WebRTC基础篇之点对点的实时音视频对话解决方案

首先思考的问题：两个不同网络环境的（具备摄像头/麦克风多媒体设备的）浏览器，要实现点对点 的实时音视频对话，难点在哪里？

1. 媒体协商

彼此要了解对方支持的媒体格式

比如：Peer-A端可支持VP8、H264多种编码格式，而Peer-B端支持VP9、H264，要保证二端都正确的编解码，最简单的办法就是取它们的交集H264

注：有一个专门的协议 ，称为Session Description Protocol (SDP)，可用于描述上述这类信息，在WebRTC中，参与视频通讯的双方必须先交换SDP信息，这样双方才能知根知底，而交换SDP的过程，也称为"媒体协商"。

2. 网络协商

彼此要了解对方的网络情况，这样才有可能找到一条相互通讯的链路

先说结论：(1)获取外网IP地址映射；（2）通过信令服务器（signal server）交换"网络信息"

理想的网络情况是每个浏览器的电脑都是私有公网IP，可以直接进行点对点连接。

实际情况是：我们的电脑和电脑之前或大或小都是在某个局域网中，需要NAT（Network Address Translation，网络地址转换），显示情况如下图：

在解决WebRTC使用过程中的上述问题的时候，我们需要用到STUN和TURN。

STUN

WebRTC通话原理-STUN（1）

STUN（Session Traversal Utilities for NAT，NAT会话穿越应用程序）是一种网络

协议，它允许位于NAT（或多重NAT）后的客户端找出自己的公网地址(ip+port)，

查出自己位于哪种类型的NAT之后以及NAT为某一个本地端口所绑定的Internet端

端口。

WebRTC通话原理-STUN（2）

使用一句话说明STUN做的事情就是：告诉我你的公网IP地址+端口是什么。

问题是：STUN并不是每次都能成功的为需要NAT的通话设备分配IP地址的，P2P

在传输媒体流时，使用的本地带宽，在多人视频通话的过程中，通话质量的好坏

往往需要根据使用者本地的带宽确定。

那么怎么办？TURN可以很好的解决这个问题。

TURN

WebRTC通话原理-TURN（1）

TURN的全称为Traversal Using Relays around NAT，是STUN/RFC5389的一个拓展，主要

添加了Relay功能。如果终端在NAT之后， 那么在特定的情景下，有可能使得终端无

法和其对等端（peer）进行直接的通信，这时就需要公网的服务器作为一个中继，

对来往的数据进行转发

WebRTC通话原理-TURN（2）

在STUN分配公网IP失败后，可以通过TURN服务器请求公网IP地址作为中继地址。

这种方式的带宽由服务器端承担，在多人视频聊天的时候，本地带宽压力较小。

以上是WebRTC中经常用到的2个协议，STUN和TURN服务器我们使用coturn开源

项目来搭建。

补充：ICE跟STUN和TURN不一样，ICE不是一种协议，而是一个框架（Framework），它整合了STUN和TURN。coturn开源项目集成了STUN和TURN的功能。

在WebRTC中用来描述 网络信息的术语叫candidate。

媒体协商 sdp

网络协商 candidate

3. 媒体协商+网络协商数据的交换通道

从上面1/2点我们知道了2个客户端协商媒体信息和网络信息，那怎么去交换？是不是需要一个中间商去做交换？所以我们需要一个信令服务器（Signal server）转发彼此的媒体信息和网络信息。

如上图，我们在基于WebRTC API开发应用（APP）时，可以将彼此的APP连接到信令服务器（Signal Server，一般搭建在公网，或者两端都可以访问到的局域网），借助信令服务器，就可以实现上面提到的SDP媒体信息及Candidate网络信息交换。

信令服务器不只是交互 媒体信息sdp和网络信息candidate，比如：

（1）房间管理

（2）人员进出房间

WebRTC APIs

MediaStream —  MediaStream用来表示一个媒体数据流（通过getUserMedia接口获取），允许你访问输入设备，如麦克风和 Web摄像机,该 API 允许从其中任意一个获取媒体流。

RTCPeerConnection — RTCPeerConnection 对象允许用户在两个浏览器之间直接通讯 ，你可以通过网络将捕获的音频和视频流实时发送到另一个 WebRTC 端点。使用这些 Api，你可以在本地机器和远程对等点之间创建连接。它提供了连接到远程对等点、维护和监视连接以及在不再需要连接时关闭连接的方法。

4. 一对一通话

在一对一通话场景中，每个 Peer均创建有一个 PeerConnection 对象，由一方主动发 Offer SDP，另一方则应答 AnswerSDP，最后双方交换 ICE Candidate 从而完成通话链路的建立。但是在中国的网络环境中，据一些统计数据显示，至少1半的网络是无法直接穿透打通，这种情况下只能借助TURN服务器中转。