rtcpeerconnection原理
引言
WebRTC是一项用于在网络浏览器之间实现实时通信的技术。其中，RTCPeerConnection扮演着核心角，它负责建立和管理浏览器之间的音视频通信。本文将深入探讨RTCPeerConnection的原理和工作机制。
RTCPeerConnection是什么？
RTCPeerConnection是WebRTC API的一部分，它提供了在浏览器之间建立点对点通信的功能。它使用了ICE（Interactive Connectivity Establishment）框架来进行网络协商和防火墙穿越，同时利用STUN（Session Traversal Utilities for NAT）和TURN（Traversal Using Relays around NAT）服务器来实现P2P连接。
RTCPeerConnection的建立过程
建立一个RTCPeerConnection的过程可以分为以下几步：
步骤1：创建一个RTCPeerConnection对象
在JavaScript代码中，我们可以使用RTCPeerConnection构造函数来创建一个RTCPeerConnection对象。例如：
const pc = new RTCPeerConnection();
步骤2：添加媒体轨道
在建立通信之前，需要通过getUserMedia函数获取本地的媒体流，并将其添加到RTCPeerConnection中。例如：
navigator.mediaDevices.getUserMedia({ audio: true, video: true })
.then(stream => {
stream.getTracks().forEach(track => {
pc.addTrack(track, stream);
});
});
步骤3：创建一个数据通道（可选）
除了音视频通信外，RTCPeerConnection还可以创建数据通道用于传输任意的二进制数据。数据通道可以通过createDataChannel方法进行创建。
const dataChannel = pc.createDataChannel('myDataChannel');
步骤4：交换ICE候选者
在WebRTC中，候选者（candidates）是指用于建立P2P连接的网络地址。通信双方需要交换各自的候选者信息，以便建立对等连接。可以通过监听icecandidate事件来获取候选者信息，并通过信令服务器进行交换。
pc.onicecandidate = event => {
if (event.candidate) {
// 发送候选者信息到对方
}
};
步骤5：处理SDP描述
在WebRTC中，Session Description Protocol（SDP）用于描述音视频会话相关的参数。通信双方需要交换各自的SDP描述，以建立音视频通信。我们可以使用createOffer和createAnswer方法来生成SDP描述，并通过信令服务器进行交换。
pc.createOffer()
.then(offer => {
// 设置本地SDP描述
return pc.setLocalDescription(offer);
})
.then(() => {
// 发送本地SDP描述到对方
});
步骤6：处理远程SDP描述
接收到对方的SDP描述后，我们可以通过setRemoteDescription方法设置远程的SDP描述，并根据需要创建相应的媒体轨道和数据通道。
// 接收到对方的SDP描述后
pc.setRemoteDescription(remoteDescription)
.then(() => {
// 创建并添加媒体轨道
pc.addTrack(remoteAudioTrack, remoteStream);
// 创建和设置数据通道
const dataChannel = pc.createDataChannel('myDataChannel');
pc.ondatachannel = event => {
const dataChannel = event.channel;
// 处理数据通道消息
};
})
.then(() => {
// 创建并发送本地SDP描述
return pc.createAnswer();
})
.then(answer => {
return pc.setLocalDescription(answer);
})
.then(() => {
// 发送本地SDP描述到对方
});
步骤7：建立对等连接
通过交换ICE候选者和SDP描述，通信双方可以建立P2P连接。在连接建立后，可以通过媒体轨道进行音视频通信，通过数据通道传输二进制数据。
RTCPeerConnection的底层原理
RTCPeerConnection利用底层的ICE、STUN和TURN协议来实现P2P连接。其中，ICE协议用于网络协商和防火墙穿越，STUN和TURN服务器用于处理NAT和防火墙的限制。
1. ICE协议
ICE是Interactive Connectivity Establishment的缩写，它是一种网络协商协议。ICE主要通过以下步骤来实现P2P连接的建立和网络协商：
1.寻本地和对方的网络接口和IP地址。
2.收集本地的候选者（candidates），包括主机、服务器反射、中继等不同类型的候选者。
3.交换候选者信息，通过信令服务器将本地的候选者信息发送给对方，同时接收对方的候选者信息。
4.使用收集到的候选者信息进行连接尝试，选择可用的网络路径进行通信。
2. STUN服务器
STUN是Session Traversal Utilities for NAT的缩写，它是一种用于NAT穿越的协议。当两个通信方位于不同的NAT后面时，STUN服务器可以帮助它们相互发现并建立连接。通信双方可以通过STUN服务器获取自己的公网IP地址，从而实现两端之间的通信。
3. TURN服务器
TURN是Traversal Using Relays around NAT的缩写，它是一种用于在NAT后面建立P2P连接的技术。当两个通信方无法直接建立连接时，TURN服务器充当中继，转发数据流。通信双方可以通过TURN服务器建立连接，并将原始的数据流通过TURN服务器进行转发。
总结
RTCPeerConnection是WebRTC中实现实时通信的核心组件。它通过ICE协议进行网络协商和穿越防火墙，并利用STUN和TURN服务器实现P2P连接。使用RTCPeerConnection，我们可以在浏览器之间建立音视频通信，并传输任意的二进制数据。了解RTCPeerConnection的原理和工作机制对于理解WebRTC的底层技术是非常重要的。
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