跨网段 AirPlay 投屏：跨越 VLAN 打通 mDNS 多播

协议

mDNS 是用于局域网的 UDP 多播协议，网络包的格式基本跟单播的 DNS 协议一致，用于局域网 IP 自动分配、打印机自动发现、投影仪自动发现等网络零配置场景。DNS 协议使用 DNS server 的 IP 地址的 53 端口，mDNS 使用多播地址 224.0.0.251 和 f02::fb 的 5353 端口（还有一种以太网的多播地址，撇下不表）。

每一个支持 mDNS 协议的设备一般既是 mDNS 的客户端，也是服务端，比如 iPhone 可以请求投屏到 MacBook，而 MacBook 也可以请求投屏到电视上。mDNS 的协议很简单，客户端和服务端都加入多播组监听多播数据包，客户端往多播地址发起一个 mDNS 查询，可以要求响应是单播（响应只给自己）或者多播（响应发到多播地址上），服务端从多播收到请求后，返回 mDNS 查询结果。

基于 mDNS 协议的 DNS-SD 协议用于做服务发现（Service Discovery)，以 AirPlay 为例：

客户端向 mDNS 多播地址发出 UDP 包，查询 _airplay._tcp.local 的 PTR 记录。由于早期 AirPlay 只用于投屏照片和带音频的视频，不支持纯音频投放，所以 Apple 设备还会同时查询 _raop._tcp.local 的 PTR 记录，RAOP 指 Remote Audio Output Protocol 。针对 Apple TV 还有个 _airplay-p2p._tcp.local 以支持不在同一个网段的设备。下面只以 _airplay._tcp 为例，这个足以支持 AirPlay 投屏了。
服务端根据请求的 QU(query unicast) 还是 QM(query multicast) 标志位，决定是单播还是多播返回结果。虽然只是查询 PTR 记录，但实际 mDNS server 会一股脑返回所有需要的信息：
1. 返回 PTR 记录，服务指向一个域名，对应一条 SRV 记录：
```
_airplay._tcp.local:
  type PTR, class IN, my-mbp._airplay._tcp.local
```
2. 一并返回 SRV 记录，服务指向一个域名、优先级、权重、端口。AirPlay 默认使用端口 7000，target 指向的域名一般是 mDNS server 所在本机，但有的 mDNS server 支持返回广域网上的域名，此时的 DNS-SD 协议称为 wide area DNS-SD, 或者 DNS-SD over unicast DNS，可以用来发现广域网上的服务。
```
my-mbp._airplay._tcp.local:
  type SRV, class IN, priority 0, weight 0, port 7000, target my-mbp.local
```
3. 一并返回 TXT 记录，标志这个 SRV 记录代表的服务的配置参数。
```
my-mbp._airplay._tcp.local:
  type TXT, class IN, acl=0 deviceid=xxx ...
```
4. 一并返回 A 记录和 AAAA 记录，标志这个 SRV 记录的 target 域名的 IP 地址：
```
my-mbp.local:
  type A, class IN, addr 192.168.1.100
  type AAAA, class IN, addr fe80::...
```

一般网关不会在不同网段之间转发多播协议，以避免多播风暴以及网关维护多播组成员的负担，那么要能跨网段发现 AirPlay 服务，有两种做法：

在网关那里使用 reflector or repeater 软件，在不同网段之间转发多播数据包。这个做法适合小的网络，或者网络中提供服务的设备经常变化的情况。
在网关那里注册一个「代理」 mDNS 服务，其 SRV 记录和 A 记录的域名 + IP 指向真实的服务 IP。这个做法适合大的网络，以及网络中提供服务的设备很固定的情况。

实现

mDNS 和 DNS-SD 的开源实现有如下几种：

Apple Bonjour，其开源的部分 mDNSResponder 支持 BSD、Linux、macOS、Windows，OpenWrt 上的 mdnsresponder 就是打包的这个开源实现，这个 mdnsresponder meta package 依赖 mdnsd 和 mdns-utils 两个包，前者是 mDNS server，后者是一些工具，通过 UNIX domain socket 连接到 mDNS server 来注册服务、查询服务，其中最重要的工具是 dns-sd 命令行查询工具，以及 mDNSResponder 注册服务，这个软件包里还有个 mDNSProxyResponder，可惜一执行就 segmentation fault 崩溃。
OpenWrt 上的 umdns，历史原因这个软件包的 GIT 仓库取名叫 mdnsd，但跟 Apple开源的那份 mdnsd 没有关系。这个软件包相当于简化版的 Apple 的 mdnsd，没有 UNIX domain socket 通讯支持。顺带提一句，Apple 的 mDNSResponder 也支持把 mdnsd 和 mDNSResponder 编译到一起，以支持硬件性能很差的设备。
Avahi，支持 Linux 和 BSD，这大概是开源界最著名的 mDNS 和 DNS-SD 实现了。Avahi 是定位给 PC 用的，所以 OpenWrt 上打包了更轻量级的 mdnsreponder 和 umdns，这两者功能没有 Avahi 多，例如 Avahi 支持 reflector，OpenWrt 22.03 使用 mdns-repeater 弥补了这个缺憾。
Systemd-resolved，万能的 Systemd 自然也会插一脚。

下面演示如何在 OpenWrt 上用 Avahi 配置「代理」 mDNS 服务。

配置

OpenWrt 上有两个版本的 Avahi daemon: avahi-dbus-daemon 和 avahi-nodbus-daemon。前者架构跟 Apple mDNSResponder 里 mdnsd 类似，会监听 DBus 来接收查询和服务注册，后者没有 DBus 依赖，更节约资源，两者都支持从配置文件里注册服务以及域名。因为命令行工具包 avahi-utils 依赖 avahi-dbus-daemon，为了调试方便，建议安装 avahi-utils 和 avahi-dbus-daemon。Avahi 默认使用 .local domain，所有默认配置保持不变即可。

opkg update
opkg install avahi-utils  # 依赖 avahi-dbus-daemon

在 macOS 的 System Preferences -> Sharing 勾选 AirPlay Receiver，选择 Allow AirPlay for: Anyone on the same network，然后在网关的 OpenWrt 盒子上执行如下命令就能看到了：

# avahi-browse -avcr
Server version: avahi 0.8; Host name: Router.local
E Ifce Prot Name                                          Type                 Domain
+ br-lan IPv6 88665A385F2D@my-mbp                     _raop._tcp           local
+ br-lan IPv4 88665A385F2D@my-mbp                     _raop._tcp           local
+ br-lan IPv6 my-mbp                                  _airplay._tcp        local
+ br-lan IPv4 my-mbp                                  _airplay._tcp        local
= br-lan IPv6 88665A385F2D@my-mbp                     _raop._tcp           local
   hostname = [my-mbp.local]
   address = [192.168.1.100]
   port = [7000]
   txt = ["vv=0" "vs=620.8.2" "vn=65537" "tp=UDP" "pk=3ac323669796eb57d83a4e268b88cb223965b08470e41869d4bc6c7da0001d4d" "am=MacBookPro16,1" "md=0,1,2" "sf=0x204" "ft=0x4A7FCFD5,0xB8154FDE" "et=0,3,5" "da=true" "cn=0,1,2,3"]
= br-lan IPv4 88665A385F2D@my-mbp                     _raop._tcp           local
   hostname = [my-mbp.local]
   address = [192.168.1.100]
   port = [7000]
   txt = ["vv=0" "vs=620.8.2" "vn=65537" "tp=UDP" "pk=3ac323669796eb57d83a4e268b88cb223965b08470e41869d4bc6c7da0001d4d" "am=MacBookPro16,1" "md=0,1,2" "sf=0x204" "ft=0x4A7FCFD5,0xB8154FDE" "et=0,3,5" "da=true" "cn=0,1,2,3"]
= br-lan IPv6 my-mbp                                  _airplay._tcp        local
   hostname = [my-mbp.local]
   address = [192.168.1.100]
   port = [7000]
   txt = ["srcvers=620.8.2" "pk=3ac323669796eb57d83a4e268b88cb223965b08470e41869d4bc6c7da0001d4d" "psi=8DAB4D50-21D8-402B-8B1E-0E1778508171" "pi=4f61a4e9-0bee-4cd7-aa37-a09e5ed5e40d" "protovers=1.1" "at=4" "model=MacBookPro16,1" "gcgl=0" "igl=0" "gid=BDF3960F-BAD5-4EE8-9981-8B3C59B83188" "flags=0x204" "features=0x4A7FCFD5,0xB8154FDE" "fex=1c9/St5PFbgm" "deviceid=88:66:5A:38:5F:2D" "acl=0"]
= br-lan IPv4 my-mbp                                  _airplay._tcp        local
   hostname = [my-mbp.local]
   address = [192.168.1.100]
   port = [7000]
   txt = ["srcvers=620.8.2" "pk=3ac323669796eb57d83a4e268b88cb223965b08470e41869d4bc6c7da0001d4d" "psi=8DAB4D50-21D8-402B-8B1E-0E1778508171" "pi=4f61a4e9-0bee-4cd7-aa37-a09e5ed5e40d" "protovers=1.1" "at=4" "model=MacBookPro16,1" "gcgl=0" "igl=0" "gid=BDF3960F-BAD5-4EE8-9981-8B3C59B83188" "flags=0x204" "features=0x4A7FCFD5,0xB8154FDE" "fex=1c9/St5PFbgm" "deviceid=88:66:5A:38:5F:2D" "acl=0"]
: Cache exhausted

可以使用 avahi-browse -vcr _airplay._tcp 只查看 AirPlay 服务的信息。

执行如下命令注册一个代理服务，这个命令会一直运行，中断它则取消注册。

avahi-publish -s -H test-airplay.local "test airplay" \
    _airplay._tcp 7000 ...复制粘贴上面_airplay._tcp的TXT记录里中括号内部的内容...

开一个新窗口，再登录 OpenWrt 执行如下命令，把 test-airplay.local 这个域名映射到真实的服务 IP：

avahi-publish -a -R test-airplay.local 192.168.1.100

avahi-publish-service 命令等价于 avahi-publish -s，avahi-publish-address 命令等价于 avahi-publish -a，这里有两个坑爹的点：

avahi-publish -a 或者 avahi-publish-address实际只接收两个参数，但 avahi-publish-address(1) 手册里写的是三个参数！
域名必须在 .local 域里！

根据 avahi 文档说 avahi-publish -s 的 -H HOSTNAME 也可以填 DNS 域名，如果真实服务有自己的域名，也许可以直接用，不必再 avahi-publish -a 了，但我没有试验。

最后一步，在 OpenWrt 防火墙里，打开 GUEST zone -> LAN zone TCP:7000 端口的访问，就可以让处于 GUEST 网络里的 iPhone 投屏到位于 LAN 网络里的 MacBook 上了。有意思的是 iPhone 显示的是真实 mDNS 服务的名字，似乎是以建立 AirPlay TCP 链接后获取到的设备信息为准。

当这些配置验证通过后，就可以把服务定义写入到 /etc/avahi/services/*.service，把域名和地址定义写入到 /etc/avahi/hosts ，参考 avahi.service(5) 和 avahi.hosts(5)。但这里还有个坑，service 文件很容易编写，根据上面 avahi-browse 输出照抄即可：

<service-group>
  <name>test-airplay</name>
  <service protocol="ipv4">
    <type>_airplay._tcp</type>
    <port>7000</port>
    <host-name>test-airplay.local</host-name>
    <txt-record>srcvers=620.8.2</txt-record>
    <txt-record>pk=3ac323669796eb57d83a4e268b88cb223965b08470e41869d4bc6c7da0001d4d</txt-record>
    <txt-record>psi=8DAB4D50-21D8-402B-8B1E-0E1778508171</txt-record>
    <txt-record>pi=4f61a4e9-0bee-4cd7-aa37-a09e5ed5e40d</txt-record>
    <txt-record>protovers=1.1</txt-record>
    <txt-record>at=4</txt-record>
    <txt-record>model=MacBookPro16,1</txt-record>
    <txt-record>gcgl=0</txt-record>
    <txt-record>igl=0</txt-record>
    <txt-record>gid=BDF3960F-BAD5-4EE8-9981-8B3C59B83188</txt-record>
    <txt-record>flags=0x204</txt-record>
    <txt-record>features=0x4A7FCFD5,0xB8154FDE</txt-record>
    <txt-record>fex=1c9/St5PFbgm</txt-record>
    <txt-record>deviceid=88:66:5A:38:5F:2D</txt-record>
    <txt-record>acl=0</txt-record>
  </service>
</service-group>

但是往 /etc/avahi/hosts 里注册这个假域名到真实 IP 的映射是不行的，ssh-publish 有个手册没注明的 -R 参数可以不注册 addr 到 hostname 的反向映射，而 /etc/avahi/hosts 文件不支持，因此会跟真实 airplay 服务的 mDNS 记录冲突。解决办法是：

在 service 文件里使用 DNS 域名，也就是不在 .local 域的域名，比如 test-airplay.lan；
把这个域名放到 /etc/hosts 里指向 airplay 服务真实 IP 并重启 dnsmasq 生效；
在 /etc/avahi/avahi-daemon.conf 文件里增加下面参数以支持解析 SRV 记录里的非本地 target 域名：

[wide-area]
enable-wide-area=yes

avahi-daemon.conf(5) 里文档说这个参数默认是 yes，其实写错了，默认是 no。

最后再吐槽一句，avahi 虽然功能很丰富，但是代码真复杂，用了 DBus，又是 C 风格的异步回调函数，还是 mDNSResponder 以及 umdns 简单。