深入解析：Linux内核的RTP协议实现 (linux内核 rtp)
摘要
实时传输协议（RTP）是一种用于实时多媒体数据传输的协议，广泛用于网络、视频会议等应用场景。Linux内核自从2.2版本开始就开始支持RTP协议，本文将深入探究Linux内核中RTP协议的实现。
介绍
RTP协议是一种基于UDP的协议，其主要功能是为实时多媒体数据传输提供报文格式和传输机制。RTP报文分为两部分：头部和有效载荷。RTP头部包含序列号、时间戳、负载类型等信息，有效载荷则包含视频、音频等具体数据。RTP协议常常与RTCP协议（实时传输控制协议）一同使用，用于实时控制和反馈。
在Linux内核中，RTP协议的实现主要集中在UDP层和SOCK_DGRAM套接字层。UDP层负责RTP报文的发送和接收，而SOCK_DGRAM套接字层则负责将应用层的RTP数据交给UDP层进行处理。
具体实现细节
1. RTP头部结构
Linux内核中的RTP头部结构如下所示：
struct rtp_hdr {
unsigned char cc:4; // CSRC count
unsigned char x:1; // header extension flag
unsigned char p:1; // padding flag
unsigned char version:2;
unsigned char pt:7; // payload type
unsigned char m:1; // marker bit
uint16_t seq; // sequence number
uint32_t ts; // timestamp
uint32_t ssrc; // synchronization source
};
其中，version表示协议版本，pt表示有效载荷类型，seq表示序列号，ts表示时间戳，ssrc表示同步源。这些信息在RTP协议中十分重要，用于确保视频、音频等多媒体数据在传输过程中的顺序、正确性和同步性。
2. UDP层的实现
Linux内核的UDP层是实现RTP协议的一部分，其中包括UDP协议的发送和接收处理，RTP头部的构造和解析等。下面是Linux内核中的UDP层实现流程：
1）UDP层接收数据
UDP层首先接收从网络中传来的RTP数据包，然后根据目标端口和源端口将其分发到对应的协议栈中进行处理。如果有多个应用程序在监听同一个端口，则UDP层需要使用skb->sk来选择正确的协议栈进行处理。
2）构造RTP头部
在UDP层接收到应用层的RTP数据时，需要构造RTP头部并将其添加到UDP包中。RTP头部的具体内容包括版本、有效载荷类型、序列号、时间戳等。
3）UDP层的发送处理
当应用程序需要发送RTP数据包时，UDP层需要将数据包封装成UDP数据包，并将它发送到网络中。在此过程中，UDP层需要指定目标IP地址和端口号，并会将RTP头部添加到UDP数据包的头部。
3. SOCK_DGRAM套接字层的实现
在Linux内核中，SOCK_DGRAM套接字是实现RTP协议的另一个核心部分，它负责管理应用层的RTP数据和UDP数据之间的交互。以下是Linux内核中SOCK_DGRAM套接字的实现流程：
1）应用层发送数据
当应用程序调用sendto()函数发送RTP数据包时，SOCK_DGRAM层会将RTP数据追加到UDP头部中，并将UDP包发送到其目标端口和IP地址。
2）数据接收
当OS接收到网络中的UDP数据包时，SOCK_DGRAM层会将其交给应用程序进行处理。如果此时应用程序已调用recvfrom()函数在特定端口上监听数据，则SOCK_DGRAM层会向应用程序发送数据包，并在数据中包含RTP头部。
3）链接建立
在应用程序开始向特定IP地址和端口发送数据之前，它需要调用socket()函数建立链接。在OS中，这个操作会将一个新socket添加到UDP层，该socket用于管理应用程序和网络之间的RTP数据流。
RTP协议是实时多媒体数据传输中不可或缺的一部分。Linux内核从2.2版本开始支持RTP协议，其实现主要集中在UDP层和SOCK_DGRAM套接字层。具体实现包括RTP头部的构造、UDP包的发送和接收，以及SOCK_DGRAM套接字的管理。掌握RTP协议的实现细节，对于开发实时多媒体传输应用程序将有很大帮助。
