使用Go和WebRTC data channel实现端到端实时通信(WebRTC相关协议)

源文:使用Go和WebRTC data channel实现端到端实时通信


1. RTC与WebRTC

1.1 实时通信(Real-Time Communication)

实时通信(RTC)是实时发生的任何在线通信。生活中,最常见的采用实时通信方式的例子就是电话:一旦双方接通后,数据便直接从发送方即时发送到接收方,不会存储在前往目的地的途中

而传统的邮件以及互联网电子邮件则并非实时通信,因为在邮件/电邮的场景下,我们发送数据后,对方通常要等待一段时间才能收到数据,同时我们也需要等待一段时间才能收到回复。相信这个反例可以更好地帮助大家理解实时通信的特点。

1.2 WebRTC技术的诞生

显然RTC技术是一种能给人们生活带来极大便捷的技术,尤其是在音视频实时传输方面,但很长时间以来,实时通信技术都十分复杂,还有专利门槛,将实时通信技术与业务结合既非常困难,又十分耗时,并且即便大力投入也未必能取得很好的效果,通常只有大厂才有这个能力实现稍完善的RTC方案和产品。

此外,随着Web技术的兴起、移动互联网时代的到来、4G/5G和宽带技术的蓬勃发展,人们都迫切希望将实时通信技术与Web等技术融合在一起,通过浏览器或智能终端即可快速建立音视频的实时数据通信。

于是2009年谷歌出手了!

  • 2009年,谷歌提出了创建WebRTC的概念,作为Adobe Flash以及无法在浏览器中运行的桌面应用程序的替代方案。
  • 2010年,谷歌收购了大量提供RTC技术授权的公司。
  • 2011年,谷歌开源了WebRTC项目
  • 2011年末,W3C发布第一个WebRTC规范草案。
  • 2013年,谷歌和Mozilla展示了基于WebRTC的异构浏览器之间的视频通话。
  • 2017年,WebRTC进入候选推荐标准(Candidate Recommendation,CR)阶段。
  • 2021年初,WebRTC成为W3C正式推荐标准及IETF标准

1.3 WebRTC简明介绍

WebRTC(Web Real-Time Communication)是一套开源的点对点实时通信技术,最初为Web打造,旨在让Web应用可以直接在浏览器中进行实时的音视频通信和数据交换,而无需安装第三方插件。WebRTC具体体现为一组开源协议、引擎和API。

p2p-rtc-implementation-with-go-and-webrtc-data-channel-2.png


我们看到WebRTC还是蛮复杂的,涉及到多类API、会话/信令管理、音频编解码算法引擎、视频编解码算法引擎、包含多种协议的传输层以及底层音视频捕捉和渲染等。全面掌握WebRTC全技术栈是很困难的,好在上面的架构图将不同领域的开发者的关注点做了标记,大多数开发者关注WebRTC API和Web API即可。并且,随着WebRTC自身的演进,目前WebRTC已经不局限于浏览器,可以应用于其他各种应用程序。在Go社区,最知名的WebRTC类项目莫过于pion了,它提供了纯Go的WebRTC API实现,任何Go应用都可以使用pion的WebRTC API开发点对点实时通信应用。


1.4 WebRTC相关的协议

WebRTC并没有全部另立炉灶从头建立很多新协议,而是复用了很多成熟的网络协议和应用协议,尤其是涉及数据传输的协议。下图是WebRTC中使用的一些重要协议分布图:

p2p-rtc-implementation-with-go-and-webrtc-data-channel-4.png


图改自《WebRTC技术详解》一书

很多协议大家都非常熟悉,比如HTTP、WebSocket、TLS、TCP、UDP等,但也有些协议是大家比较陌生的,如RTP/SRTP、SCTP等,针对这些陌生协议,我们下面简要介绍一下:

1.4.1 RTP(Real-time Transport Protocol,实时传输协议)和SRTP(Secure RTP)

RTP协议支持通过IP网络实时传输音频和视频。RTP常用于流媒体服务的通信系统,例如网络电话、视频电话会议等系统。RTP也是WebRTC使用的最重要的协议之一,在WebRTC中,RTP用于在WebRTC客户端(比如浏览器)之间传输音频和视频媒体(media)数据包。

RTP是专为流媒体的端到端实时传输设计的,更关注信息的实时性,可以避免出现因网络传输丢失数据造成通话质量下降的情况。并且,如上图所示,RTP都是基于UDP构建的,并额外提供抖动补偿、包丢失检测和无序传递检测的功能。

此外,RTP在传递媒体流时会为每个媒体流建立一个会话,即音频和视频流各自使用单独的RTP会话,这样接收端就能有选择性地接收媒体流(音频、视频或音视频)。

基础的RTP没有内置任何安全机制,因此不能保证传输数据的安全性,这样端与端之间通信传输未加密的数据时,都有可能被第三方拦截并窃取。为此,WebRTC规范明确禁止使用未加密的RTP,而是使用安全增强后的SRTP(Secure RTP)。SRTP可以为单播和多播应用程序中的RTP数据提供加密、消息身份验证和完整性以及重放攻击保护等安全功能。

注:对于非音频或视频数据,WebRTC不使用RTP,而是在通信的两端建立一个data channel用于交换任意格式的数据。

1.4.2 SCTP(Stream Control Transmission Protocol,SCTP)

WebRTC的端与端建立连接后,音视频数据的交互由RTP/SRTP协议完成,但非音视频数据,则由两端之间建立的数据通道(data channel)完成。数据通道支持传输字符串、文件、图片等数据。

数据通道API的使用方式与WebSocket非常相似,但是WebSocket运行于TCP之上,而WebRTC数据通道的底层传输使用了DTLS/UDP,具有较高的安全性,上层则是使用SCTP,默认使用可靠且有序的方式进行数据传输。

SCTP是在2000年由IETF的SIGTRAN工作组定义的一个传输层协议。它是面向连接、端到端、全双工、带有流量和拥塞控制的可靠传输协议,本来与TCP和UDP处于同一级别,可以直接运行在IP之上。只是在WebRTC中,它被用在了应用层。

WebRTC充分利用了SCTP的面向消息(非tcp那样的面向流)的、带有拥塞控制算法的可靠传输机制,同时SCTP支持在一个传输通道中关联多个流的特性,这样每个流可以单独处理,甚至可以具有不同的可靠性属性。流与流之间不存在线头阻塞问题。流由流编号标识,可以在一定程度上提供多路复用功能,而无需开多个SCTP连接。

1.4.3 SDP(Session Description Protocol, 会话描述协议)

SDP是一种文本形式的会话描述协议,用于描述多媒体会话的参数。

SDP是WebRTC端与端建立连接过程中必须要使用的协议。WebRTC使用SDP来描述对等连接的两端的媒体特征,包括会话属性、会话活动的时间、会话包含的媒体信息、媒体编/解码器、媒体地址和端口信息以及网络带宽的信息等。

下面是SDP协议内容的一个典型例子(来自https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Glossary/SDP):

v=0
o=alice 2890844526 2890844526 IN IP4 host.anywhere.com
s=
c=IN IP4 host.anywhere.com
t=0 0
m=audio 49170 RTP/AVP 0
a=rtpmap:0 PCMU/8000
m=video 51372 RTP/AVP 31
a=rtpmap:31 H261/90000
m=video 53000 RTP/AVP 32
a=rtpmap:32 MPV/90000 

WebRTC的两个端在使用RTP/SRTP传输音视频数据或使用SCTP传输data channel数据之前,需要先建立连接。建立连接的过程类似于传统电话从拨号、呼叫等待、到接通的过程。这个过程通常会有一个叫信令服务器(signaling server)的中间角色(好比文首配图的人工电话交换机)参与。而SDP在建连过程中起着重要作用,信令服务器会将两端的SDP转发给另一方,直到两端都拥有了自己和对方的会话描述信息(SDP承载),并在媒体交换格式方面达成了一致,这是两端连接成功的前提。

注:SDP不是WebRTC专属的,SDP在很多领域有广泛应用,最常见的就是即时通信(IM)领域。

1.4.4 STUN、TURN和ICE

使用WebRTC进行实时通信的两端通常都位于防火墙或NAT之后的“内网”,只有很少部分主机能够拥有独立的公网IP而直接接入Internet。也就是说,尝试建立连接的双方由于位于NAT网络之中,不能直接使用内网IP地址建立网络连接。WebRTC于是使用“NAT穿透技术(俗称打洞)”来帮助两端建立连接。

STUN就是一种最常见的NAT穿透协议,其全称是“Simple Traversal of UDP Through NATs”,即简单的用UDP穿透NAT。STUN本质上是一种公网地址及端口的发现协议,客户端向STUN服务器发送请求,STUN服务器返回客户端的公网地址及NAT网络信息。这些信息用于构建在ICE打洞时的候选地址,并由信令服务器转发给另一端。

不过STUN无法应对所有NAT网路情形,在对称NAT(映射的外网地址端口号不固定,会随着目的地址的变化而变化)情况下,WebRTC用户无法使用STUN协议建立P2P连接,这种情况就需要借助TURN协议提供的服务进行流量中转。

TURN(Traversal Using Relays around NAT)是一种通过数据转发的方式穿透NAT的,解决了防火墙和对称NAT的问题。TURN支持UDP和TCP协议。

注:使用STUN建立的是P2P的网络模型,网络连接直接建立在通信两端,没有中间服务器介入;而使用TURN建立的是流量中继的网络模型,用户两端都与TURN服务建立连接,用户的网络数据包通过TURN服务进行转发 — 《WebRTC技术详解》

我们看到,TURN与STUN的共同点都是通过修改应用层中的私网地址达到NAT穿透的效果,不同点是TURN是通过两方通讯的“中间人”方式实现穿透。但TURN与其他中继控制协议也有不同,它能够允许一个客户端使用一个中继地址与多个对端连接。

ICE(Interactive Connectivity Establishment, 交互式连接建立)跟STUN和TURN不一样,ICE不是一种协议,而是一个框架(Framework),它整合了STUN和TURN,并利用STUN和TURN服务器来帮助两端建立起连接。

WebRTC的一端通过ICE获得的每个网络信息都会被包装成一个ICE候选者(candidate)。ICE候选者描述了用于建立网络连接的网络信息,包含网络协议、IP地址、端口等。如果设备上有多个IP地址,那么每个IP地址都会对应一个候选。例如设备A上有内网IP地址IP-1,还有公网IP地址IP-2,A通过IP-1可以直接与B进行通信,但是WebRTC不会判断优先使用哪个IP地址,而是同样从两个IP地址收集候选,并将候选信息通过信令服务器转发给另一端。

ICE候选者有多种类型(以基于UDP传输为例),包括host(本机候选)、srflx(映射候选)、relay(中继候选)和prflx(来自对称NAT的映射候选)。类型有优先级次序,其中host优先级最高,relay优先级最低。比如WebRTC收集到了两个候选者,一个是host类型,另一个是srflx类型,那么WebRTC一定会先尝试与host类型的Candidate建立连接,如果不成功,才会使用srflx类型的Candidate。

当两端都得到自己和对方的ICE候选信息后,就会进行ICE候选配对,并最终选出一个用于建立端与端连接的ICE候选者对(pair),最终两端将基于这个候选者对中的网络信息建立了P2P的连接。

有了上面协议这层铺垫后,接下来我们再来看WebRTC建立连接的流程就容易多了。

1.5 WebRTC的建连流程

下面是WebRTC的典型建连流程图:

p2p-rtc-implementation-with-go-and-webrtc-data-channel-5.png


如图所示,WebRTC端到端建立连接的第一步是与信令服务器建立连接并交换SDP信息。

信令服务器通常位于两端都能访问到的公网。当WebRTC一端启动后,它可能不知道要与谁通信,或者仅知道对方的极少的信息(比如一个ID),信令服务器可以帮助参与通信的两端解决这个问题。就像前面说的,你可以将信令服务器看作是电话人工交换机及其操作员,它可以帮助参与通信的两端找到彼此。WebRTC并未将信令服务器以及信令协议标准化,因为信令服务器是“业务相关”的,究竟是建立一对一连接,还是建立群聊,这些由信令服务器的业务来决定。承载信令的协议可以是普通的HTTP,也可以是WebSocket,亦可是像XMPP那样的专用信令协议。

在WebRTC中,主动发起连接的一方会创建offer,并通过信令服务器将offer转发给另一方;另一方收到offer后会创建answer,并同样通过信令服务器转发给发起方。无论是offer,还是answer,都包含了各自的SDP信息。

第二步,当交换SDP后,两端各自发起ICE过程,向STUN/TURN服务器发起请求,获取各自NAT后的公网信息,并形成ICE候选者。

第三步,双方通过信令服务器交换ICE候选者信息

当ICE候选者配对成功后,就来到了第四步,WebRTC两端直接建立连接。连接建立成功后,便可以进行数据传输交换了。

2. WebRTC data channel

上面提到过,WebRTC除了提供了音视频媒体实时通信能力外,还支持可以传输非媒体流数据的数据通道(data channel)

和音视频数据一样,经由WebRTC数据通道进行的数据交换不经过服务器,不受服务器性能及带宽瓶颈的限制,同时减少了数据被拦截的概率。数据通道底层传输使用了DTLS,具有较高的安全性。上层使用SCTP,默认使用可靠且有序的方式进行数据传输。此外,data channel的建连过程与音视频的建连过程也是一致的。

下面我们就来用一个实际的例子展示一下如何使用Go建立基于WebRTC data channel的端到端实时通信。

3. 基于Go和Pion的WebRTC data channel应用示例

通过前面的介绍,我们知道了WebRTC技术栈十分复杂,日常WebRTC应用开发时,我们一般会基于开源的实现进行开发。Go语言在WebRTC开发领域也有比较成熟的开源项目,如Pion。Pion提供了纯Go实现的WebRTC API实现以及WebRTC相关组件实现,使用Pion可以帮助我们快速高效开发WebRTC服务器和客户端应用。

3.1 pion: 纯Go的WebRTC实现

根据pion之父的说法,pion的诞生源于用WebRTC构建东西的挫败感,这种挫败感来源于Google开源的首个webrtc实现libwebrtc,因为将libwebrtc构建和运行起来似乎十分困难。

pion就是根据libwebrtc的教训而设计的,pion给开发者的第一印象就是它十分容易构建和运行起来。这一定程度要归功于pion是用Go编写的,更模块化,也更透明,并且pion之父最初便考虑了将其用在Chromium之外的应用中。

pion是一个纯粹的WebRTC软件的Go集合, 涵盖了WebRTC项目中需要的所有主要元素:

同时,pion项目还为WebRTC开发者贡献了一本非常好的WebRTC资料《WebRTC For The Curious》,很值得一读。另外,pion项目的examples也十分丰富,非常利于初学者快速掌握WebRTC以及如何使用pion开发WebRTC应用。

下面我们就基于pion的webrtc实现项目开发一个基于data channel的端到端实时通信示例。

根据之前对WebRTC建立过程的说明,我们首先需要设计一下这个示例的信令服务器以及信令协议。

3.2 信令服务与协议设计

信令服务器在WebRTC通信中扮演协调者的角色。它传递客户端的媒体参数和连接候选信息。

我们的业务模型是,信令服务器维护一个被动连接的peer集合,这个集合中的peer是在这些peer在启动时通过register信令注册到信令服务器中的,每个peer有一个唯一的ID,我称这个集合为answer peer集合吧。主动连接方(这里称为offer peer)则通过ID去连接answer peer。一旦建立与某个peer的连接后,它们便可以通过建立的data channel全双工的实时通信了。下面是信令服务与offer peer和answer peer的信令交互图:

参照前面提到的WebRTC建连过程,你可以很容易的看懂这个协议设计。

这里我设计了一个Message抽象来表示信令服务可以收发的消息:

//webrtc-data-channel/signaling/proto/proto.go
type Message struct {
    Cmd     int    `json:"command"`
    Payload []byte `json:"payload"` // carry all kinds of request and response
} 

其中的Cmd字段标识Message类型,可选值如下:

//webrtc-data-channel/signaling/proto/proto.go
const (
    // originated from answer peer
    CmdInit = iota + 1
    CmdAnswer
    // originated from answer peer
    CmdOffer
    // from both peer
    CmdCandidate
)
const (
    CmdInitResp = iota + 101 // CmdInit + 100
    CmdAnswerResp
    CmdOfferResp
    CmdCandidateResp
) 

Message既可以承载Request,亦可以承载Response。Message的Payload字段中存放的是Request或Response序列化后的结果。Request和Response结构如下:

//webrtc-data-channel/signaling/proto/proto.go
// Request is one kind of payload for Message
type Request struct {
    SourceID string `json:"source"`
    TargetID string `json:"target"`
    Body     []byte `json:"body"` // carry register, offer, answer, candidate
}
// Request is another payload for Message
type Response struct {
    Code int    `json:"code"`
    Msg  string `json:"msg"`
} 

Request类型的Body中存放的是WebRTC Offer/Answer的SDP以及ICE Candidate序列化后的结果。

此外,在这个示例中,我们使用WebSocket来作为信令协议的载体,便于信令服务器与offer peer/answer peer进行双向通信。

3.3 信令服务器的实现

按照上述设计,我们的信令服务器就是一个websocket的server:

//webrtc-data-channel/signaling/main.go
func main() {
    flag.Parse()
    log.SetFlags(log.Ldate | log.Ltime | log.Lmicroseconds)
    http.HandleFunc("/register", register) // for peerAnswer
    http.HandleFunc("/offer", offer)       // for peerOffer
    log.Fatal(http.ListenAndServe(*addr, nil))
} 

在这个server中我们提供了两个endpoint,一个是/register,供answer peer建立连接使用;另外一个是/offer,供offer peer与信令服务器建连并通信的。

两个endpoint对应的Handler的处理模式也相对一致,都是进入一个event loop中。

//webrtc-data-channel/signaling/main.go
func register(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    c, err := upgrader.Upgrade(w, r, nil) // *websocket.Conn
    if err != nil {
        log.Print("signaling: websocket upgrade error:", err)
        return
    }
    defer c.Close()
    err = answerPeerEventLoop(c, w)
    if err != nil {
        log.Println("signaling: answerPeerEventLoop error:", err)
        return
    }
    log.Println("signaling: answerPeerEventLoop exit")
}
func offer(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    c, err := upgrader.Upgrade(w, r, nil) // *websocket.Conn
    if err != nil {
        log.Print("signaling: websocket upgrade error:", err)
        return
    }
    defer c.Close()
    err = offerPeerEventLoop(c, w)
    if err != nil {
        log.Println("signaling: offerPeerEventLoop error:", err)
        return
    }
    log.Println("signaling: offerPeerEventLoop exit")
} 

注:offer和register这两个Handler都会在单独的goroutine中执行。

offerPeerEventLoop和answerPeerEventLoop的代码都比较长,这里就不贴出来了。这两个函数的代码也都比较模式化,基本处理流程就是读取一个Message,判断Message的Cmd类型,然后根据Cmd类型分别处理,处理的逻辑参见上面信令服务器的信令处理流程:基本上就是转发、转发、转发。

3.4. answer peer的实现

answer peer启动后会建立RTCPeerConnection类型实例,并设置RTCPeerConnection实例的事件处理函数:

  • OnICECandidate

本地收集到ICE候选者信息,处理动作是将这些ICE候选者信息通过信令服务转发到对端。

  • OnConnectionStateChange

当与对端的连接状态发生变化时触发,比如连接建立、连接断开时。处理动作仅为输出相应的日志。

  • OnDataChannel

当与对端的Data Channel创建成功时,处理逻辑是注册DataChannel.OnOpen和DataChannel.OnMessage两个事件处理函数。

完成这些后,answer peer会向上面设计的那样,与信令服务器建立连接,并发送请求到信令服务的/register端点,然后进入event loop。在event loop中负责处理信令服务器转发过来的Offer、Candidate等信息,以及各种信令服务器返回的Response。

当收到Offer时,answer peer会创建Answer并发给信令服务器;当收到Candidate时,会调用AddICECandidate将Candidate信息添加到peerConnection中,供后续配对使用。后续WebRTC连接自动建立后,便可以通过data channel收发数据了。

answer peer的代码较长,大家可以自行到https://github.com/bigwhite/experiments/tree/master/webrtc-data-channel/answer阅读。

注:answer peer的代码改编自pion/webrtc项目pion-to-pion/answer示例

3.5. offer peer的实现

offer peer的实现与answer相似。

offer peer启动后会建立RTCPeerConnection类型实例,并设置RTCPeerConnection实例的事件处理函数:

  • OnICECandidate
  • OnConnectionStateChange
  • DataChannel的OnOpen
  • DataChannel的OnMessage

offer peer会主动创建DataChannel,然后与信令服务器建立连接,并发送请求到信令服务的/offer端点并主动向信令服务器发送Offer,最后进入event loop。在event loop中负责处理信令服务器转发过来的Answer、Candidate等信息,以及各种信令服务器返回的Response。

当收到Answer时,offer peer会将Answer中携带的SDP传给SetRemoteDescription,同时调用SetLocalDescription开启ICE候选者的收集过程;当收到Candidate时,会调用AddICECandidate将Candidate信息添加到peerConnection中,供后续配对使用。后续WebRTC连接自动建立后,便可以通过data channel收发数据了。

offer peer的代码较长,大家可以自行到https://github.com/bigwhite/experiments/tree/master/webrtc-data-channel/offer阅读。

注:offer peer的代码改编自pion/webrtc项目pion-to-pion/offer示例

3.6 运行示例

下面我们来运行一下这个示例。

先来启动信令服务器:

$cd webrtc-data-channel/signaling
$go run main.go 

启动answer peer:

$cd webrtc-data-channel/answer
$go run main.go
2023/09/23 21:24:45.201213 answer: NewPeerConnection ok
2023/09/23 21:24:45.201256 answer: connecting to ws://localhost:18080/register
2023/09/23 21:24:45.203993 answer: recv resp[101]: proto.Response{Code:0, Msg:"ok"} 

这时我们会从信令服务器的输出日志中看到:

2023/09/23 21:24:45.203702 signaling: add answer peer: answer-peer-1 

我们看到,answer peer成功注册到信令服务器中了,其ID为answer-peer-1。

下面我们来启动offer peer,其要连接的target为answer-peer-1:

$cd webrtc-data-channel/offer
$go run main.go -target answer-peer-1
2023/09/23 21:25:26.462845 offer: new peerConnection ok
2023/09/23 21:25:26.462880 offer: create new channel
2023/09/23 21:25:26.462890 offer: connecting to ws://localhost:18080/offer
2023/09/23 21:25:26.464863 offer: create offer
2023/09/23 21:25:26.465131 offer: recv resp[103]: proto.Response{Code:0, Msg:"ok"}
2023/09/23 21:25:26.465957 offer: recv answer(sdp) message from answer-peer-1
2023/09/23 21:25:26.466064 offer: set local desc
2023/09/23 21:25:26.466099 offer: set remote desc
2023/09/23 21:25:26.466201 offer: Peer Connection State has changed: connecting
2023/09/23 21:25:26.466297 offer: recv candidate message from answer-peer-1
2023/09/23 21:25:26.466344 offer: invoke peerConnection.OnICECandidate: webrtc.ICECandidate{statsID:"candidate:KsXlIk2JNeiDqK3l+znsoB3sDwuh1/2x", Foundation:"4104056053", Priority:0x7effffff, Address:"192.168.1.105", Protocol:1, Port:0xc2b1, Typ:1, Component:0x1, RelatedAddress:"", RelatedPort:0x0, TCPType:""}
2023/09/23 21:25:26.466506 offer: recv resp[104]: proto.Response{Code:0, Msg:"ok"}
2023/09/23 21:25:26.468342 offer: Peer Connection State has changed: connected
2023/09/23 21:25:26.469105 offer: Data channel 'data'-'824634439080' open. Random messages will now be sent to any connected DataChannels every 5 seconds
2023/09/23 21:25:26.859774 offer: recv candidate message from answer-peer-1
2023/09/23 21:25:31.469811 offer: Sending 'offer-1013426535'
2023/09/23 21:25:31.470846 offer: Message from DataChannel 'data': 'answer-695102175'
2023/09/23 21:25:36.469653 offer: Sending 'offer-2065047193'
2023/09/23 21:25:36.470495 offer: Message from DataChannel 'data': 'answer-750781464'
2023/09/23 21:25:41.469603 offer: Sending 'offer-153497802'
2023/09/23 21:25:41.469938 offer: Message from DataChannel 'data': 'answer-2102723687'
2023/09/23 21:25:46.469504 offer: Sending 'offer-1287609150'
2023/09/23 21:25:46.470097 offer: Message from DataChannel 'data': 'answer-645051512'
2023/09/23 21:25:51.470078 offer: Sending 'offer-1486812657'
2023/09/23 21:25:51.470572 offer: Message from DataChannel 'data': 'answer-1325372035' 

offer peer的启动引发了“连锁反应”,在信令服务器的帮助下,offer peer与answer peer成功建立了连接,并在打开的Data Channel进行着“定时”的双工实时通信。

信令服务器的输出日志如下:

2023/09/23 21:25:26.465049 signaling: recv request[3] from offer peer
2023/09/23 21:25:26.465070 signaling: send offer resp ok
2023/09/23 21:25:26.465073 signaling: add offer peer:  offer-peer-1
2023/09/23 21:25:26.465085 signaling: forward request[3] to answer peer ok
2023/09/23 21:25:26.465247 signaling: recv offer response from answer peer
2023/09/23 21:25:26.465868 signaling: recv request[2] from answer peer
2023/09/23 21:25:26.465896 signaling: forward request[2] to offer peer[offer-peer-1] ok
2023/09/23 21:25:26.466003 signaling: recv answer response from offer peer
2023/09/23 21:25:26.466218 signaling: recv request[4] from answer peer
2023/09/23 21:25:26.466245 signaling: forward request[4] to offer peer[offer-peer-1] ok
2023/09/23 21:25:26.466363 signaling: recv candidate response from offer peer
2023/09/23 21:25:26.466415 signaling: recv request[4] from offer peer
2023/09/23 21:25:26.466429 signaling: send offer resp ok
2023/09/23 21:25:26.466435 signaling: add offer peer:  offer-peer-1
2023/09/23 21:25:26.466445 signaling: forward request[4] to answer peer ok
2023/09/23 21:25:26.466526 signaling: recv candidate response from answer peer
2023/09/23 21:25:26.859520 signaling: recv request[4] from answer peer
2023/09/23 21:25:26.859609 signaling: forward request[4] to offer peer[offer-peer-1] ok
2023/09/23 21:25:26.859951 signaling: recv candidate response from offer peer 

answer peer的输出日志如下:

2023/09/23 21:25:26.465182 answer: recv offer message from offer-peer-1
2023/09/23 21:25:26.465823 answer: send sdp answer
2023/09/23 21:25:26.465834 answer: Peer Connection State has changed: connecting
2023/09/23 21:25:26.465925 answer: set local desc
2023/09/23 21:25:26.465928 answer: recv resp[102]: proto.Response{Code:0, Msg:"ok"}
2023/09/23 21:25:26.466108 answer: invoke peerConnection.OnICECandidate: 192.168.1.105
2023/09/23 21:25:26.466285 answer: recv resp[104]: proto.Response{Code:0, Msg:"ok"}
2023/09/23 21:25:26.466481 answer: recv candidate message from offer-peer-1
2023/09/23 21:25:26.468475 answer: Peer Connection State has changed: connected
2023/09/23 21:25:26.469002 answer: New DataChannel data 824634440046
2023/09/23 21:25:26.469049 answer: Data channel 'data'-'824634440046' open. Random messages will now be sent to any connected DataChannels every 5 seconds
2023/09/23 21:25:26.859199 answer: invoke peerConnection.OnICECandidate: 175.160.224.151
2023/09/23 21:25:26.859770 answer: recv resp[104]: proto.Response{Code:0, Msg:"ok"}
2023/09/23 21:25:31.470331 answer: Sending 'answer-695102175'
2023/09/23 21:25:31.470366 answer: message from DataChannel 'data': 'offer-1013426535'
2023/09/23 21:25:36.470028 answer: Sending 'answer-750781464'
2023/09/23 21:25:36.470123 answer: message from DataChannel 'data': 'offer-2065047193'
2023/09/23 21:25:41.469624 answer: Sending 'answer-2102723687'
2023/09/23 21:25:41.469978 answer: message from DataChannel 'data': 'offer-153497802'
2023/09/23 21:25:46.469606 answer: Sending 'answer-645051512'
2023/09/23 21:25:46.469883 answer: message from DataChannel 'data': 'offer-1287609150'
2023/09/23 21:25:51.470303 answer: Sending 'answer-1325372035'
2023/09/23 21:25:51.470421 answer: message from DataChannel 'data': 'offer-1486812657' 

这次运行是在本地同一主机下运行的。你也可以将信令服务器搭建在公网主机上,然后将answer peer和offer peer分别放到不同的公有云虚机上,你看看是否依然可以连通!我在阿里云上的测试结果是ok的(信令服务器放在美国)。

注:示例中使用的stun server:74.125.137.127:19302实际上就是stun.l.google.com:19302。

4. 小结

通过本文的讲解和示例,我们看到:基于WebRTC数据通道可以实现低延迟的P2P实时通信。Go语言通过Pion等项目库提供了对开发WebRTC的支持。通过信令服务器协调Offer/Answer模型,可以建立起端到端的数据通道。未来WebRTC数据通道可用于更多像实时协同、远程控制等应用场景。


标签: golang
2023.9.25   /   热度:754   /   分类: golang

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