VPN을 통한 RTSP 스트리밍 (자동 스케일링 리스트리밍, HLS 전송 및 녹화 포함)

저희는 안전한 카메라 연결을 위한 VPN 허브, 다중 프로토콜 전송을 위한 자동 스케일링 RTSP 리스트리밍 서버, 브라우저 재생을 위한 HLS 패키징, 그리고 보존 관리가 포함된 연속 녹화를 통해 VPN 터널링 RTSP 스트리밍 플랫폼을 구축했습니다.

아키텍처

• VPN Hub: 원격 카메라 사이트에 보안 터널을 설정하는 중앙 집중식 VPN 서버
• RTSP 수집 (Ingest): VPN에 연결된 카메라가 암호화된 터널을 통해 RTSP 스트림을 게시합니다.
• 리스트리밍 클러스터: RTSP 릴레이, HLS 변환 및 스트림 배포를 위한 자동 스케일링 MediaMTX 서버
• HLS 패키징: 웹 브라우저 전송을 위한 실시간 RTSP-to-HLS 변환
• 녹화 서비스: 세그먼트 기반 스토리지 및 보존 정책을 통한 연속 스트림 녹화
• Load Balancer: 시청자 및 AI 작업자 연결을 리스트리밍 서버 전반에 걸쳐 분산합니다.
• Orchestrator: 수요를 모니터링하고 리스트리밍 클러스터를 확장 또는 축소합니다.
• Storage: 라이프사이클 관리가 포함된 녹화된 세그먼트용 Object storage

VPN 터널 아키텍처

보안 카메라 연결성

• 클라우드에 배포된 VPN hub는 각 원격 사이트에 암호화된 터널을 설정합니다.
• 원격 위치의 카메라는 VPN 터널 내에서 RTSP를 스트리밍하여 공용 인터넷에 노출되지 않습니다.
• 각 사이트는 허브에 연결되는 VPN 클라이언트를 얻어 사설 네트워크 오버레이를 생성합니다.
• 카메라 RTSP 스트림은 사설 VPN IP 주소를 통해 클라우드 인프라에서 접근할 수 있습니다.
• 사이트당 여러 대의 카메라가 하나의 VPN 터널을 공유합니다.

NAT/방화벽 우회

• VPN 클라이언트는 카메라 사이트에서 아웃바운드 연결을 시작합니다 (인바운드 방화벽 규칙 불필요).
• Hub는 인바운드 연결을 수락하여 양방향 터널을 생성합니다.
• 클라우드 서비스는 마치 로컬인 것처럼 VPN 네트워크를 통해 카메라 RTSP 피드에 접근합니다.

신뢰성

• 네트워크 중단 시 자동 터널 재연결
• Keepalive 프로브는 무음 장애를 감지하고 복구합니다.
• 제한적인 네트워크와의 호환성을 위해 여러 터널 프로토콜이 지원됩니다.
• 장기간 연결 끊김에 대한 알림과 함께 터널별 상태 모니터링

자동 스케일링 리스트리밍

RTSP 릴레이

리스트리밍 서버는 VPN 네트워크에서 카메라 RTSP 피드를 가져와 다운스트림 소비자에게 제공합니다:

• AI 작업자는 낮은 지연 시간과 프레임 정확한 처리를 위해 RTSP를 통해 연결합니다.
• 여러 소비자가 카메라에 추가 부하를 주지 않고 동일한 카메라 스트림에 접근할 수 있습니다.
• 스트림 멀티플렉싱은 카메라 사이트의 대역폭을 줄입니다 (한 번의 가져오기, 여러 소비자).

HLS 변환

웹 기반 시청을 위해 리스트리밍 서버는 RTSP를 실시간으로 HLS로 변환합니다:

• 표준 웹 인프라를 통한 HTTP 전송을 위한 세그먼트 기반 패키징
• 다양한 시청자 네트워크 조건에 대한 Adaptive Bitrate 지원
• Edge-cached 전송을 위한 CDN 호환 출력
• 거의 실시간 시청을 위한 Low-latency HLS 구성

자동 스케일링

리스트리밍 클러스터는 수요에 따라 확장됩니다:

• 스케일 업 (Scale Up) — 서버당 시청자/AI 연결이 임계값을 초과하거나 CPU 사용률이 높을 때
• 스케일 다운 (Scale Down) — 사용률이 지속적으로 임계값 이하로 떨어질 때
• 새로운 서버는 VPN 네트워크에서 카메라 피드를 가져와 Load Balancer에 등록합니다.
• Graceful shutdown은 서버를 제거하기 전에 연결을 비웁니다 (시청자는 안정적인 URL을 통해 자동으로 재연결).

녹화 파이프라인

연속 녹화

• 리스트리밍 서버 또는 전용 녹화 작업자는 RTSP 스트림을 세그먼트화된 파일로 캡처합니다.
• 관리 가능한 파일 크기를 위해 구성 가능한 간격으로 세그먼트가 기록됩니다.
• 각 세그먼트에는 카메라 ID, 타임스탬프 및 지속 시간 메타데이터가 태그됩니다.

스토리지 관리

• 영구적인 아카이브를 위해 세그먼트가 Object storage에 업로드됩니다.
• 보존 정책은 구성된 보존 기간보다 오래된 세그먼트를 자동으로 삭제합니다.
• Storage lifecycle 규칙은 삭제 전에 오래된 세그먼트를 더 저렴한 스토리지 계층으로 이동시킵니다.
• 카메라 및 사이트별 스토리지 할당량은 비용 폭주를 방지합니다.

재생

• 녹화된 세그먼트는 시간 기반 쿼리 (카메라 + 시간 범위)를 통해 접근할 수 있습니다.
• 브라우저 기반 녹화 푸티지 재생을 위해 실시간으로 HLS 매니페스트가 생성됩니다.
• 세그먼트 수준의 세분성을 통해 녹화된 타임라인을 탐색하고 스크럽합니다.

다중 프로토콜 전송

| 소비자 | 프로토콜 | 지연 시간 | 사용 사례 |

|----------|----------|---------|----------|

| AI 작업자 | RTSP | 낮음 (~500ms) | 실시간 객체 감지, 분석 |

| 웹 시청자 | HLS | 중간 (2-6초) | 브라우저 기반 실시간 모니터링 |

| 모바일 앱 | HLS | 중간 (2-6초) | 모바일 장치를 통한 원격 모니터링 |

| 아카이브 | 녹화된 세그먼트 | 해당 없음 | 사건 검토, 규정 준수, 포렌식 |

모니터링 및 신뢰성

스트림 상태

• 카메라별 스트림 상태 모니터링 (연결됨, 버퍼링 중, 연결 끊김)
• 사이트별 VPN 터널 상태 (지연 시간, 패킷 손실, 업타임)
• 리스트리밍 서버 지표 (CPU, 대역폭, 연결 수)
• 녹화 파이프라인 상태 (세그먼트 쓰기 속도, 스토리지 사용량, 업로드 상태)

알림

• 사이트 식별을 포함한 카메라 연결 끊김 알림
• VPN 터널 장애 알림
• 리스트리밍 클러스터 용량 경고
• 스토리지 할당량 및 보존 알림
• 세그먼트 연속성 검사를 통해 감지된 녹화 공백

주요 기능

1. VPN 보안 수집 (Ingest) — 암호화된 터널이 원격 카메라의 RTSP 스트림을 보호합니다.
2. NAT/방화벽 우회 — 아웃바운드 VPN 연결은 제한적인 네트워크 구성을 우회합니다.
3. 자동 스케일링 리스트리밍 — 클러스터는 시청자 및 AI 수요에 따라 확장됩니다.
4. HLS 변환 — 브라우저 기반 시청을 위한 실시간 RTSP-to-HLS 변환
5. RTSP 릴레이 — AI 처리 작업자를 위한 낮은 지연 시간의 스트림 접근
6. 연속 녹화 — 보존 관리가 포함된 세그먼트 기반 녹화
7. 다중 프로토콜 — 단일 수집(Ingest)을 통한 RTSP, HLS 및 녹화된 세그먼트
8. 자동 재연결 — VPN 터널 및 스트림 연결은 중단으로부터 자동으로 복구됩니다.
9. 스토리지 라이프사이클 — 자동 보존 정책 적용을 통한 계층형 스토리지
10. 스트림 멀티플렉싱 — 하나의 카메라 풀로 카메라에 추가 부하 없이 여러 소비자에게 서비스를 제공합니다.