实时通信的方式——WebRTC

WebRTC (Web Real-Time Communications) 是一项实时通讯技术，它允许网络应用或者站点，在不借助中间媒介的情况下，建立浏览器之间点对点（Peer-to-Peer）的连接，实现视频流和（或）音频流或者其他任意数据的传输。

基于WebRTC实现音视频通话

背景： 随着互联网技术的飞速发展，实时音视频通话已经成为在线教育、远程办公、社交媒体等领域的核心且常用的功能。WebRTC(Web Real-Time Communication)作为一项开放的实时通信标准，为开发者提供了快速构建实时音视频通话系统的能力。在本课程中，我们将从0到1使用 WebRTC构建一个基于P2P 架构的音视频通话的应用案例。

应用场景：

• 点对点视频聊天:如 微信视频 等实时视频通话应用。
• 多人视频会议:企业级多人视频会议系统，如飞书、钉钉、腾讯会议等。
• 在线教育:如腾讯课堂、网易云课堂等。
• 直播:游戏直播、课程直播等。

P2P通信原理

传统通信方式：一个客户端发个消息给服务端，服务端转发给目标客户端

P2P点对点通信：不需要依赖服务器，两个客户端可以直接进行通信，但也并不是完全不需要 不依赖服务器，还需要一个（跟踪服务器 好像是这个名字） 服务器去交换一些元数据。

要实现两个客户端的实时音视频通信 并且这两个客户端可能处于不同的网络环境，使用不同的设备，都需要解决哪些问题？

主要是下面这三个问题：

• 如何发现对方？
• 不同的音视频编码能力如何沟通？
• 如何联系上对方

如何发现对方？

在 P2P 通信的过程中，双方需要交换一些元数据比如媒体信息、网络数据等等信息,我们通常称这一过程叫做”信令(signaling) "。

对应的服务器即“信令服务器(signaling server)"，通常也有人将之称为“房间服务器”，因为它不仅可以交换彼此的媒体信息和网络信息，同样也可以管理房间信息。

比如:

1)通知彼此 who 加入了房间;

2)who 离开了房间

3)告诉第三方房间人数是否已满是否可以加入房间。

为了避免出现冗余，并最大限度地提高与已有技术的兼容性，WebRTC标准并没有规定信令方法和协议。在本课程中会使用websocket来搭建一个信令服务器

不同的音视频编解码能力如何沟通？（媒体协商SDP）

不同浏览器对于音视频的编解码能力是不同的。

比如:以日常生活中的例子来讲，小李会讲汉语和英语，而小王会讲汉语和法语。为了保证双方都可以正确的理解

对方的意思，最简单的办法即取他们都会的语言，也就是汉语来沟通。

在 WebRTC 中:有一个专门的协议，称为 Session Description Protocol(SDP)，可以用于描述上述这类信息。

因此:参与音视频通讯的双方想要了解对方支持的媒体格式，必须要交换SDP 信息。而交换 SDP 的过程，通常称之为 媒体协商 。

如何联系上对方？（网络协商）

其实就是网络协商的过程，即参与音视频实时通信的双方要了解彼此的网络情况，这样才有可能找到一条相互通讯的链路。

理想的网络情况是每个客户端都有自己的私有公网IP 地址，这样的话就可以直接进行点对点连接。实际上呢，出于网络安全和其他原因的考虑，大多数客户端之间都是在某个局域网内（比如说公司内网），需要 网络地址转换(NAT)

在 WebRTC中我们使用 ICE 机制建立网络连接。ICE 协议通过一系列的技术(如 STUN、TURN服务器)帮助通信双方发现和协商可用的公共网络地址，从而实现 NAT 穿越。（通信双方找到能联系上对方的IP地址）

ICE 的工作原理如下:

1.首先，通信双方收集本地网络地址(包括私有地址和公共地址)以及通过STUN和TURN 服务器获取的候选地址。

2.接下来，双方通过信令服务器交换这些候选地址。

3.通信双方使用这些候选地址进行连接测试，确定最佳的可用地址。

4.一旦找到可用的地址，通信双方就可以开始实时音视频通话。

在WebRTC中，网络信息通常用candidate来描述

针对上面三个问题的总结:就是通过 WebRTC 提供的 API 获取各端的媒体信息SDP 以及 网络信息 candidate并通过信令服务器交换，进而建立了两端的连接通道完成实时视频语音通话。

常用的API

音视频采集getUserMedia

const getLocalStream= async =>{const  stream=await navigator.mediaDevices.getUserMedia({//获取音视频流，获取到声音和画面 传入两个参数audio:true,video:true})localVideo.value!.srcObject=stream//进行音视频的播放localVideo.value.play()return stream
}

核心对象RTCPeerConnection

RTCPeerConnection作为创建点对点连接的API，是我们实现音视频实时通信的关键

//核心对象RTCPeerConnection
const peer=new RTCPeerConnection({//构造函数的配置，这里和上面的知识点关联起来（网络协商里面的两个服务）iceServers:[{url:"stun:stun.l.google.com:19302"},//谷歌的公共服务{urls:"turn:***",credential:"***",username:"***",},]
})

主要会用到以下爱几个方法：

媒体协商方法：

通过下面这些方法去生成上面的媒体信息SDP和网络信息candidate

• createOffer
• createAnswer
• setLocalDesccription
• setRemoteDesccription

重要事件：

• onicecandidate
• onaddstream

整个媒体协商过程可以简化为三个步骤对应上述四个媒体协商方法：

1. 呼叫端创建 Offer(createOffer)井将 offer 消息(内容是呼叫端的 SDP 信息)通过 信令服务器 传送给接收端,同时调用 setLocalDesccription 将含有本地JSDP 信息的 Offer 保存起来
2. 接收端收到对端的 Offer 信息后调用 setRemoteDesccription 方法将含有对端 SDP 信息的 Offer 保存起来，并创建 Answer(createAnswer)并将 Answer 消息(内容是接收端的 SDP 信息)通过信令服务器传送给呼叫端
3. 呼叫端收到对端的 Answer 信息后调用 setRemoteDesccription 方法将含有对端 SDP 信息的 Answer 保存起来

交换candidate信息的过程：

经经过上述三个步骤，则完成了 P2P 通信过程中的媒体协商部分，实际上在呼叫端以及接收端调用setLocalDesccription 同时也开始了收集各端自己的网络信息(candidate)，然后各端通过监听事件onicecandidate 收集到各自的 candidate 并通过信令服务器传送给对端，进而打通 P2P 通信的网络通道，并通过监听 onaddstream 事件拿到对方的视频流进而完成了整个视频通话过程。

完整的通信过程图如下：