关于c++:nodejs实现国标GB28181设备接入sip服务器解决方案SkeyeVSS国标视频云平台

GB28181接入服务器是SkeyeVSS接入GB28181设施/平台的信令交互服务器，GB28181将 SIP定位为联网零碎的次要信令根底协定，并利用 SIP协定的无关扩大，实现了对非会话业务的兼顾，例如，对报警业务、历史视音频回放、下载等的反对。目前有GB28181-2011和 GB28181-2016两个版本。

  GB28181接入服务器对接入零碎的GB28181设施的治理，全副通过一个20位的设施ID号来治理；以SIP协定为载体，以REGISTER、INVITE、MESSAGE等命令实现与28181设施和GB28181流媒体服务器的交互。
  
随着node.js社区的一直壮大，借助其弱小的事件驱动和IO并发能力，曾经衍生出了很多很弱小的模块（包），实现各种各样的性能，使得服务端程序开发变得非常容易，习惯了 C/C++编程的程序员相对会感到非常诧异，因为竟然有一种语言开发能够如此高效且简略（PS: 我也就刚学习一个月node.js而已- --！）；而本文将要解说的是一种通过node.js实现接入国标设施以及平台的sip信令服务器的计划。

筹备工作

首先，下载node.js并装置，windows，linux平台均反对; 最好有一个比拟弱小的JS编辑器或者IDE，我举荐一个非常弱小且轻量级的IDE兼编辑神器Visual Studio Code。
而后，相熟npm管理工具的命令，通过npm装置各个须要依赖的node.js模块，其中最重要的sip模块，通过如下命令装置：

npm install sip

node.js领有弱小的包管理工具，能够通过如下命令搜寻咱们可能须要的node.js模块：

npm search xxx

如下图所示：

其余node.js相干学习大家感兴趣能够在网上找到非常丰盛的材料，比方举荐一本比拟好书《深入浅出node.js》, 当然最好的倡议是：看个毛线的书，老夫都是间接撸代码！

国标接入流程

1 承受上级的注册和登记
首先，咱们须要建设一个sip服务来检测和承受上级设施或者平台的注册命令的解决，如下代码所示：

        sip.start(option, async request => {
            switch (request.method)
            {
                case common.SIP_REGISTER:
                    this.emit('register', request);  
                    break;
                case common.SIP_MESSAGE:
                    this.emit('message', request);  
                    break;
                case common.SIP_INVITE:
                    this.emit('invite', request);
                    break;
                case common.SIP_ACK:
                    this.emit('ack', request);
                    break;
                case common.SIP_BYE:
                    this.emit('bye', request);
                    break;
                default:
                    console.log('unsupported: ' + request.method);
                    break;
            }
        });

而后，sip服务接管设施端注册申请，回调函数中进行解决：

                case common.SIP_REGISTER:
                    try {
                        const username = sip.parseUri(request.headers.to.uri).user;
                        const userinfo = config.userinfos[username];
                        const session = { realm: config.server.realm };

                        if (!userinfo) 
                        {
                            sip.send(digest.challenge(session, sip.makeResponse(request, 401, common.messages[401])));
                            this.session_.set(username,session);
                            return;
                        }
                        else 
                        {
                            if(!this.session_.has(username)){
                                this.session_.set(username,session);
                            }
                            userinfo.session = userinfo.session || this.session_.get(username);
                            if (!digest.authenticateRequest(userinfo.session, request, { user: username, password: userinfo.password })) 
                            {
                                sip.send(digest.challenge(userinfo.session, sip.makeResponse(request, 401, common.messages[401])));
                                this.session_.set(username,userinfo.session);

                                return;
                            } else 
                            {
                                
                                this.session_.delete(username);
                                if(request.headers.expires === '0'){
                                    this.emit('unregister', request);
                                }
                                else{
                                    this.emit('register', request);
                                }
                                let response = sip.makeResponse(request, 200, common.messages[200]);
                                sip.send(response);
                            }
                        }
                    } catch (e) {
                        //输入到控制台
                        console.log(e);
                    }
                    break;

如上代码所示，依据国标gb28181规范解决逻辑如下:
1) SIP 代理向SIP 服务器发送REGISTER 申请，申请中未蕴含Authorization 字段；SIP 服务器向SIP 代理发送响应401，并在响应的音讯头WWW_Authenticate 字段中给
出适宜SIP 代理的认证体制和参数；
2) SIP 代理从新向SIP 服务器发送REGISTER 申请，在申请的Authorization 字段给出信赖书，蕴含认证信息；SIP 服务器对申请进行验证，如果查看出SIP 代理身份非法，向SIP 代理发送胜利响应200 OK ，如果身份不非法则发送拒绝服务应答。
值得注意的是，有些国标设施接入并不遵循以上注册逻辑，这种多见于老旧的国标设施或者平台，其注册甚至都不会携带认证信息，而是通过双向注册实现验证。

2 查问设施目录列表信息
依据国标协定规范，查问设施目录，
MESSAGE音讯头Content-type头域为Content-type: Application/MANSCDP+xml
查问命令采纳MANSCDP协定格局定义，具体国标协定文档。
查问申请命令应包含命令类型（CmdType）、命令序列号(SN)、设施编码（DeviceID）， 采纳RFC 3428 的MESSAGE 办法的音讯体携带。 相干设施在收到MESSAGE音讯后，应立即返回应答，应答均无音讯体； 一个查问目录XML如下示例：

<?xml version="1.0"?>
<Query> 
    <SN>1</SN> 
    <DeviceID>64010000001110000001</DeviceID> 
</Query> 

查问目录函数GetCatalog函数如下代码所示：

    async getCatalog(serial) {
        const device = await devices.getDevice(serial);
        if (common.isEmpty(device)) {
            return {};
        }  
        const json = {
            Query: {
                CmdType: common.CMD_CATALOG,
                SN: common.sn(),
                DeviceID: serial
            }
        };
    
        const builder = new xml2js.Builder();
        const content = builder.buildObject(json);
    
        const options = {
            method: common.SIP_MESSAGE,
            serial: serial,
            contentType: common.CONTENT_MANSCDP,
            content: content,
            host: device.host,
            port: device.port,
            callId: common.callId(),
            fromTag: common.tag()
        };

        const response = await uas.send(options);
        if (common.isEmpty(response)) {
            return {};
        } else {
        }
    }

查问设施目录应答”MESSAGE”办法音讯，回调函数解决如下：

        uas.on('message', async ctx => {
            const request = ctx.request;
            if (request.content.length === 0) {
                return;
            }
            const vias = request.headers.via;
            const via = vias[0];
            const json = await this.parseXml(request.content);
            if(json.hasOwnProperty(common.TYPE_RESPONSE)) { //Response
                switch (json.Response.CmdType) {
                    case common.CMD_CATALOG:
                        ctx.send(200);
                        if (request.headers['content-length'] === 0) {
                            return ;
                        }
                        let items = json.Response.DeviceList.Item;
                        let allCount = json.Response.SumNum;
                        let itemCount = json.Response.DeviceList.$.Num;
                        let channels = [];
                        let deviceInfo = {
                            host: via.params.received,
                            port: via.params.rport,
                            count: 0,
                            channels: []
                        };
                        if(devices.hasDevice(json.Response.DeviceID)){
                            deviceInfo = devices.getDevice(json.Response.DeviceID);
                            channels = deviceInfo.channels;
                        }
                        else{
                            return ;
                        }
                        deviceInfo.count = allCount;
                        let id = channels.length;                               
                        if(itemCount>1) {
                            for (let item of items) {
                                id = channels.length;
                                try {
                                    let channel = {
                                        channel: id,
                                        type: 1,
                                        name: item.Name,
                                        serial: item.DeviceID,
                                        status: item.Status==='ON'?1:0,
                                        ability: '10000000',
                                        snapurl: '',
                                        model: item.Model,//设施型号
                                        brand: 2,
                                        version: 'v1.0'
                                    };

                                    if(channels.length>0){
                                        for(let ch of channels){
                                            if(ch.serial === item.DeviceID){
                                                id = ch.channel-1;
                                                break;
                                            }
                                        }
                                    }
                                    channel.channel = id+1;
                                    channels[id] = channel;                                  
                                } catch (e) {
    
                                }
                            }
                        }
                        else {
                            try {
                                const channel = {
                                    channel: id,
                                    type: 1,
                                    name: items.Name,
                                    serial: items.DeviceID,
                                    status: items.Status==='ON'?1:0,
                                    ability: '10000000',
                                    snapurl: '',
                                    model: items.Model,//设施型号
                                    brand: 2,
                                    version: 'v1.0'
                                };
                                if(channels.length>0){
                                    for(let ch of channels){
                                        if(ch.serial === items.DeviceID){
                                            id = ch.channel-1;
                                            break;
                                        }
                                    }
                                }
                                channel.channel = id+1;
                                channels[id] = channel; 
                            } catch (e) {
                            }
                        }
                        deviceInfo.channels = channels;
                        devices.addDevice(json.Response.DeviceID, deviceInfo);
                       //TODO: Add device to redis
                        {
                            try {
                                const infoString = {
                                    host: deviceInfo.host,
                                    port: deviceInfo.port,
                                    serial: json.Response.DeviceID,
                                    type: 2,//1=摄像机 2=NVR
                                    count: deviceInfo.count,
                                    channels: deviceInfo.channels                      
                                };
                                let info = infoString;
                                info.serverId = common.serial;

                                await redis.set(`${common.DEVICE}:${json.Response.DeviceID}`, JSON.stringify(info), 'EX', common.DEVICE_EXPIRE);
                            } catch (e) {
                                console.log(e);
                            }
                        }
                        //info.channels = channels;                     
                        break;
                    default:
                        break;
                }
            }
            ctx.send(200);
        });

须要留神几点：
(1) 在公网利用时，设施注册上来的sip信令交互中填写的IP和端口很有可能是内网的端口，而理论的传输IP和端口通过via的param中获取:host: via.params.received, port: via.params.rport;
(2) 设施目录查问时，如果摄像机个数比拟多，则可能分屡次回调Response，这时候须要做相应解决，如上代码所示；

3 实时流媒体点播
实时流媒体点播即拉流，gb28181协定定义的拉流逻辑如下图所示：

从上图咱们能够看出，拉流逻辑须要通过一个流媒体服务器进行直达，所以拉流逻辑须要流媒体服务器的配合能力实现，所以，残缺的拉流逻辑我会在另一篇博客《node.js实现国标GB28181流媒体点播服务解决方案》中进行具体解说。

4 设施管制
源设施向指标设施发送设施管制命令，管制命令的类型包含球机/云台管制、近程启动、录像管制、
报警布防/撤防、报警复位等，设施管制采纳RFC 3428中的MESSAGE办法实现。 源设施包含SIP客户端，指标设施包含SIP设施或者网关。源设施向指标设施发送球机/云台管制命令、近程启动命令后，指标设施不发送应答命令。（摘录自 《GB+28181国家标准《平安防备视频监控联网零碎信息传输、替换、控制技术要求》》）
本文次要解说云台管制的流程实现，其余设施管制命令相似。
一个云台管制XML音讯体示例：

<?xml version="1.0"?> <Control> 
<CmdType>DeviceControl</CmdType> 
<SN>11</SN> 
<DeviceID>64010000041310000345</DeviceID> 
<PTZCmd>A50F4D1000001021</PTZCmd> 
<Info> 
<ControlPriority>5</ControlPriority> 
</Info> 
</Control> 

从上音讯体中，咱们能够看出次要须要填写的字段就是PTZCmd这个8个字节的头缓冲区。
具体解释如下：（内容摘录自《GB+28181国家标准《平安防备视频监控联网零碎信息传输、替换、控制技术要求》》）
（1）表L.1 指令格局

各字节定义如下： 字节1：指令的首字节为A5H； 字节2：组合码1，高4位是版本信息，低4位是校验位。本规范的版本号是1.0，版本信息为0H； 校验位=（字节1的高4位+字节1的低4位+字节2的高4位）%16； 字节3：地址的低8位；字节4：指令码； 字节5、6：数据1和数据2； 字节7：组合码2，高4位是数据3，低4位是地址的高4位；在后续叙述中，没有特地指明的高4位，示意该4位与所指定的性能无关； 字节8：校验码，为后面的第1—7字节的算术和的低8位，即算术和对256取模后的后果； 字节8=（字节1+字节2+字节3+字节4+字节5+字节6+字节7）%256。 地址范畴000H—FFFH（即0—4095），其中000H地址作为播送地址。
（2）L.2 PTZ 指令
PTZ指令见表L.2。 表L.2 PTZ 指令 由慢到快为00H-FFH。 注4：字节7的高4位为变焦速度，速度范畴由慢到快为0H-FH；低4位为地址的高4位。
|字节 | 位 |
|:- |:——|

注1： 字节4 中的 Bit5、Bit4 别离管制镜头变倍的放大和放大，字节4 中的B it3、Bit2、B it1、Bit0位别离管制云台上、下、左、右方向的转动，相应Bit 地位1 时，启动云台向相应方向转动，相应Bit位清0 时， 进行云台相应方向的转动。云台的转动方向以监视器显示图像的挪动方向为准。 注2：Bit5 和Bit4 不应同时为1，Bit3 和Bit2 不应同时为1；Bit1 和Bit0 不应同时为1。镜头变倍指令、云台高低指令、云台左右指令三者能够组合。 注3 ：字节5 管制程度方向速度，速度范畴由慢到快为00H-FFH；字节6 管制垂直方向速度，速度范畴

PTZ指令举例见表L.3。
表L.3 PTZ 指令举例

通过以上国标协定的具体诠释，咱们得以实现云台管制的命令封装，申请函数如下：

    async ptzControl(serial, code, callId, command, speed){
        const devices = require('gateway/devices');
        const device = await devices.getDevice(serial);
        if (common.isEmpty(device)) {
            return {};
        }
        //define PTZCmd  header 8字节
        let cmd = Buffer.alloc(8);
        cmd[0] = 0xA5;//首字节以05H结尾
        cmd[1] = 0x0F;//组合码，高4位为版本信息v1.0,版本信息0H，低四位为校验码
                      //  校验码 = (cmd[0]的高4位+cmd[0]的低4位+cmd[1]的高4位)%16
        cmd[2] = 0x01;//地址的低8位？？？什么地址，地址范畴000h ~ FFFh(0~4095),其中000h为播送地址
        cmd[3] = common.ptzCMD[command];    //指令码
        let ptzSpeed = parseInt(speed);
        if(ptzSpeed>0xff)
            ptzSpeed = 0xff;
        cmd[4] = ptzSpeed;       //数据1,程度管制速度、聚焦速度
        cmd[5] = ptzSpeed;       //数据2，垂直管制速度、光圈速度
        cmd[6] = 0x00;           //高4位为数据3=变倍管制速度，低4位为地址高4位
        if(command === 9||command === 10){
            let zoomSpeed = speed;
            if(zoomSpeed > 0x0F){
                zoomSpeed = 0x0F;
            }
            cmd[6] = zoomSpeed<<4|0;
        }
        else if(command === 16||command === 17||command === 18) {
            //16: 0x81, //设置预置位
            //17: 0x82, //调用预置位
            //18: 0x83  //删除预置位          
        }
        cmd[7] = (cmd[0]+cmd[1]+cmd[2]+cmd[3]+cmd[4]+cmd[5]+cmd[6])%256;
        var cmdString = common.Bytes2HexString(cmd);
        //generate XML
        const xmlJson = {
            Control: {
                CmdType: 'DeviceControl',
                SN: command,
                DeviceID: code,
                PTZCmd: cmdString,//'A50F000800C80084'//cmdString,
                
                Info: {
                    ControlPriority: 5
                }
            }
        };

        const builder = new xml2js.Builder();  // JSON->xml
        //var parser = new xml2js.Parser();   //xml -> json
        const xml =  builder.buildObject(xmlJson);
        console.log('xml = '+xml);

        const options = {
            method: common.SIP_MESSAGE,
            serial: serial,
            contentType: common.CONTENT_MANSCDP,
            content: xml,
            host: device.host,
            port: device.port,
            callId: callId,
            fromTag: common.tag()
        };

        const response = await uas.send(options);
        // if (response.status === 200) {
        //     await uas.sendAck(response);
        // }
    
        return response;          
    }

留神：本文中所波及的GB28181协定最低兼容GB28181协定2011版本，向上兼容2016版本。

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