Onvif协议NVR开发方案指南

Onvif协议NVR开发方案指南

一、架构设计

1. 双重角色功能

2. 数据流逻辑

二、核心模块实现

模块1：设备发现与动态通道管理

实现思路

1. 服务端发现

   • NVR作为设备响应WS-Discovery Probe请求，返回服务地址和Profile信息。
   • 使用UDP多播（端口3702）实现，兼容ONVIF 2.0/2018版本。

2. 客户端发现

   • NVR主动探测局域网IPC，通过GetCapabilities协商能力。
   • 动态注册IPC到通道表，支持通道增删改查。

关键代码

// 服务端：响应Probe请求
int onvif_probe_handler(...) {
    struct wsdd__ProbeMatchesType resp;
    resp.ProbeMatch->XAddrs = "http://nvr_ip:8080/onvif/device_service";
    resp.ProbeMatch->Scopes = "onvif://www.onvif.org/Profile/S";
    return soap_wsdd_ProbeMatches(soap, ...);
}

// 客户端：发现并注册IPC
void discover_ipc() {
    soap_wsdd_Probe(soap, SOAP_WSDD_ADHOC, "dn:NetworkVideoTransmitter", nullptr);
    while (soap_wsdd_listen(soap, 1000) == SOAP_OK) {
        for (auto &match : matches.ProbeMatch) {
            DeviceBindingProxy proxy(match.XAddrs);
            _tds__GetCapabilitiesResponse caps;
            if (proxy.GetCapabilities(nullptr, caps) == SOAP_OK) {
                add_channel({
                    id: channels.size() + 1,
                    name: "IPC_" + std::to_string(channel_id),
                    rtsp_url: get_ipc_stream_url(proxy), // 调用IPC的GetStreamUri
                    profile_token: "Profile_IPC_" + std::to_string(channel_id),
                    is_local: false,
                    is_online: true
                });
            }
        }
    }
}

模块2：鉴权与安全机制

实现思路

1. 服务端鉴权

   • 实现WS-Security Digest认证，验证UsernameToken中的Nonce和PasswordDigest。
   • 兼容Basic Auth（旧设备）和TLS 1.3（2021版）。

2. 客户端鉴权

   • 动态添加鉴权头，适配不同IPC设备的认证方式。

关键代码

// 服务端：密码校验
int validate_password(...) {
    std::string stored_pwd = query_db(username);
    return (sha1(nonce + timestamp + stored_pwd) == password) ? SOAP_OK : SOAP_FAULT;
}

// 客户端：添加动态鉴权头
void add_auth_header(soap* ctx, const IPCConfig &ipc) {
    if (ipc.version >= 2018) {
        soap_wsse_add_UsernameTokenDigest(ctx, "user", ipc.user.c_str(), ipc.pwd.c_str());
    } else {
        // Basic Auth
        soap->auth = soap_wsse_add_BasicAuth(ctx, ipc.user.c_str(), ipc.pwd.c_str());
    }
}

模块3：多通道视频流管理

实现思路

1. 本地通道

   • NVR直接管理物理摄像头，通过FFmpeg/Live555发布RTSP流。

2. IPC通道

   • 拉取IPC的RTSP流，转封装为NVR的RTSP服务。
   • 支持负载均衡：限制最大并发流数量（如16路）。

关键代码

// 统一视频流入口
void start_all_streams() {
    thread_pool pool(MAX_STREAMS); // 限制最大并发数
    for (auto &[id, channel] : channels) {
        pool.enqueue([&channel] {
            if (channel.is_local) {
                // 发布本地摄像头流
                system(fmt::format("ffmpeg -i /dev/video{} -c h264 -f rtsp rtsp://nvr_ip:554/local_ch{}", 
                    id, id).c_str());
            } else {
                // 拉取IPC流并转发
                system(fmt::format("ffmpeg -i {} -c copy -f rtsp rtsp://nvr_ip:554/ipc_ch{}", 
                    channel.rtsp_url, id).c_str());
            }
        });
    }
}

// 服务端：GetStreamUri接口
int MediaService::GetStreamUri(...) {
    auto ch = find_channel_by_token(req->ProfileToken);
    resp->MediaUri->Uri = ch.is_local ? 
        fmt::format("rtsp://nvr_ip:554/local_ch{}", ch.id) :
        fmt::format("rtsp://nvr_ip:554/ipc_ch{}", ch.id);
    return SOAP_OK;
}

模块4：事件双向传递

实现思路

1. 客户端事件订阅

   • 订阅所有IPC的MotionDetector事件，解析事件中的通道ID。

2. 服务端事件转发

   • 将IPC事件转换为NVR事件格式，添加通道标识后推送给上级平台。

3. 控制指令传递

   • 解析上级平台的PTZ指令，转发到对应IPC。

关键代码

// 客户端：订阅IPC事件
void subscribe_ipc_events(const IPCConfig &ipc) {
    EventBindingProxy proxy(ipc.xaddr);
    _tev__CreatePullPointSubscriptionResponse sub;
    if (proxy.CreatePullPointSubscription(nullptr, sub) == SOAP_OK) {
        event_threads.emplace_back([sub, ipc] {
            while (true) {
                _tev__PullMessagesResponse msgs;
                if (proxy.PullMessages(..., msgs) == SOAP_OK) {
                    for (auto &msg : msgs.NotificationMessage) {
                        // 添加通道ID标识
                        std::string enriched_msg = fmt::format(
                            "<nvr:ChannelID>{}</nvr:ChannelID>{}", ipc.channel_id, msg.Message);
                        event_queue.push(enriched_msg); // 进入全局事件队列
                    }
                }
            }
        });
    }
}

// 服务端：事件推送线程
void event_push_thread() {
    EventBindingProxy upper_proxy(upper_platform_url);
    while (true) {
        auto msg = event_queue.pop();
        _tev__Notify notify;
        notify.NotificationMessage.push_back(build_tev_message(msg));
        upper_proxy.Notify(notify); // 推送至上级平台
    }
}

// PTZ指令转发
int PTZService::ContinuousMove(...) {
    int ch_id = extract_channel_id(req->ProfileToken);
    auto &ipc = get_ipc_by_channel(ch_id);
    PTZBindingProxy proxy(ipc.xaddr);
    add_auth_header(proxy.soap, ipc); // 添加IPC鉴权
    return proxy.ContinuousMove(req, resp); // 转发指令
}

模块5：协议兼容性处理

实现思路

1. 多版本代码隔离

   • 使用不同命名空间生成2.0/2018/2021版代码。

2. 动态接口适配

   • 根据GetCapabilities返回的命名空间选择接口版本。

关键代码

// 接口工厂
template<typename T20, typename T18>
auto create_service_proxy(const std::string &xaddr) {
    if (xaddr.find("ver20") != string::npos) 
        return std::make_unique<T18>(xaddr);
    else 
        return std::make_unique<T20>(xaddr);
}

// 动态调用示例
void get_device_info(const std::string &xaddr) {
    auto proxy = create_service_proxy<DeviceBindingProxy_2_0, DeviceBindingProxy_2018>(xaddr);
    _tds__GetDeviceInformationResponse resp;
    proxy->GetDeviceInformation(nullptr, resp);
}

三、验证与测试

1. 测试用例设计

2. 性能压测

# 模拟16路1080P@25fps流
for i in {1..16}; do
    ffmpeg -re -i test.mp4 -c copy -f rtsp rtsp://nvr_ip:554/stress_ch$i &
done

# 监控资源占用
top -b | grep nvr_server