JavaScript实现WebRTC实时通讯

WebRTC（Web Real-Time Communication）是一种用于在Web浏览器之间实现实时通信的开放式标准协议。其可以将音视频、数据和文本等实时流媒体数据传输至已存在的应用程序和服务，同时还可以直接将其传输至其他Web浏览器中。JavaScript作为WebRTC的一种实现技术，其独特之处在于可以在Web平台下实现实时通讯的功能，并能兼容多种浏览器和操作系统。

WebRTC的优点：

1. 快速实施低时延的实时通讯

WebRTC在传输数据的同时实现实时编解码，使得音视频等实时流媒体数据的传播时间缩短至毫秒级别，大大降低了实时通讯的延迟时间。

2. 提供简单高效易用的API接口

WebRTC提供API接口用于开发者可以快速实现实时通讯的功能，具有友好的编程风格，传输数据的格式和传输速度都能快速定制。

3. 独特的加密方式

WebRTC采用了DTLS-SRTP加密方式，使得通信内容能够安全地传输，有效的防止了信息劫持和截获等网络攻击行为。

4. 兼容性好

WebRTC支持跨平台、跨浏览器等多终端设备进行实时通讯的功能实现，并可以自动适应不同的网络环境和设备。

模块介绍：

WebRTC模块可以分为媒体流媒体协议、SDP协议、NAT和防火墙穿越等模块，下面我将分别进行讲解。

1. 媒体流媒体协议模块

WebRTC实时通讯的核心就是将实时流媒体数据进行传输，因此理解流媒体协议模块对于实时通讯非常重要。

RTP（实时传输协议）：RTP是会话传输协议中的必要组成部分，其主要功能是将音视频数据打包成RTP包后进行传输，并在接收端进行解包，从而提供一定的QoS（服务质量）保证，其工作主要依赖于UDP协议进行传输。

RTCP（RTP控制协议）：RTCP是RTP协议的补充，主要用于控制和监测RTP传输中的各种状态，比如实时带宽占用情况、jitter值、延迟等信息。

STUN（简单遍历UDP协议）：STUN用于解决NAT(Network Address Translation)地址转换问题，实现将NAT网关阻挡的UDP包传输至对端的功能。

ICE（综合连接査)：ICE旨在解决NAT和防火墙等网络地址转换的问题，其工作原理主要是网络针对目标服务器端口进行穷举查找，从而实现物理上的“寻址”，最终能够确定在网络中可用的连接路径。

2. SDP协议模块

SDP是针对媒体流的描述协议，其主要包含了会话协商功能，实现媒体流协商的过程，提供媒体流传输的说明和描述。

具体包括如下几个方面：

· 媒体类型描述及传输格式说明

· IP地址和端口信息描述

· 传输协议描述

· 编解码器描述

3. NAT与防火墙穿越模块

WebRTC的核心工作就是数据传输，其中NAT和防火墙等安全措施会对数据传输造成一定的影响。因此需要通过一定手段实现防火墙和NAT等网络地址转换策略进行穿越实现数据的传输。

WebRTC实时通讯基本流程：

1. 先通过getUserMedia()获取本地的音视频流数据，并进行编解码，同时使用RTCP协议进行传输发送至对端浏览器。

2. 在发生数据传输之前双方通过SDP协议进行媒体流信息的交换，传输描述信息等。

3. 双方都要使用ICE框架进行网络候选路径的探测和交换，并找到对端的外部IP地址。

4. 穿越NAT和防火墙之后，通过Websocket确立双方之间的链接，并建立PeerConnection。

5. 在建立完成后，通过PeerConnection进行媒体流传输，完成实时通讯的过程。

实现WebRTC实时通讯的流程：

1. 首先需要初始化RTCPeerConnection对象用于建立一个对等的连接。

const peerConn = new RTCPeerConnection();

2. 获取本地音视频流数据，通过getUserMedia()方法进行处理。getUserMedia()方法的参数既可以是canvas等其他类型的用户媒体流数据，也可以是本地设备的音视频流。

3. 建立与对端的连接，通过peerConn.createOffer()方法生成一个Offer实例，利用本地SDP协议将Offer实例发送至对端浏览器，使用操作回调函数进行处理。

peerConn.createOffer((offer) => {
peerConn.setLocalDescription(offer);
// 通过Websocket将Offer实例发送给对端
}, (error) => {
console.log(`${new Date()}创建Offer实例发生错误：${error.message}`);
});

4. 对端浏览器接收到Offer实例后，进行处理并返回一个Answer实例，再通过对方媒体协议SDP把Answer实例发送回本地浏览器。

peerConn.setRemoteDescription(answer);

5. 通过peerConn.addIceCandidate(candidate)方法完成网络地址转换，同时使用candidate对象实现NAT和防火墙穿越。

6. 最终通过peerConn.createDataChannel()方法实现通讯数据的传输。

const dataChannel = peerConn.createDataChannel(channelName);
dataChannel.onmessage = handleMessage;

WebRTC的Cross-browser兼容性：

WebRTC的主要跨浏览器兼容性问题表现在一些浏览器不支持部分特性，对于需要实现跨浏览器兼容性的WebRTC应用，需要开发人员根据其兼容性问题进行特殊兼容处理。具体表现如下：

·火狐浏览器不支持WebRTC DSCP（DiffServ Code Points）参数；

· Chrome和Firefox浏览器关于RTCDataChannel的数据通道标准不一致的问题；

·Safari浏览器不支持对于getUserMedia()中的自定义音频通道的处理；

·Edge浏览器对于RTCDataChannel的支持比较有限。

总结：

WebRTC作为一种实现在Web浏览器之间实现实时通信的开放式标准协议，其可以将音视频、数据和文本等实时流媒体数据传输至已存在的应用程序和服务，同时还可以直接将其传输至其他Web浏览器中。利用JavaScript实现WebRTC的实时通讯功能可以帮助开发者快速地创建一个安全、高效、易用的实时通讯应用，并能兼容不同的浏览器和操作系统，从而提升用户的交互体验和业务效率。

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