 插件由以下主要组件组成：

组件	描述
RTMPPlugin	主插件结构，包含配置和初始化逻辑
RTMPServer	处理传入连接的服务器实现
RTMPClient	处理主动发起向远端服务器请求（拉流或者推流）的实现
NetConnection	管理 RTMP 连接状态和消息交换
NetStream	媒体传输的逻辑通道

该插件使用 Monibuca 的插件系统注册，并实现了推流和拉流所需的必要接口。

RTMP 协议流程

连接建立

当客户端连接到 RTMP 服务器时，会发生以下序列：

1. 建立 TCP 连接
2. 执行 RTMP 握手
3. 交换 Connect 命令
4. 创建流
5. 开始发布或播放操作

握手过程

RTMP 握手是一个三步过程，包括以下步骤：

1. C0/S0：单字节版本交换（通常为 0x03）
2. C1/S1：交换 1536 字节，包含时间、版本和随机数据
3. C2/S2：交换另一个 1536 字节，回显对等方的时间戳

Monibuca 支持简单和复杂（加密）握手：

C0: 版本字节 (0x03)
C1: 时间 (4 字节) + 零 (4 字节) + 随机数据 (1528 字节)
S0: 版本字节 (0x03)
S1: 时间 (4 字节) + 零 (4 字节) + 随机数据 (1528 字节)
C2/S2: 时间 (4 字节) + Time2 (4 字节) + 随机数据 (1528 字节)

对于复杂握手，服务器计算并验证 HMAC-SHA256 摘要以验证客户端身份。

消息格式和分块处理

分块格式

RTMP 将消息作为分块传输，以实现多路复用和带宽控制。每个分块都有一个根据类型不同而变化的头部：

分块类型	头部大小	内容
类型 0 (完整)	12 字节	时间戳 (3) + 消息长度 (3) + 消息类型 ID (1) + 消息流 ID (4)
类型 1	8 字节	时间戳增量 (3) + 消息长度 (3) + 消息类型 ID (1)
类型 2	4 字节	时间戳增量 (3)
类型 3	1 字节	无额外头部（继续）

分块头部以基本头部开始，包含分块流 ID 和分块类型。

分块处理

NetConnection 类通过以下主要函数处理分块：

1. readChunk()：从连接读取分块
2. readChunkStreamID()：从头部提取分块流 ID
3. readChunkType()：处理分块类型并组装消息
4. sendChunk()：将消息分割成分块进行传输

消息类型

RTMP 定义了多种消息类型，由实现处理：

消息类型 ID	描述
1	设置分块大小
2	中止消息
3	确认
4	用户控制消息
5	窗口确认大小
6	设置对等带宽
8	音频消息
9	视频消息
20	AMF0 命令

RecvMessage() 函数处理这些消息并根据类型将它们分派到适当的处理程序。

媒体数据处理

视频处理

RTMP 实现支持多种视频编解码器，包括：

1. H.264 (AVC)：标准视频编解码器
2. H.265 (HEVC)：高效视频编解码器
3. AV1：下一代视频编解码器（实验性支持）

RTMP 中的视频数据格式化为带有指示帧类型和编解码器 ID 的头部字节，后跟合成时间和实际编码数据。

RTMPVideo 结构实现了 IAVFrame 接口，提供以下方法：

1. Parse()：从视频帧中提取编解码器信息
2. Demux()：将 RTMP 视频格式转换为原始 NAL 单元
3. Mux()：将原始 NAL 单元转换为 RTMP 视频格式
4. ConvertCtx()：从序列头创建编解码器上下文

对于 H.264/H.265，实现处理序列头（SPS/PPS/VPS）并可以过滤有问题的 NAL 单元。

音频处理

实现支持多种音频格式：

1. AAC：高级音频编码
2. PCMA：A-law PCM
3. PCMU：μ-law PCM

RTMP 中的音频数据包括指示编解码器类型、采样率、采样大小和通道数的头部字节。

RTMPAudio 结构也实现了 IAVFrame 接口，具有与 RTMPVideo 类似的方法。

流管理

发布和播放

RTMP 区分两种主要操作：

1. 发布：向服务器发送媒体数据
2. 播放：从服务器接收媒体数据

实现通过命令消息处理这些操作。

实现创建 NetStream 对象来管理单个流，并将它们连接到 Monibuca 核心的 Publisher 和 Subscriber 组件。

配置和初始化

RTMP 插件可以配置以下设置：

设置	默认值	描述
ChunkSize	1024	RTMP 分块大小
KeepAlive	false	启用连接保活
C2	false	验证 C2 握手包

初始化时，插件注册其功能和地址格式：

rtmp://{hostName}/{streamPath}       (端口 1935)
rtmp://{hostName}:{port}/{streamPath} (自定义端口)
rtmps://{hostName}/{streamPath}      (端口 443)
rtmps://{hostName}:{port}/{streamPath} (自定义端口)

与 Monibuca 核心集成

RTMP 插件通过多种机制与 Monibuca 核心系统集成：

1. 通过 m7s.InstallPlugin 进行插件注册
2. 用于连接处理的任务系统
3. 用于媒体处理的 Publisher/Subscriber 接口
4. 用于高效数据处理的内存分配系统

这种设计使 RTMP 功能能够无缝集成，同时保持整个系统的模块化。

总结

Monibuca 中的 RTMP 协议实现为流媒体应用程序提供了坚实的基础。它支持：

1. 具有简单和复杂握手的完整 RTMP 协议
2. 多种视频（H.264、H.265、AV1）和音频（AAC、PCMA、PCMU）编解码器
3. 发布和播放操作
4. 通过 RTMPS 的安全连接
5. 媒体数据的内存高效处理

此实现使 Monibuca 能够与各种 RTMP 客户端交互，包括媒体编码器、播放器和其他流媒体服务器。