Uurime VoIP-mootorit Mediastreamer2. Osa 7

Artikli materjal on saadud minu Dzen-kanalist.

Kasutame RTP-pakettide analüüsimiseks TShark'i.

Eelmisel artiklis Koondasime kaugjuhtimise skeemi generaatorist ja tonaalsete signaalide detektorist, mille vaheline side toimus RTP-voo kaudu.

Selles artiklis jätkame helisignaali edastamise uurimist RTP-protokolli abil. Esiteks jagame meie testrakenduse edastajaks ja vastuvõtmiseks ning õpime uurima RTP-voogu võrgu liikluse analüsaatori abil.

Nii, et nähtavamalt oleks näha, millised programmi elemendid vastutavad RTP edastamise ja millised vastuvõtu eest, jagame meie mstest6.c faili kaheks iseseisvaks programmeerijaks ja vastuvõtjaks, ühised funktsioonid, mida mõlemad kasutavad, viime kolmandasse faili, mida kutsume mstest_common.c, see ühendatakse edastajaga ja vastuvõtjaga include juhise abil:

/* 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;
}

Nüüd isoleeritud edastaja fail:

/* 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);
  }
}

Ja lõpuks vastuvõtja fail:

/* 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); 
 }
}

Kompileerime edastaja ja vastuvõtja, seejärel käivitame igaühe oma konsoolis. Edasi peaks kõik töötama nagu varem — numbrite sisestamine 1 kuni 6 tuleb teha edastaja konsoolis, ja vastus neile peaks ilmuma vastuvõtja konsoolis. Dünaamikas peaksid tonid olema kuuldavad. Kui kõik nii on, siis on meie vahel edastaja ja vastuvõtja vahel side — toimub pidev RTP-pakettide edastamine edastajalt vastuvõtjale.

Nüüd on aeg liikluse analüsaator paigaldada, selleks paigaldame suurepärase tarkvara Wireshark'i konsooli versiooni — seda tuntakse kui TShark. Valisin TShark'i, et lihtsustada programmi juhtimise kirjeldust. Wireshark'i kasutamisel oleks mul vajalik palju ekraanipilte, mis võivad kiiresti muutuda aegunuks koos uue Wireshark'i versiooni väljaandmisega.

Kui oskate kasutada Wireshark'i, võite seda kasutada meie näidete uurimiseks. Kuid isegi sel juhul soovitan teil omandada TShark'i, kuna see aitab automatiseerida teie VoIP rakenduste testimist ja samuti kaugelt salvestada.

Paigaldame TShark'i käsuga:

$ sudo apt-get install tshark

Traditsiooniliselt kontrollime paigaldamise tulemusi programmi versiooni pärides:

$ tshark --version

Kui saadakse adekvaatne vastus, jätkame edasi.

Kuna meie paketid liiguvad seni ainult arvuti sees, saame öelda, et tshark näitab ainult selliseid pakette. Selleks tuleb valida pakettide püük liidese kaudu loopback (tagasiside), edastades TShark'i valiku -i lo:

$ sudo tshark -i lo

Konsolisse hakkavad kohe ilmuma teated meie edastaja saadetud pakettidest (katkestamatult, olenemata sellest, kas me vajutame puldi nuppu või mitte). Võib-olla on teie arvutis programme, mis saadavad ka pakette kohaliku tagasiside kaudu, sel juhul saame segu meie ja teiste pakettidest. Et veenduda, et loendis näeme ainult meie puldiga saadetud pakette, lisame sadama numbri filtri. Vajutades Ctrl-C peatame analüsaatori ja sisestame filtri sadama numbrile, mida puldil kasutatakse sihtsadamanina (8010): -f "udp port 8010". Nüüd näeb meie käsurea ülesanne välja selline:

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

Konsolis kuvatakse järgmise tüüpi väljund (esimesed 10 rida):

 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

Praegu ei ole need veel paketid, vaid nummerdatud loetelu sündmustest, kus iga rida on teade järgmise paketi kohta, mis oli liideses märgatud. Kuna me oleme juba pakettide filtreerimisse hoolitsenud, siis näeme loendis ainult meie edastaja pakettide teateid. Edasi dekodeerime selle tabeli veergude numbrite järgi:

Sündmuse number.
Selle toimumise aeg.
Paketi allika IP-aadress ja paketi sihtkoha IP-aadress.
Paketi protokoll, näidatud kui UDP, kuna RTP-paketid edastatakse kasuliku koormana UDP-pakettide sees.
Paketi suurus baitides.
Paketi allika sadama number ja paketi sihtsadama number.
Paketi kasuliku koormuse suurus, sealt võib järeldada, et meie edastaja vormib RTP-paketid, mille suurus on 172 bitti, mis, nagu pardipoeg kasti sees, asub UDP-paketi sees, mille suurus on 214 bitti.
Nüüd on aeg vaadata UDP-pakettide sisu, selleks käivitame TSharki koos täiendatud võtmete kogumiga:

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

Tulemuseks rikastub programmi väljund — iga sündmuse juurde lisatakse dešifreeritud paketi sisu, mis selle põhjustas. Väljundi andmete paremaks vaatamiseks võite kas peatada TSharki, vajutades Ctrl-C, või dubleerida selle väljundi faili, lisades käivituskommandile toru, mis suunab programmi tee, faili nime näidates, tee :

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

Nüüd vaatame, mida oleme failis saanud, siin on esimene pakk sellest:

1 0.000000000 127.0.0.1 → 127.0.0.1 RTP 214 PT=ITU-T G.711 PCMU, SSRC=0x6B8B4567, Seq=58366, Aeg=355368720
Raam 1: 214 baiti traadil (1712 bitti), 214 baiti salvestatud (1712 bitti) liidesel 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)
Interneti protokolli versioon 4, Src: 127.0.0.1, Dst: 127.0.0.1
Kasutaja datagrammi protokoll, Src Port: 8010, Dst Port: 7010
Reaalajas transport protokoll [Stream setup by HEUR RT (raam 1)]
[Setup frame: 1] 
[Setup Method: HEUR RT]
10.. .... = Versioon: RFC 1889 Versioon (2)
..0. .... = Padding: Vale
...0 .... = Pikendamine: Vale
.... 0000 = Panustavate allikate tuvastamise arv: 0
0... .... = Märker: Vale
Kande tüüp: ITU-T G.711 PCMU (0)
Järjekorranumber: 58366 [Pikendatud järjekorranumber: 58366]
Aeg: 355368720
Sünkroniseerimise allika tuvastaja: 0x6b8b4567 (1804289383)
Kandmine: 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                                  .....

Järgmine artikkel keskendub selle loendi sisu analüüsimisele ning räägime kindlasti RTP-paketi sisemisest struktuurist.

Allikas: habr.com