基于DLNA实现iOS,Android投屏:SSDP发现设备

SSDP能够在局域网能简单地发现设备提供的服务。SSDP有两种发现方式:主动通知和搜索响应方式。

寻址

UPnP 技术是架构在 IP 网络之上。因此拥有一个网络中唯一的 IP 地址是 UPnP 设备正常工作的基础。UPnP 设备首先查看网络中是否有 DHCP 服务器,如果有,那么使用 DHCP 分配的 IP 即可;如果没有,则需要使用LLA技术来为自己找适合的IP地址。

另外,在 UPnP 运行过程中,UPnP 设备都需要周期性检测网络中是否有 DHCP 服务器存在,一旦发现有 DHCP 服务器,就必须终止使用 LLA 技术获取的 IP 地址,改用 DHCP 分配的 IP 地址。

发现

SSDP

SSDP:Simple Sever Discovery Protocol,简单服务发现协议,此协议为网络客户提供一种无需任何配置、管理和维护网络设备服务的机制。此协议采用基于通知和发现路由的多播发现方式实现。协议客户端在保留的多播地址:239.255.255.250:1900(IPV4)发现服务,(IPv6 是:FF0x::C)同时每个设备服务也在此地址上上监听服务发现请求。如果服务监听到的发现请求与此服务相匹配,此服务会使用单播方式响应。

常见的协议请求消息有两种类型,第一种是服务通知,设备和服务使用此类通知消息声明自己存在;第二种是查询请求,协议客户端用此请求查询某种类型的设备和服务。
iOS中使用GCDAsyncUdpSocket发送和接受SSDP请求、响应及通知,安卓也需要用类此框架来完成

所以我们发现设备也有两种方法

  1. 主动通知方式:当设备加入到网络中,向网络上所有控制点通知它所提供的服务,通知消息采用多播方式。
  2. 搜索——响应方式:当一个控制点加入到网络中,在网络搜索它感兴趣的所有设备和服务,搜索消息采用多播方式发送,而设备针对搜索的响应则是使用单播方式发送。

SSDP 设备类型及服务类型

设备类型 表示文字
UPnP_RootDevice upnp:rootdevice
UPnP_InternetGatewayDevice1 urn:schemas-upnp-org:device:InternetGatewayDevice:1
UPnP_WANConnectionDevice1 urn:schemas-upnp-org:device:WANConnectionDevice:1
UPnP_WANDevice1 urn:schemas-upnp-org:device:WANConnectionDevice:1
UPnP_WANCommonInterfaceConfig1 urn:schemas-upnp-org:service:WANCommonInterfaceConfig:1
UPnP_WANIPConnection1 urn:schemas-upnp-org:device:WANConnectionDevice:1
UPnP_Layer3Forwarding1 urn:schemas-upnp-org:service:WANIPConnection:1
UPnP_WANConnectionDevice1 urn:schemas-upnp-org:service:Layer3Forwarding:1
服务类型 表示文字
UPnP_MediaServer1 urn:schemas-upnp-org:device:MediaServer:1
UPnP_MediaRenderer1 urn:schemas-upnp-org:device:MediaRenderer:1
UPnP_ContentDirectory1 urn:schemas-upnp-org:service:ContentDirectory:1
UPnP_RenderingControl1 urn:schemas-upnp-org:service:RenderingControl:1
UPnP_ConnectionManager1 urn:schemas-upnp-org:service:ConnectionManager:1
UPnP_AVTransport1 urn:schemas-upnp-org:service:AVTransport:1

主动通知方式

当设备添加到网络后,定期向(239.255.255.250:1900)发送SSDP通知消息宣告自己的设备和服务。

宣告消息分为 ssdp:alive(设备可用)ssdp:byebye(设备不可用)

ssdp:alive 消息

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NOTIFY * HTTP/1.1 // 消息头
NT: // 在此消息中,NT头必须为服务的服务类型。(如:upnp:rootdevice)
HOST: // 设置为协议保留多播地址和端口,必须是:239.255.255.250:1900(IPv4)或FF0x::C(IPv6
NTS: // 表示通知消息的子类型,必须为ssdp:alive
LOCATION: // 包含根设备描述得URL地址 device 的webservice路径(如:http://127.0.0.1:2351/1.xml)
CACHE-CONTROL: // max-age指定通知消息存活时间,如果超过此时间间隔,控制点可以认为设备不存在 (如:max-age=1800)
SERVER: // 包含操作系统名,版本,产品名和产品版本信息( 如:Windows NT/5.0, UPnP/1.0)
USN: // 表示不同服务的统一服务名,它提供了一种标识出相同类型服务的能力。如:
// 根/启动设备 uuid:f7001351-cf4f-4edd-b3df-4b04792d0e8a::upnp:rootdevice
// 连接管理器 uuid:f7001351-cf4f-4edd-b3df-4b04792d0e8a::urn:schemas-upnp-org:service:ConnectionManager:1
// 内容管理器 uuid:f7001351-cf4f-4edd-b3df-4b04792d0e8a::urn:schemas-upnp-org:service:ContentDirectory:1

ssdp:byebye 消息

当设备即将从网络中退出时,设备需要对每一个未超期的 ssdp:alive 消息多播形式发送 ssdp:byebye 消息,其格式如下:

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NOTIFY * HTTP/1.1 // 消息头
HOST: // 设置为协议保留多播地址和端口,必须是:239.255.255.250:1900(IPv4)或FF0x::C(IPv6
NTS: // 表示通知消息的子类型,必须为ssdp:byebye
USN: // 同上

搜索——响应方式

当控制点,如手机客户端,加入到网络中,可以通过多播搜索消息来寻找网络上感兴趣的设备。我写DLNA模块时候也用主动搜索方式来发现设备。主动搜索可以使用多播方式在整个网络上搜索设备和服务,也可以使用单播方式搜索特定主机上的设备和服务。

多播搜索消息

一般情况我们使用多播搜索消息来搜索所有设备即可。多播搜索消息如下:

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M-SEARCH * HTTP/1.1 // 请求头 不可改变
MAN: "ssdp:discover" // 设置协议查询的类型,必须是:ssdp:discover
MX: 5 // 设置设备响应最长等待时间,设备响应在0和这个值之间随机选择响应延迟的值。这样可以为控制点响应平衡网络负载。
HOST: 239.255.255.250:1900 // 设置为协议保留多播地址和端口,必须是:239.255.255.250:1900(IPv4)或FF0x::C(IPv6
ST: upnp:rootdevice // 设置服务查询的目标,它必须是下面的类型:
// ssdp:all 搜索所有设备和服务
// upnp:rootdevice 仅搜索网络中的根设备
// uuid:device-UUID 查询UUID标识的设备
// urn:schemas-upnp-org:device:device-Type:version 查询device-Type字段指定的设备类型,设备类型和版本由UPNP组织定义。
// urn:schemas-upnp-org:service:service-Type:version 查询service-Type字段指定的服务类型,服务类型和版本由UPNP组织定义。

如果需要实现投屏,则设备类型 STurn:schemas-upnp-org:service:AVTransport:1

多播搜索响应

多播搜索 M-SEARCH 响应与通知消息很类此,只是将NT字段作为ST字段。响应必须以一下格式发送:

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HTTP/1.1 200 OK // * 消息头
LOCATION: // * 包含根设备描述得URL地址 device 的webservice路径(如:http://127.0.0.1:2351/1.xml)
CACHE-CONTROL: // * max-age指定通知消息存活时间,如果超过此时间间隔,控制点可以认为设备不存在 (如:max-age=1800)
SERVER: // 包含操作系统名,版本,产品名和产品版本信息( 如:Windows NT/5.0, UPnP/1.0)
EXT: // 为了符合HTTP协议要求,并未使用。
BOOTID.UPNP.ORG: // 可以不存在,初始值为时间戳,每当设备重启并加入到网络时+1,用于判断设备是否重启。也可以用于区分多宿主设备。
CONFIGID.UPNP.ORG: // 可以不存在,由两部分组成的非负十六进制整数,由两部分组成,第一部分代表跟设备和其上的嵌入式设备,第二部分代表这些设备上的服务。
USN: // * 表示不同服务的统一服务名
ST: // * 服务的服务类型
DATE: // 响应生成时间

其中主要关注带有 * 的部分即可。这里还有一个大坑,有些设备返回来的字段名称可能包含有小写,如LOCATION和Location,需要做处理。
此外还需根据LOCATION保存设备的IP和端口地址。
响应例子如下:

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HTTP/1.1 200 OK
Cache-control: max-age=1800
Usn: uuid:88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22::urn:schemas-upnp-org:service:AVTransport:1
Location: http://192.168.1.243:46201/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/desc.xml
Server: Linux/3.10.33 UPnP/1.0 Teleal-Cling/1.0
Date: Tue, 01 Mar 2016 08:47:42 GMT+00:00
Ext:
St: urn:schemas-upnp-org:service:AVTransport:1

描述

控制点发现设备之后仍然对设备知之甚少,仅能知道UPnP类型,UUID和设备描述URL。为了进一步了解设备和服务,需要获取并解析XML描述文件。
描述文件有两种类型:设备描述文档(DDD)服务描述文档(SDD)

设备描述文档

设备描述文档是对设备的基本信息描述,包括厂商制造商信息、设备信息、设备所包含服务基本信息等。

设备描述采用XML格式,可以通过HTTP GET请求获取。其链接为设备发现消息中的Location。如上述设备的描述文件获取请求为

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GET http://192.168.1.243:46201/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/desc.xml HTTP/1.1
HOST: 192.168.1.243:46201

设备响应如下

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HTTP/1.1 200 OK
Content-Length : 3612
Content-type : text/xml
Date : Tue, 01 Mar 2016 10:00:36 GMT+00:00
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<root xmlns="urn:schemas-upnp-org:device-1-0" xmlns:qq="http://www.tencent.com">
<specVersion>
<major>1</major>
<minor>0</minor>
</specVersion>
<device>
<deviceType>urn:schemas-upnp-org:device:MediaRenderer:1</deviceType>
<UDN>uuid:88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22</UDN>
<friendlyName>客厅的小米盒子</friendlyName>
<qq:X_QPlay_SoftwareCapability>QPlay:1</qq:X_QPlay_SoftwareCapability>
<manufacturer>Xiaomi</manufacturer>
<manufacturerURL>http://www.xiaomi.com/</manufacturerURL>
<modelDescription>Xiaomi MediaRenderer</modelDescription>
<modelName>Xiaomi MediaRenderer</modelName>
<modelNumber>1</modelNumber>
<modelURL>http://www.xiaomi.com/hezi</modelURL>
<serialNumber>11262/180303452</serialNumber>
<presentationURL>device_presentation_page.html</presentationURL>
<UPC>123456789012</UPC>
<dlna:X_DLNADOC xmlns:dlna="urn:schemas-dlna-org:device-1-0">DMR-1.50</dlna:X_DLNADOC>
<dlna:X_DLNACAP xmlns:dlna="urn:schemas-dlna-org:device-1-0">,</dlna:X_DLNACAP>
<iconList>
<icon>
<mimetype>image/png</mimetype>
<width>128</width>
<height>128</height>
<depth>8</depth>
<url>icon/icon128x128.png</url>
</icon>
</iconList>
<serviceList>
<service>
<serviceType>urn:schemas-upnp-org:service:AVTransport:1</serviceType>
<serviceId>urn:upnp-org:serviceId:AVTransport</serviceId>
<controlURL>/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/svc/upnp-org/AVTransport/action</controlURL>
<eventSubURL>/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/svc/upnp-org/AVTransport/event</eventSubURL>
<SCPDURL>/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/svc/upnp-org/AVTransport/desc.xml</SCPDURL>
</service>
<service>
<serviceType>urn:schemas-upnp-org:service:RenderingControl:1</serviceType>
<serviceId>urn:upnp-org:serviceId:RenderingControl</serviceId>
<controlURL>/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/svc/upnp-org/RenderingControl/action</controlURL>
<eventSubURL>/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/svc/upnp-org/RenderingControl/event</eventSubURL>
<SCPDURL>/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/svc/upnp-org/RenderingControl/desc.xml</SCPDURL>
</service>
<service>
<serviceType>urn:schemas-upnp-org:service:ConnectionManager:1</serviceType>
<serviceId>urn:upnp-org:serviceId:ConnectionManager</serviceId>
<controlURL>/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/svc/upnp-org/ConnectionManager/action</controlURL>
<eventSubURL>/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/svc/upnp-org/ConnectionManager/event</eventSubURL>
<SCPDURL>/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/svc/upnp-org/ConnectionManager/desc.xml</SCPDURL>
</service>
<service>
<serviceType>urn:mi-com:service:RController:1</serviceType>
<serviceId>urn:upnp-org:serviceId:RController</serviceId>
<controlURL>/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/svc/upnp-org/RController/action</controlURL>
<eventSubURL>/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/svc/upnp-org/RController/event</eventSubURL>
<SCPDURL>/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/svc/upnp-org/RController/desc.xml</SCPDURL>
</service>
</serviceList>
<av:X_RController_DeviceInfo xmlns:av="urn:mi-com:av">
<av:X_RController_Version>1.0</av:X_RController_Version>
<av:X_RController_ServiceList>
<av:X_RController_Service>
<av:X_RController_ServiceType>controller</av:X_RController_ServiceType>
<av:X_RController_ActionList_URL>http://192.168.1.243:6095/</av:X_RController_ActionList_URL>
</av:X_RController_Service>
<av:X_RController_Service>
<av:X_RController_ServiceType>data</av:X_RController_ServiceType>
<av:X_RController_ActionList_URL>http://api.tv.duokanbox.com/bolt/3party/</av:X_RController_ActionList_URL>
</av:X_RController_Service>
</av:X_RController_ServiceList>
</av:X_RController_DeviceInfo>
</device>
</root>

其中响应消息体为XML格式的设备描述内容。信息结构比较明确,就不一一介绍了。解析该XML,保存设备的一些基本信息如 deviceTypefriendlyNameiconList 等。之后我们关注该设备提供的服务列表,投屏最关注的服务为 urn:schemas-upnp-org:service:AVTransport:1:

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<root xmlns="urn:schemas-upnp-org:device-1-0" xmlns:qq="http://www.tencent.com">
<device>
<serviceList>
<service>
<serviceType>urn:schemas-upnp-org:service:AVTransport:1</serviceType>
<serviceId>urn:upnp-org:serviceId:AVTransport</serviceId>
<controlURL>/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/svc/upnp-org/AVTransport/action</controlURL>
<eventSubURL>/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/svc/upnp-org/AVTransport/event</eventSubURL>
<SCPDURL>/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/svc/upnp-org/AVTransport/desc.xml</SCPDURL>
</service>
</serviceList>
</device>
</root>

如只需要实现简单的投屏,则保存urn:schemas-upnp-org:service:AVTransport:1服务的上述信息即可。如需要进一步了解该服务,则需要获取并解析服务描述文档。

坑点1:有些设备 SCPDURLcontrolURLeventSubURL 开头包含 / ,有些设备不包含,拼接URL时需要注意。

服务描述文档

为了实现简单的投屏和控制(播放、暂停、停止、快进)操作并不需要解析服务描述文件。所有动作均为UPnP规范动作,具体动作请求参见基于DLNA实现iOS,Android投屏:SOAP控制设备

服务描述文档是对服务功能的基本说明,包括服务上的动作及参数,还有状态变量和其数据类型、取值范围等。

和设备描述文档一致,服务描述文档也是采用XML语法,并遵守标准UPnP服务schema文件格式要求。获取上述服务SDD语法如下:

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GET http://192.168.1.243:46201/dev/88024158-a0e8-2dd5-ffff-ffffc7831a22/svc/upnp-org/AVTransport/desc.xml
HOST: 192.168.1.243:46201

设备响应如下:

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HTTP/1.1 200 OK
Content-Length : 3612
Content-type : text/xml
Date : Tue, 01 Mar 2016 10:00:36 GMT+00:00
<!-- 省略了部分动作和状态变量 -->
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<scpd xmlns="urn:schemas-upnp-org:service-1-0">
<specVersion>
<major>1</major>
<minor>0</minor>
</specVersion>
<actionList>
<action>
<name>Pause</name>
<argumentList>
<argument>
<name>InstanceID</name>
<direction>in</direction>
<relatedStateVariable>A_ARG_TYPE_InstanceID</relatedStateVariable>
</argument>
</argumentList>
</action>
<action>
<name>Play</name>
<argumentList>
<argument>
<name>InstanceID</name>
<direction>in</direction>
<relatedStateVariable>A_ARG_TYPE_InstanceID</relatedStateVariable>
</argument>
<argument>
<name>Speed</name>
<direction>in</direction>
<relatedStateVariable>TransportPlaySpeed</relatedStateVariable>
</argument>
</argumentList>
</action>
<action>
<name>Previous</name>
<argumentList>
<argument>
<name>InstanceID</name>
<direction>in</direction>
<relatedStateVariable>A_ARG_TYPE_InstanceID</relatedStateVariable>
</argument>
</argumentList>
</action>
<action>
<name>SetAVTransportURI</name>
<argumentList>
<argument>
<name>InstanceID</name>
<direction>in</direction>
<relatedStateVariable>A_ARG_TYPE_InstanceID</relatedStateVariable>
</argument>
<argument>
<name>CurrentURI</name>
<direction>in</direction>
<relatedStateVariable>AVTransportURI</relatedStateVariable>
</argument>
<argument>
<name>CurrentURIMetaData</name>
<direction>in</direction>
<relatedStateVariable>AVTransportURIMetaData</relatedStateVariable>
</argument>
</argumentList>
</action>
...
</actionList>
<serviceStateTable>
<stateVariable sendEvents="no">
<name>CurrentTrackURI</name>
<dataType>string</dataType>
</stateVariable>
<stateVariable sendEvents="no">
<name>CurrentMediaDuration</name>
<dataType>string</dataType>
</stateVariable>
<stateVariable sendEvents="no">
<name>AbsoluteCounterPosition</name>
<dataType>i4</dataType>
</stateVariable>
<stateVariable sendEvents="no">
<name>RelativeCounterPosition</name>
<dataType>i4</dataType>
</stateVariable>
<stateVariable sendEvents="no">
<name>A_ARG_TYPE_InstanceID</name>
<dataType>ui4</dataType>
</stateVariable>
...
</serviceStateTable>
</scpd>

  • actionList 目前服务上所包含的动作列表。
  • actionList 目前服务上所包含的状态变量。

以Pause动作为例

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<scpd xmlns="urn:schemas-upnp-org:service-1-0">
<actionList>
<action>
<!-- 动作名称 -->
<name>Pause</name>
<!-- 参数列表 -->
<argumentList>
<argument>
<!-- 参数名称 -->
<name>InstanceID</name>
<!-- 输出或输出-->
<direction>in</direction>
<!-- 声明参数有关的状态变量 -->
<relatedStateVariable>A_ARG_TYPE_InstanceID</relatedStateVariable>
</argument>
</argumentList>
</action>
...
</actionList>
<serviceStateTable>
<!-- 状态变量 -->
<stateVariable>
<!-- 是否发送事件消息,如果为yes则该状态变量发生变化时生成事件消息。 -->
<stateVariable sendEvents="no">
<!-- 状态变量名称 -->
<name>A_ARG_TYPE_InstanceID</name>
<!-- 状态数据类型 -->
<dataType>ui4</dataType>
</stateVariable>
...
</serviceStateTable>
</scpd>

为了实现简单的投屏和控制(播放、暂停、停止、快进)操作并不需要解析服务描述文件。所有动作均为UPnP规范动作,具体动作请求参见基于DLNA实现iOS,Android投屏:SOAP控制设备