Corso di Applicazioni Telematiche

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Iolanda Rinaldi
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1 RTP: Real-time Transport Protocol Corso di Applicazioni Telematiche A.A Prof. Simon Pietro Romano Università degli Studi di Napoli Federico II Facoltà di Ingegneria

2 Trasmissione flussi multimediali Segnalazione negozia sessione (SIP/SDP) Negozia anche trasmissione flussi media ma come viaggiano i dati? Serve un protocollo per la trasmissione rapida ed efficiente di flussi multimediali Real-Time Transport Protocol (RTP)»

3 Relazione SIP/SDP ed RTP

4 RTP (1) Definito dal Working Group Audio/Video Transport dell IETF inizialmente nella RFC 1889 (gennaio 1996) Successivamente esteso ed obsoleted nella RFC 3550 (luglio 2003) RTP offre un servizio di livello trasporto specificamente progettato per i requisiti di flussi multimediali I pacchetti RTP sono incapsulati in datagrammi UDP L incapsulamento in TCP è possibile, ma usato solo nei casi peggiori (e.g. NAT/firewall particolarmente rompiscatole )

5 RTP (2) Protocollo concepito secondo il modello Application Level Framing Clark D., and D. Tennenhouse, Architectural Considerations for a New Generation of Protocols, IEEE Computer Communications Review, Vol. 20(4), September 1990 Implementato direttamente nelle applicazioni, non come uno strato aggiuntivo dello stack protocollare di rete Offre le funzionalità minimali richieste dalla trasmissione di flussi continui tipici delle applicazioni multimediali E neutrale rispetto alla codifica utilizzata (MPEG, ecc ) Codifiche diverse possono richiedere header dedicati, che dal punto di vista di RTP però sono parte integrante del payload (ad esempio codec video come H.261, H.263, ecc.)

6 RTP (3) RTP fornisce informazioni di tempificazione (timestamp) per consentire sincronizzazione intra-media: ricostruzione della corretta tempificazione della sequenza di pacchetti ricevuti sincronizzazione inter-media: finalizzata a mantenere al passo flussi multimediali trasmessi separatamente (es. audio e video: sincronizzazione lip-sync ) Un ulteriore meccanismo per tempificazione e ricostruzione è costituito dai numeri di sequenza

7 RTP (4) Supporta sia la trasmissione unicast che la trasmissione multicast I suoi meccanismi sono scalabili rispetto al numero di appartenenti al gruppo multicast Separa la trasmissione dei dati dalla trasmissione delle informazioni di controllo Protocollo complementare (RTCP) utilizzato per scambiare informazioni di servizio e di controllo sulla qualità della trasmissione Fornisce informazioni necessarie a combinare flussi di informazioni differenti mediante appositi mixer software La presenza di contributi individuali può essere identificata anche dopo che i contributi sono stati mixati

8 Sessione RTP Una associazione tra un gruppo di entità che comunicano mediante RTP è una Sessione RTP Molte applicazioni danno vita a sessioni RTP differenti per media differenti (es. audio e video) a meno che la tecnica di codifica adottata non effettui un multiplexing di flussi differenti in un singolo flusso di dati Sessioni RTP differenti (es. audio e video) vengono distinte da un ricevitore mediante il port number di livello trasporto (multiplexing/demultiplexing UDP) La correlazione delle sessioni va gestita dall applicazione mediante gli strumenti forniti da RTP (es. timestamp)

Incapsulamento RTP Un pacchetto RTP è trasmesso in un datagramma UDP L header UDP contiene i porti sorgente e destinazione RTP usa numeri di porto destinazione pari per la trasmissione dei flussi

9 Incapsulamento RTP Un pacchetto RTP è trasmesso in un datagramma UDP L header UDP contiene i porti sorgente e destinazione RTP usa numeri di porto destinazione pari per la trasmissione dei flussi dati Se 2n è usato per uno flusso, 2n+1 è usato da RTCP L header RTP contiene le informazioni necessarie a caratterizzare il flusso multimediale Il payload contiene il sample stesso all interno del flusso

10 Header RTP V=2 P X CC M PT sequence number timestamp synchronization source (SSRC) identifier +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+ contributing source (CSRC) identifiers... +=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+ payload (audio, video...) padding count Version (V) Padding (P) extension (X) Sequence Number CSRC Count (CC) Marker (M) Payload Type (PT) Sync. SouRCe (SSRC)

11 Campi dell'header RTP (1) Version 2 bit, versione del protocollo (10 per RFC 3550) Payload Type 7 bit, specifica la codifica utilizzata per i dati (PCM, MPEG2 video,ecc.) Condiziona l interpretazione del payload da parte del ricevente Sequence Number 16 bit, serve ad identificare perdite di pacchetti Viene incremenentato di 1 ad ogni nuovo pacchetto Timestamp 32 bit, specifica il tempo di campionamento del primo byte del payload Serve a rimuovere il jitter introdotto dalla rete mediante bufferizzazione Marker Bit 1 bit, necessario nel caso più pacchetti consecutivi si riferiscano allo stesso sample (pacchetti con lo stesso timestamp)

12 Campi dell'header RTP (2) Synchronization Source identifier (SSRC) 32 bit, identifica la sorgente del flusso, ed è scelto casualmente dalla sorgente stessa Introdotto per non dover fare affidamento sull indirizzo IP per identificare la sorgente Sono possibili (ma difficilmente) conflitti In caso di stream bidirezionali, i SSRC NON sono uguali! Contributing Source identifier list (CSRC) Campi aggiuntivi opzionali (header RTP fisso di base è 12 byte) Sequenza di n campi da 32 bit (0 n 15), ciascuno dei quali identifica la sorgente originaria in un flusso prodotto dalla fusione di flussi diversi mediante un mixer software Esempio: audio-conferenza a più partecipanti SSRC identifica il mixer CSRC indica lo speaker corrente (n=1)

13 Timestamp e Numero di Sequenza Il valore di timestamp inserito in ogni pacchetto riferisce la tempificazione dei dati inseriti nel payload rispetto ad un clock specifico per il media trasportato Possono essere generati pacchetti RTP consecutivi con lo stesso timestamp (e.g. video) L ultimo pacchetto è caratterizzato dal Marker Bit settato a 1 (e.g. Burst audio o Frame video) Il numero di sequenza identifica un pacchetto rispetto agli altri principalmente per consentire di identificare pacchetti persi Non possono essere generati due pacchetti con lo stesso numero di sequenza Numero di sequenza e timestamp NON sono la stessa cosa!

14 Bufferizzazione: delay costante

15 Esempi di tempificazione Timestamp Campionamento audio: 8000 Pacchetto 1: ts=0 (istante iniziale) Pacchetto 2: ts=160 (20ms dopo pacchetto 1) Pacchetto 3: ts=320 (20ms dopo pacchetto 2)... Sequence number Pacchetto 1: seq=200 Pacchetto 2: seq=201 Pacchetto 3: seq=202...

16 RTCP (1) Protocollo utilizzato congiuntamente ad RTP per la trasmissione di informazioni di controllo Complementare al protocollo RTP Utilizza il porto successivo a quello usato dal corrispondente RTP I pacchetti RTCP vengono inviati con una certa periodicità e trasportano informazioni di varia natura: feedback sulla qualità della ricezione dei dati (percentuale pacchetti persi, ) identificazione dei partecipanti ad una sessione RTP mediante un identificativo detto CNAME Nel caso di trasmissione RTP tra partecipanti ad un gruppo multicast, RTCP consente ad ogni partecipante di conoscere il numero di partecipanti

17 RTCP (2) Il protocollo RTCP definisce cinque tipi diversi di messaggi: Source Report (SR) Receiver Report (RR) Source Description (SD) BYE APP I messaggi di tipo report contengono statistiche sul numero di pacchetti inviati, numero di pacchetti ricevuti, percentuale di pacchetti persi, jitter dei tempi di interarrivo, ecc. e servono a monitorare la qualità della trasmissione I messaggi di tipo description, invece, descrivono la sorgente del flusso (contengono tra l altro il CNAME) BYE serve a notificare l uscita da una sessione APP è un tipo di messaggio le cui funzioni sono definibili dall applicazione

18 RTP sicuro RTP viaggia su UDP e non è cifrato Tutto viaggia in chiaro ed è intercettabile da malintenzionati... Secure Real-time Transport Protocol (SRTP) Profilo/Estensione per RTP Viene codificato solo il payload Tenta di fornire cifratura, autenticazione, integrità RTCP SRTCP Richiede gestione particolare di SIP SIP/TLS (chiavi negoziate in SDP) ZRTP (estensione di Zimmermann) Non ha bisogno di SIP per le chiavi Maggiore enfasi su protezione end-to-end

19 Domande? 19

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