Изучаваме VoIP двигателя Mediastreamer2. Част 7

Материалът на статията е взет от моя дзен-канал.

Използваме TShark за анализ на RTP пакети

В миналото статии Събрали сме схема за дистанционно управление от генератор и детектор на тонални сигнали, свързването между които се извършва чрез RTP поток.

В тази статия продължаваме да изучаваме предаването на звуков сигнал чрез RTP протокол. Първо ще разделим нашето тестово приложение на предавател и приемник и ще научим как да изследваме RTP потока с помощта на анализатор на мрежов трафик.

И така, за да видим по-ясно кои елементи на програмата отговарят за предаването на RTP, а кои за приемането, разделяме нашия файл mstest6.c на две самостоятелни програми - предавател и приемник, а общите функции, които се използват и в двете, ще изнесем в трети файл, който наречем mstest_common.c, той ще бъде свързан с предавателя и приемника чрез директивата include:

/* Файл mstest_common.c Общие функции для передатчика и приемника. */
#include <mediastreamer2/msfilter.h>
#include <mediastreamer2/msticker.h>
#include <mediastreamer2/msrtp.h>
#include <ortp/rtpsession.h>
#include <ortp/payloadtype.h>

define PCMU 0

/*---------------------------------------------------------*/
/* Функция регистрации типов полезных нагрузок. */
void register_payloads(void)
{  
 /* Регистрируем типы нагрузок в таблице профилей. Позднее, по индексу    взятому 
     из заголовка RTP-пакета из этой таблицы будут извлекаться    параметры 
     нагрузки, необходимые для декодирования данных пакета. */
  rtp_profile_set_payload (&av_profile, PCMU, &payload_type_pcm8000);
}

/*---------------------------------------------------------*/
/* Эта функция создана из функции create_duplex_rtpsession() в audiostream.c   медиастримера2. */
 static RtpSession *create_rtpsession (int loc_rtp_port, int loc_rtcp_port,  bool_t ipv6, RtpSessionMode mode)
{  
  RtpSession *rtpr;  rtpr = rtp_session_new ((int) mode);  
  rtp_session_set_scheduling_mode (rtpr, 0);  
  rtp_session_set_blocking_mode (rtpr, 0);
  rtp_session_enable_adaptive_jitter_compensation (rtpr, TRUE);
  rtp_session_set_symmetric_rtp (rtpr, TRUE); 
  rtp_session_set_local_addr (rtpr, ipv6 ? "::" : "0.0.0.0", loc_rtp_port,  loc_rtcp_port); 
  rtp_session_signal_connect (rtpr, "timestamp_jump",  (RtpCallback) rtp_session_resync, 0);
  rtp_session_signal_connect (rtpr, "ssrc_changed",  (RtpCallback) rtp_session_resync, 0);
  rtp_session_set_ssrc_changed_threshold (rtpr, 0);
  rtp_session_set_send_payload_type(rtpr, PCMU);

  /* По умолчанию выключаем RTCP-сессию, так как наш пульт не будет использовать 
  её. */  
 rtp_session_enable_rtcp (rtpr, FALSE);
 return rtpr;
}

Сега файлът на отделния предавател:

/* Файл mstest6.c Имитатор пульта управления (передатчика). */
#include <mediastreamer2/dtmfgen.h>
#include <mediastreamer2/msrtp.h>
#include "mstest_common.c"

/*----------------------------------------------------------*/
int main()
{ 
  ms_init();

/* Создаем экземпляры фильтров. */
  MSFilter *voidsource = ms_filter_new(MS_VOID_SOURCE_ID); 
  MSFilter *dtmfgen = ms_filter_new(MS_DTMF_GEN_ID);

/* Создаем фильтр кодера. */
  MSFilter *encoder = ms_filter_create_encoder("PCMU");

/* Регистрируем типы нагрузки. */
  register_payloads();

/* Создаем RTP-сессию передатчика. */
  RtpSession *tx_rtp_session = create_rtpsession (8010, 8011, FALSE, RTP_SESSION_SENDONLY);  
 rtp_session_set_remote_addr_and_port(tx_rtp_session,"127.0.0.1", 7010, 7011); 
 rtp_session_set_send_payload_type(tx_rtp_session, PCMU);  
 MSFilter *rtpsend = ms_filter_new(MS_RTP_SEND_ID); 
 ms_filter_call_method(rtpsend, MS_RTP_SEND_SET_SESSION, tx_rtp_session);

/* Создаем источник тактов - тикер. */ 
 MSTicker *ticker_tx = ms_ticker_new();

/* Соединяем фильтры передатчика. */ 
 ms_filter_link(voidsource, 0, dtmfgen, 0);  
 ms_filter_link(dtmfgen, 0, encoder, 0);
 ms_filter_link(encoder, 0, rtpsend, 0);

/* Подключаем источник тактов. */
  ms_ticker_attach(ticker_tx, voidsource);

/* Настраиваем структуру, управляющую выходным сигналом генератора. */ 
 MSDtmfGenCustomTone dtmf_cfg; 
 dtmf_cfg.tone_name[0] = 0; 
 dtmf_cfg.duration = 1000; 
 dtmf_cfg.frequencies[0] = 440;

/* Будем генерировать один тон, частоту второго тона установим в 0. */  
 dtmf_cfg.frequencies[1] = 0; 
 dtmf_cfg.amplitude = 1.0; 
 dtmf_cfg.interval = 0.;  
 dtmf_cfg.repeat_count = 0.;

/* Организуем цикл сканирования нажатых клавиш. Ввод нуля завершает
* цикл и работу программы. */  
 char key='9'; 
 printf("Нажмите клавишу команды, затем ввод.n"  
"Для завершения программы введите 0.n");  
while(key != '0')  
{
 key = getchar();   
 if ((key >= 49) && (key <= 54)) 
   {
      printf("Отправлена команда: %cn", key);
      /* Устанавливаем частоту генератора в соответствии с
       * кодом нажатой клавиши. */
      dtmf_cfg.frequencies[0] = 440 + 100*(key-49);

      /* Включаем звуковой генератор c обновленной частотой. */
      ms_filter_call_method(dtmfgen, MS_DTMF_GEN_PLAY_CUSTOM,      (void*)&dtmf_cfg); 
   }
   /* Укладываем тред в спячку на 20мс, чтобы другие треды 
   * приложения получили время на работу. */ 
  ms_usleep(20000);
  }
}

И накрая, файлът на приемника:

/* Файл mstest7.c Имитатор приемника. */
include <mediastreamer2/mssndcard.h>
include <mediastreamer2/mstonedetector.h>
include <mediastreamer2/msrtp.h>

/* Подключаем заголовочный файл с функциями управления событиями  медиастримера.*/
include <mediastreamer2/mseventqueue.h>
/* Подключаем файл общих функций. */
include "mstest_common.c"

/* Функция обратного вызова, она будет вызвана фильтром, как только он   обнаружит совпадение характеристик входного сигнала с заданными. */
static void tone_detected_cb(void *data, MSFilter *f, unsigned int event_id,MSToneDetectorEvent *ev)
{ 
 printf("Принята команда: %sn", ev->tone_name);
}

/*----------------------------------------------------------*/
int main()
{ 
 ms_init();

/* Создаем экземпляры фильтров. */  
 MSSndCard *card_playback =  ms_snd_card_manager_get_default_card(ms_snd_card_manager_get()); 
 MSFilter *snd_card_write = ms_snd_card_create_writer(card_playback); 
 MSFilter *detector = ms_filter_new(MS_TONE_DETECTOR_ID);

/* Очищаем массив находящийся внутри детектора тонов, он описывает
* особые приметы разыскиваемых сигналов.*/
  ms_filter_call_method(detector, MS_TONE_DETECTOR_CLEAR_SCANS, 0);

/* Подключаем к фильтру функцию обратного вызова. */  
ms_filter_set_notify_callback(detector,  (MSFilterNotifyFunc)tone_detected_cb, NULL);

/* Создаем массив, каждый элемент которого описывает характеристику
* одного из тонов, который требуется обнаруживать:
Текстовое имя
* данного элемента, частота в герцах, длительность в миллисекундах,
* минимальный уровень относительно 0,775В. */
  MSToneDetectorDef scan[6]= 
 {   
    {"V+",440, 100, 0.1}, /* Команда "Увеличить громкость". */
    {"V-",540, 100, 0.1}, /* Команда "Уменьшить громкость". */
    {"C+",640, 100, 0.1}, /* Команда "Увеличить номер канала". */
    {"C-",740, 100, 0.1}, /* Команда "Уменьшить номер канала". */
    {"ON",840, 100, 0.1}, /* Команда "Включить телевизор". */
    {"OFF", 940, 100, 0.1}/* Команда "Выключить телевизор". */
  };

/* Передаем "приметы" сигналов детектор тонов. */
  int i; 
 for (i = 0; i < 6; i++) 
 { 
   ms_filter_call_method(detector, MS_TONE_DETECTOR_ADD_SCAN,    &scan[i]); 
 }

/* Создаем фильтр декодера */
  MSFilter *decoder=ms_filter_create_decoder("PCMU");

/* Регистрируем типы нагрузки. */
  register_payloads();

/* Создаем RTP-сессию приемника. */
  MSFilter *rtprecv = ms_filter_new(MS_RTP_RECV_ID);
  RtpSession *rx_rtp_session = create_rtpsession (7010, 7011, FALSE, RTP_SESSION_RECVONLY);
  ms_filter_call_method(rtprecv, MS_RTP_RECV_SET_SESSION, rx_rtp_session);

/* Создаем источник тактов - тикер. */ 
 MSTicker *ticker_rx = ms_ticker_new();

/* Соединяем фильтры приёмника. */
  ms_filter_link(rtprecv, 0, decoder, 0);
  ms_filter_link(decoder, 0, detector, 0);
  ms_filter_link(detector, 0, snd_card_write, 0);

/* Подключаем источник тактов. */
  ms_ticker_attach(ticker_rx, rtprecv);
  char key='9';
  printf( "Для завершения программы введите 0.n");
  while(key != '0') 
 {
    key = getchar();
   /* Укладываем тред в спячку на 20мс, чтобы другие треды    * приложения получили время на работу. */
   ms_usleep(20000); 
 }
}

Компилираме предавателя и приемника, след това стартираме всеки в своя конзола. След това трябва да работи както преди - само входът на числа от 1 до 6 трябва да бъде в конзолата на предавателя, а отговорът им трябва да се появи в конзолата на приемника. В динамиката трябва да се чуват тонове. Ако всичко е така, то между приемника и предавателя е установена връзка - настъпва непрекъснато предаване на RTP пакети от предавателя към приемника.

Сега е време да инсталираме анализатор на трафика, за целта ще инсталираме конзолната версия на отличната програма Wireshark - нарича се TShark. Избрах TShark за по-нататъшното изложение, за да улесня описанието на управлението на програмата. С Wireshark бих се нуждаел от много скрийншотове, които биха могли бързо да остареят с излизането на нова версия на Wireshark.

Ако знаете как да използвате Wireshark, можете да го използвате за изследване на нашите примери. Но дори и в този случай ви препоръчвам да усвоите TShark, тъй като ще ви помогне да автоматизирате тестването на вашите VoIP приложения, а също така да извършвате захващане отдалеч.

Инсталираме TShark с командата:

$ sudo apt-get install tshark

Традиционно проверяваме резултата от инсталацията, запитвайки версията на програмата:

$ tshark --version

Ако получим адекватен отговор, продължаваме напред.

Тъй като нашите пакети преминават само вътре в компютъра, можем да накажем tshark да показва само такива пакети. За целта трябва да изберем захващане на пакети от интерфейса loopback (обратна връзка), предавайки на TShark опцията -i lo:

$ sudo tshark -i lo

В конзолата незабавно ще започнат да се появяват съобщения за пакетите, изпращани от нашия предавател (непрекъснато, независимо дали натискаме бутона на дистанционното, или не). Възможно е на вашия компютър да има програми, които също изпращат пакети по локалната връзка; в този случай ще получим комбинация от нашите и чужди пакети. За да сме сигурни, че в списъка виждаме само пакетите, изпратени от нашето дистанционно, ще добавим филтър по номера на порта. Натискайки Ctrl-C, спираме анализатора и въвеждаме филтър на номера на порта, който дистанционното използва като целеви порт за своята предаване (8010): -f "udp port 8010". Сега нашият команден ред ще изглежда така:

$ sudo tshark -i lo -f "udp port 8010"

В конзолата ще се появи изход от следния вид (първите 10 реда):

 1 0.000000000    127.0.0.1 → 127.0.0.1    UDP 214 8010 → 7010 Len=172 
 2 0.020059705    127.0.0.1 → 127.0.0.1    UDP 214 8010 → 7010 Len=172
 3 0.040044409    127.0.0.1 → 127.0.0.1    UDP 214 8010 → 7010 Len=172 
 4 0.060057104    127.0.0.1 → 127.0.0.1    UDP 214 8010 → 7010 Len=172
 5 0.080082311    127.0.0.1 → 127.0.0.1    UDP 214 8010 → 7010 Len=172  
 6 0.100597153    127.0.0.1 → 127.0.0.1    UDP 214 8010 → 7010 Len=172 
 7 0.120122668    127.0.0.1 → 127.0.0.1    UDP 214 8010 → 7010 Len=172
 8 0.140204789    127.0.0.1 → 127.0.0.1    UDP 214 8010 → 7010 Len=172
 9 0.160719008    127.0.0.1 → 127.0.0.1    UDP 214 8010 → 7010 Len=172
10 0.180673685    127.0.0.1 → 127.0.0.1    UDP 214 8010 → 7010 Len=172

Все още не става дума за пакети, а за номериран списък на събитията, където всеки ред е съобщение за поредния пакет, който е бил забелязан на интерфейса. Тъй като вече сме се погрижили за филтриране на пакетите, виждаме в списъка само съобщенията за пакетите на нашия предавател. След това ще разшифроваме тази таблица по номера на колонките:

Номер на събитието.
Времето на възникване.
IP адреса на източника на пакета и IP адреса на приемника на пакета.
Протоколът на пакета, показан като UDP, тъй като RTP пакетите се предават като полезен товар вътре в UDP пакетите.
Размер на пакета в байтове.
Номер на порта на източника на пакета и номер на порта на приемника на пакета.
Размерът на полезния товар на пакета, от който можем да заключим, че нашият предавател генерира RTP пакети с размер 172 байта, който, както патето в сандъка, се намира вътре в UDP пакет с размер 214 байта.
Сега е време да погледнем в UDP пакетите, за което ще стартираме TShark с допълнителен набор от ключове:

sudo tshark -i lo -f "udp port 8010"  -P -V -O rtp -o rtp.heuristic_rtp:TRUE -x

В резултат на това, изходът на програмата ще бъде обогатен — към всяко събитие ще бъде добавено разшифроване на вътрешното съдържание на пакета, което го е задействало. За да разгледате по-добре данните от изхода, можете или да спрете TShark, като натиснете Ctrl-C, или да дублирате изхода му в файл, добавяйки към командата за стартиране конвейер към програмата tee с указание за име на файла, tee :

$ sudo tshark -i lo -f "udp port 8010"  -P -V -O rtp -o rtp.heuristic_rtp:TRUE -x | tee  log.txt

Сега нека да погледнем на това, което получихме във файла, ето първия пакет от него:

1 0.000000000    127.0.0.1 → 127.0.0.1    RTP 214 PT=ITU-T G.711 PCMU, SSRC=0x6B8B4567, Seq=58366, Time=355368720
Frame 1: 214 bytes on wire (1712 bits), 214 bytes captured (1712 bits) on interface 0
Ethernet II, Src: 00:00:00_00:00:00 (00:00:00:00:00:00), Dst: 00:00:00_00:00:00 (00:00:00:00:00:00)
Internet Protocol Version 4, Src: 127.0.0.1, Dst: 127.0.0.1User Datagram Protocol, Src Port: 8010, Dst Port: 7010
Real-Time Transport Protocol    [Stream setup by HEUR RT (frame 1)]
        [Setup frame: 1] 
       [Setup Method: HEUR RT]
    10.. .... = Version: RFC 1889 Version (2)
    ..0. .... = Padding: False
    ...0 .... = Extension: False
    .... 0000 = Contributing source identifiers count: 0   
   0... .... = Marker: False
    Payload type: ITU-T G.711 PCMU (0)
    Sequence number: 58366    [Extended sequence number: 58366]
    Timestamp: 355368720
    Synchronization Source identifier: 0x6b8b4567 (1804289383)
    Payload: ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff...

0000  00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 08 00 45 00   ..............E.
0010  00 c8 3c 69 40 00 40 11 ff b9 7f 00 00 01 7f 00   ..<i@.@.........
0020  00 01 1f 4a 1b 62 00 b4 fe c7 80 00 e3 fe 15 2e   ...J.b..........
0030  7f 10 6b 8b 45 67 ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff   ..k.Eg..........
0040  ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff   ................
0050  ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff   ................
0060  ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff   ................
0070  ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff   ................
0080  ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff   ................
0090  ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff   ................
00a0  ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff   ................
00b0  ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff   ................
00c0  ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff   ................
00d0  ff ff ff ff ff ff                                  ......

В следващата статия ще се посветим на анализа на информацията, която се съдържа в този листинг и неизменно ще поговорим за вътрешната структура на RTP пакета.

Източник: habr.com