计算机网络-谢希仁-第五版-第六版-第7版-多媒体课件-第8章.pptx

1、第第 8 章章 互联网互联网上的音频和视频服务上的音频和视频服务第第 8 章章 互联网上互联网上的音频的音频/视频服务视频服务 n8.1 概述概述n8.2 流式存储音频流式存储音频/视频视频n8.3 交互式音频交互式音频/视频视频n8.4 改进改进“尽最大努力交付尽最大努力交付”的服务的服务8.1 概述概述 n计算机网络最初是为传送数据信息设计的计算机网络最初是为传送数据信息设计的。互。互联网联网 IP 层提供的层提供的“尽最大努力交付尽最大努力交付”服务，以服务，以及每一个分组独立交付的策略，对传送数据信及每一个分组独立交付的策略，对传送数据信息也是很合适的。息也是很合适的。n互联网使用互联

2、网使用的的 TCP 协议可以很好地解决网络不协议可以很好地解决网络不能提供可靠交付这一问题。能提供可靠交付这一问题。多媒体信息的特点多媒体信息的特点n多媒体信息（包括声音和图像信息）与不包括多媒体信息（包括声音和图像信息）与不包括声音和图像的数据信息有很大的区别。声音和图像的数据信息有很大的区别。n1，多媒体，多媒体信息的信息量往往很大。信息的信息量往往很大。n2，在，在传输多媒体数据时，对时延和时延抖动均传输多媒体数据时，对时延和时延抖动均有较高的要求。有较高的要求。n3，多媒体，多媒体数据往往是数据往往是实时实时数据数据(real time data)，它的含义是：在发送实时数据的同时，在

3、接收它的含义是：在发送实时数据的同时，在接收端边接收、边播放。端边接收、边播放。互联网是非互联网是非等时的等时的 n模拟的多媒体信号经过采样和模数转换变为数模拟的多媒体信号经过采样和模数转换变为数字信号，再组装成分组。这些分组的发送速率字信号，再组装成分组。这些分组的发送速率是是恒定的恒定的（等时的等时的）。）。n传统传统的互联网本身的互联网本身是是非等时非等时的。的。因此因此经过互联经过互联网的网的分组变成了分组变成了非恒定速率非恒定速率的分组。的分组。tt互联网互联网t模拟信号模拟信号t采样后的信号采样后的信号构成分组构成分组恒定速率恒定速率非恒定速率非恒定速率在接收端设置缓存在接收端设置

4、缓存 n要要解决解决非等时非等时问题，问题，接收接收端需设置适当大小的端需设置适当大小的缓存。当缓存中的分组数达到一定的数量后再缓存。当缓存中的分组数达到一定的数量后再以恒定速率按顺序把分组读出进行还原播放。以恒定速率按顺序把分组读出进行还原播放。n缓存实际上就是一个先进先出的队列。图中标缓存实际上就是一个先进先出的队列。图中标明的明的 T 叫做叫做播放播放时延。时延。tT缓存（队列）缓存（队列）恒定速率恒定速率t非恒定速率非恒定速率有可能发生有可能发生分组丢失分组丢失缓存的影响缓存的影响 n缓存使所有到达的分组都经受了迟延。缓存使所有到达的分组都经受了迟延。n早到达的分组在缓存中停留的时间较

5、长，而晚早到达的分组在缓存中停留的时间较长，而晚到达的分组在缓存中停留的时间则较短。到达的分组在缓存中停留的时间则较短。n以非恒定速率到达的分组，经过缓存后再以恒以非恒定速率到达的分组，经过缓存后再以恒定速率读出，就能够在一定程度上消除了时延定速率读出，就能够在一定程度上消除了时延的的抖动。抖动。但我们付出的代价是但我们付出的代价是增加了时延。增加了时延。分组分组发出发出1 2 3 4 5 6t到达分组数到达分组数6543211 2 3 4 5 6t缓存时间缓存时间缓存时间缓存时间再推迟播放时间再推迟播放时间如果网络无时延如果网络无时延推迟播放推迟播放分组迟到分组迟到网络出现时延网络出现时延分

6、组分组 1 的时延的时延分组分组到达到达1 2 3 4 5 6t实际的网络实际的网络需要解决的问题需要解决的问题 n在传送在传送时延时延敏感敏感(delay sensitive)的的实时数据实时数据时，不仅时，不仅传输时延传输时延不能太大，而且不能太大，而且时延抖动时延抖动也也必须受到限制。必须受到限制。n对于传送实时数据，很少量分组的对于传送实时数据，很少量分组的丢失丢失对播放对播放效果的影响并不大（因为这是由人来进行主观效果的影响并不大（因为这是由人来进行主观评价的），因而是可以容忍的评价的），因而是可以容忍的。n丢失丢失容忍容忍(loss tolerant)也也是实时数据的另一是实时数据

7、的另一个重要特点。个重要特点。需要解决的问题（续）需要解决的问题（续）n由于分组的到达可能不按序，但将分组还原和播放时由于分组的到达可能不按序，但将分组还原和播放时又应当是按序又应当是按序的，因此的，因此在发送多媒体分组时还应当给在发送多媒体分组时还应当给每一个分组加上每一个分组加上序号。序号。这表明还应当有相应的协议支这表明还应当有相应的协议支持才行。持才行。n要使接收端能够将节目中本来就存在的正常的短时间要使接收端能够将节目中本来就存在的正常的短时间停顿（如音乐中停顿几拍）和因某些分组的较大迟延停顿（如音乐中停顿几拍）和因某些分组的较大迟延造成的造成的“停顿停顿”区分区分开来，就开来，就需

8、要增加一个需要增加一个时间时间戳戳(timestamp)，以便告诉接收端应当在什么时间播放哪，以便告诉接收端应当在什么时间播放哪个分组。个分组。必须改造现有必须改造现有的互联网的互联网 n大量使用光缆和高速路由器，大量使用光缆和高速路由器，网络的时延和时网络的时延和时延抖动就可以足够小，延抖动就可以足够小，在互联网上在互联网上传送实时数传送实时数据就不会有问题。据就不会有问题。n把互联网改造把互联网改造为能够对端到端的带宽实现为能够对端到端的带宽实现预留预留(reservation)，把使用无连接协议，把使用无连接协议的互联网转的互联网转变变为面向连接的网络。为面向连接的网络。n部分部分改动互

9、联网的改动互联网的协议栈协议栈所付出的代价较小，所付出的代价较小，而这也能够使多媒体信息而这也能够使多媒体信息在互联网上在互联网上的传输质的传输质量得到改进。量得到改进。互联网提供互联网提供的音频的音频/视频视频服务类型服务类型 目前目前互联网提供的音频互联网提供的音频/视频服务大体上可分为视频服务大体上可分为三种三种类型：类型：n流式流式(streaming)存储存储音频音频/视频视频 边下载边边下载边播放。播放。n流式实况音频流式实况音频/视频视频 边录制边发送边录制边发送。n交互式音频交互式音频/视频视频 实时交互式通信。实时交互式通信。“边下载边播放边下载边播放”中的中的“下载下载”n

10、对于流式音频对于流式音频/视频的视频的“下载下载”，实际上并没有，实际上并没有把把“下载下载”的内容存储在硬盘的内容存储在硬盘上上。n“边下载边播放边下载边播放”结束后，在用户的硬盘上没有结束后，在用户的硬盘上没有留下有关播放内容的任何痕迹。留下有关播放内容的任何痕迹。n流流媒体媒体(streaming media)即即流式音频流式音频/视频。视频。n流媒体特点就是流媒体特点就是“边下载边播放边下载边播放”(streaming and playing)。8.2 流式存储音频流式存储音频/视频视频n8.2.1 具有元文件的万维网服务器具有元文件的万维网服务器n8.2.2 媒体服务器媒体服务器n8

11、.2.3 实时流式实时流式协议协议 RTSP8.2 流式存储音频流式存储音频/视频视频 n浏览器从浏览器从服务器下载已经录制好的音频服务器下载已经录制好的音频/视频视频文文件件步骤如下：步骤如下：万维网万维网服务器服务器客户机客户机服务器服务器媒体媒体播放器播放器 GET:音频音频/视频文件视频文件 RESPONSE 音频音频/视频文件视频文件浏览器浏览器注意：注意：传统传统的下载文件方法的下载文件方法并没有涉及到并没有涉及到“流式流式”（即（即边下载边播放）的概念。边下载边播放）的概念。浏览器浏览器从从服务器下载服务器下载音频音频/视频视频文件步骤文件步骤 用户从客户用户从客户机机(clie

12、nt machine)的的浏览器上用浏览器上用 HTTP 协议向服务器协议向服务器请求下载请求下载某个音频某个音频/视频文视频文件。件。服务器如有此文件就发送给浏览器。在响应报服务器如有此文件就发送给浏览器。在响应报文中就装有用户所要的音频文中就装有用户所要的音频/视频文件。整个下视频文件。整个下载过程可能会载过程可能会花费很长的花费很长的时间。时间。当浏览器当浏览器完全收下完全收下这个文件后，就可以传送给这个文件后，就可以传送给自己机器上的媒体播放器进行解压缩，然后播自己机器上的媒体播放器进行解压缩，然后播放。放。8.2.1 具有元文件的万维网服务器具有元文件的万维网服务器 n元文件元文件就

13、是一种非常小的文件，它描述或指明其他文就是一种非常小的文件，它描述或指明其他文件的一些重要信息件的一些重要信息。这里的元文件保存了有关这个音这里的元文件保存了有关这个音频频/视频文件的信息。视频文件的信息。万维网万维网服务器服务器客户机客户机服务器服务器媒体媒体播放器播放器 元文件元文件浏览器浏览器 GET:元文件元文件 RESPONSEGET:音频音频/视频文件视频文件 RESPONSE使用元文件下载音频使用元文件下载音频/视频文件视频文件 浏览器用户使用浏览器用户使用 HTTP 的的 GET 报文接入到万维网服务器。这个报文接入到万维网服务器。这个超链指向一个元文件。这个元文件有实际的音频

14、超链指向一个元文件。这个元文件有实际的音频/视频文件的统视频文件的统一资源定位符一资源定位符 URL。万维网服务器把该元文件装入万维网服务器把该元文件装入 HTTP 响应报文的主体，发回给响应报文的主体，发回给浏览器。浏览器。客户机浏览器调用相关的媒体播放器，把提取出的元文件传送客户机浏览器调用相关的媒体播放器，把提取出的元文件传送给媒体播放器。给媒体播放器。媒体播放器使用元文件中的媒体播放器使用元文件中的 URL，向万维网服务器发送，向万维网服务器发送 HTTP 请求报文，要求下载音频请求报文，要求下载音频/视频文件。视频文件。万维网服务器发送万维网服务器发送 HTTP 响应报文，把该音频响

15、应报文，把该音频/视频文件发送给视频文件发送给媒体播放器。媒体播放器边下载边解压缩边播放。媒体播放器。媒体播放器边下载边解压缩边播放。8.2.2 媒体服务器媒体服务器 n媒体服务器媒体服务器也称为也称为流式流式服务器服务器(streaming server)，它支持流式音频和视频的传送。它支持流式音频和视频的传送。n媒体播放器与媒体服务器的关系是媒体播放器与媒体服务器的关系是客户与服务客户与服务器的关系。器的关系。n媒体播放器不是向万维网服务器而是向媒体服媒体播放器不是向万维网服务器而是向媒体服务器请求音频务器请求音频/视频文件。视频文件。n媒体服务器和媒体播放器之间采用媒体服务器和媒体播放器

16、之间采用另外的协议另外的协议进行交互。进行交互。使用媒体服务器使用媒体服务器 万维网万维网服务器服务器媒体媒体播放器播放器 元文件元文件浏览器浏览器 GET:元文件元文件 RESPONSEGET:音频音频/视频文件视频文件 RESPONSE媒体媒体服务器服务器客户机客户机服务器服务器媒体播放器不是向万维网媒体播放器不是向万维网服务器而是向媒体服务器服务器而是向媒体服务器请求音频请求音频/视频文件。视频文件。使用媒体服务器下载使用媒体服务器下载音频音频/视频视频文件步骤文件步骤 前三个步骤仍然和上一节的一样，区别就是后面前三个步骤仍然和上一节的一样，区别就是后面两个步骤。两个步骤。媒体播放器使用

17、元文件中的媒体播放器使用元文件中的 URL 接入到接入到媒体媒体服务器，服务器，请求下载浏览器所请求的音频请求下载浏览器所请求的音频/视频文件。下载可以借视频文件。下载可以借助于使用助于使用 UDP 的任何协议，例如使用实时运输协议的任何协议，例如使用实时运输协议 RTP。媒体服务器给出响应，把该音频媒体服务器给出响应，把该音频/视频文件发送给媒体视频文件发送给媒体播放器。媒体播放器在迟延了若干秒后，以流的形式播放器。媒体播放器在迟延了若干秒后，以流的形式边下载边解压缩边播放。边下载边解压缩边播放。使用使用 TCP，还是还是 UDP？n传送音频传送音频/视频文件可以视频文件可以使用使用 TCP

18、，也可以，也可以使用使用 UDP。起初人们起初人们选用选用 UDP 来来传送传送。n采用采用 UDP 会会有以下几个有以下几个缺点缺点：n由于网络的情况多变，在接收端的播放器很难做到始终按规由于网络的情况多变，在接收端的播放器很难做到始终按规定的速率播放定的速率播放。n很多单位的防火墙往往阻拦很多单位的防火墙往往阻拦外部外部 UDP 分组分组的进入，因而的进入，因而使使用用 UDP 传送传送多媒体文件时会被防火墙阻拦掉。多媒体文件时会被防火墙阻拦掉。n使用使用 UDP 传送传送流式多媒体文件时，如果在用户端希望能够流式多媒体文件时，如果在用户端希望能够控制媒体的播放，如进行暂停、快进等操作，那

19、么还需要使控制媒体的播放，如进行暂停、快进等操作，那么还需要使用另外的用另外的协议协议 RTP 和和 RTSP，增加增加了成本和复杂性。了成本和复杂性。使用使用 TCP，还是还是 UDP？n现在对流式存储音频现在对流式存储音频/视频的播放，视频的播放，如如 YouTube和和Netflix，都是，都是采用采用 TCP 来来传送。传送。客户机客户机万维网万维网服务器服务器TCP发送缓存发送缓存TCP接收缓存接收缓存视频文件视频文件应用程序缓存应用程序缓存等时地从缓存中把等时地从缓存中把帧读出，解压缩，帧读出，解压缩，显示在屏幕上显示在屏幕上互联网上传送互联网上传送已已发发送送的的待待发发送送的的

20、已已收收到到的的使用使用 TCP 传送传送流式流式视频主要视频主要步骤步骤 用户用户使用使用 HTTP 获取获取存储在万维网服务器中的视频文件，存储在万维网服务器中的视频文件，然后把视频数据传送然后把视频数据传送到到 TCP 发送发送缓存中。若发送缓存已填满，缓存中。若发送缓存已填满，就暂时停止传送。就暂时停止传送。从从 TCP 发送发送缓存通过互联网向客户机中缓存通过互联网向客户机中的的 TCP 接收接收缓存缓存传送视频数据，直到接收缓存被填满。传送视频数据，直到接收缓存被填满。从从 TCP 接收接收缓存把视频数据再传送到应用程序缓存（即媒缓存把视频数据再传送到应用程序缓存（即媒体播放器的缓

21、存）。当这个缓存中的视频数据存储到一定程体播放器的缓存）。当这个缓存中的视频数据存储到一定程度时，就开始播放。这个过程一般不度时，就开始播放。这个过程一般不超过超过 1 分钟分钟。在在播放时，媒体播放器等时地（即周期性地）把视频数据播放时，媒体播放器等时地（即周期性地）把视频数据按帧读出，经解压缩后，把视频节目显示在用户的屏幕上。按帧读出，经解压缩后，把视频节目显示在用户的屏幕上。8.2.3 实时流式协议实时流式协议 RTSP nRTSP(Real-Time Streaming Protocol)协议协议以以客户服务器方式客户服务器方式工作。它工作。它本身并不传送本身并不传送数据数据，是是一个

22、多媒体播放一个多媒体播放控制协议控制协议，用来使用户在播，用来使用户在播放放从互联网下载从互联网下载的实时数据时能够进行控制，的实时数据时能够进行控制，如：暂停如：暂停/继续、后退、前进等。因此继续、后退、前进等。因此 RTSP 又又称为称为“互联网录互联网录像机遥控协议像机遥控协议”。n要实现要实现 RTSP 的控制功能，我们不仅要有协议，的控制功能，我们不仅要有协议，而且要有专门的而且要有专门的媒体媒体播放器播放器(media player)和和媒体媒体服务器服务器(media server)。RTSP 特点特点 nRTSP 是是有状态的有状态的协议协议。它。它记录记录客户机所处于客户机所

23、处于的状态（初始化状态、播放状态或暂停状态）。的状态（初始化状态、播放状态或暂停状态）。nRTSP 控制控制分组既可分组既可在在 TCP 上上传送，也可传送，也可在在 UDP 上上传送传送。nRTSP 没有没有定义音频定义音频/视频的压缩方案，也没有视频的压缩方案，也没有规定音频规定音频/视频在网络中传送时应如何封装在分视频在网络中传送时应如何封装在分组中组中。nRTSP 没有没有规定规定音频音频/视频流在媒体播放器中应视频流在媒体播放器中应如何缓存。如何缓存。万维网万维网服务器服务器客户机客户机服务器服务器媒体媒体播放器播放器 元文件元文件浏览器浏览器媒体媒体服务器服务器 GET:元文件元文

24、件 RESPONSESETUP RESPONSEPLAY RESPONSE RESPONSE TEARDOWN 使用使用 RTSP 的的媒体服媒体服务器的工作过程务器的工作过程使用使用 RTSP 的媒体的媒体服务器的服务器的工作过程工作过程 浏览器向万维网服务器请求音频浏览器向万维网服务器请求音频/视频文件。视频文件。万维网服务器从浏览器发送携带有元文件的响应。万维网服务器从浏览器发送携带有元文件的响应。浏览器把收到的元文件传送给媒体播放器。浏览器把收到的元文件传送给媒体播放器。RTSP 客户与媒体服务器的客户与媒体服务器的 RTSP 服务器建立连接。服务器建立连接。RTSP 服务器发送响应服

25、务器发送响应 RESPONSE 报文。报文。RTSP 客户发送客户发送 PLAY 报文，开始下载音频报文，开始下载音频/视频文件。视频文件。RTSP 服务器发送响应服务器发送响应 RESPONSE 报文。报文。RTSP 客户发送客户发送 TEARDOWN 报文断开连接。报文断开连接。RTSP 服务器发送响应服务器发送响应 RESPONSE 报文。报文。8.3 交互式音频交互式音频/视频视频n8.3.1 IP 电话电话概述概述n8.3.2 IP 电话电话所需要的几种应用协议所需要的几种应用协议n8.3.3 实时运输实时运输协议协议 RTPn8.3.4 实时运输实时运输控制协议控制协议 RTCPn

26、8.3.5 H.323n8.3.6 会话发起会话发起协议协议 SIP8.3.1 IP 电话概述电话概述1.狭义的和广义狭义的和广义的的 IP 电话电话n狭义狭义的的 IP 电话电话就是指在就是指在 IP 网络上打电话。所网络上打电话。所谓谓“IP 网络网络”就是就是“使用使用 IP 协议的分组交换网协议的分组交换网”的简称。的简称。n广义的广义的 IP 电话电话则不仅仅是电话通信，而且还可则不仅仅是电话通信，而且还可以是在以是在IP网络上进行交互式多媒体实时通信网络上进行交互式多媒体实时通信（包括话音、视像等），甚至还包括（包括话音、视像等），甚至还包括即时传信即时传信IM(Instant M

27、essaging)。2.IP电话网关电话网关n20世纪世纪90年代中期年代中期，VocalTec 公司公司率先率先推出了实用推出了实用化化的的 IP 电话电话。但是。但是这种这种 IP 电话电话必须使用必须使用PC。n1996年年3月月，VocalTec 公司公司成功地推出成功地推出了了 IP 电话电话网网关关（IP Telephony Gateway），它是），它是公用电话网与公用电话网与IP网络的接口设备网络的接口设备。nIP 电话电话网关的作用就是：网关的作用就是：n(1)在电话呼叫阶段和呼叫释放阶段进行电话信令的转换。在电话呼叫阶段和呼叫释放阶段进行电话信令的转换。n(2)在通话期间进

28、行话音编码的转换。在通话期间进行话音编码的转换。IP 电话网关的几种连接方法电话网关的几种连接方法 分组交换电路交换电路交换 互联网PC 到 PC公用电话网IP 电话网关 互联网PC 到固定电话机公用电话网IP 电话 网关公用电话网IP 电话 网关互联网固定电话机到固定电话机3.IP 电话的通话质量电话的通话质量nIP 电话的通话质量主要由两个因素电话的通话质量主要由两个因素决定：决定：n一一个是通话双方端到端的时延和时延个是通话双方端到端的时延和时延抖动；抖动；n另另一个是话音分组的丢失率一个是话音分组的丢失率。n但但这两个因素是不确定的这两个因素是不确定的，取决于，取决于当时网络上当时网络

29、上的通信量。的通信量。n经验证明，在电话交谈中，端到端的时延不应经验证明，在电话交谈中，端到端的时延不应超过超过 250 ms，否则交谈者就能感到不自然。，否则交谈者就能感到不自然。IP 电话的端到端时延电话的端到端时延(1)话音信号进行模数转换要经受时延。话音信号进行模数转换要经受时延。(2)话音比特流装配成话音分组的时延。话音比特流装配成话音分组的时延。(3)话音分组的发送需要时间，此时间等于话音分话音分组的发送需要时间，此时间等于话音分 组长度组长度与通信线路的数据率之比。与通信线路的数据率之比。(4)话音分组在因特网中的存储转发时延。话音分组在因特网中的存储转发时延。(5)话音分组在接

30、收端缓存中暂存所引起的时延。话音分组在接收端缓存中暂存所引起的时延。(6)话音分组还原成模拟话音信号的时延。话音分组还原成模拟话音信号的时延。(7)话音信号在通信线路上的传播时延。话音信号在通信线路上的传播时延。(8)终端设备的硬件和操作系统产生的接入时延。终端设备的硬件和操作系统产生的接入时延。低速率话音编码低速率话音编码的的 ITU-T 标准标准(1)G.729速率为速率为 8 kb/s 的共轭结构代数码激励线性的共轭结构代数码激励线性预测声码器预测声码器 CS-ACELP(Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear Predicti

31、on)。(2)G.723.1速率为速率为 5.3/6.3 kb/s 的为多媒体通信用的为多媒体通信用的低速率声码器。的低速率声码器。标准标准比特率比特率（kbit/s）帧大小帧大小（ms）处理时延处理时延（ms）帧帧长长（字节）字节）数字信号处理数字信号处理 MIPSG.729810101020G.723.1 5.3/6.3303020/2416G.729 和和 G.723.1 的的主要性能比较主要性能比较D接收端的接收端的播放播放时延有一个最佳值时延有一个最佳值 分组分组丢失率丢失率端到端时延端到端时延20%10%5%100 ms 150 ms400 msABCN良好良好基本基本可用可用不好

32、不好长途电话长途电话 质量质量接收端播放接收端播放 时延增大时延增大在在点点 N 处处，端端到端时延和话音到端时延和话音分组丢失率都是最小。但实际上分组丢失率都是最小。但实际上并不可能工作在这个点上。并不可能工作在这个点上。线速路由器线速路由器 n提高路由器的转发分组的速率提高路由器的转发分组的速率对提高对提高 IP 电话的电话的质量也是很重要的。质量也是很重要的。n据统计，一个跨大西洋的据统计，一个跨大西洋的 IP 电话一般要经过电话一般要经过 20 30 个路由器。个路由器。n若能改用吉比特路由器（又称为线速路由器），若能改用吉比特路由器（又称为线速路由器），则每秒可转发则每秒可转发 5

33、百万至百万至 6 千万个分组（即交换千万个分组（即交换速率达速率达 60 Gbit/s 左右）。这样还可进一步减少左右）。这样还可进一步减少由网络造成的时延。由网络造成的时延。关于关于 SkypenSkype 采用了采用了 P2P 和全球索引技术和全球索引技术提供快速路由选择机制，提供快速路由选择机制，管理成本大大降低。由于用户路由信息分布式存储于因特管理成本大大降低。由于用户路由信息分布式存储于因特网的结点中，因此呼叫连接完成得很快。网的结点中，因此呼叫连接完成得很快。nSkype 采用了采用了端对端加密方式端对端加密方式，保证信息的安全性。，保证信息的安全性。nSkype 使用使用 P2P

34、 的技术，用户数据主要存储在的技术，用户数据主要存储在 P2P 网络网络中，因此必须保证存储在公共网络中的数据是可靠的和没中，因此必须保证存储在公共网络中的数据是可靠的和没有被篡改的。有被篡改的。Skype 对公共目录中存储的和用户相关的数对公共目录中存储的和用户相关的数据都采用了数字签名，保证了数据无法被篡改。据都采用了数字签名，保证了数据无法被篡改。nSkype 的的问世给全球信息技术和通信产业带来深远的影响，问世给全球信息技术和通信产业带来深远的影响，也给每一位网络使用者带来生活方式的改变。也给每一位网络使用者带来生活方式的改变。8.3.2 IP 电话电话所需要的几种应用协议所需要的几种

35、应用协议 n在在 IP 电话电话的通信中的通信中，至少，至少需要两种应用需要两种应用协议协议：n一一种是种是信令协议信令协议，它使我们能够在互联网上找到，它使我们能够在互联网上找到被被叫用户。叫用户。n另另一种是话音分组的一种是话音分组的传送协议传送协议，它使我们用来进行，它使我们用来进行电话通信的话音数据能够以时延敏感属性在互联网电话通信的话音数据能够以时延敏感属性在互联网中传送中传送。n为了为了在互联网中提供实时交互式的音频在互联网中提供实时交互式的音频/视频服视频服务，我们需要新的多媒体体系结构。务，我们需要新的多媒体体系结构。8.3.2 IP 电话电话所需要的几种应用协议所需要的几种应

36、用协议 TCPUDP信令信令服务质量服务质量IPv4/IPv6RTSPRTCPRSVPH.323SIPRTP应应用用层层协协议议音频音频/视频视频SDP底层网络底层网络8.3.3 实时运输协议实时运输协议 RTPn实时运输协议实时运输协议 RTP(Real-time Transport Protocol)为实为实时应用提供端到端的运输，但时应用提供端到端的运输，但不提供任何服务质量的保证。不提供任何服务质量的保证。n多媒体数据块经压缩编码处理后，先送给多媒体数据块经压缩编码处理后，先送给 RTP 封装成为封装成为 RTP 分组，再装入运输层的分组，再装入运输层的 UDP 用户数据报，然后再交用

37、户数据报，然后再交给给 IP 层。层。nRTP 是一个协议框架，只包含了实时应用的一些共同的功是一个协议框架，只包含了实时应用的一些共同的功能。能。nRTP 自己并不对多媒体数据块做任何处理，而只是向应用自己并不对多媒体数据块做任何处理，而只是向应用层提供一些附加的信息，让应用层知道应当如何进行处理。层提供一些附加的信息，让应用层知道应当如何进行处理。RTP 的层次的层次 n从应用开发者的角度看，从应用开发者的角度看，RTP 应当是应用层的应当是应用层的一部分。一部分。n在应用的发送端，开发者必须编写用在应用的发送端，开发者必须编写用 RTP 封装封装分组的程序代码，然后把分组的程序代码，然后

38、把 RTP 分组交给分组交给 UDP 插口接口。插口接口。n在接收端，在接收端，RTP 分组通过分组通过 UDP 插口接口进入插口接口进入应用层后，还要利用开发者编写的程序代码从应用层后，还要利用开发者编写的程序代码从 RTP 分组中把应用数据块提取出来。分组中把应用数据块提取出来。RTP 也可看成也可看成是运输层是运输层的一个子层的一个子层 nRTP 封装了多媒体应用封装了多媒体应用的数据块的数据块。n由于由于 RTP 向多媒体应用向多媒体应用程序提供了服务（如时程序提供了服务（如时间戳和序号），因此也间戳和序号），因此也可以将可以将 RTP 看成是在看成是在 UDP 之上的一个运输层之上的

39、一个运输层的子层。的子层。运输层运输层应用层应用层IP数据链路层数据链路层物理层物理层RTPUDPRTP 分组的首部格式分组的首部格式 12 字节字节序序 号号位位 0 1 3 8 16 31有效载荷类型有效载荷类型版本版本 P XM参与源数参与源数时时 间间 戳戳同同 步步 源源 标标 识识 符符(SSRC)参参 与与 源源 标标 识识 符符(CSRC)0.15发送发送RTP 分组分组UDP 用户数据报用户数据报IP 数据报数据报IP 首部首部 UDP 首部首部 RTP 首部首部 RTP 数据部分（应用层数据）数据部分（应用层数据）8.3.4 实时运输控制协议实时运输控制协议 RTCPnRT

40、CP(RTP Control Protocol)是是与与 RTP 配合使用配合使用的协议。的协议。nRTCP 协议的协议的主要主要功能：功能：n服务质量的监视与反馈；服务质量的监视与反馈；n媒体间的同步；媒体间的同步；n播组中成员的标识。播组中成员的标识。nRTCP 分组也分组也使用使用 UDP 传送，传送，但但 RTCP 并不对声音或视并不对声音或视像分组进行封装。像分组进行封装。n可将多个可将多个 RTCP 分组封装在一个分组封装在一个 UDP 用户数据报中。用户数据报中。nRTCP 分组分组周期性周期性地在网上传送，它带有发送端和接收端地在网上传送，它带有发送端和接收端对服务质量的统计信

41、息报告。对服务质量的统计信息报告。RTCP 使用的五种分组类型使用的五种分组类型 n结束分组结束分组 BYE 表示关闭一个数据流。表示关闭一个数据流。n特定应用分组特定应用分组 APP 使应用程序能够定义新的分使应用程序能够定义新的分组类型。组类型。n接收端报告分组接收端报告分组 RR 用来使接收端周期性地向用来使接收端周期性地向所有的点用多播方式进行报告。所有的点用多播方式进行报告。n发送端报告分组发送端报告分组 SR 用来使发送端周期性地向用来使发送端周期性地向所有接收端用多播方式进行报告。所有接收端用多播方式进行报告。n源点描述分组源点描述分组 SDES 给出会话中参加者的描述。给出会话

42、中参加者的描述。8.3.5 H.323nH.323 是是 ITU-T 于于 1996 年制订的一个名称很长年制订的一个名称很长的建议书，的建议书，1998 年的第二个版本改用的名称是年的第二个版本改用的名称是“基于分组的多媒体通信系统基于分组的多媒体通信系统”。nH.323 包括系统和构件的描述，呼叫模型的描包括系统和构件的描述，呼叫模型的描述，呼叫信令过程，控制报文，复用，话音编述，呼叫信令过程，控制报文，复用，话音编解码器，视像编解码器，以及数据协议等，但解码器，视像编解码器，以及数据协议等，但不保证服务质量不保证服务质量 QoS。分组交换网分组交换网（例如（例如，互联网，互联网）H.32

43、3H.323 终端终端H.323 终端终端 H.323 终端使用终端使用 H.323 协议进行协议进行多媒体通信多媒体通信 H.323 是是互联网的端系统之间进行实时声音和视频会议的标准互联网的端系统之间进行实时声音和视频会议的标准。请请注意，注意，H.323 不是不是一个单独的协议而是一组协议。一个单独的协议而是一组协议。H.323 标准指明的四种构件标准指明的四种构件(1)H.323 终端终端(2)网关网关 网关网关连接到两种不同的网络，使连接到两种不同的网络，使 H.323 网络可以和非网络可以和非 H.323 网络进行通信。网络进行通信。(3)网网闸闸(gatekeeper)所有的呼叫

44、都要通过所有的呼叫都要通过网闸，因为网闸提供地址转换、授权、带宽管网闸，因为网闸提供地址转换、授权、带宽管理和计费功能。理和计费功能。(4)多点控制单元多点控制单元 MCU(Multipoint Control Unit)MCU 支持三个或更多的支持三个或更多的 H.323 终端终端的音频或视频会议。的音频或视频会议。用用 H.323 网关连接非网关连接非 H.323 网络网络互联网互联网公用电话网公用电话网网关网关网闸网闸H.323 终端终端 多点控制单元多点控制单元MCUH.323 的协议体系结构的协议体系结构 音频音频/视频应用视频应用音频音频编解码编解码视频视频编解码编解码RTCPH.

45、225.0登记登记信令信令H.225.0呼叫呼叫信令信令H.245控制控制信令信令RTPUDPTCPIP信令和控制信令和控制数据数据 应用应用T.120数据数据8.3.6 会话发起协议会话发起协议 SIP nH.323 过于过于复杂复杂，不不便于发展便于发展基于基于 IP 的的新新业务业务。nSIP(Session Initiation Protocol)是一套较为简单且是一套较为简单且实用的标准，目前已实用的标准，目前已成为互联网成为互联网的建议标准。的建议标准。nSIP 协议以互联网为基础，把协议以互联网为基础，把 IP 电话视为互联网上的电话视为互联网上的新应用。新应用。nSIP 协议只

46、涉及到协议只涉及到 IP 电话的信令和有关服务质量问题，电话的信令和有关服务质量问题，而没有提供像而没有提供像H.323那样多的功能。那样多的功能。nSIP 没有没有指定使用指定使用 RTP 协议，但实际上大家还是选用协议，但实际上大家还是选用 RTP 和和 RTCP 作为配合使用的协议。作为配合使用的协议。SIP 系统的构件系统的构件nSIP 使用使用文本方式的文本方式的客户服务器客户服务器协议协议。nSIP 系统系统的两种构件是的两种构件是用户代理用户代理和和网络网络服务器。服务器。n用户代理用户代理包括包括用户代理客户用户代理客户和和用户代理服务器，用户代理服务器，前者前者用来发起呼叫，

47、而后者用来接受呼叫。用来发起呼叫，而后者用来接受呼叫。n网络服务器网络服务器分为分为代理服务器代理服务器和和重定向服务器。重定向服务器。n代理服务器代理服务器接受来自主叫用户的呼叫请求，并将其转发给下接受来自主叫用户的呼叫请求，并将其转发给下一跳代理服务器，最后将呼叫请求转发给被叫用户。一跳代理服务器，最后将呼叫请求转发给被叫用户。n重定向服务器重定向服务器不接受呼叫，它通过响应告诉客户下一跳代理不接受呼叫，它通过响应告诉客户下一跳代理服务器的地址，由客户按此地址向下一跳代理服务器重新发服务器的地址，由客户按此地址向下一跳代理服务器重新发送呼叫请求。送呼叫请求。SIP 的地址十分灵活的地址十分

48、灵活n可以是电话号码，也可以是电子邮件地址、可以是电话号码，也可以是电子邮件地址、IP 地址地址或其他类型的地址。但一定要使用或其他类型的地址。但一定要使用 SIP 的地址格式，的地址格式，例如：例如：电话号码电话号码 sip:zhangsan8625-87654321IPv4 地址地址 sip:zhangsan201.12.34.56电子邮件地址电子邮件地址sip:SIP 特点特点n和和 HTTP 相似相似，SIP 是是基于报文的协议基于报文的协议。nSIP 使用了使用了 HTTP 的的许多首部、编码规则、差许多首部、编码规则、差错码以及一些鉴别机制错码以及一些鉴别机制。n它它比比 H.32

49、3 具有具有更好的可扩缩性。更好的可扩缩性。一个简单的一个简单的 SIP 会话会话 主叫方主叫方被叫方被叫方OK:地址地址ACKINVITE:地址，选项地址，选项建立建立会话会话BYE终止终止会话会话电话交谈电话交谈通信通信ttSIP 的的会话共有三个阶段：建立会话、通信和终止会话。会话共有三个阶段：建立会话、通信和终止会话。SIP 登记器的登记器的用途：跟踪用途：跟踪被叫被叫方方 主叫方主叫方被叫方被叫方INVITE查找查找回答回答电话交谈电话交谈ttSIP 代理代理服务器服务器SIP 登记器登记器INVITEOKOKACKACKBYEtt会话描述会话描述协议协议 SDP nSDP(Sess

50、ion Description Protocol)在电话在电话会议的情况下特别重要，因为电话会议的参加会议的情况下特别重要，因为电话会议的参加者是动态地加入和退出。者是动态地加入和退出。nSDP 详细地指明了媒体编码、协议的端口号以详细地指明了媒体编码、协议的端口号以及多播地址及多播地址。nSDP 现在现在也是互联网建议也是互联网建议标准标准。8.4 改进改进“尽最大努力交付尽最大努力交付”的服务的服务n8.4.1 使互联网提供服务质量使互联网提供服务质量n8.4.2 调度和管制机制调度和管制机制n8.4.3 综合综合服务服务 IntServ 与与资源预留资源预留协议协议 RSVPn8.4.4