無線投屏已經(jīng)在被廣泛應用在我們身邊, 比如電視棒機頂盒、投影儀、視頻會議系統(tǒng)等眾多產(chǎn)品中。WiDi，Miracast等通用協(xié)議使跨平臺無線投屏越來越方便快捷，然而在蘋果的iOS和Mac平臺上, 其設備使用蘋果自主研發(fā)的Airplay協(xié)議實現(xiàn)多屏互動,且協(xié)議只對IOS、OS生態(tài)圈中的產(chǎn)品開放，對其他平臺技術限制嚴格，并且自從iOS9中增加了更嚴密的算法, 很多設備已經(jīng)很難使用airplay協(xié)議進行無線投屏了，必捷網(wǎng)絡無線投屏SDK軟件方案提供Airplay SDK后文將進行介紹。
iOS中的投屏方案:
1, ReplayKit
iOS9中引入了ReplayKit, 讓開發(fā)者有了一定的獲取屏幕數(shù)據(jù)的能力. 并在iOS10和iOS11中繼續(xù)擴展了ReplayKit的能力. 但還是有很大的限制, 比如在使用ReplayKit的api時只能錄制當前應用的應用, 無法在應用進入后臺之后繼續(xù)錄屏. 如果使用系統(tǒng)級別的屏幕錄制,又無法獲得每一幀的數(shù)據(jù),只能獲得最后錄取的單個視頻. 這樣對第三方的開發(fā)有了非常大的限制.
2, Airplay
Airplay是蘋果提供的一種多屏互動技術, 可以將音頻照片,視頻, 屏幕從iOS設備或者Mac電腦上投射到支持airplay接受的設備上，如Apple TV。這樣可以將小屏映射到大屏，可以無線音樂，可以圖片分享等等. 但是Airplay屬于蘋果私有協(xié)議方案，設備間的協(xié)商與傳輸過程都進行了加密處理，并不能用于其他平臺中。我們已經(jīng)完整的逆向了Airplay的全部協(xié)議棧，并破解了其加密方案，可以提供跨平臺Airplay接收方案。這樣可以方便實現(xiàn)跨平臺的多屏共享。
同時，通過研究，我們也可以通過Airplay Mirroring技術，做到在iPhone上把自己的屏幕的內(nèi)容投送給當前iPhone，在某些情況下這種airplay的破解卻非常有用處,比如手游直播。這中投屏方案使用了iOS原生的投屏能力，并且是完全的軟件方案，非常方便進行集成和使用。
下面將介紹Airplay Mirroring接收端的實現(xiàn)原理，并揭示相關協(xié)議交互過程。
Airplay Mirroring客戶端的同屏交互過程，分為三個主要步驟：
1, 設備廣播與發(fā)現(xiàn)
2, 信息交互與能力協(xié)商
3, 音視頻數(shù)據(jù)接收與解擾
設備廣播與發(fā)現(xiàn):
Airplay設備間的廣播與發(fā)現(xiàn)通過Bonjour協(xié)議進行。Bonjour也被稱為ZeroConf, mDNS等，可以用來在局域網(wǎng)內(nèi)進行數(shù)據(jù)記錄廣播與發(fā)現(xiàn)。該協(xié)議比較成熟，網(wǎng)上可以找到諸多介紹。對于實現(xiàn)的Airplay（包括Mirroring）接收端而言，首先需要注冊兩類服務，即airtunes和airplay。 Airtunes服務主要用來處理廣播視音頻接收能力協(xié)商，是最為重要的服務內(nèi)容，對應Bonjour記錄名稱為’_raop._tcp’，注冊服務端口不限，一般為了避免沖突，建議采用較高的端口數(shù)；Airplay服務主要用來兼容傳統(tǒng)的streaming等服務，對應記錄名稱為’_airplay._tcp’，注冊端口一般為7000。
具體的服務廣播內(nèi)容，可以進行局域網(wǎng)抓包，找到對應記錄內(nèi)容。
當接收端通過Bonjour廣播器服務能力后，發(fā)送端（iOS設備）就可以發(fā)現(xiàn)該接收端。
信息交互與能力協(xié)商:
當發(fā)送端發(fā)現(xiàn)接收端后，可以開始信息交互與能力協(xié)商過程。該部分協(xié)議協(xié)議格式類似rtsp協(xié)議格式。主要分為兩個階段，設備匹配與和能力協(xié)商。
當發(fā)送端鏈接服務端后，設備匹配過程即開始。通信雙方會進行fairplay加密協(xié)議進行信息交換，當完成信息交換后，客戶端后續(xù)必須使用這部分信息來處理加密過的密鑰，才能獲得進一步視音頻解密密鑰。在iOS9之后，在fairplay過程之前，增加一個設備匹配過程，即pair-setup、pair-verify過程，其主要算法是較為標準的非對稱公鑰交換算法。
當兩端成功匹配后，開始進行能力協(xié)商與信息交換，這些信息包括，設備名稱、代號，音視頻接收相關端口配置，視頻接收能力以及加密密鑰等，相關信息使用binary plist格式進行封裝。可以參考github.com/espes/Slave-Me-in-thagic-Mirror找到相關協(xié)議交互的一些細節(jié)。
音視頻數(shù)據(jù)接收與解密:
雙方協(xié)商成功后，發(fā)送端開始向接收端發(fā)送視音頻數(shù)據(jù)，mirroring數(shù)據(jù)是通過TCP進行發(fā)送，為h.264 ES流格式。音頻是通過RTP協(xié)議進行發(fā)送，根據(jù)內(nèi)容的不同音頻編碼為ALAC或者AAC-ELD。
音視頻流都是通過AES進行了加密處理，密鑰需要通過上面一步的進過信息交互后的fairplay模組對setup過程中接收到的加密密鑰進行解密，獲得的AES解密需要的IV和KEY，然后經(jīng)過AES解擾，即可以獲得最終的視音頻清流。
其他需要注意的地方:
Airplay沒過Session傳送過來的視頻h264碼流，只有開頭一個關鍵幀. 因此這種情況并不適合直播這種需要固定GOP的場景. 還需要做進一步的轉碼的工作，或者直接在壓縮域進行處理，獲得合理的GOP結構。
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