WebRTC 互联网通信工作原理(客户端之间如何建立连接)

本文讨论 WebRTC 的实际工作原理——客户端之间如何建立连接。

基本架构

首先看看连接的架构，即两个对等设备之间建立连接所涉及的内容。

上图显示了在两个客户端之间建立连接的各种组件。

逐一定义

1. 信令服务器(Signaling server) – 信令服务器用于管理客户端之间的连接。它用于启用连接、协商连接请求和关闭连接。它使用一种称为 ICE 的协议，该协议收集、交换信息，然后尝试使用 ICE 候选连接会话。虽然目前还没有一个标准的协议来发出应答信号，但常用的协议有：

长轮询
HTTP Streams
WebSockets

2. STUN server– STUN（Session Traversal Utilities for NAT，会话穿越 NAT 工具）是一种允许客户端发现其公共 IP 地址和所处 NAT 类型的协议。这些信息用于建立客户端之间的连接。在使用 TURN 服务器的情况下，STUN 服务器可能会有 15-20% 的故障。出现这种情况的原因如下：

防火墙限制：防火墙可能会阻止与 STUN 服务器的通信，使客户端无法发现自己的公共 IP 地址。
NAT 设备限制：某些 NAT 设备可能与 STUN 不兼容，或者有妨碍 STUN 功能的特定配置。
网络问题：网络拥塞或中断可能会中断客户端与 STUN 服务器之间的通信。
STUN 服务器超载：如果 STUN 服务器的请求过多，它可能会变得反应迟钝，无法及时提供响应。

3. TURN server – TURN（使用中继 NAT 的遍历）是一种用于中继网络流量的协议。当 STUN 服务器出现故障时就会使用它。它用于在客户端之间传输音频流、视频流和其他实时数据。它不传递信令数据。它有一个公共 IP 地址，客户可通过该地址与其建立连接。这些服务器不是公共服务器，因为通过它们传输的流量会导致产生高昂的费用。

除这些组件外，还有一些重要的协议将完善该架构：

1. UDP – 用户数据报协议是用于所有实时通信的基础协议。虽然 UDP 牺牲了可靠性来换取速度，但轻微的数据包丢失比 TCP 重传造成的延迟要好。这样，即使偶尔会丢失一帧视频，也能确保通话时有更流畅的通信体验。

2. SDP – 会话描述协议就像多媒体通话的菜单。它描述了可用的媒体（音频、视频）、连接方式（编解码器、端口）和定时信息，但并不提供实际的媒体本身。客户端会在连接前交换这些信息。

3. ICE candidates – SDP 描述了媒体本身，但确定如何连接需要更多信息。ICE candidates 就像与 SDP 交换的连接详情，它告诉对等方如何直接或在需要时通过 TURN 服务器相互连接。