一、UPnP协议

       UPnP通用即插即用（Universal Plug and Play）是一套局域网通用沟通规则，让手机、电脑、电视、NAS、打印机等不用手动配 IP、不用手动连设备，开机自动互相找到、发指令控制对方。UPnP 是网线 / WiFi 里所有智能设备自动互相识别。UPnP是 DLNA 的底层基础框架，协议栈五层架构如下：

 

 

   

 

二、 不同网络环境下UPnP的性能

        在家庭网络和中小型企业环境中，UPnP协议是简化网络设备互联的关键技术。对于OpenWrt（基于 Linux、专门给路由器 / 网络盒子用的开源嵌入式操作系统）用户，正确配置UPnP能提升P2P（点对点网络）应用性能，避免繁琐的手动端口映射，在这类环境中，若配置得当，可让P2P应用无需在路由器进行繁琐设置就能获得较好的性能。不过，在一些复杂的网络环境中，如大型企业网络或存在严格安全策略的网络，UPnP可能会受到限制。因为UPnP允许设备自动发现和配置，这可能会带来一定的安全风险，网络管理员可能会禁用UPnP功能，从而影响其性能发挥。另外，在IPv6环境下，虽然相关配置可针对其进行专项优化，但也可能存在兼容性问题，影响UPnP的性能表现。

三、 UPnP 完整流程

主要分为以下五个步骤：

 

 

3.1 寻址

        所有设备开机后，连上 WiFi 自动获取内网 IP地址（如192.168.x.x），不用手动设置。同一局域网内，依靠内网IP地址来区分手机、电脑、智能电视等不同的设备，分发对应的数据包。

3.2 设备发现SSDP（Simple Service Discovery Protocol）

        SSDP（简单服务发现协议）是UPnP 内部单独的发现工具，只负责搜索设备，不传输视频，也不发送指令。设备通过 UDP 1900 端口互相在局域网内广播喊话。主要有两种核心广播消息分别是设备通知消息NOTIFY和设备查询消息M-SEARCH。两者都是 SSDP 广播报文，作用都是局域网互相发现设备，只是发送方、触发时机、用途完全相反，统一前提就是要全部走 UDP 239.255.255.250:1900 局域网组播。

        NOTIFY（ssdp:alive）通俗来讲就是设备主动自我介绍，只有DMS（电脑媒体库）、DMR（Macast / 电视）这类提供服务的UPnP设备发出。发送时间包括设备刚开机、连上 WiFi 瞬间；每隔固定时间自动重发一次（一般为15分钟左右，防止设备漏收、缓存失效）；以及设备下线时还会发一条 ssdp:byebye。主要是设备提前广播自己存在，DMC（手机）后台持续监听 UDP 1900 组播，收到 alive 报文后，把电视 / Macast/NAS 缓存到投屏列表，只要手机点击打开投屏页面，可以优先读取之前缓存的 alive 记录直接显示设备，但是缓存有有效期（max-age=30min），超时自动删除，不是永久缓存。

        M-SEARCH（ssdp:discover）通俗来讲就是主动搜索设备（遥控器找人），由DMC（手机/遥控器）发出，发送时间就是用户点击投屏按钮那一刻，立刻发这条搜索广播，所有 DMR / DMS 收到这条消息，符合 “视频播放 / 媒体库”类型的设备，就会单独单播回复手机，带上自己的 IP、xml 地址；手机收集全部回复，投屏列表就刷出设备。

 

SSDP 设备发现流程图

3.3 设备描述 Description

        手机访问上面的 xml 地址，下载设备说明书，包含设备基础信息、绑定的服务列表、每个服务的控制 URL、事件订阅 URL等。

3.4 设备控制 SOAP（Simple Object Access Protocol）

        SOAP（简单对象访问协议）是一套通用的基于 XML 的远程调用规范，DLNA 局域网投屏借用它实现设备控制，DMC（手机）作为控制点（客户端），向 DMR 渲染设备（电视 / Macast）下发操作指令时，DMC会把命令封装到 XML里，通过 HTTP POST 请求发给DMR预设的控制接口地址。它是专门用来给 DLNA 播放器下发播放、投屏、暂停、调节音量、进度跳转、查询当前播放状态等控制指令，DMR 执行完指令后，还会返回一段 SOAP XML 报文，告知手机本次操作是否执行成功。

 

DMC（手机）→ DMR（电视）完整交互时序

3.5 事件订阅 GENA（Generic Event Notification Architecture）

        GENA （通用事件通知架构）就是播放器主动给手机推送实时状态。

没有 GENA会出现的问题：

1）手机只能发命令，但不知道播放器现在是什么状态：

2）拖动进度条后，手机进度条不会同步更新；

3）电影自动播完，手机界面依旧显示 “播放中”；

4）在DMR上手动调音量，手机音量条不会跟着变；

5）网络卡顿缓冲，手机完全无感知。

        总之，GENA 是 UPnP 的状态推送协议，手机先订阅播放器的播放状态，之后播放器一有进度、播放模式变化，就主动发消息同步给手机，让手机界面实时和电脑播放器保持一致。

四、UPnP-AV 标准服务

        DLNA 跑在 UPnP-AV 框架上，规范定义了几个固定核心服务，分别是AVTransport 播放传输服务（DMR 独有）、RenderingControl 渲染控制服务（DMR 独有）、ContentDirectory内容目录服务（DMS 独有）和ConnectionManager 连接管理服务（DMS和DMR均有）。

4.1 播放传输服务（AVTransport）

        UPnP-AV 服务里最核心的播放调度服务，专门管理音视频播放的行为，手机所有切换片源、播放、暂停、快进的 SOAP 指令，全部发送给这个服务处理。

固定标准命名空间urn:schemas-upnp-org:service:AVTransport:1

核心职责分布图

常用指令：

SetAVTransportURI：把 DMS 视频的 URL 地址发给播放器，让电视自己去内网拉视频流。

Play：收到视频地址后，发送这条指令，电视开始播放画面。

Pause：暂停当前视频。

Stop：完全停止播放，清空当前视频资源。

Seek：跳转到指定时间点，比如从 0 分跳到 10 分钟。

4.2 渲染控制服务（RenderingControl）

        专门控制播放输出效果的服务，包括所有调音量、静音操作，部分设备支持亮度、对比度、色彩、声道切换，总而言之，它只管播放出来之后的声音、画面参数等。固定命名空间urn:schemas-upnp-org:service:RenderingControl:1

4.3 内容目录服务（ContentDirectory）

        只属于 DMS 媒体服务器，主要是给 DMC控制器（手机）提供浏览、查看、搜索DMS服务器（电脑 / NAS） 里所有视频文件的能力，可以浏览和搜索服务器上的所有媒体内容（如音乐、视频、照片）及其元数据（如标题、艺术家、时长）。你可以把它理解为服务器的“文件目录”。

常用指令：Browse （浏览目录），Search （搜索媒体）。

固定命名空间：urn:schemas-upnp-org:service:ContentDirectory:1

4.4 连接管理服务（ConnectionManager）

        存在于DMS媒体服务器和DMR媒体播放器（MediaRenderer）上，用来查询设备支持的媒体格式、传输协议，比如电视支不支持 MKV、H.265、MP4，支不支持 HTTP 拉流，是协调和控制播放器与服务器之间媒体流的建立与断开，包括协商双方都支持的传输协议和内容格式，进而管理媒体数据流的连接状态。

常用指令：GetProtocolInfo（查询 DMS、DMR 支持的音视频编码、传输协议）、PrepareForConnection（预建立媒体传输链路）

固定命名空间urn:schemas-upnp-org:service:ConnectionManager:1