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概述

原始的RTSP通信默认使用的是明文传输，这也就意味着，在网络上的任何节点都能轻易地查看或修改传输的内容。这在涉及隐私或版权保护的场景下，是完全不可接受的。因此，加密显得尤为重要。加密的目的主要有三点：一是进行身份验证，确认通信双方的身份；二是确保数据在传输过程中，不被未经授权的第三方读取；三是保证数据的完整性，确保数据在传输过程中不被篡改。

为了加密传输信令和码流，确保媒体数据的安全性，通常采取以下两种策略：RTSP Over TLS、SRTP。

RTSP Over TLS

RTSP Over TLS是指在RTSP协议通信过程中，使用TLS（Transport Layer Security）协议或SSL（Secure Sockets Layer）协议对RTSP信令消息进行加密传输，以保护通信内容的安全性和隐私性。这类似于HTTPS对于HTTP的加密方式，提高了协议的安全等级。

实现RTSP Over TLS的大致步骤如下。

1、证书准备。我们需要为RTSP服务器配置一个有效的SSL/TLS证书，证书可以是从受信任的CA（Certificate Authority，证书颁发机构）购买的证书，也可以是自签名证书（主要用于测试环境，生产环境不推荐）。

2、服务器配置。大多数现代的RTSP服务器软件（比如：VLC、GStreamer等）都支持TLS加密，我们需要在服务器配置文件中指定证书和私钥的路径，并启用TLS端口。TLS端口默认是443，也可以是其他端口，比如：554等。

3、客户端连接。客户端需要使用支持TLS的RTSP URL来发起连接请求，格式通常为：

rtsps://address:port/path

上面的“rtsps”表示安全连接，即TLS加密。

4、握手与验证。连接建立过程中，客户端与服务器会执行TLS握手，验证服务器证书的有效性。如果证书被客户端信任，则建立加密连接。否则，连接可能会失败。

注意：默认的RTSP端口是554，但未指定是否加密。使用TLS时，通常建议使用443端口，这是TLS的标准端口。当然，也可以选择其他端口，并明确告知客户端。TLS加密会增加额外的CPU负载，尤其是在视频流传输这样对实时性要求较高的场景中，需要确保服务器有足够的处理能力。另外，RTSP Over TLS只会对RTSP的信令进行加密，并不会对媒体流进行加密。

SRTP

对于媒体流的加密，最常用的是SRTP（Secure RTP）。SRTP是一种专为RTP设计的安全增强层协议，是对RTP协议的扩展，提供了对媒体流数据包的加密、消息认证、重放保护和密钥管理等功能。它支持多种加密算法，比如：AES-CM、AES-GCM等。同样的，RTCP协议也可以扩展为更安全的SRTCP（Secure RTCP）。

SRTP的报文格式如下，其Payload部分是加密的。可以看到，除了末尾的SRTP MKI和authentication tag外，其他与RTP报文完全相同。

SRTP MKI ：可选，用于标识主密钥。MKI不受完整性保护，因为这不提供任何额外保护。

Authentication Tag：推荐使用，认证标签，用于携带消息认证数据。SRTP数据包的认证部分由RTP头和加密的Payload部分组成。身份验证标签可以提高对RTP头和有效载荷的身份验证，并通过对序列号进行身份验证来间接提供重放保护。

      0                   1                   2                   3
      0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+<+
     |V=2|P|X|  CC   |M|     PT      |       sequence number         | |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |
     |                           timestamp                           | |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |
     |           synchronization source (SSRC) identifier            | |
     +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+ |
     |            contributing source (CSRC) identifiers             | |
     |                               ....                            | |
     +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |
     |                   RTP extension (OPTIONAL)                    | |
   +>+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |
   | |                          Payload  ...                         | |
   | |                               +-------------------------------+ |
   | |                               | RTP padding   | RTP pad count | |
   +>+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+<+
   | ~                     SRTP MKI (OPTIONAL)                       ~ |
   | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |
   | :                 Authentication Tag (RECOMMENDED)              : |
   | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ |

实现SRTP的大致步骤如下。

1、会话建立。首先，客户端发送一个OPTIONS请求来查询服务器支持的命令集。虽然这一步不是必须的，但在某些情况下有助于客户端了解服务器的能力。然后，客户端发送DESCRIBE请求获取会话描述信息，SDP中可能包含有关媒体类型、编码、端口等信息。对于SRTP，SDP中还可能包含安全属性行（比如：a=crypto），以表明支持安全传输。

2、协商加密。在RTSP的SETUP请求和响应中，客户端和服务器协商使用SRTP。比如：客户端可以请求使用SRTP传输。

SETUP rtsp://server.example.com/stream/trackID=1 RTSP/1.0
Transport: RTP/SAVPF;unicast;client_port=49154-49155

密钥的协商，可以通过外部机制（比如：DTLS-SRTP、SDES 、ZRTP等）来进行。如果使用DTLS-SRTP，客户端和服务器会在RTSP SETUP之后，基于RTSP提供的传输信息，建立DTLS连接，通过DTLS通道安全地交换SRTP密钥和参数。

3、初始化SRTP上下文。一旦密钥通过DTLS-SRTP成功交换，客户端和服务器都会使用这些密钥初始化各自的SRTP和SRTCP上下文。

4、开始播放。客户端发送PLAY请求，开始媒体流的传输。此时，所有RTP和RTCP数据包都通过之前建立的安全通道传输，并应用SRTP/SRTCP进行加密和认证。

5、媒体流加密传输。在媒体流传输期间，RTP数据包被加密并通过安全的通道传输，而RTCP包用于质量控制和反馈，同样受到SRTCP的保护。

6、会话结束。当会话结束时，除了RTSP的TEARDOWN信令外，还需要确保所有安全上下文被正确清理，包括释放DTLS连接和废弃SRTP密钥，以保障安全性。

总结

为了全面保护RTSP流媒体通信的全流程，通常会结合使用RTSP Over TLS来加密控制信令，以及SRTP来加密媒体流，形成一个从控制到数据传输的全方位安全体系。这种组合确保了从会话建立到媒体播放的每一个环节都受到保护，满足了高安全标准的实时流媒体传输需求。