初探WebRTC

WebRTC 概述

WebRTC,名称源自网页即时通信(Web Real-Time Communication的缩写),是一个支持网页浏览器进行实时语音对话或视频对话的API。它于2011年6月1日开源并在Google、Mozilla、Opera支持下被纳入万维网联盟的W3C推荐标准。
WebRTC提供了视频会议的核心技术,包括音视频的采集、编解码、网络传输、显示等功能, 并且还支持跨平台:windows,linux,mac,android。


WebRTC架构图

从架构图中我们看到,WebRTC帮我实现了音频引擎,视频引擎,网络传输引擎,封装了上层API,让开发者能够基于浏览器(Chrome\FireFox...)轻易快捷开发出丰富的实时多媒体应用,而无需下载安装任何插件,也无需关注多媒体的数字信号处理过程,只需编写简单的Javascript程序即可实现。

WebRTC原理

浏览器点对点P2P的信道(peer-to-peer),信道可发送任何数据并无需经过服务器。WebRTC的实现是建立客户端之间的直接连接而无需服务器中转的,即P2P。所以要求彼此知道对方外网地址,而计算机大多位于NAT之后,只有少数主机拥有外网地址,这就需要一种可以穿透NAT技术。



NAT打洞

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。

常见的NAT穿越技术有:应用层网关(ALG)方式、M1DCOM (Middle-Bax Communications)代理方式、STUN方式、TURN方式、FuIIProxy方式、ICE方式。其中ICE己经被公认为在非对称性NAT环境下首选的NAT穿越解决方案。ICE本身是一种方法,它综合运用STUN、 TURN等协议来提供一个通用的解决方案,使之在最适合的情况下工作,以弥补单独使用其中任何一种所带来的固有缺陷。

WebRTC建立连接

点对点连接过程

1.ClientA 创建WebRTC对象和RTC数据通道,并绑定一些事件

// 创建WebRTC对象
const pc = new RTCPeerConnection();

// 创建WebRTC数据通道,可以传输自定义数据
const dc = pc.createDataChannel("channel");

// 数据通道开启
dc.onopen = () => console.log("Data Channel Opened");

// 数据通道收到数据的事件
dc.onmessage = (e) => console.log("Get Message:", e.data);

// SDP变化的事件
pc.onicegatheringstatechange = () => {
   if (pc.iceGatheringState === "complete") {  // 在SPD创建完成的时候打印他
      console.log(JSON.stringify(pc.localDescription));
   }
}

2.ClientA 创建Offer
使用pc.createOffer()来创建Offer,并且调用setLocalDescription将Offer绑定在本地SDP,执行完成后可以看到在控制台中打印了你的Offer,复制这端Offer,我们可以来写ClientB的代码了

/**
 * 创建Offer
 * @return {Promise<void>}
 */
async function createOffer() {
   const offer = await pc.createOffer();
   await pc.setLocalDescription(offer);
}

3.ClientB 创建WebRTC对象和RTC数据通道,并绑定一些事件
由于ClientA已经有数据通道了,所以ClientB不需要自己创建,通过pc.ondatachannel绑定监听事件

const pc = new RTCPeerConnection();

let dc = null;

// 同样的监听SDP变化的事件,在SPD创建完成的时候打印他
pc.onicegatheringstatechange = () => {
   if (pc.iceGatheringState === "complete") {
      console.log(JSON.stringify(pc.localDescription));
   }
}

// 监听数据通道的事件,并添加上事件,保存一下这条数据通道
pc.ondatachannel = (e) => {
   console.log("data channel");
   dc = e.channel;
   dc.onmessage = (e) => console.log("get message", e.data);
   dc.onopen = async (e) => console.log("channel opened");
}

4.ClientB 绑定Offer
通过setRemoteDescription来设置远端OfferSDP

async function setOffer() {
   await pc.setRemoteDescription(JSON.parse(需要绑定的offer));
   console.log("Offer Set");
}

5.ClientB 创建Answer
使用createAnswer来创建一个Answer,并且用setLocalDescription设置到本地SDP,我们在设置完Offer后立刻创建Answer,经过上面的过程,可以在控制台中看到打印的本地Answer,复制这个Answer,我们去ClientA绑定它

async function setOffer() {
   await pc.setRemoteDescription(JSON.parse(需要绑定的offer));
   console.log("Offer Set");
   await createAnswer();
}

async function createAnswer() {
   const answer = await pc.createAnswer();
   await pc.setLocalDescription(answer);
}

6.ClientA 绑定Answer,建立P2P连接
在通过setRemoteDescription设置远端AnswerSDP,这样就完成了数据通道连接,然后我们就可以通过dc.send('要发送的消息')进行消息传递

async function setAnswer() {
   await pc.setRemoteDescription(JSON.parse(需要绑定的Answer));
   console.log("Answer Set");
}

7.将音视频流推送给WebRTC,并接收对方传来的音视频流

async function openVideo() {
   const stream = await navigator.mediaDevices.getUserMedia({
      video: true, audio: true
   });
   myVideo.srcObject = stream;
   stream.getTracks().forEach((track) => {
      pc.addTrack(track, stream);
   });
}

// 通过监听track,表示有音频流进来
pc.ontrack = (e) => {
   console.log("track");
   video.srcObject = e.streams[0];
}
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