Qt/C++开发监控GB28181系统/sip协议/同时支持udp和tcp模式/底层协议解析

一、前言说明

在gb28181-2011协议中，只有udp要求，从2016版本开始要求支持tcp，估计也是在多年的实际运行过程中，发现有些网络环境差的场景下，一些udp交互指令丢失导致功能异常，所以后面修订的时候增加了tcp的要求，这个有没有必要呢，我觉得很有必要，而且无论是设备端还是服务端，都要求能支持udp和tcp，目前发现很多设备都是默认同时开启了udp和tcp，优先走udp，也可以在后台设置优先走tcp，而服务端这边一般是默认同时监听udp和tcp，无论哪个通道过来的数据，都能正常解析和交互，为此c++强大的继承功能就可以上场了，搞个GB28181ServerBase基类只负责解析数据，同时提供一个writedata虚函数，子类负责具体的发送数据。然后创建一个子类GB28181ServerUdp专门处理收发udp通道的数据，GB28181ServerTcp专门处理收发tcp通道的数据，打完收工非常完美。

这里要特别注意的是，tcp方式的数据会粘包，一般是在录像文件查询返回的数据会出现，因为可能录像文件会有很多个，甚至上百个，会拆分多个xml数据返回，接收数据这边上一个包可能只接收到xml数据的一部分，并不是完整的，要等待一个完整的包收完才能继续解析，如果使用exosip这种开源库，也是要自己处理粘包问题的，一些第三方的国标工具并没有处理这个细节，导致体验很不好，比如录像文件返回的时候会丢掉很多。

一个tcp返回的数据包

09:45:05 358 "MESSAGE sip:34020000002000000001@3402000000 SIP/2.0\r\nVia: SIP/2.0/TCP 192.168.0.64:36031;rport;branch=z9hG4bK519675539\r\nFrom: <sip:34020000001320000002@3402000000>;tag=2132572361\r\nTo: <sip:34020000002000000001@3402000000>\r\nCall-ID: 90473654\r\nCSeq: 20 MESSAGE\r\nContent-Type: Application/MANSCDP+xml\r\nMax-Forwards: 70\r\nUser-Agent: IP Camera\r\nContent-Length:  3159\r\n\r\n<?xml version=\"1.0\" encoding=\"GB2312\"?>\n<Response>\n<CmdType>RecordInfo</CmdType>\n<SN>10003</SN>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<SumNum>180</SumNum>\n<RecordList Num=\"10\">\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T07:59:40</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T08:00:09</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>7189412</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T13:06:50</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T13:24:10</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>262553600</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T13:24:10</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T13:41:28</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>262160384</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T13:41:28</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T13:58:48</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>262586368</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T13:58:48</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T14:16:10</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>263110656</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T14:16:10</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T14:33:30</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>262619136</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T14:33:30</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T14:50:50</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>262668288</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T14:50:50</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T15:08:09</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>262504448</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<"

//这里可以看到下面这段数据要和上面拼在一起才是正确的
09:45:05 359 "DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T15:08:09</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T15:25:29</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>262832128</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T15:25:29</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T15:42:48</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>262815744</FileSize>\n</Item>\n</RecordList>\n</Response>\nMESSAGE sip:34020000002000000001@3402000000 SIP/2.0\r\nVia: SIP/2.0/TCP 192.168.0.64:36031;rport;branch=z9hG4bK2125502802\r\nFrom: <sip:34020000001320000002@3402000000>;tag=1975167163\r\nTo: <sip:34020000002000000001@3402000000>\r\nCall-ID: 680663226\r\nCSeq: 20 MESSAGE\r\nContent-Type: Application/MANSCDP+xml\r\nMax-Forwards: 70\r\nUser-Agent: IP Camera\r\nContent-Length:  3160\r\n\r\n<?xml version=\"1.0\" encoding=\"GB2312\"?>\n<Response>\n<CmdType>RecordInfo</CmdType>\n<SN>10003</SN>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<SumNum>180</SumNum>\n<RecordList Num=\"10\">\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T15:42:48</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T16:00:07</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>262717440</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T16:00:07</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T16:17:27</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>262881280</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T16:17:27</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T16:34:45</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>262193152</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T16:34:45</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T16:52:05</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>262717440</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T16:52:05</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T17:09:25</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>262602752</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T17:09:25</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T17:26:43</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>262324224</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-14T17:26:43</StartTime>\n<EndTime>2025-05-14T17:34:37</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>119819088</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-15T09:09:44</StartTime>\n<EndTime>2025-05-15T09:18:43</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>135921664</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-15T09:10:36</StartTime>\n<EndTime>2025-05-15T09:11:30</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>14242208</FileSize>\n</Item>\n<Item>\n<DeviceID>34020000001310000001</DeviceID>\n<Name>hikangname</Name>\n<FilePath>file_path</FilePath>\
n<Address>Address 1</Address>\n<StartTime>2025-05-15T09:18:43</StartTime>\n<EndTime>2025-05-15T09:36:01</EndTime>\n<Secrecy>0</Secrecy>\n<Type>time</Type>\n<FileSize>262553600</FileSize>\n</Item>\n</RecordList>\n</Response>\n"

二、效果图

在这里插入图片描述

三、相关地址

国内站点：https://gitee.com/feiyangqingyun
国际站点：https://github.com/feiyangqingyun
个人作品：https://blog.csdn.net/feiyangqingyun/article/details/97565652
文件地址：https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g 提取码：01jf 文件名：bin_video_gb28181。

四、功能特点

支持设备注册、注销、心跳、校时、注册认证、注销认证等。
设备上线后可以手动获取设备状态、设备信息、配置信息、预置位信息等。
设备上线后自动获取设备通道信息，包括中文通道名称。识别到通道上线离线变化，会重新获取该设备的所有通道信息。
支持视频点播，可以分别点播主码流和子码流，内置rtp解包线程，解包后发给视频播放组件解码播放。
每个设备每个通道支持点播多个视频，通过ssrc区分，支持共用端口和不同端口收流。
支持对某个设备下面所有通道、某个通道、某个通道对应的某个流分别关闭。
支持录像文件查询和回放，回放控制支持暂停播放、继续播放、倍速播放、切换播放进度。
支持录像文件下载，支持倍速比如8倍速下载，可同时多线程批量下载。
回放和下载同时支持IPC和NVR，比如摄像头自带的SD存储卡录像文件回放，NVR上的硬盘录像文件回放。
支持云台控制，向上、向下、向左、向右、左上、右上、左下、右下方位移动，镜头放大缩小，光圈放大缩小，镜头聚焦放焦。
支持预置位信息的查询、调用、添加、修改、删除等操作。
自动目录订阅功能，通道上线下线都有对应的信号通知。
内置定时读取通道信息机制，以保证通道信息是最新的，比如有些NVR是不断更新的通道信息。
内置订阅警情和位置移动功能，订阅后各种警情事件比如运动目标检测报警、入侵检测报警、徘徊检测报警等自动上报。
支持语音对讲功能，可以直接在视频窗体的悬浮条上单击语音对讲按钮，再次单击关闭对讲，对讲期间悬浮条常驻显示。
支持设备布防撤防，布防后警情信息会主动上报。
国标服务同时支持udp和tcp方式，可选只监听一种或者两种都监听，tcp方式自动处理粘包问题。
国标拉流同时支持udp、tcp被动、tcp主动三种方式，每个通道都可以自由选择何种拉流方式。
内置拉流端口池，每次拉流从中取出一个，关闭流自动回收端口号，重复利用。
收流端口自动纠错，自动跳过被占用的端口，不会出现端口占用导致收流失败的情况。
支持三种取流方式自动检测离线重连，检测到离线后，自动重启点播拉流整个流程。
录像文件回放，上一个完成后自动切换到下一个继续回放，直到所有回放完成。支持高达8倍速回放。
视频播放自适应硬解码，极低资源占用，实时性极好，带悬浮条显示视频流信息，可以直接在悬浮条单击按钮保存录像文件到本地。
支持几千路国标消息交互并发，实时视频流支持64路同时显示，可以拓展更多路数。
支持阿里云等云服务器，可以分别设置内网监听地址和外网访问地址，一般云服务器上是监听地址用内网，对外访问用外网地址。
支持视频分发，也就是推流，视频通道打开后可以自动推流到流媒体服务器，其他需要的地方拉流即可，支持rtsp、rtmp、hls、webrtc等方式拉流。
实时预览和录像回放都支持推流，推流支持叠加文字和图片水印以及各种ffmpeg支持的滤镜效果，支持多个水印同时叠加。
同时支持gb28181-2011、gb28181-2016、gb28181-2022以及后续可能的所有协议版本。
SIP解析和交互采用纯Qt底层代码实现，udp/tcp通信交互，祖传原创代码解析，不依赖任何第三方。
代码量少，gb28181交互部分共几千行代码，注释详细，接口友好，使用极其简单，提供非常详细的使用示例。
支持海康、大华、宇视、华为、天地伟业等所有国标设备，包括一些没有ssrc的设备。
支持所有Qt版本和编译器以及操作系统，包括但不限于win、linux、mac、android、嵌入式linux、树莓派香橙派、国产os等。

五、相关代码

#include "gb28181serverudp.h"
#include "gb28181helper.h"

GB28181ServerUdp::GB28181ServerUdp(QObject *parent) : GB28181ServerBase(parent)
{
    udpSocket = NULL;
}

GB28181ServerUdp::~GB28181ServerUdp()
{
    this->stop();
}

void GB28181ServerUdp::readData()
{
    //取出收到的数据
    QMutexLocker locker(&mutex);
    while (udpSocket->hasPendingDatagrams()) {
        QByteArray data;
        data.resize(udpSocket->pendingDatagramSize());
        QHostAddress host;
        quint16 port;
        udpSocket->readDatagram(data.data(), data.size(), &host, &port);
        if (data.size() > 4) {
            this->parseData(host.toString(), port, GB28181Helper::getData(data));
        }
    }
}

void GB28181ServerUdp::writeData(const QString &host, quint16 port, const QString &id, const QString &data)
{
    if (data.isEmpty()) {
        return;
    }

    udpSocket->writeDatagram(data.toUtf8(), QHostAddress(host), port);
    udpSocket->flush();
    emit sendData(host, port, id, data);
}

void GB28181ServerUdp::start()
{
    //创建通信对象
    udpSocket = new QUdpSocket(this);
    connect(udpSocket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(readData()));
    bool ok = udpSocket->bind(QHostAddress(serverPara.serverIp), serverPara.serverPort);
    if (!ok) {
        emit receiveInfo("", 0, "", "UDP端口监听失败");
    }

    GB28181ServerBase::start();
}

void GB28181ServerUdp::stop()
{
    udpSocket->deleteLater();
    GB28181ServerBase::stop();
}

#include "gb28181servertcp.h"
#include "gb28181helper.h"

GB28181ServerTcp::GB28181ServerTcp(QObject *parent) : GB28181ServerBase(parent)
{
    qRegisterMetaType<QTcpSocket *>("QTcpSocket *");

    //tcp通信会出现粘包/需要收完数据再去处理
    timerTake = new QTimer(this);
    connect(timerTake, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(takeData()));
    timerTake->setInterval(100);
}

GB28181ServerTcp::~GB28181ServerTcp()
{
    this->stop();
}

void GB28181ServerTcp::newConnection()
{
    //收到新的连接
    QMutexLocker locker(&mutex);
    QTcpSocket *socket = tcpServer->nextPendingConnection();
    connect(socket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(readData()));
    connect(socket, SIGNAL(disconnected()), this, SLOT(disconnected()));

    sockets << socket;
    datas << QByteArray();
    times << QDateTime::currentDateTime();
}

void GB28181ServerTcp::disconnected()
{
    QMutexLocker locker(&mutex);
    QTcpSocket *socket = (QTcpSocket *)sender();
    int index = sockets.indexOf(socket);

    sockets.removeAt(index);
    datas.removeAt(index);
    times.removeAt(index);
    socket->deleteLater();
}

void GB28181ServerTcp::readData()
{
    //取出收到的数据
    QMutexLocker locker(&mutex);
    QTcpSocket *socket = (QTcpSocket *)sender();
    QByteArray data = socket->readAll();
    if (data.size() > 4) {
        int index = sockets.indexOf(socket);
        datas[index].append(data);
        times[index] = QDateTime::currentDateTime();
    }
}

void GB28181ServerTcp::takeData()
{
    QMutexLocker locker(&mutex);
    for (int i = 0; i < sockets.count(); ++i) {
        QTcpSocket *socket = sockets.at(i);
        QByteArray data = datas.at(i);
        QDateTime time = times.at(i);

        //保证数据收完整
        if (data.isEmpty() || time.msecsTo(QDateTime::currentDateTime()) < 100) {
            continue;
        }

        //清空缓冲数据
        datas[i].clear();

        QStringList buffers;
        QString host = socket->peerAddress().toString();
        quint16 port = socket->peerPort();
        QString buffer = GB28181Helper::getData(data);
        //this->parseData(host, port, buffer);continue;

        //录像文件返回有多个挤在一块/需要单独处理
        if (data.startsWith("MESSAGE sip:")) {
            QStringList temp = buffer.split("MESSAGE sip:");
            for (int j = 1; j < temp.count(); ++j) {
                buffers << ("MESSAGE sip:" + temp.at(j));
            }

            this->takeData(host, port, buffers);
            continue;
        }

        //主动填充分隔符/方便下面分割判断和组合
        static QString splite = "\r\n\r\n";
        buffer.replace("</Response>\n", "</Response>" + splite);

        //tcp通信存在粘包/需要主动分包
        QStringList list = buffer.split(splite);
        int count = list.count();
        for (int j = 0; j < count; ++j) {
            QString data = list.at(j);
            if (data.isEmpty()) {
                continue;
            }

            if (data.contains("Content-Type:")) {
                if (j + 1 < count) {
                    buffers << (data + splite + list.at(j + 1));
                    j++;
                }
            } else {
                buffers << (data + splite);
            }
        }

        this->takeData(host, port, buffers);
    }
}

void GB28181ServerTcp::takeData(const QString &host, quint16 port, const QStringList &datas)
{
    //qDebug() << TIMEMS << "111" << datas.count() << datas;
    foreach (QString data, datas) {
        this->parseData(host, port, data);
    }
}

void GB28181ServerTcp::writeData(QTcpSocket *socket, const QString &data)
{
    socket->write(data.toUtf8());
    socket->flush();
}

void GB28181ServerTcp::writeData(const QString &host, quint16 port, const QString &id, const QString &data)
{
    if (data.isEmpty()) {
        return;
    }

    //找到对应的连接发送数据
    foreach (QTcpSocket *socket, sockets) {
        if (socket->peerAddress().toString() == host && socket->peerPort() == port) {
            QMetaObject::invokeMethod(this, "writeData", Q_ARG(QTcpSocket *, socket), Q_ARG(QString, data));
            emit sendData(host, port, id, data);
            break;
        }
    }
}

void GB28181ServerTcp::start()
{
    timerTake->start();
    tcpServer = new QTcpServer(this);
    connect(tcpServer, SIGNAL(newConnection()), this, SLOT(newConnection()));
    bool ok = tcpServer->listen(QHostAddress(serverPara.serverIp), serverPara.serverPort);
    if (!ok) {
        emit receiveInfo("", 0, "", "TCP端口监听失败");
    }

    GB28181ServerBase::start();
}

void GB28181ServerTcp::stop()
{
    //先断开所有连接再关闭
    foreach (QTcpSocket *socket, sockets) {
        socket->disconnectFromHost();
    }

    sockets.clear();
    datas.clear();
    times.clear();

    tcpServer->deleteLater();
    GB28181ServerBase::stop();
}