(TIỂU LUẬN) báo cáo bài tập lớn INTERNET và GIAO THỨC CHỦ đề tìm HIỂU về RTP RTCP

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN INTERNET VÀ GIAO THỨC CHỦ ĐỀ: TÌM HIỂU VỀ RTP/ RTCP LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển xã hội ngành cơng nghệ thơng tin đạt tiến đáng kể Các hãng sản xuất phần cứng phần mềm luôn cố gắng tạo sản phẩm tốt tối ưu với mức giá hấp dẫn có thể, đưa thị trường nhằm phục vụ cho lợi ích người tiêu dùng làm tăng thị phần mơi trường cạnh tranh khốc liệt Cùng với phát triển ngành công nghệ thông tin giới, công nghệ thông tin Việt Nam với phương châm tắt đón đầu có bước phát triển vượt bậc Những năm trước đây, người sử dụng mạng Internet nước ta truy cập Modem quay số (Dial-up) với tốc độ chậm cước phí cịn cao so với thu nhập bình thường người lao động Vài ba năm trở lại đây, người sử dụng mạng Internet tiếp cận nhiều phát triển rộng rãi công nghệ DSL (Digital Subsriber Line - đường dây th bao số) Với cơng nghệ Internet trở nên phổ biến cộng đồng Internet dần trở thành nhu cầu tất yếu xã hội đại Đời sống xã hội ngày cải thiện, môi trường sống làm việc tốt với thu nhập người lao động trước nên yêu cầu tiện ích sống tăng lên đáng kể Giờ đây, người sử dụng không dừng lại ứng dụng thơng thường mà Internet mang đến, loại hình giải trí nghe nhạc, xem phim chưa đủ làm thỏa mãn nhu cầu mà họ cần có ứng dụng cao hơn, đại giám sát điều khiển thiết bị từ xa, vừa có tính an tồn cao đồng thời mang nhiều tiện ích xã hội cơng nghiệp phát triển Trong tiểu luận nhóm em tìm hiểu giao thức RTP RTCP Trong trình làm cịn tồn đọng thiếu sót, nhóm em mong nhận góp ý phản hồi từ thầy giáo bạn để tiểu luận nhóm em hồn thiện đầy đầy đủ MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TẠI SAO CẦN GIAO THỨC RTP VÀ RTCP Các ứng dụng phương tiện (Multimedia/Media Application) tầng ứng dụng (trong mơ hình OSI hay mơ hình TCP/IP) cần phải đảm bảo tính chất khắt khe thời gian thực, khơng cho phép độ trễ lớn gây ảnh hưởng tương tác người dùng với chúng Để thực điều ứng dụng u cầu tầng hỗ trợ, giao thức truyền liệu thời gian thực tầng cần đảm bảo số điều sau: - Có khả thử lỗi: chấp nhận số gói tin bị lỗi, mát Lí yêu cầu lượng liệu đa phương tiện thường lớn, mơi trường truyền tải mạng máy tính (mạng IP) khơng thể bảo đảm hồn tồn khơng có lỗi, nên tượng gói hay lỗi gói có tỷ lệ xảy cao Số lượng mật độ gói tin đa phương tiện gặp cố cần phải giới hạn để đảm bảo cảm nhận người dùng (ở mức độ đó) - Cần phải kết hợp thông số thời gian: điều có lí ró ràng liệu đa phương tiện liên quan tới miền thời gian nhu cầu đảm bảo tương tác thời gian thực người dùng Khơng có thơng số miền thời gian gửi kèm, ứng dụng gặp khó khăn việc xếp hay trình diễn nội dung nhận - Hỗ trợ định tuyến đa điểm (multicast): điều khơng có ý nghĩa nhiều tương tác dừng lại mức độ điểm-điểm (unicast), nhu cầu người không dừng lại Các hội nghị, phiên họp trị chuyện theo nhóm ví dụ điển hình cho tương tác đa điểm, mơ hình truyền tải có nhiều nguồn gửi đích nhận liên tục gửi audio hay video cho lúc Sử dụng giao thức TCP hay UDP để truyền tải liệu đa phương tiện không thuận lợi TCP giao thức tin cậy, có tính thử lỗi tốt Tuy nhiên TCP giao thức hướng kết nối, chế hộ trợ tin cậy khiến chậm chạp (điển hình chế chờ đợi xác nhận gửi-nhận, đảm bảo xếp thứ tự gói tin, phát lại gói tin trường hợp thất lạc…) - UDP gần ngược lại TCP giao thức không hướng kết nối, gửi liệu theo phương pháp best-effort, truyền liệu với tốc độ nhanh UDP dùng để truyền liệu thời gian thực khơng có chế đảm bảo tin cậy nên khơng thể dùng trực tiếp - Tốc độ truyền liệu TCP chậm so với nhu cầu, khơng có hỗ trợ multicast nên người ta lựa chọn phương án sử dụng UDP kết hợp với giao thức tầng để khắc phục nhược điểm UDP truyền liệu thời gian thực lợi dụng tốc độ truyền liệu cao cụ thể RTP RTCP - CHƯƠNG 2: GIAO THỨC RTP 2.1 KHÁI NIỆM Real-time Transport Protocol (RTP) giao thức thực vận chuyển ứng dụng liệu thời gian thực thoại hội nghị truyền hình Các ứng dụng thường mang định dạng âm (PCM, GSM MP3 định dạng độc quyền khác) định dạng video (MPEG, H.263 định dạng video độc quyền khác) RTP định nghĩa RFC 1889, RFC 3550 2.2 CHỨC NĂNG Giao thức RTP chạy UDP để sử dụng chức ghép kênh checksum Cả hai giao thức RTP UDP tạo nên phần chức lớp giao vận Tuy nhiên RTP sử dụng với giao thức khác lớp mạng lớp giao vận bên miễn giao thức cung cấp dịch vụ mà RTP đòi hỏi Một điều cần lưu ý thân giao thức RTP không cung cấp chế đảm bảo việc phân phát kịp thời liệu tới trạm, mà dựa dịch vụ lớp thấp để thực điều RTP khơng đảm bảo việc truyền gói theo thứ tự Tuy nhiên số thứ tự header cho phép bên thu điều chỉnh lại thứ tự dòng gói tin bên phát gữi đến RTP khơng hỗ trợ dịch vụ phổ biến hầu hết ứng dụng truyền thông hội nghị đa phương tiện mà cịn có khả mở rộng cho phù hợp với dịch vụ Khả mở rộng, mã tương ứng trường PT header ứng với loại payload gói RTP mơ tả profile kèm 2.3 CẤU TRÚC Cấu trúc gói tin RTP Version: bit Trường vesion để phiên giao thức Có phiên 0,1,2 Phiên sử dụng - P (Padding): bit Nếu trường P thiết lập gói tin có nhều octets P (những octets phần payload) thêm vào cuối gói tin Octet P cuối kích thước tổng octect thêm vào Mục đích việc thêm octect P để dùng cho thuật toán mã hóa cần kích thước gói cố định dùng cho việc cách ly gói RTP trường hợp nhiều gói thơng tin mang đơn vị liệu giao thức lớp - X (Extension): bit Nếu trường X thiết lập phần header cố định phải liên kết với phần header mở rộng - CC (CSRC count): bits Chứa giá trị trường CSRC ID header cố định - M (Marker): bit Được sử dụng lớp ứng dụng để xác định profile - PT (Payload type): bits Xác định nêu ý nghĩa dạng payload RTP RTP hỗ trợ đến 27 = 128 loại payload khác Với luồng âm hay video trường PT sử dụng để kí hiệu mã âm hay video Ví dụ: mã PT số định dạng âm video: PCM (0),GSM(3), LPC (7), G.722 (9), MPEG Audio(14), G.728(15), JPEG(26), H.261(31), MPEG1(32), MPEG2(33) Nếu máy phát định thay đổi mã phần phiên làm việc, máy phátcó thể thơng báo cho máy thuvề thay đổi trường PT Máy phát thay đổi mã để tăng chất lượng âm hay video giảm tốc độ luồng RTP - Sequence Number: 16 bits Trường mang số thứ tự gói tin RTP Số thứ tự tăng lên sau lần gói tin RTP máy phát gửi dùng để máy thu phát gói khơi phục lại trình tự chuỗi gói tin Giá trí khởi đầu trường giá trị ngẫu nhiên Vd: máy phát nhận luồng gói tin RTP có khoảng trống hai số thứ tự 86, 89 máy phát biết gói tin có số thự tự 87, 88 bị - Timestamp: 32 bits Trường xác định thời điểm lấy mẫu octets gói tin RTP Thời điểm lấy mẫu phải đo đồng hồ tăng đặn tuyến tính mặt thời gian phép việc đồng tính tốn độ jitter Tần số đồng hồ khơng cố định mà phụ thuộc vào loại định dạng payload Giá trị khởi đầu trường timestamp chọn cách ngẫu nhiên Một vài gói tin RTP mang giá trị trường chúng phát lúc mặt logic (ví dụ gói khung hình video) Trong trường hợp gói liệu phát sau khoảng thời gian giá trị timestamp tăng cách đặn Ngược lại, trường hợp khác giá trị timestamp tăng không đặn - SSRC (Synchronization Source Identifier): 32 bits Giá trị trường SSRC nguồn đồng (nguồn phát gói tin RTP từ micro, camera hay RTP mixer) gói tin RTP, giá trị chọn ngẫu nhiên Trong phiên kết nối RTP có nhiều nguồn đồng độ phát nhiều dịng gói tin RTP Máy thu nhóm dịng gói tin RTP nguồn để phát lại tín hiệu thời gian thực (realtime) - CSRC (Contributing Source List): từ đến 15 items, 32 bits Trường CSRC xác định nguồn đóng góp payload cho gói tin (CSRC cho phép xác định tối đa 15 nguồn đóng góp tương ứng vớ 15 items) Giá trị CSRC cho trường CC giá trị chèn vào items trộn (mixer) - Phần header mở rộng: Cơ chế mở rộng RTP cho phép ứng dụng riêng lẻ giao thức RTP thực với chức địi hỏi thơng tin thêm vào phần header gói tin Cơ chế thiết kế để vài ứng dụng bỏ qua số ứng dụng khác lại sử dụng phần Nếu trường X (bit X) phần header cố định đặt theo sau phần header cố định phần header mở rộng có chiều dài thay đổi 16 bit phần tiêu đề sử dụng với mục đích riêng cho ứng dụng định nghĩa profile (thường sử dụng để phân biệt loại tiêu để mở rộng) 16 bits mang giá trị chiều dài - phần header mở rộng tính theo đơn vị 32 bits (Giá trị không bao gồm 32 bit phần header mở rộng) CHƯƠNG 3: GIAO THỨC RTCP 3.1 ĐỊNH NGHĨA Giao thức RTCP (Realtime Transport Control Protocol) giao thức điều khiển thiết kế để hoạt động kết hợp với RTP, dựa việc truyền đặn gói điều khiển tới tất người tham gia vào phiên truyền RTCP cung cấp thông tin gói tin nhận được, cung cấp thơng tin phản hồi để theo dõi chất lượng dịch vụ hội nghị thông tin thành viên tham gia hội nghị để giúp kiểm soát phiên làm việc Trong phiên RTP, thường có địa multicast tất gói tin RTP RTCP phụ thuộc vào phiên làm việc IP multicast Gói tin RTP RTCP phân biệt với việc sử dụng cổng riêng, thường số cổng RTCP tạo từ cổng RTP cộng thêm 3.2 CHỨC NĂNG VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA RTCP Giao thức dung để điều khiển gói mang tin phiên truyền thành viên, phân phối theo chế với gói mang tin Các giao thức lớp phải đảm bảo gói mang liệu RTP gói mang thơng tin điều khiển RTCP truyền cổng UDP khác Thường gói mang thơng tin điều khiển cổng lẻ, gói mang liệu cồng chẵn Giao thức RTCP sử dụng với số chức sau: Cung cấp thông tin phản hồi chất lượng đường truyền liệu: Đây phần khơng thể thiếu với vai trị giao thức giao vận, liên quan đến hàm điều khiển luồng (flow control) kiểm soát tắc nghẽn (congestion control) Chức thực dựa tin thơng báo từ phía người gửi phía người nhận Thơng tin hồi đáp sử dụng trực tiếp cho việc điều khiến việc thay đổi phương pháp mã hoá (adaptive encoding) Trong trường truyền IP multicast thơng tin hồi tiến từ nhía người nhận tối quan trọng cho việc chuẩn đoán cố xảy trình truyền, Ngồi ra, việc tin phản hồi từ phía người nhận đến tất thành viên khác giúp cho thành viên quan sát lỗi đánh giá xem lỗi xảy với lỗi cục lỗi toàn mạng Với chế truyền IP multicast, cần đến thực thể đóng vai trị nhà cung cấp dịch vụ, nhận thông tin phản hồi Thực đóng vai trị bên thứ 3, quan sát phân tích vấn đề xảy - Xác định nguồn: RTCP mang thông tin định danh lớp giao vận gọi CNAME (canonical name) Thông tin giúp ta định danh nguồn phát RTP(tương ứng với thành viên tham gia hội thảo) Trong phiên truyền RTP, giá trị SSRC phía phát thay đổi gây xung đột địi hỏi thiết lập lại kết nối Do phía nhận cần sử dụng CNAME để trì kết nối tới thành viên Ngồi ra, việc CNAME xác định thành viên, giúp cho bên nhận phân chia luồng tin nhận thành tập tương ứng với người gửi Ví dụ, xác định cặp tín hiệu video/audieo người gởi (vì luồng có định danh SSRC khác nhau) Điều - giúp cho việc đồng tín hiệu audio với tín hiệu video, RTCP cịn cung cấp thông tin nhận dạng nguồn cụ thể dạng văn Nó Có thể bao gồm tên người sử dụng, số điện thoại, địa e-mail thông tin khác - Đồng thời gian: Các thông báo phát RTCP chứa thông tin để xác định thời gian NTP nhãn thời gian RTP tương ứng Chúng sử dụng để đồng âm với hình ảnh, - Điều chỉnh tốc độ truyền gói RTCP: Hai chức đầu địi hỏi tất thành viên phải gửi gói RTCP Do vậy, trường hợp có số lượng lớn người tham gia hội thảo, đòi hỏi phải có điều chỉnh tốc độ cho phù hợp để dành tài nguyên cho gói RTP Dựa vào việc thành viên gửi gói tin điều khiển tới tất thành viên khác, thành viên độc lập quan sát số lượng người tham gia Con số dùng để tính tốn tốc độ truyền thơng điệp -Chức tùy chọn: Cho phép tùy chọn chức năng, giúp giảm tối đa việc truyền thông tin điều khiển Điều hữu ích phiên truyền “loosely controlled”, thành viên tham gia rời bỏ mà không điều khiển quan hệ tới thành viên khác Ví dụ, thành viên cần nghe thơng tin chuyển tới, RTCP Server Nó sử dụng kênh thích hợp kết nối với tất thành viên, khơng cần sử dụng tất chức ứng dụng 3.3 CÁC LOẠI GĨI TIN RTCP: RR (Receiver Report): Thơng điệp RR tạo để báo cáo việc thu nhận máy thu phiên làm việc RTP đưa vào gói tin RTCP Gói tin sau gửi vào multicast để kết nối với tất phiên làm việc khác Thông điệp RR chứa thông tin: SSRC luồng RTP, số lượng gói tin RTP bị mất, số sq number cuối nhận luồng RTP, độ jitter truyền gói - SR (Sender Report): Máy phát tạo thông điệp SR để truyền vào luồng RTP, thông điệp chứa thông tin: SSRC luồng RTP, timestamp thời gian wall clock gói tin RTP tao gần nhất, số lượng gói tin gửi luồng, số lượng byte gửi luồng Ngồi ra, SR cịn đồng luồng liệu đa phương tiện khác phiên làm việc RTP - SDES (Source Description Items): Các thông điệp SDES máy phát tạo truyền luồng RTP chứa thông tin: điểm bắt đầu (như địa mail người gửi, tên người gửi), giá trị SSRC luồng RTP kết hợp 10 - BYE (End of participation): Nguồn phát gửi thông điệp BYE đến điểm cuối (end–point) nhằm mục đích tắt luồng truyền RTP - APP (Application-specific message): Thông điệp APP chứa chức cụ thể ứng dụng - 3.4 Khoảng thời gian hai lần phát hợp gói RTCP Các hợp gói RTCP phát cách đặn sau khoảng thời gian để thường xuyên thông báo trạng thái điểm cuối tham gia Vấn đề tốc độ phát hợp gói phải đảm bảo không chiếm hết lưu lượng thông tin dành cho thông tin khác Trong phiên truyền, lưu lượng tổng cộng cực đại tất loại thông tin truyền mạng gọi băng thông phiên (session bandwidth) Lưu lượng chia cho bên tham gia vào hội nghị Lưu lượng mạng dành sẵn không cho phép vượt để không ảnh hưởng đến dịch vụ khác mạng Trong phần băng thông phiên chia cho bên tham gia phần lưu lượng dành cho gói RTCP phép chiếm phần nhỏ biết 5% để không ảnh hưởng đến chức giao thức truyền dịng liệu media 3.5 Phân tích cụ thể loại thơng điệp 3.5.1 Khn dạng gói RR Gói RR (Receiver Report) có khn dạng giống gói SR ngoại trừ trường hợp PT mang giá trị 201 không mang phần thơng tin nguồn gửi Khn dạng gói RR miêu tả 11 3.5.2 Khn dạng gói SDES Gói SDES (System Description) Gói SDES có khn dạng hình 3.10 bao gồm phần tiêu đề đoạn thông tin mô tả nguồn 3.5.2.1 Phần tiêu đề Các trường V (version), P (padding), length, PT (packet type) mang ý nghĩa giống gói SR, PT 202 - SC (Source count): bits - Số lượng đoạn thông tin mô tả nguồn 12 3.5.2.2 Phần miêu tả nguồn Mỗi đoạn thông tin miêu tả nguồn bao gồm cặp số nhận dạng nguồn SSRC/CSRC theo sau mục miêu tả (SDES Items) Các mục miêu tả có cấu trúc chung hình Item (8 bits): thị loại mục mơ tả Giá trị trường tương ứng với loại mục miêu tả sau: CNAME (Canonical Name) (item =1): Phần thông tin mô tả mang số nhận dạng tầng giao vận cố định nguồn RTP - NAME (item = 2): phần thông tin mô tả mang tên mô tả nguồn - EMAIL (item = 3): Thông tin mô tả địa Email nguồn - PHONE (item = 4): Thông tin mô tả số điện thoại nguồn - LOC (item = 5): Thông tin mô tả địa nguồn - TOOL (item = 6): Thông tin mô tả tên ứng dụng tạo dịng thơng tin media - NOTE (item = 7): Các thích nguồn - PRIV (item = 8): Dành cho thông tin khác - 3.5.3 Khn dạng gói BYE Gói BYE sử dụng để thông báo hay vài nguồn rời khỏi phiên truyền Trường thông tin lý rời khỏi phiên tùy chọn (có thể có khơng) 13 3.5.4 Khn dạng gói APP Khn dạng gói APP miêu tả hình Gói sử dụng để dành cho chức cụ thể ứng dụng 14 ... khác) RTP định nghĩa RFC 1889, RFC 3550 2.2 CHỨC NĂNG Giao thức RTP chạy UDP để sử dụng chức ghép kênh checksum Cả hai giao thức RTP UDP tạo nên phần chức lớp giao vận Tuy nhiên RTP sử dụng với giao. .. header mở rộng) CHƯƠNG 3: GIAO THỨC RTCP 3.1 ĐỊNH NGHĨA Giao thức RTCP (Realtime Transport Control Protocol) giao thức điều khiển thiết kế để hoạt động kết hợp với RTP, dựa việc truyền đặn gói... giao vận Tuy nhiên RTP sử dụng với giao thức khác lớp mạng lớp giao vận bên miễn giao thức cung cấp dịch vụ mà RTP đòi hỏi Một điều cần lưu ý thân giao thức RTP không cung cấp chế đảm bảo việc phân