GStreamerRTP插件的改进及应用

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
（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。
（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。
【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
信 息 安 全 与 通 信 保 密·2 0 0 9. 1
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学术研究
Academic Research
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。
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-
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 。
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。
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
ห้องสมุดไป่ตู้
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。
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。
（下转第 ９５ 页）
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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 系统测试结果
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
参考文献 ［１］ Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｃｏｒｐｐｏｒａｔｉｏｎ ＤｉｒｅｃｔＸ ９．０ Ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ＇ｓ
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ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ：Ａ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ ａｐｐｒｏａｃｈ［Ｊ］． Ｉｎ Ｐｒｏｃｅｅｄ－ ｉｎｇｓ Ｔｈｉｒｔｅｅｎｔｈ Ｃｏｎｆ． ｏｎ Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｉｎ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，１９９７． ［３］ Ｓｔａｕｆｆｅｒ Ｃ，Ｇｒｉｍｓｏ Ｌ Ｅ Ｗ． Ａｄａｐｔｉｖｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｍｉｘｔｕｒｅ ｍｏｄｅｌｓ ｆｏｒ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ［Ｊ］． Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，１９９９，Ｖｏｌｕｍｅ：０２： ２４６－２５２． ［４］ ＭｃＩｖｏｒ Ａ，Ｚａｎｇ Ｑ，Ｋｌｅｔｔｅ Ｒ． Ｔｈｅ ｂａｃｋ ｇｒｏｕｎｄ ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍ ｆｏｒ ｖｉｄｅｏ ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｃ］． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ＲｏｂＶｉｓ ２００１，２００１：１７６－１８３． ［５］ 陆其明． Ｄｉｒｅｅｔｓｈｏｗ 实务精选［Ｍ］． 北京：科学出版社， ２００４． ［６］ 徐常春，邹建华． 基于 ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ 的多媒体监测系统软 件的设计与实现［Ｊ］． 电视技术，２００３（０２）：７１－７２．