一种基于UDP包抄送的视频多点传输方法与流程

本发明涉及视频多点传输技术领域，具体为一种基于UDP包抄送的视频多点传输方法。

背景技术

随着市场的演变，技术的进步，视频数据被用于许多场合。当然，由于长期存储视频数据需要的存储空间非常大，采用云存储的成本太高，而且，云存储方式容易导致隐私泄露，因此，并不适用于公开场合的视频数据存储。

但是，如何将视频数据进行可靠的存储，同时在出现异常时，还有异地的备份，以便从视频数据的回放中，来进行当时事件的责任判定。

通常的方法，是在视频存储服务器上，启动一个服务，在写入本地磁盘的同时，实时的将大量的数据转发到远端的备份存储服务器。

一种实现，是虚拟存储，但是，虚拟存储的建设成本往往远超简单的数据存储，对于重要性不那么高的视频数据，可谓是大炮打蚊子。

另外一种实现，是定制的服务软件，问题是，定制软件往往只能是对特定公司的特定产品提供备份，而且，这种定制软件，往往无法升级并满足未来的需要。

再一种实现，是基于三层协议，在UDP/TCP上做处理，即定制路由器，将视频数据在进行原始传输的同时，将UDP视频数据同步抄送一份到远端。该实现的成本可能还超出了定制的服务软件。

总的来说，市场确实有对视频数据的异地备份和容灾需求，但是，对于如此巨量的数据，以及需要定期删除旧视频数据的事实，支付昂贵的成本是极为不划算的。

目前，由于供应商众多，前端、服务端、网络端均有许多供应商，视频数据的容灾备份实现起来成本高，工作量大，运维麻烦。所以，供应商通常忽略视频数据的异地备份和容灾需求。而现场技术支持人员，则缺乏培训和经验，即使系统中存在病毒/木马、恶意访问、恶意登录、恶意数据篡改等问题，他们也是茫然无知。

但是，作为许多客观证据的重要组成部分，视频数据的异地容灾和实时备份的重要性也越来越高，迫切需要有简洁的方案，满足安全性、性能、可靠性的情况下，解决视频数据的异地容灾和实时备份的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于UDP包抄送的视频多点传输方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种基于UDP包抄送的视频多点传输方法，包括以下步骤：

S1：在使用前，将视频复用装置VMD的以太网网口P0直连到管理平台，以太网网口P0采用预定义的管理IP地址和端口，管理员基于端口发出管理命令，视频复用装置VMD的以太网网口P0具有admIP地址，当P0收到来自端口的约定格式的配置消息，进行配置；

S2：视频上报节点VRN采用以太网接入视频复用装置VMD的以太网网口P1，本地视频服务器LVS连接到视频复用装置VMD的以太网网口P2，远端视频服务器RVS连接到视频复用装置VMD的以太网网口P3；

S3：视频复用装置VMD在以太网网口P1收到视频上报节点VRN发送的视频数据包，即基于以太网的UDP包，将其转发到以太网网口P2，同时，抄送给以太网网口P3；

视频复用装置VMD在以太网网口P2收到本地视频服务器LVS的响应消息，即基于以太网的TCP/UDP包，将其转发到以太网网口P1；

视频复用装置VMD在以太网网口P3收到远端视频服务器RVS发给视频上报节点VRN的包，将其丢弃；

S4：以太网网口P1和以太网网口P2接收的ARP报文，由视频复用装置VMD透传给对方；

以太网网口P3接收的ARP报文，由视频复用装置VMD按照P1口的记录值，直接回复；

出现异常时，视频复用装置VMD直接从以太网网口P0发消息给管理平台。

优选的，所述步骤S1中，以太网网口P0为admIP/9000，所述管理员的端口为srvIP/9000。

优选的，所述步骤S3中，摄像头的监控视频数据，将在发给本地视频服务器LVS处理的同时，也将被抄送到远端视频服务器RVS。

优选的，所述视频复用装置VMD的硬件采用FPGA、ASIC、CPLD、DSP、单片机、ARM芯片、RISC-V芯片、自定义芯片、PC系统及手机系统中的任一种。

优选的，所述以太网接口P1、以太网接口P2和以太网接口P3采用万兆、千兆、百兆网口中的任一种，所述以太网接口P0为百兆网口。

优选的，所述视频复用装置VMD采用多路摄像头将大量的实时视频数据上传给视频服务器，所述视频服务器采用PC服务器、PC客户端、ARM服务器、ARM客户端、RISC-V服务器、RISC-V客户端、平板、手机、计算盒及单片机系统中的任一种。

优选的，所述视频复用装置VMD高速接收来自视频上报节点VRN的视频数据,在记录到本地视频服务器LVS的同时，还将原始视频UDP包，复用/抄送给远端视频服务器RVS。

优选的，所述以太网接口P1连接到视频提交的源设备，所述以太网接口P2连接视频提交的目标服务器，所述以太网接口P3连接远端的复用服务器，所述以太网网口P0，用于供电和管理以及配置数据。

与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

1、本发明的方法是基于视频复用装置(VMD)，最简的实现为主控 四个网口，网口记为以太网网口P1、以太网网口P2、以太网网口P3、以太网网口P0，简称P1、P2、P3、P0，可以实现为→P1→P2/P3；→P2→P1→；→P3→丢弃/回复，这就使得本发明独立于特定的摄像头、操作系统、视频协议、定制软件以及路由器，而且，安全配置基于独立的P0网口进行，不受网络攻击影响，配置方法简单，可以不允许用户自行修改，从而，极大的提升了系统的安全性；由于工作在ISO/OSI协议的第二层，无需对TCP报文组包拆包，因此，可以线速的处理和分析以太网报文，处理能力取决于网口的收发能力，具备1G-10G甚至是40G比特/每秒的处理能力；

2、本发明的方法它克服了硬件提升、软件定制、设备统一带来的巨大成本，以及各种软件/硬件配置所需要的巨大工作量，有效的解决了视频数据的异地容灾和实时热备。方法简洁有效；

该基于UDP包抄送的视频多点传输方法，克服了定制软件、定制路由器、采用虚拟存储、以及增加专用复制服务器带来的巨大成本，和巨大的工作量，有效的解决了视频数据的异地容灾和实时备份的需求。

附图说明

图1为本发明系统框架图；

图2为本发明抄送消息流程图;

图3为本发明视频数据上报的流程图；

图4为本发明视频数据复用/抄送的流程图；

图5为本发明正常的数据请求和指示的流程图；

图6为本发明对抄送方的下行请求和指示的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例1：

请参阅图1-图2，一种基于UDP包抄送的视频多点传输方法，包括以下步骤：

S1：在使用前，将视频复用装置VMD的以太网网口P0直连到管理平台，以太网网口P0采用预定义的管理IP地址和端口，管理员基于端口发出管理命令，视频复用装置VMD的以太网网口P0具有admIP地址，当P0收到来自端口的约定格式的配置消息，进行配置；

S2：视频上报节点VRN采用以太网接入视频复用装置VMD的以太网网口P1，本地视频服务器LVS连接到视频复用装置VMD的以太网网口P2，远端视频服务器RVS连接到视频复用装置VMD的以太网网口P3；

S3：视频复用装置VMD在以太网网口P1收到视频上报节点VRN发送的视频数据包，即基于以太网的UDP包，将其转发到以太网网口P2，同时，抄送给以太网网口P3；

视频复用装置VMD在以太网网口P2收到本地视频服务器LVS的响应消息，即基于以太网的TCP/UDP包，将其转发到以太网网口P1；

视频复用装置VMD在以太网网口P3收到远端视频服务器RVS发给视频上报节点VRN的包，将其丢弃；

S4：以太网网口P1和以太网网口P2接收的ARP报文，由视频复用装置VMD透传给对方；

以太网网口P3接收的ARP报文，由视频复用装置VMD按照P1口的记录值，直接回复；

S5：出现异常时，视频复用装置VMD直接从以太网网口P0发消息给管理平台。

结合图1-图2对本发明的方法的应用原理说明如下：

首先，配置视频复用装置(VMD)，假设它有四个接口，我们称为以太网网口1（简称P1）、以太网网口2（简称P2）、以太网网口3（简称P3），以太网网口0（简称P0）。P0通常为配置和供电接口，我们假设，视频采集装置→P1_RX→P2_TX→本地视频服务器（LVS），是上行，即视频数据上报；视频采集装置→P1_RX→P3_TX→远端视频服务器（RVS），是上行复制，即视频数据的复用/抄送；视频采集装置←P1_TX←P2_RX←本地视频服务器（LVS），是下行，正常的数据请求和指示，丢弃/回复←P3_RX←远端视频服务器（RVS），是对抄送方的下行请求和指示，采取丢弃和内部回复的方法。

实施例2：

本发明的配置视频复用装置(VMD)实现方案时，它可以基于：FPGA、FPGA（ ARM核）、ASIC、CPLD、DSP、单片机、ARM芯片、RISC-V芯片、PC系统、手机系统、定制硬件等等实现，包括但不限于所述实现方式。

在本发明中配置视频复用装置(VMD)的第一接口P1、第二接口P2、第三接口P3选用时，可以是：USB、并口、串口、双口SRAM、网口、光纤、WIFI、红外LED、激光、4G/5G模块链路等等，包括但不限于所述接口。我们讲述视频复用装置(VMD)的接口数量时，可以是：1-N个采集源，即上报的正常接口，1-M个本地视频服务器，即数据上报的正常接口，1-M个远端视频服务器，即数据上报的复用/抄送接口。

更进一步的，视频复用装置(VMD)对接的本地视频服务器或远端视频服务器，可以是PC服务器、PC客户端、ARM服务器、ARM客户端、RISC-V服务器、RISC-V客户端、平板、手机、计算盒、单片机系统等各类定制硬件，包括但不限于以上所列的硬件形态。

在这些硬件上所运行的系统包括了：Linux、Windows、Android、iOS、UNIX、UOS、自研操作系统等，包括但不限于所列的系统。

本发明的方法所涉及的系统中的视频数据的复用/抄送的应用场景，包括了：视频的采集和播放、虚拟现实环境的采集和播放、以及将来的其他可能性，但主要指的是基于UDP报文的复用/抄送。

最后，视频复用装置(VMD)可以支持一系列的视频采集设备的视频数据上报，这些视频数据包以以太网包的方式，汇集到一个100M/1000M/10000M网口上，即汇集到以太网网口P1上，视频复用装置(VMD)将逐个的接收以太网包，并将视频数据通过以太网网口P2（100/1000M/10000M网口）传输到本地视频服务器（LVS），同时，也将视频数据通过以太网网口P3（100/1000M/10000M网口）抄送给远端视频服务器进行容灾和实时热备。远端视频服务器的数据响应，将直接丢弃或由视频复用装置(VMD)自行回复。

本发明的方法应用实例：

根据图1-图2构建应用场景及环境；

1、校园视频数据采集和抄送

多个校园摄像头的视频数据，被发送到一个或几个本地视频服务器（LVS）进行存储。本装置适用于将原本只保存在学校的视频数据，做实时热备到教育局的存储系统的情况。视频复用装置(VMD)将摄像头上报的实时视频数据（与板载的网口P1直连），传输到本地视频服务器（LVS）（与板载的网口P2直连）；同时，视频复用装置(VMD)，也抄送一份到远端视频服务器（RVS）（与板载的网口P3直连）。视频复用装置(VMD)可以用P0进行配置和供电。

2、下级单位的视频数据采集和抄送

多个下级单位的摄像头的视频数据，被发送到一个或几个本地视频服务器（LVS）进行存储。本装置用于对下级单位视频数据，做实时热备到上级单位的情况。视频复用装置(VMD)将摄像头上报的实时视频数据（与板载的网口P1直连），传输到本地视频服务器（LVS）（与板载的网口P2直连）；同时，视频复用装置(VMD)，也抄送一份到远端视频服务器（RVS）（与板载的网口P3直连）。视频复用装置(VMD)可以用P0进行配置和供电。

综上所述，基于视频复用装置(VMD)它可以对UDP视频数据进行低成本的容灾和热备，这将有效的解决视频数据的单一存储的安全问题。方法简洁有效。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。