In der komplexen Welt der Videoübertragung und des Netzwerkmanagements “fließen” die Daten nicht einfach, sondern sie werden sorgfältig orchestriert. Drei Akronyme tauchen oft auf, wenn es darum geht, wie Medien von der Quelle zum Zuschauer gelangen: IGMP, RTSPund HLS.
Alle drei haben mit Medien und Netzwerken zu tun, arbeiten aber auf verschiedenen Ebenen und dienen ganz unterschiedlichen Zwecken - von der Verwaltung der Bandbreite in einem lokalen Netzwerk bis zur Bereitstellung von Netflix auf Ihrem Smartphone.
In diesem Leitfaden werden die Mechanismen, Anwendungsfälle und besonderen Merkmale der einzelnen Protokolle erläutert.
1. IGMP: Der Multicast-Gatekeeper
Internet-Gruppenverwaltungsprotokoll
IGMP ist kein Streaming-Protokoll im herkömmlichen Sinne; es ist ein Verwaltungsprotokoll auf Netzwerkebene. Seine Hauptaufgabe besteht darin, die Mitgliedschaft in Multicast-Gruppen zu verwalten.
Wie es funktioniert
Wenn in einem Standard-Unicast-Netzwerk 100 Personen einen Videostream sehen wollen, sendet der Server 100 separate Kopien der Daten. Das sprengt die Bandbreite. In einem Multicast-Netzwerk sendet der Server eine Kopie, und die Netzwerk-Switches/Router replizieren sie nur für die Benutzer, die sie angefordert haben.
IGMP ist die Sprache, die zwischen den Kunde (Gastgeber) und die lokaler Router:
Beitreten: Wenn ein Benutzer zu einem bestimmten IPTV Kanal, sendet ihr Gerät eine IGMP “Join”-Bericht für diese spezifische Multicast-Gruppen-IP.
Verkehrsfluss: Der Router empfängt die Anfrage und leitet diesen speziellen Stream an das Subnetz des Benutzers weiter.
Gehen Sie: Wenn der Benutzer den Kanal wechselt, wird eine IGMP-Meldung “Leave” gesendet, und der Router stellt die Weiterleitung dieser Daten ein, um Bandbreite zu sparen.
Wichtigste Funktion: IGMP-Snooping
Switches sind normalerweise Layer-2-Geräte und lesen keine Layer-3-IP-Pakete. Jedoch mit IGMP-Snooping, Ein Switch “hört” die IGMP-Konversation zwischen dem Host und dem Router ab. Dadurch kann der Switch Multicast-Verkehr senden nur an die spezifischen Ports, die danach gefragt haben, anstatt alle Ports des Switches zu überfluten.
Am besten geeignet für: IPTV Systeme, unternehmensinterne Rundfunksendungen, Finanzdaten-Feeds.
Latenzzeit: Ultra-niedrig (nahezu in Echtzeit).
Transport: Schicht 3 (IP).
2. RTSP: Die Netzwerk-Fernsteuerung
Echtzeit-Streaming-Protokoll
Wenn IGMP der Verkehrspolizist ist, ist RTSP die Fernsteuerung. RTSP überträgt nicht die Videodaten selbst, sondern steuert den Streaming-Server.
Wie es funktioniert
RTSP baut eine Kontrollsitzung zwischen dem Client und dem Server auf und hält sie aufrecht. Es verwendet eine Syntax, die der folgenden sehr ähnlich ist HTTP.
Kontrollstatus: RTSP ist ein “zustandsabhängiges” Protokoll. Der Server verfolgt den Zustand des Clients (verbunden, abspielend, pausiert).
Befehle: Es unterstützt Befehle wie
EINRICHTEN,SPIELEN,PAUSE,REKORDundTEARDOWN.Datenübertragung: Während RTSP die Befehle verarbeitet, werden die eigentlichen Video-/Audiodaten normalerweise über RTP (Echtzeit-Transportprotokoll) über UDP (User Datagram Protocol).
Da RTSP in der Regel UDP für den Transport verwendet, hat die Geschwindigkeit Vorrang vor der Datenintegrität. Wenn ein Paket verloren geht, wird nicht angehalten, um es erneut anzufordern, sondern es geht weiter, um Verzögerungen zu vermeiden.
Am besten geeignet für: IP-Sicherheitskameras (CCTV), Drohnenübertragungen, Telekonferenzsysteme.
Latenzzeit: Niedrig (normalerweise <2 Sekunden).
Transport: TCP für die Steuerung, normalerweise UDP für die Medien.
3. HLS: Der adaptive Universalist
HTTP-Live-Streaming
HLS wurde von Apple entwickelt und hat das Spiel verändert, indem es Videoströme nicht als kontinuierlichen Datenfluss, sondern als eine Abfolge von kleinen Dateidownloads behandelt. Es ist derzeit der vorherrschende Standard für die Bereitstellung von Internet-Videos.
Wie es funktioniert
HLS zerlegt einen Videostream in kurze Abschnitte (in der Regel 2-10 Sekunden lang) und erstellt eine textbasierte Indexdatei namens Manifest (.m3u8).
Das Manifest: Der Spieler lädt die
.m3u8Datei, die eine Liste von URLs enthält, die auf die Videobausteine verweisen.Adaptive Bitrate (ABR): Das ist die Superleistung von HLS. Der Server kodiert das Video in mehreren Qualitätsstufen (480p, 720p, 1080p, 4K). Wenn die Internetverbindung des Nutzers abbricht, wechselt der Player bei der nächsten Anforderung automatisch zu einem Chunk mit geringerer Qualität, um Pufferung zu vermeiden.
HTTP-Zustellung: Da HLS den HTTP/HTTPS-Standard (Port 80/443) verwendet, kann es problemlos Standard-Firewalls passieren und von CDNs (Content Delivery Networks) in den Zwischenspeicher aufgenommen werden, genau wie normale Webbilder oder Texte.
Am besten geeignet für: OTT-Plattformen (Netflix, Hulu), YouTube, mobiles Streaming, Erreichen eines großen Publikums über das öffentliche Internet.
Latenzzeit: In der Vergangenheit hoch (10-30 Sekunden), obwohl Low-Latency HLS (LL-HLS) diesen Wert deutlich senkt.
Transport: TCP (HTTP).
Zusammenfassender Vergleich
Funktion | IGMP | RTSP | HLS |
|---|---|---|---|
Primäre Rolle | Verwaltung von Multicast-Gruppen | Stream-Steuerung (Fernbedienung) | Adaptive Medienbereitstellung |
Transportschicht | IP (Schicht 3) | TCP/UDP | TCP (HTTP) |
Latenzzeit | Nahe Null | Niedrig | Mittel bis Hoch |
Skalierbarkeit | Hoch (Lokales Netzwerk) | Niedrig (Serverintensiv) | Massiv (CDN-freundlich) |
Verlässlichkeit | Netzabhängig | Paketverlust möglich (UDP) | Hoch (TCP-Wiederholungsübertragung) |
Firewall-Freundlichkeit | Niedrig (durch WANs blockiert) | Mittel (Erfordert spezielle Ports) | Hoch (Verwendet Standard-Web-Ports) |
Primärer Anwendungsfall | IPTV, Lokale Netzwerke | CCTV, Überwachung | Öffentliches Internet-Streaming |
Schlussfolgerung
Die Wahl zwischen diesen Protokollen hängt ganz von der Umgebung ab:
IGMP verwenden wenn Sie ein ISP sind, der einen Kabelfernsehdienst aufbaut, oder ein Systemadministrator, der ein privates LAN verwaltet, bei dem die Bandbreiteneffizienz von größter Bedeutung ist.
RTSP verwenden wenn Sie Überwachungskameras installieren oder eine Übertragung mit niedriger Latenz benötigen, bei der gelegentliche visuelle Artefakte akzeptabel sind, Verzögerungen jedoch nicht.
HLS verwenden wenn Sie Videos an Tausende von Nutzern auf der ganzen Welt mit unterschiedlichen Geräten (iOS, Android, Desktop) und Netzwerkgeschwindigkeiten übertragen möchten.
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