詳解IOS WebRTC的實現原理

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概述

它在2011年5月開放瞭工程的源代碼，在行業內得到瞭廣泛的支持和應用，成為下一代視頻通話的標準。

WebRTC的音視頻通信是基於P2P，那麼什麼是P2P呢？

它是點對點連接的英文縮寫。

P2P連接模式

一般我們傳統的連接方式，都是以服務器為中介的模式：

類似http協議：客戶端?服務端（當然這裡服務端返回的箭頭僅僅代表返回請求數據）。

我們在進行即時通訊時，進行文字、圖片、錄音等傳輸的時候：客戶端A?服務器?客戶端B。

而點對點的連接恰恰數據通道一旦形成，中間是不經過服務端的，數據直接從一個客戶端流向另一個客戶端：

客戶端A?客戶端B … 客戶端A?客戶端C …（可以無數個客戶端之間互聯）

這裡可以想想音視頻通話的應用場景，我們服務端確實是沒必要去獲取兩者通信的數據，而且這樣做有一個最大的一個優點就是，大大的減輕瞭服務端的壓力。

而WebRTC就是這樣一個基於P2P的音視頻通信技術。

WebRTC的服務器與信令

講到這裡，可能大傢覺得WebRTC就不需要服務端瞭麼？這是顯然是錯誤的認識，嚴格來說它僅僅是不需要服務端來進行數據中轉而已。

WebRTC提供瞭瀏覽器到瀏覽器（點對點）之間的通信，但並不意味著WebRTC不需要服務器。暫且不說基於服務器的一些擴展業務，WebRTC至少有兩件事必須要用到服務器：

  • 瀏覽器之間交換建立通信的元數據（信令）必須通過服務器。
  • 為瞭穿越NAT和防火墻。

第1條很好理解，我們在A和B需要建立P2P連接的時候，至少要服務器來協調，來控制連接開始建立。而連接斷開的時候，也需要服務器來告知另一端P2P連接已斷開。這些我們用來控制連接的狀態的數據稱之為信令，而這個與服務端連接的通道，對於WebRTC而言就是信令通道。

圖中signalling就是往服務端發送信令，然後底層調用WebRTC，WebRTC通過服務端得到的信令，得知通信對方的基本信息，從而實現虛線部分Media通信連接。

當然信令能做的事還有很多，這裡大概列瞭一下：

  • 用來控制通信開啟或者關閉的連接控制消息
  • 發生錯誤時用來彼此告知的消息
  • 媒體流元數據，比如像解碼器、解碼器的配置、帶寬、媒體類型等等
  • 用來建立安全連接的關鍵數據
  • 外界所看到的的網絡上的數據，比如IP地址、端口等

在建立連接之前，客戶端之間顯然沒有辦法傳遞數據。所以我們需要通過服務器的中轉，在客戶端之間傳遞這些數據，然後建立客戶端之間的點對點連接。但是WebRTC API中並沒有實現這些，這些就需要我們來實現瞭。

而第2條中的NAT這個概念，參考文章iOS即時通訊，從入門到“放棄”？，中也提到過，不過是為瞭應對NAT超時，所造成的TCP連接中斷。在這裡我們就不展開去講瞭，感興趣的可以看看：NAT百科

這裡我簡要說明一下，NAT技術的出現，其實就是為瞭解決IPV4下的IP地址匱乏。舉例來說，就是通常我們處在一個路由器之下，而路由器分配給我們的地址通常為192.168.0.1 、192.168.0.2如果有n個設備，可能分配到192.168.0.n，而這個IP地址顯然隻是一個內網的IP地址，這樣一個路由器的公網地址對應瞭n個內網的地址，通過這種使用少量的公有IP 地址代表較多的私有IP 地址的方式，將有助於減緩可用的IP地址空間的枯竭。

但是這也帶來瞭一系列的問題，例如這裡點對點連接下，會導致這樣一個問題：

如果客戶端A想給客戶端B發送數據，則數據來到客戶端B所在的路由器下，會被NAT阻攔，這樣B就無法收到A的數據瞭。

但是A的NAT此時已經知道瞭B這個地址，所以當B給A發送數據的時候，NAT不會阻攔，這樣A就可以收到B的數據瞭。這就是我們進行NAT穿越的核心思路。

於是我們就有瞭以下思路：

我們借助一個公網IP服務器,a,b都往公網IP/PORT發包,公網服務器就可以獲知a,b的IP/PORT，又由於a,b主動給公網IP服務器發包，所以公網服務器可以穿透NAT A,NAT B送包給a,b。

所以隻要公網IP將b的IP/PORT發給a,a的IP/PORT發給b。這樣下次a和b互相消息，就不會被NAT阻攔瞭。

WebRTC的NAT/防火墻穿越技術

基於上述的一個思路來實現的：

建立點對點信道的一個常見問題，就是NAT穿越技術。在處於使用瞭NAT設備的私有TCP/IP網絡中的主機之間需要建立連接時需要使用NAT穿越技術。以往在VoIP領域經常會遇到這個問題。目前已經有很多NAT穿越技術，但沒有一項是完美的，因為NAT的行為是非標準化的。這些技術中大多使用瞭一個公共服務器，這個服務使用瞭一個從全球任何地方都能訪問得到的IP地址。在RTCPeeConnection中，使用ICE框架來保證RTCPeerConnection能實現NAT穿越

這裡提到瞭ICE協議框架，它大約是由以下幾個技術和協議組成的：STUN、NAT、TURN、SDP，這些協議技術，幫助ICE共同實現瞭NAT/防火墻穿越。

以上就是詳解IOS WebRTC的實現原理的詳細內容，更多關於IOS WebRTC的實現原理的資料請關註WalkonNet其它相關文章！

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