WebRTC实现p2p视频通话

2019年10月20日 117次阅读 来源: 一二三

简介

目的 帮助自己了解webrtc 实现端对端通信

《WebRTC实现p2p视频通话》

  # 使用流程
  git clone https://gitee.com/wjj0720/webrtc.git
  cd ./webRTC
  npm i
  npm run dev

  # 访问 127.0.0.1:3003/test-1.html 演示h5媒体流捕获
  # 访问 127.0.0.1:3003/local.html 演示rtc 本地传输
  # 访问 127.0.0.1:3003/p2p.html 演示局域网端对端视屏

what is WebRTC

  WebRTC(Web Real-Time Communication) 网页即时通信 ，是一个支持网页浏览器进行实时语音、视频对话的API。
  于2011年6月1日开源并在Google、Mozilla、Opera支持下被纳入万维网联盟的W3C推荐标准
  闲话：目前主流实时流媒体 实现方式
  RTP :(Real-time Transport Protocol) 建立在 UDP 协议上的一种协议加控制

  HLS（HTTP Live Streamin）苹果公司实现的基于HTTP的流媒体传输协议

  RTMP（Real Time Messaging Protocol） Adobe公司基于TCP

  WebRTC google 基于RTP协议

WebRTC组成

《WebRTC实现p2p视频通话》

  • getUserMedia负责获取用户本地的多媒体数据
  • RTCPeerConnection负责建立P2P连接以及传输多媒体数据。
  • RTCDataChannel提供的一个信令通道实现双向通信

h5 获取媒体流

目标：打开摄像头将媒体流显示到页面

MediaDevices 文档

  navigator.mediaDevices.getUserMedia({
    video: true, // 摄像头
    audio: true // 麦克风
  }).then(steam => {
    // video标签的srcObject
    video.srcObject = stream
  }).catch(e => {
    console.log(e)
  })

RTCPeerConnection

RTCPeerConnection api提供了 WebRTC端创建、链接、保持、监控闭连接的方法的实现

RTCPeerConnection MDN

  1. webRTC流程

《WebRTC实现p2p视频通话》

  以 A<=>B 创建p2p连接为例
  
  A端：
    1.创建RTCPeerConnection实例：peerA
    2.将自己本地媒体流(音、视频)加入实例，peerA.addStream
    3.监听来自远端传输过来的媒体流 peerA.onaddstream
    4.创建[SDP offer]目的是启动到远程(此时的远端也叫候选人)))对等点的新WebRTC连接 peerA.createOffer 
    5.通过[信令服务器]将offer传递给呼叫方
    6.收到answer后去[stun]服务拿到自己的IP,通过信令服务将其发送给呼叫放

  B端:
    1.收到信令服务的通知 创建RTCPeerConnection peerB，
    2.也需要将自己本地媒体流加入通信 peerB.addstream
    3.监听来自远端传输过来的媒体流 peerA.onaddstream
    4.同样创建[SDP offer] peerA.createAnswer
    5.通过[信令服务器]将Answer传递给呼叫方
    6.收到对方IP 同样去[stun]服务拿到自己的IP 传递给对方

    至此完成p2p连接 触发双发onaddstream事件

  1. 信令服务

      信令服务器：
    webRTC中负责呼叫建立、监控(Supervision)、拆除(Teardown)的系统
  为什么需要：
    webRTC是p2p连接，那么连接之前如何获得对方信息，有如何将自己的信息发送给对方，这就需要信令服务

  2. SDP

      什么是SDP
    SDP 完全是一种会话描述格式 ― 它不属于传输协议
    它只使用不同的适当的传输协议，包括会话通知协议（SAP）、会话初始协议（SIP）、实时流协议（RTSP）、MIME 扩展协议的电子邮件以及超文本传输协议（HTTP）
    SDP协议是基于文本的协议，可扩展性比较强，这样就使其具有广泛的应用范围。
  
  WebRTC中SDP
    SDP不支持会话内容或媒体编码的协商。webrtc中sdp用于媒体信息(编码解码信息)的描述，媒体协商这一块要用RTP来实现

  3. stun

      1.什么是STUN
    STUN（Session Traversal Utilities for NAT，NAT会话穿越应用程序）是一种网络协议，它允许位于NAT（或多重NAT）后的客户端找出自己的公网地址，查出自己位于哪种类型的NAT之后以及NAT为某一个本地端口所绑定的Internet端端口。这些信息被用来在两个同时处于NAT路由器之后的主机之间创建UDP通信。这种通过穿过路由直接通信的方式叫穿墙
  
  2.什么是NAT
    NAT（Network Address Translation，网络地址转换)，是1994年提出的。当在专用网内部的一些主机本来已经分配到了本地IP地址，但现在又想和因特网上的主机通信时，于是乎在路由器上安装NAT软件。装有NAT软件的路由器叫做NAT路由器，它可以通过一个全球IP地址。使所有使用本地地址的主机在和外界通信时，这种通过使用少量的公有IP地址代表较多的私有IP地址的方式，将有助于减缓可用的IP地址空间的枯竭

  3.WebRTC的穿墙
    目前常用的针对UDP连接的NAT穿透方法主要有：STUN、TURN、ICE、uPnP等。其中ICE方式由于其结合了STUN和TURN的特点 webrtc是用的就是这个
    google提供的免费地址：https://webrtc.github.io/samples/src/content/peerconnection/trickle-ice/

SHOW THE CODE

  1. 前端

    <!DOCTYPE html>
  <html lang="zh">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge" />
    <title>端对端</title>
  </head>
  <body>
    <div class="page-container">
      <div class="message-box">
        <ul class="message-list"></ul>
        <div class="send-box">
          <textarea class="send-content"></textarea>
          <button class="sendbtn">发送</button>
        </div>
      </div>
      <div class="user-box">
        <video id="local-video" autoplay class="local-video"></video>
        <video id="remote-video" autoplay class="remote-video"></video>
        <p class="title">在线用户</p>
        <ul class="user-list"></ul>
      </div>
      <div class="mask">
        <div class="mask-content">
          <input class="myname" type="text" placeholder="输入用户名加入房间">
          <button class="add-room">加入</button>
        </div>
      </div>
      <div class="video-box">

      </div>
    </div>
    <script src="/js/jquery.js"></script>
    <script src="/js/socket.io.js"></script>
    <script>
      // 简单封装一下
      class Chat {
        constructor({ calledHandle, host, socketPath, getCallReject } = {}) {
          this.host = host
          this.socketPath = socketPath
          this.socket = null
          this.calledHandle = calledHandle
          this.getCallReject = getCallReject
          this.peer = null
          this.localMedia = null
        }
        async init() {
          this.socket = await this.connentSocket()
          return this
        }
        async connentSocket() {
          if (this.socket) return this.socket
          return new Promise((resolve, reject) => {
            let socket = io(this.host, { path: this.socketPath })
            socket.on("connect", () => {
              console.log("连接成功！")
              resolve(socket)
            })
            socket.on("connect_error", e => {
              console.log("连接失败！")
              throw e
              reject()
            })
            // 呼叫被接受
            socket.on('answer', ({ answer }) => {
              this.peer && this.peer.setRemoteDescription(answer)
            })
            // 被呼叫事件
            socket.on('called', callingInfo => {
              this.called && this.called(callingInfo)
            })
            // 呼叫被拒
            socket.on('callRejected', () => {
              this.getCallReject && this.getCallReject()
            })

            socket.on('iceCandidate', ({ iceCandidate }) => {
              console.log('远端添加iceCandidate');
              this.peer && this.peer.addIceCandidate(new RTCIceCandidate(iceCandidate))
            })

          })
        }
        addEvent(name, cb) {
          if (!this.socket) return
          this.socket.on(name, (data) => {
            cb.call(this, data)
          })
        }
        sendMessage(name, data) {
          if (!this.socket) return
          this.socket.emit(name, data)
        }
        // 获取本地媒体流
        async  getLocalMedia() {
          let localMedia = await navigator.mediaDevices
            .getUserMedia({ video: { facingMode: "user" }, audio: true })
            .catch(e => {
              console.log(e)
            })
          this.localMedia = localMedia
          return this
        }
        // 设置媒体流到video
        setMediaTo(eleId, media) {
          document.getElementById(eleId).srcObject = media
        }
        // 被叫响应
        called(callingInfo) {
          this.calledHandle && this.calledHandle(callingInfo)
        }
        // 创建RTC
        createLoacalPeer() {
          this.peer = new RTCPeerConnection()
          return this
        }
        // 将媒体流加入通信
        addTrack() {
          if (!this.peer || !this.localMedia) return
          //this.localMedia.getTracks().forEach(track => this.peer.addTrack(track, this.localMedia));
          this.peer.addStream(this.localMedia)
          return this
        }
        // 创建 SDP offer
        async createOffer(cb) {
          if (!this.peer) return
          let offer = await this.peer.createOffer({ OfferToReceiveAudio: true, OfferToReceiveVideo: true })
          this.peer.setLocalDescription(offer)
          cb && cb(offer)
          return this
        }
        async createAnswer(offer, cb) {
          if (!this.peer) return
          this.peer.setRemoteDescription(offer)
          let answer = await this.peer.createAnswer({ OfferToReceiveAudio: true, OfferToReceiveVideo: true })
          this.peer.setLocalDescription(answer)
          cb && cb(answer)
          return this

        }
        listenerAddStream(cb) {
          this.peer.addEventListener('addstream', event => {
            console.log('addstream事件触发', event.stream);
            cb && cb(event.stream);
          })
          return this
        }
        // 监听候选加入
        listenerCandidateAdd(cb) {
          this.peer.addEventListener('icecandidate', event => {
            let iceCandidate = event.candidate;
            if (iceCandidate) {
              console.log('发送candidate给远端');
              cb && cb(iceCandidate);
            }

          })
          return this
        }
        // 检测ice协商过程
        listenerGatheringstatechange  () {
          this.peer.addEventListener('icegatheringstatechange', e => {
             console.log('ice协商中: ', e.target.iceGatheringState);
          })
          return this
        }
        // 关闭RTC
        closeRTC() {
          // ....
        }
      }
    </script>
    <script>
      $(function () {

        let chat = new Chat({
          host: 'http://127.0.0.1:3003',
          socketPath: "/websocket",
          calledHandle: calledHandle,
          getCallReject: getCallReject
        })

        // 更新用户列表视图
        function updateUserList(list) {
          $(".user-list").html(list.reduce((temp, li) => {
            temp += `<li class="user-li">${li.name} <button data-calling=${li.calling} data-id=${li.id} class=${li.id === this.socket.id || li.calling ? 'cannot-call' : 'can-call'}> 通话</button></li>`
            return temp
          }, ''))
        }
        // 更新消息li表视图
        function updateMessageList(msg) {
          $('.message-list').append(`<li class=${msg.userId === this.socket.id ? 'left' : 'right'}>${msg.user}: ${msg.content}</li>`)
        }

        // 加入房间
        $('.add-room').on('click', async () => {
          let name = $('.myname').val()
          if (!name) return
          $('.mask').fadeOut()
          await chat.init()
          // 用户加入事件
          chat.addEvent('updateUserList', updateUserList)
          // 消息更新事件
          chat.addEvent('updateMessageList', updateMessageList)

          chat.sendMessage('addUser', { name })

        })
        // 发送消息
        $('.sendbtn').on('click', () => {
          let sendContent = $('.send-content').val()
          if (!sendContent) return
          $('.send-content').val('')
          chat.sendMessage('sendMessage', { content: sendContent })
        })

        // 视屏
        $('.user-list').on('click', '.can-call', async function () {
          // 被叫方信息
          let calledParty = $(this).data()
          if (calledParty.calling) return console.log('对方正在通话');

          // 初始本地视频
          $('.local-video').fadeIn()
          await chat.getLocalMedia()
          chat.setMediaTo('local-video', chat.localMedia)

          chat.createLoacalPeer()
            .listenerGatheringstatechange()
            .addTrack()
            .listenerAddStream(function (stream) {

              $('.remote-video').fadeIn()
              chat.setMediaTo('remote-video', stream)

            })
            .listenerCandidateAdd(function (iceCandidate) {

              chat.sendMessage('iceCandidate', { iceCandidate, id: calledParty.id })

            })
            .createOffer(function (offer) {

              chat.sendMessage('offer', { offer, ...calledParty })

            })
        })

        //呼叫被拒绝
        function getCallReject() {
          chat.closeRTC()
          $('.local-video').fadeIn()
          console.log('呼叫被拒');
        }

        // 被叫
        async function calledHandle(callingInfo) {
          if (!confirm(`是否接受${callingInfo.name}的视频通话`)) {
            chat.sendMessage('rejectCall', callingInfo.id)
            return
          }

          $('.local-video').fadeIn()
          await chat.getLocalMedia()
          chat.setMediaTo('local-video', chat.localMedia)

          chat.createLoacalPeer()
            .listenerGatheringstatechange()
            .addTrack()
            .listenerCandidateAdd(function (iceCandidate) {

              chat.sendMessage('iceCandidate', { iceCandidate, id: callingInfo.id })

            })
            .listenerAddStream(function (stream) {

              $('.remote-video').fadeIn()
              chat.setMediaTo('remote-video', stream)

            })
            .createAnswer(callingInfo.offer, function (answer) {

              chat.sendMessage('answer', { answer, id: callingInfo.id })

            })


        }

      })
    </script>
  </body>
  </html>

  2. 后端

      const SocketIO = require('socket.io')
  const socketIO = new SocketIO({
    path: '/websocket'
  })

  let userRoom = {
    list: [],
    add(user) {
      this.list.push(user)
      return this
    },
    del(id) {
      this.list = this.list.filter(u => u.id !== id)
      return this
    },
    sendAllUser(name, data) {
      this.list.forEach(({ id }) => {
        console.log('>>>>>', id)
        socketIO.to(id).emit(name, data)
      })
      return this
    },
    sendTo(id) {
      return (eventName, data) => {
        socketIO.to(id).emit(eventName, data)
      }
    },
    findName(id) {
      return this.list.find(u => u.id === id).name
    }
  }

  socketIO.on('connection', function(socket) {
    console.log('连接加入.', socket.id)

    socket.on('addUser', function(data) {
      console.log(data.name, '加入房间')
      let user = {
        id: socket.id,
        name: data.name,
        calling: false
      }
      userRoom.add(user).sendAllUser('updateUserList', userRoom.list)
    })

    socket.on('sendMessage', ({ content }) => {
      console.log('转发消息：', content)
      userRoom.sendAllUser('updateMessageList', { userId: socket.id, content, user: userRoom.findName(socket.id) })
    })

    socket.on('iceCandidate', ({ id, iceCandidate }) => {
      console.log('转发信道')
      userRoom.sendTo(id)('iceCandidate', { iceCandidate, id: socket.id })
    })

    socket.on('offer', ({id, offer}) => {
      console.log('转发offer')
      userRoom.sendTo(id)('called', { offer, id: socket.id, name: userRoom.findName(socket.id)})
    })

    socket.on('answer', ({id, answer}) => {
      console.log('接受视频');
      userRoom.sendTo(id)('answer', {answer})
    })

    socket.on('rejectCall', id => {
      console.log('转发拒接视频')
      userRoom.sendTo(id)('callRejected')
    })

    socket.on('disconnect', () => {
      // 断开删除
      console.log('连接断开', socket.id)
      userRoom.del(socket.id).sendAllUser('updateUserList', userRoom.list)
    })
  })

  module.exports = socketIO


  // www.js 这就不关键了
  const http = require('http')
  const app = require('../app')
  const socketIO = require('../socket.js')
  const server = http.createServer(app.callback())
  socketIO.attach(server)
  server.listen(3003, () => {
    console.log('server start on 127.0.0.1:3003')
  })

搭建 STUN/TURN

因为没有钱买服务器 没试过

coturn 据说使用它搭建 STUN/TURN 服务非常的方便

  # 编译
  cd coturn
  ./configure --prefix=/usr/local/coturn
  sudo make -j 4 && make install

  # 配置
  listening-port=3478        #指定侦听的端口
  external-ip=39.105.185.198 #指定云主机的公网IP地址
  user=aaaaaa:bbbbbb         #访问 stun/turn服务的用户名和密码
  realm=stun.xxx.cn          #域名，这个一定要设置
 
  #启动
  cd /usr/local/coturn/bin
  turnserver -c ../etc/turnserver.conf

  trickle-ice https://webrtc.github.io/samples/src/content/peerconnection/trickle-ice 按里面的要求输入 stun/turn 地址、用户和密码 
  输入的信息分别是： 
    STUN or TURN URI 的值为： turn:stun.xxx.cn
    用户名为： aaaaaa
    密码为： bbbbbb

STUN参数传递

  let ice = {"iceServers": [
    {"url": "stun:stun.l.google.com:19302"},  // 无需密码的
    // TURN 一般需要自己去定义
    {
      'url': 'turn:192.158.29.39:3478?transport=udp',
      'credential': 'JZEOEt2V3Qb0y27GRntt2u2PAYA=', // 密码
      'username': '28224511:1379330808' // 用户名
    },
    {
      'url': 'turn:192.158.29.39:3478?transport=tcp',
      'credential': 'JZEOEt2V3Qb0y27GRntt2u2PAYA=',
      'username': '28224511:1379330808'
    }
  ]}
  // 可以提供多iceServers地址，但RTC追选择一个进行协商


  // 实例化的是给上参数 RTC会在合适的时候去获取本地墙后IP
  let pc = new RTCPeerConnection(ice);

  /*
    // 据说这些免费的地址都可以用
    stun:stun1.l.google.com:19302
    stun:stun2.l.google.com:19302
    stun:stun3.l.google.com:19302
    stun:stun4.l.google.com:19302
    stun:23.21.150.121
    stun:stun01.sipphone.com
    stun:stun.ekiga.net
    stun:stun.fwdnet.net
    stun:stun.ideasip.com
    stun:stun.iptel.org
    stun:stun.rixtelecom.se
    stun:stun.schlund.de
    stun:stunserver.org
    stun:stun.softjoys.com
    stun:stun.voiparound.com
    stun:stun.voipbuster.com
    stun:stun.voipstunt.com
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    原文作者：一二三
    原文地址: https://segmentfault.com/a/1190000020741658
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