从零开始精通Onvif之设备发现_python 使用多播模式 发现onvif设备

设备发现的意义

        在复杂的网络环境中，如何快速而准确地识别网络上的Onvif设备，对于摄像头厂商、系统集成商、开发人员乃至最终用户来说，都显得至关重要。

        首先，设备发现有效简化了集成的复杂度。在没有统一标准之前，每个厂商的设备可能使用私有协议，使得系统集成商在集成多品牌设备时，需要针对每种设备开发特定的接口和配置工具。Onvif设备发现机制简化了这一过程，使得我们能够使用统一的方法发现和配置网络中任何支持Onvif的设备，大大降低了集成的复杂度和成本。

        其次，设备发现大大提升了系统部署的效率。自动化的设备发现机制允许系统自动识别网络中的新设备，减少了手动配置的工作量。尤其是在大型分布式的监控系统中，这一特性尤为重要，可以显著加快系统部署和维护的速度。

        最后，设备发现适应了未来的发展趋势。随着物联网（IoT）、人工智能（AI）、云计算等技术的蓬勃发展，Onvif设备发现机制为这些技术的融合提供了基础，使得安防系统能够更加智能、高效地融入更广泛的智能生态系统中。

设备发现的原理

        Onvif设备发现主要基于WS-Discovery（英文全称为：Web Services Dynamic Discovery）机制。WS-Discovery是一个用于在网络中动态发现Web服务的协议，它允许设备在不需要预先知道对方IP地址或服务URL的情况下，就能够相互发现和通信。

        在Onvif设备发现的过程中，客户端会首先发送一个Probe报文到预定义的组播地址。组播地址通常是239.255.255.250，端口为3702。Probe报文包含了客户端想要查询的Onvif设备的类型，可能还有版本信息。网络中的Onvif设备在接收到这个报文后，会检查报文中的设备类型和版本信息是否与自己匹配。如果匹配，则会向客户端返回一个ProbeMatches报文，其中包含了设备的描述信息和网络地址。客户端在收到这个报文后，就可以解析出设备的网络地址，从而完成设备发现的过程。

设备发现的实现

        Onvif设备发现主要遵循WS-Discovery协议，该协议定义了如何在网络上广播和监听服务的存在。设备发现主要有4个步骤，具体如下。

        1、构造消息。客户端首先构造一个消息，该消息包含所寻找服务的类型，比如：Onvif设备服务。在WS-Discovery中，这通常是一个Probe请求消息，包含了服务类型相匹配的XML描述。

        在下面的Probe请求消息报文中，我们展示了WS-Discovery的基本格式，包括：信封（Envelope）、头部（Header，此处为空）、主体（Body）以及Probe元素。Probe元素中包含了要查找的服务类型，这里是dn:NetworkVideoTransmitter，表示网络视频传输设备。

<s:Envelope xmlns:s="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope">
  <s:Header />
  <s:Body>
    <Probe xmlns="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/04/discovery">
      <d:Types xmlns:d="http://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/04/discovery">dn:NetworkVideoTransmitter</d:Types>
    </Probe>
  </s:Body>
</s:Envelope>

        2、发送请求。客户端通过UDP多播地址239.255.255.250（端口号为3702）发送这个消息到网络上，多播地址确保了消息能到达子网内的所有设备，而不仅仅是特定目标地址的设备。具体的代码逻辑，可以参考下面的Python示例代码。

import socket
import struct
from xml.etree import ElementTree as ET
 
# 构建Probe请求消息报文
def build_probe_message():
    envelope = ET.Element('s:Envelope', {'xmlns:s': 'http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope'})
    header = ET.SubElement(envelope, 's:Header')
    body = ET.SubElement(envelope, 's:Body')
    probe = ET.SubElement(body, 'Probe', {'xmlns': 'http://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/04/discovery'})
    probe_match = ET.SubElement(probe, 'd:Types', {'xmlns:d': 'http://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/04/discovery'}).text = 'dn:NetworkVideoTransmitter'
    return ET.tostring(envelope)
 
# 发送多播请求
def send_discovery_request():
    multicast_ip = "239.255.255.250"
    port = 3702
    message = build_probe_message()
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM, socket.IPPROTO_UDP)
    sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
    sock.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, socket.IP_MULTICAST_TTL, struct.pack('b', 4))
    sock.sendto(message, (multicast_ip, port))
    sock.close()
 
# 主函数
if __name__ == "__main__":
    send_discovery_request()
    print("Discovery request sent.")

        3、等待响应。符合服务类型要求的Onvif设备作为服务端，在接收到请求后，会回复一个包含其设备描述信息的ProbeMatch响应消息。响应中通常包括：设备的URN（即Uniform Resource Name）、服务端点URL、设备型号、制造商信息等。

        在下面的ProbeMatch响应消息报文中，ProbeMatch元素包含了设备的端点引用（EndpointReference）、服务类型（Types）、作用域范围（Scopes）、服务地址（XAddrs，通常指向设备的Onvif服务地址）以及元数据版本（MetadataVersion）等。

<s:Envelope ...>
  <s:Header />
  <s:Body>
    <ProbeMatch ...>
      <EndpointReference ...>
        <Address>urn:uuid:...设备唯一ID...</Address>
      </EndpointReference>
      <Types>dn:NetworkVideoTransmitter</Types>
      <Scopes />
      <XAddrs>http://设备IP/onvif/device_service</XAddrs>
      <MetadataVersion>1</MetadataVersion>
      ...
    </ProbeMatch>
  </s:Body>
</s:Envelope>

        4、解析响应。客户端解析收到的响应信息，根据需要选择合适的设备。然后，通过设备提供的服务端点URL建立后续的SOAP通信，进行设备的配置、控制等其他操作。