IPcamera P2P构建分析

1.  NAT的穿越

NAT的穿越并非安防监控领域的技术，是目前VOIP以及即时通信等产品的基础性技术，目前来讲已经比较成熟，且有完整的技术标准RFC，同时也有众多的实现方案，包括许多已经得到广泛应用的开源项目。

简单来讲，实现NAT的穿越是可能的，成功的概率也比较高。UDP的协议进行数据传输穿透NAT的成功率比较高，接近100%，TCP则存在一些情况无法实现穿越，主要受限路由器的端口映射机制。

要实现NAT穿越，需要有穿越控制服务器部署在互联网（有固定的域名或者IP），由该服务器来协助网络摄像机和客户端来实现NAT穿越。有些服务器还能在TCP不能穿越的情况下，实现RELAY(数据中继转发)的功能，以确保二者之间能实现数据通信。

由于NAT穿越控制服务器不同于安防监控系统中的媒体转发服务器，主要进行信令交互，不转发媒体数据，在协助打通数据通道之后，对应的网络摄像机和客户端就不会再占用服务器带宽和处理能力了，因此一台穿越控制服务器可以接入数量庞大的网络摄像机和客户端。

2. 网络摄像机和客户端之间的访问机制

通常网络摄像机都有唯一ID，并通过该ID注册到穿越控制服务器。客户端要访问对应的网络摄像机时，也需要先注册到穿越控制服务器，并提交对应网络摄像机的ID，由穿越控制服务器查找对应的网络摄像机，并协助网络摄像机和客户端之间进行NAT穿越，最后打通一个点对点的数据传输通道。之后，二者即可进行正常的媒体和信令交互了。

为实现更加有效的管理，服务器可对设备接入进行认证。此外，如果设备ID过长，也可以为设备建立别名，客户端访问时用设备别名作为参数，服务器来查找对应设备。

3. 数据传输机制

网络摄像机和客户端之间的数据传递包括有媒体流，信令流等。信令流数据量较小，媒体流数据量加大，而且需要有较好的实时性。

如果媒体流和信令流分开传输，需要打通多个通道，增加了复杂性和出错可能，同时增加了服务器的负担。

前面也讲过，UDP协议能有比较好的NAT穿透性，也比较适合媒体流的传输，但可靠性较差，不宜传输信令。为减轻服务器负担（避免TCP无法穿透需要转发），提高穿透成功率，建议只打通一个UDP通道，利用该UDP通道封装媒体和信令流，在应用层加以区分，哪些是媒体流，那些是信令流。

由于UDP传输信令可靠性极差，即使是传输媒体数据，在互联网环境下肯定会出现丢包的情况，仍然会出现图像花屏或者解码出错的情况，因此必须要解决此问题。

好在利用UDP协议进行可靠的数据传输的需求早就存在，并有了比较好的解决方案，那就是通过UDP协议在应用层实现数据的缓冲，序列化，重传，可靠性控制和拥塞控制。

如果上述三个问题都已解决，则网络视频监控的P2P方案已经基本实现，剩下的就是产品化的问题。以下针对PC访问和手机访问分别给出简要的实现说明：

1.PC访问网络摄像机。

PC访问网络摄像机，可以先访问一个网页，传入网络摄像机的序列号。

网页加载一个控件，该控件通过NAT穿越控制服务器和该序列号对应的网络摄像机实现NAT穿透后，通过可靠的UDP传输信令和媒体数据。控件提供视频浏览，对讲，云台控制，参数查询设置等功能。

2. 手机访问网络摄像机。

手机由于平台的不同，需要单独开发对应的客户端或者插件以实现和PC访问类似功能。但原理是一样的，都需要通过NAT穿越控制服务器和该序列号对应的网络摄像机实现NAT穿透后，通过可靠的UDP传输信令和媒体数据。由于开源的NAT穿越库是可以移植的，在LINUX，WINCE，IOS, Android，Sbrian等都可以实现同样的NAT穿越功能。