WebRTC原理解析

Posted 2023-03-17

参考技术A 浏览器本身不支持点对点建立信道进行通信，需通过服务器进行中转。因此浏览器之间一次通信需通过两段信道，通信效率同时受制于两段信道宽度，因此并不适合数据流的传输。

WebRTC是浏览器实时通信 RTC 的提供 JS 接口， JS 接口通过信令建立浏览器点对点(peer-to-peer,P2P)的信道，信道可发送任何数据并无需经过服务器。

WebRTC提供三个API

WebRTC使用 RTCPeerConnection 在浏览器之间传递流数据，此流数据通道是P2P的，无需服务器中转。但并不意味着能抛弃服务器，仍需服务器为传递信令(signaling)来建立信道。WebRTC没有定义用于建立信道的信令协议，信令并不是 RTCPeerConnection API 的一部分。

既然没有定义信令(signaling)的协议，可选择任意方式（如AJAX、WebSocket）任意协议（如SIP、XMPP）来传递信令，建立信道。

需要信令来交换信息分为：

通过服务器建立信道

WebRTC提供浏览器之间P2P信道进行数据传输，但建立这个信道必须有服务器的参与。

WebRTC需服务器提供：

NAT/防火墙穿越技术

在处于使用NAT设备的私有TCP/IP网络中的主机之间建立连接时需使用NAT穿越。NAT的行为是非标准化的，穿越技术大多使用公共服务器，使全球任何地方都能访问得到IP地址，在 RTCPeerConnection 中实用ICE框架来保证 RTCPeerConnection 实现NAT穿越。

ICE

ICE(Interactive Connectivity Establishment， 综合性NAT穿越技术)框架整合各种NAT穿越技术如STUN、TURN(Traversal Using Relay NAT，中继NAT实现的穿透)，ICE先使用STUN尝试建立一个基于UDP的连接，失败后实用TCP(先尝试HTTP然后尝试HTTPS)，若依然失败，ICE就会使用中继的TURN服务器。

RTCDataChannel

既然能建立P2P信道来传递实时音视频数据流，为什么不能使用此信道传递其他数据呢？ RTCDataChannel API 可实现浏览器之间传递任意数据。 DataChannel 是建立在 PeerConnection 之上的，不能单独使用。

WebRTC原理

WebRTC的实现是建立浏览器之间的直接连接而无需服务器中转，即P2P。因此要求彼此知道对方外网地址，而计算机大多位于NAT之后，少数主机拥有外网地址。这就要求一种方式可穿透NAT技术（STUN、TRUN）。

WebRTC实用默认STUN服务器获取当前主机的外网地址和端口，Chrome默认的是Google域名下的一个STUN，国内不大稳定。

P2P建立过程需依赖服务端中转（信令服务器），需实用双工通讯方式的WebSocket来实现信令的中转。

浏览器A创建一个 RTCPeerConnection 对象， RTCPeerConnection 自动向STUN服务器获取自己的外网IP与端口，然后将自己的网络信息经过信令服务器中转后发送给浏览器B。

浏览器B接收到A的网络信息后创建一个 RTCPeerConnection 对象，将接收的信息通过 addIceCandidate 添加到对象中。

浏览器A通过 RTCPeerConnection 对象的 createOffer() 获取本地音视频编码分辨率等信息，通过 setLocalDescription 添加到 RTCPeerConnection 中，并将这些信息经过信令服务器中转后发送给浏览器B。浏览器B接收到浏览器A发送过来的信息后，使用 RTCPeerConnection 对象的 setRomoteDescription() 保存。