SRT协议原理

SRT是Secure Reliable Transport的简称，由 Haivision 和 Wowza 共同开发，是一个时下非常受欢迎的开源流媒体传输协议。本文分享SRT协议工作原理。

1 UDT/UDP传输

SRT协议是基于UDP基础上的UDT协议，继承了UDP开销低、速度快的优点。它不需要像RTMP那样每次连接都要进行至少9次握手，也不需要每次发送接收都需要ACK确认才能发送下一个数据。相比TCP的报文结构，UDP报文结构也比较简单，UDP头仅仅占8个字节，而TCP少则20个字节，多则可能60个字节，所以在相同有效负载实际数据的条件下，UDP头大小占比也会比较小，继而UDP 对计算性能、对网络占用都是比 TCP 少。这就是为什么说SRT协议进行数据传输具有低延迟的特性。

2 SRT丢包恢复与拥塞控制

UDT的出现主要是为了支持高速广域网上的海量数据传输，并引入新的拥塞控制和数据可靠性控制机制。SRT保留了UDT的核心思想和机制，即抗丢包与拥塞控制。

丢包恢复机制

通信中常用纠错机制来恢复网络传输中的数据往往有2种策略:即FEC和 ARQ 。

前期SRT选择了ARQ的方式来实现丢包恢复机制。

SRT协议基于现有AQR的基础上做了一些改进，在接收和发送端分别设有receive buffer与send buffer，接收端会定时向发送端发送ACK信息，默认定期器为10ms，之后会接收到发送端的ACKACK确认消息，从接收端ACK发送开始计时到接收到ACKACK消息这个周期称之为RTT，RTT值高则表示当前当前网络延迟大，RTT值低则表明当前网络延迟低。接收端的发送的ACK消息包含了网络RTT、接收端缓存、接收端数据比特流等等信息。

如果接收方接收到发送方的数据后，发现数据顺序不对，例如当前收到seq number 为10的后面数据是13，此时接收端会添加将一个该序号的NAK添加到一个压缩列表（NAK周期报告）中，再按平缓的速度定时发送给发送方。

SRT 1.4版本后，又添加了FEC前向纠错机制，会在传输的数据流中加入一定比例的前向纠错数据，当发生丢包时，接收端就可以根据前向纠错数据，恢复丢掉的数据包。这个纠错数据一般是占比20~30%，这个带来的后果是增加了数据传输的带宽，并且超过前向纠错数据能够恢复的阈值时，FEC将无法恢复丢失的数据包。在实验中，这个阈值可能不是很固定，目前本人实验的阈值是25%，即丢包率超过25%时花屏卡顿太厉害，我个人是不接受这种体验方式的。

拥塞控制

当SRT检测到网络不好，延迟比较大，产生丢包时会通过ACK或者NAK机制来恢复丢包，但是这个恢复过程中无论是ARQ还是FEC来修复丢失的数据包，它们都会增加网络带宽，理论上ARQ占用带宽会比FEC少点。只靠这个丢包恢复机制并不能达到减缓或者消除拥塞问题。那么SRT中拥塞控制是什么样的呢？

SRT中新的拥塞控制算法不同于基于窗口的TCP拥塞控制算法(慢启动和拥塞避免)，是混合的基于窗口的、基于速率的拥塞控制算法。可扩展的拥塞控制框架开源的代码和拥塞控制的C++类架构，可支持开发者派生专用的拥塞控制算法。

SRT拥塞机制从源码上看，live模式下只有Pacing控制，其实就是控制发送数据的速度和带宽，该控制方式实现有如下3种：

(1)手动配置最大发送带宽max_bw；

(2)根据输入码率和overhead，计算max_bw = input_bw * (1 + overhead)；

(3)配置overhead，自动估计输入带宽，max_bw = input_bw_estimate * (1+ overhead)。

我个人认为，既然SRT ACK中提供了网络RTT、接收端缓存、接收端数据比特流等信息，编码端可以根据这个判断网络的好坏，动态改变编码参数来控制数据的流量，比如降低视频分辨率、视频码率等,当接收到的ACK消息能表明当前网络比较健康时，编码再恢复原有的高质量视频，提高体验效果。