Используем TShark для анализа RTP-пакетов

Вид захваченного RTP-пакета

В прошлой статье мы собрали схему дистанционного управления из генератора и детектора тональных сигналов, связь между которыми осуществлялась с помощью RTP-потока.

В этой статье мы продолжаем изучать передачу звукового сигнала с помощью RTP-протокола. Сначала разделим наше тестовое приложение на передатчик и приемник и научимся исследовать RTP-поток с помощью анализатора сетевого трафика.

Итак, чтобы нам более ясно было видно какие элементы программы отвечают за передачу RTP, а какие за прием, мы разделяем наш файл mstest6.c на две самостоятельные программы передатчика и приемника, общие функции, которые используют и тот и другой мы вынесем в третий файл, который назовем mstest_common.c, он будет подключаться передатчиком и приемником с помощью директивы 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;
}

Теперь файл обособленного передатчика:

/* 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: %c\n", 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 наконец, файл 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: %s\n", 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); 
 }
}

Компилируем, передатчик и приемник, затем запускаем каждый в своей консоли. Далее должно работать как прежде — только ввод чисел от 1 до 6 мы должны делать в консоли передатчика, а отклик на них должен появляться в консоли приемника. В динамике должны прослушиваться тоны. Если все так, то между приемником и передатчиком у нас установлена связь — происходит непрерывная передача RTP-пакетов от передатчика к приемнику.

Теперь самое время установить анализатор трафика, для этого мы установим консольную версию отличной программы Wireshark — она называется TShark. Я выбрал TShark для дальнейшего изложения для того, чтобы облегчить описание управления программой. С Wireshark мне бы потребовалось море скриншотов, которые могут быстро устареть с выпуском новой версии Wireshark.

Если вы умеете пользоваться Wireshark, то можете его использовать для изучения наших примеров. Но и в этом случае я вам рекомендую освоить TShark, так как вам это поможет автоматизировать тестирование ваших VoIP приложений, а также выполнять захват удаленно .

Устанавливаем TShark командой:

$ sudo apt-get install tshark

Традиционно, проверяем результат установки запрашивая версию программы:

$ tshark --version

Если получен адекватный ответ продолжаем далее.

Поскольку наши пакеты ходят пока только внутри компьютера, мы можем сказать tshark показывать только такие пакеты. Для этого нужно выбрать захват пакетов с интерфейса loopback (обратная петля), передав TShark опцию -i lo:

$ sudo tshark -i lo

В консоль сразу начнут сыпаться сообщения о пакетах отправляемых нашим передатчиком (непрерывно, независимо от того, нажимали мы кнопку на пульте или нет). Возможно, на вашем компьютере есть программы которые тоже отправляют пакеты по локальной петле, в этом случае мы получим смесь наших и чужих пакетов. Чтобы быть уверенными, что в списке мы видим только пакеты отправленные нашим пультом, мы добавим фильтр по номеру порта. Нажатием Ctrl-C останавливаем анализатор и вводим фильтр на номер порта который использует на пульт как порт назначения для своей передачи (8010): -f «udp port 8010». Теперь наша командная строка будет выглядеть так:

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

В консоли появиться вывод следующего вида (первые 10 строк):

 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

Пока еще это не пакеты, а пронумерованный список событий, где каждая строка это сообщение об очередном пакете, который был замечен на интерфейсе. Поскольку, мы уже позаботились о фильтрации пакетов, то мы видим в листинге только сообщения о пакетах нашего передатчика. Далее расшифруем эту таблицу по номерам колонок:

Номер события.
Время его возникновения.
IP-адрес источника пакета и IP-адрес приемника пакета.
Протокол пакета, показан как UDP, поскольку RTP-пакеты передаются как полезная нагрузка внутри UDP-пакетов.
Размер пакета в байтах.
Номер порта источника пакета и номер порта приемника пакета.
Размер полезной нагрузки пакета, отсюда можно сделать вывод, что наш передатчик формирует RTP-пакеты размером 172 байта, который, как утка в сундуке, находится внутри UDP-пакета размером 214 байт.
Теперь пришло время заглянуть внутрь UDP-пакетов, для этого мы запустим TShark с дополненным набором ключей:

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

В результате, вывод программы обогатится — к каждому событию добавится расшифровка внутреннего содержимого пакета, который его вызвал. Чтобы лучше рассмотреть данные вывода вы можете либо остановить TShark нажатием Ctrl-C, либо продублировать его вывод в файл, добавив к команде запуска конвейер к программе tee с указанием имени файла, tee <имя_файла>:

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

Теперь посмотрим на то, что мы получили в файле, вот первый пакет из 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                                  ......

Следующую статью мы посвятим разбору информации, которая содержится в этом листинге и неизбежно поговорим о внутренней структуре RTP-пакета.

Изучаем VoIP-движок Mediastreamer2. Часть 7