基于WebRTC的P2P語音視頻通信設計

摘要：P2P是指網絡上雙方直接連接通信，不經過中間服務器中轉的技術。P2P有很多應用，最常見的bittorrent和eDonkey下載就是使用P2P技術。雙人語音視頻通信的場景特別適合采用P2P技術，無需服務器，延遲快，實時性強，安全性也可得到保障。WebRTC是一個開放源碼的語音視頻通信框架，其提供P2P語音視頻通信的基本功能，通過此框架可以方便快速的搭建自己的視頻軟件。本文介紹了基于WebRTC實現的視頻通信技術。

關鍵詞：WebRTC;P2P;語音視頻通信;設計

1.WebRTC技術與主要對象

1.1.MediaDevices設備對象

用來操作音視頻設備的對象，提供高度的抽象化，主要方法為getUserMedia，可以返回一個MediaDevices設備對象，并通過它獲取MediaStream流對象，這是音視頻流的抽象接口。通過給getUserMedia傳入不同參數可以控制打開的具體設備，例如手機前后攝像頭，PC內置mic;外接mic/usb mic;外放喇叭或耳機等等。對于找不到的設備有對應異常對象處理。

1.2.RTCPeerConnection連接對象

RTCPeerConnection連接對象代表一個與遠端設備WebRCT連接的一個對象。WebRTC的底層連接可以基于多個協議，例如UDP或WebSocket，但是這里API已經完全封裝，上層不關心具體連接底層協議。

連接的雙方之間通過交換SDP（Session Description Protocol）來交換獲取對方媒體信息，以確定一個雙方都能接受的多媒體協議。RTCPeerConnection的createOffer與createAnswer方法會返回一個RTCSessionDescriptionInit字典，其中包含了PeerConnection的SDP信息。連接建立后便可以通過此連接傳輸音視頻數據。

RTCPeerConnection連接的建立過程如圖2所示：

1.3.RTCDataChannel數據頻道

RTCDataChannel接口代表了用于點對點數據傳輸的雙向信息通道，它是RTCConnection連接對象的更上層封裝，每一個RTCDataChannel都和一個RTCPeerConnection相結合，但一個連接可以同時含有多個DataChannel，理論上限制最多能有65535個DataChannel，實際情況則取決于瀏覽器和具體設備）。

多個RTCDataChannel實際上復用了一個RTCConnection連接，類似于多路復用的概念，就像馬路劃分多個車道一樣，這樣在一個連接里存在多個通道，語音視頻文本等數據可以分開傳輸，互相影響比較少。

2.應用程序

基于WebRTC構造應用比較簡單，首先需要一個公網服務器提供NAT網絡地址轉換服務。服務端NAT穿透程序有RFC標準方案：ICE，ICE同時支持基于UDP的STUN協議和基于TCP

的TURN協議，并且能根據不同網絡環境而選擇最高效的連接方式。WebRTC中RTCConnection對象完全實現了ICE方案，所以一旦RTCConnection對象建立成功，則表示ICE連接成功。

3.總結

本文介紹了P2P技術和基于此的WebRTC框架，重點分析了WebRTC中的3個重要對象。依靠這些技術，可以方便的建立音視頻通信的軟件，我們提供一個示例構建基于WebRTC的應用程序。

作者簡介：閆新惠（1974-），女（漢），山東省泰安市人，講師，碩士，主要研究方向為計算機網絡技術。