实时通讯技术 WebRTC 介绍

WebRTC

WebRTC（Web Real-Time Communication）是一个支持网页浏览器进行实时语音对话或视频对话的技术。

历史

  1. 2010年5月，Google以6820万美元收购VoIP软件开发商Global IP Solutions的GIPS引擎，并改为名为“WebRTC”。WebRTC使用GIPS引擎，实现了基于网页的视频会议，并支持722，PCM，ILBC，ISAC等编码，同时使用谷歌自家的VP8视频解码器；同时支持RTP/SRTP传输等。
  2. 2011年，Google开源了libwebRTC，这是WebRTC技术发展的重要里程碑
  3. 2013年，Chrome和Firefox之间实现了首次跨浏览器视频通话，这是WebRTC发展史上的一个重要事件。
  4. 2014年，实现了第一次跨浏览器数据传输，这标志着通过客户端进行实时通信的新趋势。
  5. 2021年1月26日，W3C（万维网联盟）和IETF（互联网工程任务组）宣布WebRTC成为正式标准，这标志着WebRTC技术正式成熟并得到广泛认可。
  6. 到了2021年，WebRTC已经被集成到Chrome、Mozilla Firefox、Opera、Safari、Edge、iOS和Android等主流浏览器和操作系统中，成为日常使用的通信技术之一。
    在这里插入图片描述

支持情况

  1. 桌面PC端
    Microsoft Edge、Google Chrome 23、Mozilla Firefox 22、Opera 18、Safari 11（仍处于开发者预览阶段）
  2. Android端
    Google Chrome 28（从版本29开始默认开启）、Mozilla Firefox 24、Opera Mobile 12
  3. Google Chrome OS
  4. Firefox OS
  5. iOS 11
  6. Blackberry 10 内置浏览器
    Bowser

应用

WebRTC技术的应用非常广泛，它允许在网页浏览器之间进行实时的音视频对话，无需安装任何插件或扩展
在线会议和视频通话：WebRTC 可以用于实现在线会议和视频通话功能，如 Google Meet、Zoom 等。

主要应用场景：

  • 远程教育和在线课堂：WebRTC 可以支持教师和学生之间的实时互动，提供远程教育和在线培训服务。

  • 远程医疗服务：医生可以通过 WebRTC 提供远程医疗咨询和在线心理咨询服务。

  • 客户支持系统：WebRTC 可以集成到客户支持系统中，提供实时的视频和语音支持。

  • 社交网络平台：社交平台可以利用 WebRTC 实现用户间的实时音视频聊天功能，如 QQ、微信、Facebook 等。

  • 直播服务：WebRTC 可以用于实现低延迟的直播服务，如 Facebook Live、Twitch 等。

  • 物联网（IoT）：WebRTC 可以用于实现物联网设备与浏览器之间的实时通信，进行设备控制和状态同步。

  • 在线游戏：WebRTC 可以支持基于浏览器的多人在线游戏，提供实时的音频和视频通信。

  • 文件共享和数据传输：WebRTC 提供了数据通道（RTCDataChannel）API，可以用于文件共享和实时数据传输。

  • 增强现实（AR）和虚拟现实（VR）：WebRTC 可以用于实现 AR 和 VR 应用中的实时通信和数据交换。

  • 云游戏：WebRTC 可以用于云游戏平台，如 Google Stadia，通过浏览器提供低延迟的游戏体验。

  • 远程教育和协作工具：WebRTC 可以用于开发支持实时协作的工具，如共享白板和文档编辑。

相关代码和文档

  • git仓库：https://github.com/webrtc
    在这里插入图片描述
  1. 中文官网：https://webrtc.org/?hl=zh-cn
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  2. 社区：https://www.rtcdeveloper.cn/cn/community/
    在这里插入图片描述

技术介绍

技术特点

WebRTC（Web Real-Time Communication）技术具有多个显著特点，使其成为现代网页实时通信的首选技术之一。

WebRTC的一些关键技术特点：

  • 实时通讯：WebRTC允许在网页浏览器之间进行实时的音视频通信和数据传输，无需任何插件或额外软件。

  • 无需依赖插件：WebRTC技术允许浏览器直接进行实时通信，无需安装第三方插件或软件，降低了用户的使用门槛。

  • 协议栈众多：WebRTC不是单一的协议，而是由多个协议组成的套件，包括媒体、加密、传输层等协议，以及基于JavaScript的API。

  • 点对点连接：WebRTC支持浏览器之间的点对点（P2P）连接，减少了服务器中转的需要，从而降低了通信延迟并提高了效率。

  • NAT穿透技术：WebRTC使用ICE、STUN和TURN等协议来处理NAT（网络地址转换）穿透问题，使得大多数位于NAT后的用户也能实现P2P通信。

  • 端到端加密：WebRTC支持端到端加密，确保了通信内容的安全性和隐私保护。

  • 跨平台兼容性：WebRTC支持多种操作系统和设备，包括桌面和移动平台，提供了广泛的应用范围和一致的用户体验。

  • 网络适应性：WebRTC能够适应不同的网络条件，包括带宽变化和网络延迟，保持通信的稳定性和流畅性。

  • 开放标准和API：WebRTC是一个开放的API标准，由W3C和IETF等组织进行标准化，确保了不同浏览器和平台之间的互操作性。

  • 媒体流协议支持：WebRTC支持RTP/RTCP等媒体流协议，用于音视频数据的实时传输和控制信息的传递。

  • 数据通道：除了音视频传输，WebRTC还提供了数据通道（RTCDataChannel）API，允许在浏览器之间传输任意类型的数据。

  • 安全性和隐私：WebRTC设计了多种安全机制，包括使用DTLS和SRTP等协议来保护数据传输和媒体流的安全性。

  • 易于集成和使用：WebRTC提供了一套标准、优雅的API，使得开发者可以容易地在浏览器中应用，无需复杂的配置或额外的开发工具。

  • 低延迟：WebRTC在不考虑网络链路的情况下，可以将延时降到100-200毫秒左右，这对于需要实时性的应用场景非常重要。

  • 流量优化：WebRTC基于UDP的传输，协议头小，优化了流量使用，特别是在网络不佳的情况下，通过NACK等机制减少了重传包，提高了传输效率。

源码架构组件介绍

  1. 源码目录
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  2. 源码核心组件
组件介绍
API 层WebRTC的API层为开发者提供了接口，允许他们通过编程方式访问WebRTC的功能。这包括用于获取用户媒体、建立连接、发送和接收数据等的Web APIs
MediaStreamMediaStream对象在WebRTC中用于表示音频、视频或数据源。它涉及到音频和视频的捕获、编解码以及传输
RTCPeerConnection这是WebRTC中的核心组件，用于建立和管理浏览器之间的对等连接。它包括连接建立、媒体流的传输、编解码以及网络连接管理等功能
RTCDataChannelRTCDataChannel提供了一个在两个WebRTC对等体之间传输任意数据的通道。它支持建立一个可靠的、全双工的通信通道
信令（Signaling）信令是WebRTC中用于在通信对等方之间交换元数据的部分，以建立和管理连接。它通常依赖于WebSocket、HTTP等协议来进行消息的传输
媒体引擎（Media Engine）媒体引擎负责处理音频、视频和数据流的捕获、编码、传输和解码。WebRTC使用特定的编解码器，如VP8/VP9视频编码器和Opus音频编码器
网络传输（Network Transport）网络传输层负责建立和管理通信连接，包括TCP和UDP的实现。WebRTC使用STUN和TURN服务器进行网络地址转换和媒体转发
音频处理（Audio Processing）处理音频流的模块，包括噪声抑制、回声消除等功能
浏览器引擎浏览器引擎负责处理WebRTC的实现，包括音视频捕获、媒体处理和网络传输。它通常包括浏览器提供的接口和库，如Web Audio API、WebRTC Media Engine等
ICE框架交互式连接建立（ICE）框架用于连接管理，通过收集候选网络地址并交换SDP描述信息来建立连接
  1. 原理整体框架

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参考

  • https://zh.wikipedia.org/wiki/WebRTC

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