当前位置： 首页 > news >正文

GB28181协议详解

news 来源：原创 2025/5/25 6:00:19

第一部分：协议基础与设备注册

1.1 协议分层架构

层级协议/规范功能说明
信令控制层SIP (RFC 3261) + GB扩展设备注册、目录订阅、实时点播、云台控制等控制信令
媒体传输层RTP/RTCP (RFC 3550) + PS封装音视频数据封装传输，支持H.264/H.265/G.711/AAC等编码

1.2 设备注册流程（含鉴权算法）

1.2.1 完整信令交互
[设备]                          [SIP服务器]
 |---- REGISTER (无鉴权) -------->|
 |<---- 401 Unauthorized --------|  WWW-Authenticate: Digest realm="3402000000", nonce="abcd1234"
 |---- REGISTER (带鉴权头) ------>|  Authorization: Digest username="34020000001320000001", response="xxxx"
 |<---- 200 OK ------------------|  Expires: 3600
1.2.2 鉴权算法实现

  • 输入参数：

    • username：设备ID（如34020000001320000001）
    • realm：服务器返回的域（如3402000000）
    • password：设备预设密码（如123456）
    • nonce：服务器生成的随机数（如abcd1234）
    • method：请求方法（REGISTER）
    • uri：请求URI（如sip:34020000002000000001@192.168.1.100）

  • 计算步骤：

    1. 计算 HA1 = MD5(username:realm:password)
    2. 计算 HA2 = MD5(method:uri)
    3. 最终 response = MD5(HA1:nonce:HA2)

  • 代码示例（Python）：

  import hashlib
  
  def calculate_response(username, realm, password, nonce, method, uri):
      ha1 = hashlib.md5(f"{username}:{realm}:{password}".encode()).hexdigest()
      ha2 = hashlib.md5(f"{method}:{uri}".encode()).hexdigest()
      return hashlib.md5(f"{ha1}:{nonce}:{ha2}".encode()).hexdigest()

第二部分：实时点播（2025年02月21日场景）

2.1 信令交互全流程

[Client]                                  [Device]
 |-------- INVITE (SDP Offer) ------------>|
 |<------- 100 Trying ---------------------|  # 临时响应
 |<------- 200 OK (SDP Answer) ------------|  # 携带设备媒体参数
 |-------- ACK --------------------------->|  # 确认建立会话
 |<------- RTP Stream (Port 6000) -------- |  # 媒体流开始传输
 |-------- BYE --------------------------->|  # 结束会话
 |<------- 200 OK -------------------------|

2.2 SDP详解（客户端Offer）

v=0
o=34020000002000000001 0 0 IN IP4 192.168.1.100  # 会话发起者标识
s=Play                                              # 会话名称（可自定义）
c=IN IP4 192.168.1.100                             # 客户端接收地址
t=0 0                                              # 时间范围（0表示实时）
m=video 6000 RTP/AVP 96                            # 媒体行：视频，端口6000，负载类型96
a=rtpmap:96 PS/90000                               # PS封装，时钟频率90kHz
a=sendonly                                         # 客户端仅接收（设备发送）
a=control:streamid=1                               # 流标识符（多码流时使用）
a=range:clock=20250221T000000-                     # 时间范围（"-"表示持续到结束）
SDP字段逐项解析
字段说明
o=格式：<username> <sess-id> <sess-version> <nettype> <addrtype> <unicast-address>
s=会话描述名称（如Play/Live/Playback）
c=连接信息：IN表示Internet，IP4为IPv4地址，192.168.1.100为客户端接收IP
t=时间范围：<start-time> <stop-time>，0 0表示永久会话
m=媒体行：<media> <port> <proto> <fmt>，video表示视频，6000为端口，RTP/AVP为传输协议
a=rtpmap负载映射：<payload_type> <encoding>/<clock_rate>，96对应动态类型，PS为封装格式
a=range时间范围：clock=YYYYMMDDThhmmss-YYYYMMDDThhmmss，实时流可省略结束时间

第三部分：录像回放与下载

3.1 录像查询（MESSAGE信令）

3.1.1 请求消息
<?xml version="1.0"?>
<Query>
  <CmdType>RecordInfo</CmdType>  <!-- 固定指令类型 -->
  <SN>16777216</SN>             <!-- 序列号（递增） -->
  <DeviceID>34020000001320000001</DeviceID>
  <StartTime>20250221T120000</StartTime>  <!-- 起始时间 -->
  <EndTime>20250221T123000</EndTime>      <!-- 结束时间 -->
  <Secrecy>0</Secrecy>          <!-- 保密级别（0-普通，1-机密） -->
  <Type>time</Type>             <!-- 录像类型：time/alarm/manual -->
</Query>
3.1.2 响应消息
<?xml version="1.0"?>
<Response>
  <CmdType>RecordInfo</CmdType>
  <SN>16777216</SN>
  <DeviceID>34020000001320000001</DeviceID>
  <Name>Camera-01</Name>
  <SumNum>1</SumNum>            <!-- 录像片段总数 -->
  <RecordList>
    <Item>
      <DeviceID>34020000001320000001</DeviceID>
      <Name>Channel-1</Name>
      <StartTime>20250221T120000</StartTime>
      <EndTime>20250221T123000</EndTime>
      <FilePath>/videos/20250221_1200.mp4</FilePath>  <!-- 可选字段 -->
    </Item>
  </RecordList>
</Response>

3.2 录像回放（INVITE信令）

3.2.1 SDP关键参数
a=range:clock=20250221T120000-20250221T123000  # 精确时间段
a=control:streamid=2                           # 区分实时流与回放流
3.2.2 回放控制（MESSAGE信令）
<?xml version="1.0"?>
<Control>
  <CmdType>DeviceControl</CmdType>
  <SN>789</SN>
  <DeviceID>34020000001320000001</DeviceID>
  <Scale>4.0</Scale>       <!-- 回放速率（1.0=正常，2.0=2倍速） -->
  <Range>20250221T121500-20250221T122000</Range>  <!-- 拖动到指定位置 -->
</Control>

第四部分：音视频RTP打包规范

4.1 视频封装（H.264/H.265）

4.1.1 PS封装结构
PS Header (0x000001BA) 
  → System Header (0x000001BB) 
    → PES Header (视频流) 
      → H.264/H.265 NALU 
    → PES Header (音频流) 
      → G.711/AAC数据
4.1.2 RTP分片规则
帧类型分片策略
I帧强制分片，每包≤1400字节，FU-A模式（分片头：0x1C + 0x80→首包，0x1C + 0x00→中间包）
P/B帧单包发送（若NALU≤1400字节）或分片发送

H.264分片头示例：

RTP Header | FU Indicator (0x1C) | FU Header (0x80) | NALU分片数据  # 首包
RTP Header | FU Indicator (0x1C) | FU Header (0x00) | NALU分片数据  # 中间包
RTP Header | FU Indicator (0x1C) | FU Header (0x40) | NALU分片数据  # 末包（Mark=1）

4.2 音频封装

4.2.1 PS封装音频
  • PES结构：
  PES Header (Stream ID=0xC0) | PCM数据（G.711）  # 音频PES包
  • 时间戳同步：音频PTS与视频PTS基于同一90kHz时钟对齐
4.2.2 独立RTP流封装
RTP Header | PCM数据（G.711）  # 直接封装，无分片

SDP声明示例：

m=audio 6002 RTP/AVP 8       # G.711U负载类型8
a=rtpmap:8 PCMA/8000/1       # 编码格式与采样率

第五部分：开发注意事项

5.1 时间同步

  • NTP同步：设备与服务器时间误差需<1秒，否则回放请求可能失败
  • RTP时间戳：视频基于90kHz时钟，音频基于采样率（如G.711=8kHz）

5.2 网络适应性

传输模式适用场景优化建议
UDP低延迟、允许少量丢包增加Jitter Buffer（≥500ms）
TCP高可靠性、弱网络环境启用RTP over RTSP（需SDP中声明a=rtcp-mux）

5.3 错误处理

  • 注册失败：检查Digest算法实现及设备ID格式（20位数字）
  • 媒体流中断：监控RTCP RR包的丢包率，动态调整码率
  • 时间戳溢出：每26小时重置RTP时间戳（90kHz时钟溢出周期）

附录：关键协议头字段速查

SIP头字段

字段示例值说明
Call-ID123456789@192.168.1.100会话唯一标识（需全局唯一）
CSeq1 INVITE命令序列号（递增）
Contact<sip:34020000001320000001@192.168.1.200>设备实际通信地址

SDP属性字段

属性示例值说明
rtpmap96 PS/90000定义负载类型与编码格式
fmtp96 profile-level-id=42E0H.264编码参数（可选）
controlstreamid=1流标识符（多码流切换）

第六部分：信令表

好的，用户让我出一个所有GB28181信令的表。之前我已经详细解释了各个信令，现在需要整理成一个表格。用户可能在做开发或者测试，需要快速查阅各个信令的用途和关键字段。我需要确保表格覆盖所有主要信令，包括注册、心跳、实时点播、回放、目录查询、报警通知等。还要注意之前的对话中提到过具体的信令流程和SDP字段，所以表格里需要包含SIP方法、消息类型、关键字段和使用场景。可能还需要补充一些用户没提到的其他信令，比如设备控制和语音对讲，以全面覆盖协议内容。要检查是否有遗漏，比如BYE请求或者错误响应，确保表格的完整性。同时，用户可能希望表格结构清晰，方便查阅，所以需要用简洁的标题和明确的分类。最后，确保每个信令的关键字段准确，比如CmdType和XML结构，以及对应的SIP方法，如REGISTER、INVITE、MESSAGE等。可能需要参考之前的回答，确认每个信令的细节，避免错误。

以下是GB28181协议中 所有核心信令的汇总表 ，包含信令类型、SIP方法、关键字段及典型应用场景：

GB28181 信令全表

信令类型SIP方法关键字段/消息体典型场景响应码
设备注册REGISTERExpires（有效期）、Authorization（鉴权头）、Contact（设备地址）设备上线200 OK / 401 Unauthorized
心跳保活MESSAGE<CmdType>Keepalive</CmdType>、<Status>OK</Status>维持在线状态200 OK
实时点播请求INVITESDP中的m=video、a=rtpmap:96 PS/90000、a=range（时间范围）发起实时视频流200 OK + SDP
录像回放请求INVITESDP中的a=range:clock=起始时间-结束时间、a=control:streamid=N请求历史录像流200 OK + SDP
目录查询MESSAGE<CmdType>Catalog</CmdType>、<DeviceID>、<SumNum>（通道数）获取设备通道列表200 OK + 通道列表
报警通知NOTIFY<CmdType>Alarm</CmdType>、<AlarmType>（报警类型）、<AlarmTime>移动侦测/遮挡事件上报200 OK
云台控制MESSAGE<CmdType>DeviceControl</CmdType>、<PTZCmd>（十六进制指令）摄像头转动/变焦200 OK
录像查询MESSAGE<CmdType>RecordInfo</CmdType>、<StartTime>、<EndTime>、<RecordList>检索设备存储的录像片段200 OK + 录像列表
回放控制MESSAGE<CmdType>DeviceControl</CmdType>、<Scale>（倍速）、<Range>（跳转时间）快进/快退/拖动进度条200 OK
语音对讲INVITESDP中的m=audio、a=rtpmap:8 PCMA/8000（音频编码）双向语音通信200 OK + SDP
设备信息查询MESSAGE<CmdType>DeviceInfo</CmdType>、<DeviceID>获取设备型号/版本信息200 OK + 设备信息
订阅事件通知SUBSCRIBEEvent: catalog（目录订阅）、Expires（订阅有效期）实时接收设备状态变化200 OK + NOTIFY消息
停止媒体流BYECall-ID（对应会话ID）、CSeq（递增序列号）结束实时预览或回放200 OK
文件下载请求MESSAGE<CmdType>Download</CmdType>、<FilePath>（文件路径）、<StartTime>下载指定录像文件200 OK + 文件流
网络配置修改MESSAGE<CmdType>ConfigDownload</CmdType>、<IPAddress>、<GateWay>远程修改设备网络参数200 OK

关键说明

  1. SDP字段扩展：

    • a=control:streamid=N：用于区分多码流（主码流=1，子码流=2）。
    • a=range:clock=YYYYMMDDThhmmss-YYYYMMDDThhmmss：时间格式必须精确到秒。
    • a=rtpmap:96 PS/90000：强制要求视频流使用PS封装，时钟频率90kHz。

  2. XML消息体规范：

    • 公共字段：<SN>（序列号）、<DeviceID>（20位设备ID）必须唯一且递增。
    • 错误码：<StatusCode>（如200成功，400参数错误，404无录像文件）。

  3. 特殊场景处理：

    • 分页查询：当录像片段过多时，通过<SumNum>和分页参数分批获取。
    • 鉴权失败：服务器返回401 Unauthorized时，设备需重发带正确Authorization头的请求。

信令交互示例图

[设备注册]
Device -> Server: REGISTER
Server -> Device: 401 Unauthorized
Device -> Server: REGISTER (带鉴权)
Server -> Device: 200 OK

[实时点播]
Client -> Device: INVITE (SDP Offer)
Device -> Client: 200 OK (SDP Answer)
Client -> Device: ACK
Device -> Client: RTP流传输

[录像回放控制]
Client -> Device: MESSAGE (Scale=2.0)
Device -> Client: 200 OK + 媒体流加速

附：常用CmdType值

CmdType用途关联信令
Keepalive心跳保活MESSAGE
Catalog目录查询MESSAGE
DeviceControl云台/回放控制MESSAGE
RecordInfo录像查询MESSAGE
Alarm报警通知NOTIFY
DeviceInfo设备信息查询MESSAGE
Download文件下载MESSAGE

相关文章：

  • MyBatis框架详解与核心配置解读
  • 基于Django的购物商城平台的设计与实现(源码+lw+部署文档+讲解)，源码可白嫖!
  • 数字内容体验的技术支持包含哪些核心功能？
  • 第八届先进算法与控制工程国际学术会议（ICAACE 2025）
  • 安科瑞能源物联网平台助力企业实现绿色低碳转型
  • 从 Linux 权限管理历史看 sudo、SUID 和 Capability 的演进
  • 毕业项目推荐：基于yolov8/yolo11的水稻叶片病害检测识别系统（python+卷积神经网络）
  • 数据结构——二叉树经典习题讲解
  • Linux下文件权限与安全
  • k8s故障处理经典案例（Classic Case of k8s Fault Handling）
  • QML Grid响应式布局要点（Qt 5.12.1）
  • 不同安装路径重复R包清理
  • 浅谈Word2vec算法模型
  • 【Mastering Vim 2_05】第四章：深入理解 Vim 的结构化文本
  • AI回答：Linux C/C++编程学习路线
  • php重写上传图片成jpg图片
  • Sui 如何支持各种类型的 Web3 游戏
  • UI 自动化测试框架介绍
  • vue项目启动时报错：error:0308010C:digital envelope routines::unsupported
  • 火语言RPA--Excel插入空行
  • 查询网站是否备案/短视频培训学校
  • 医院网站建设的目标/sem与seo
  • 跟有流量的网站做友情链接/推广排名
  • 网站设计的基本方法/百度云服务器官网
  • 网页设计师工作职责/江门seo推广公司
  • 网络做网站/百度云登录入口