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ONVIF协议全解析：版本、Profile与关键流程实现

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一、ONvif版本详解

1. 版本演进与核心更新

版本	发布时间	核心特性
ONVIF 1.0	2008	初始版本，支持设备发现、基础媒体流（RTSP）。
ONVIF 2.0	2010	引入Profile S（视频设备）、Profile G（存储设备），支持PTZ控制。
ONVIF 2.4	2014	新增Profile C（IO设备），扩展报警输入/输出功能。
ONVIF 2018	2018	发布Profile T（高级视频设备），支持H.265、元数据、视频分析。
ONVIF 2021	2021	强制TLS加密，增强事件订阅模型，支持OAuth 2.0。

2. 版本兼容性策略

• 命名空间动态适配：不同版本接口的命名空间不同（如ver10、ver20），需生成多版本代码。
• 功能降级：通过GetCapabilities接口检测设备能力，自动切换功能（如H.264→H.265）。
• 鉴权兼容：支持WS-Security Digest（2.0+）和Basic Auth（1.0旧设备）。

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二、Profile详解：功能与适用场景

1. Profile S（基础视频流设备）

• 适用设备：网络摄像头（IPC）、视频编码器。
• 核心功能：
  • 设备发现（WS-Discovery）。
  • 实时视频流（RTSP/RTP）。
  • PTZ云台控制（预置位、巡航）。
  • 事件订阅（移动侦测、报警输入）。
• 必选接口：DeviceService、MediaService、PTZService、EventService。

2. Profile T（高级视频设备）

• 适用设备：支持智能分析的高端IPC。
• 扩展功能：
  • H.265/HEVC编码。
  • 多码流传输（主码流+子码流）。
  • 元数据叠加（人脸框、结构化数据）。
  • 视频分析（区域入侵、人数统计）。
• 必选接口：在Profile S基础上增加AnalyticsService。

3. Profile G（存储设备扩展）

• 适用设备：支持本地存储的IPC或NVR。
• 核心功能：
  • 存储管理（SD卡、NAS）。
  • 录像检索与回放。
  • 视频片段下载。
• 必选接口：RecordingService、ReplayService。

4. Profile C（输入输出设备）

• 适用设备：带报警输入/输出接口的IPC或门禁设备。
• 核心功能：
  • 报警触发（红外传感器、门磁信号）。
  • 联动输出（控制继电器、灯光）。
• 必选接口：DeviceIOService。

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三、关键流程实现与C++代码示例

1. 设备发现（WS-Discovery）

流程：

1. 客户端发送UDP多播Probe请求（端口3702）。
2. 设备响应ProbeMatch消息，返回服务地址（XAddrs）和支持的Profile。

设备端代码：

#include <wsddapi.h>
// 响应Probe请求
int onvif_probe_handler(struct soap *soap, const char *message_id, ...) {struct wsdd__ProbeMatchesType resp;resp.ProbeMatch->XAddrs = "http://192.168.1.100/onvif/device_service";resp.ProbeMatch->Scopes = "onvif://www.onvif.org/Profile/S";return soap_wsdd_ProbeMatches(soap, NULL, message_id, endpoint, &resp);
}
// 启动WS-Discovery服务
soap_wsdd_listen(soap, -1);

客户端代码：

soap_wsdd_search(soap, SOAP_WSDD_ADHOC, "dn:NetworkVideoTransmitter", NULL);

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2. 鉴权（WS-Security）

流程：

1. 客户端生成UsernameToken（包含Nonce、Timestamp、PasswordDigest）。
2. 服务端校验密码哈希和时间戳。

客户端添加安全头：

#include <wsseapi.h>
soap_wsse_add_UsernameTokenDigest(proxy.soap, "user", "admin", "password");

设备端校验密码：

int validate_user(struct soap *soap, const char *username, const char *password) {if (strcmp(username, "admin") == 0 && strcmp(password, "123456") == 0)return SOAP_OK;return SOAP_FAULT;
}

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3. 媒体流获取（GetStreamUri）

设备端实现：

int MediaServiceService::GetStreamUri(...) {resp->MediaUri->Uri = "rtsp://192.168.1.100:554/live/main";return SOAP_OK;
}

客户端调用：

MediaBindingProxy proxy;
_trt__GetStreamUri req;
req.StreamSetup->Stream = tt__StreamType__RTP_Unicast;
proxy.GetStreamUri(&req, resp);
string rtspUrl = resp.MediaUri->Uri; // 播放RTSP流

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4. 事件订阅（Event Subscription）

客户端订阅事件：

EventBindingProxy proxy;
_tev__CreatePullPointSubscription req;
proxy.CreatePullPointSubscription(&req, resp);
string subscriptionId = resp.SubscriptionReference.Address;

设备端推送事件：

void send_event(struct soap *soap, const char *topic, const char *message) {soap_wsdd_event_ProbeMatches(soap, NULL, topic, message, &resp);
}

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5. PTZ控制（ContinuousMove）

客户端调用云台转动：

PTZBindingProxy proxy;
_tptz__ContinuousMove req;
req.Velocity->PanTilt->x = 0.5; // 水平速度
req.Velocity->PanTilt->y = 0.3; // 垂直速度
proxy.ContinuousMove(&req, resp);

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四、多版本与多Profile兼容实现

1. 动态生成多版本代码

# 生成2.0版本代码
wsdl2h -c -s -o onvif_2.0.h devicemgmt-2.0.wsdl media-2.0.wsdl
soapcpp2 -j -CL onvif_2.0.h# 生成2018版本代码
wsdl2h -c -s -o onvif_2018.h devicemgmt-2018.wsdl media-2018.wsdl
soapcpp2 -j -CL onvif_2018.h

2. 运行时动态适配

// 根据命名空间选择代理类
if (namespace_uri.find("ver10") != string::npos) {auto proxy = new DeviceBindingProxy_2_0(SOAP_C_UTFSTRING);
} else if (namespace_uri.find("ver20") != string::npos) {auto proxy = new DeviceBindingProxy_2018(SOAP_C_UTFSTRING);
}

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五、验证与调试工具

1. ONVIF Test Tool：官方工具验证Profile合规性。
2. Wireshark：抓包分析SOAP消息和RTSP流。
3. VLC/FFmpeg：测试RTSP流播放。
4. ONVIF Device Manager：可视化测试设备发现和PTZ控制。

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六、总结

• 版本选择：优先支持主流版本（如2018 Profile T），兼顾旧设备（2.0 Profile S）。
• Profile实现：根据设备类型选择Profile，逐步扩展功能。
• 关键流程：设备发现→鉴权→媒体流→事件→PTZ控制，通过gSOAP生成代码快速实现。
• 兼容性：动态适配命名空间，检测设备能力，降级处理。