WebRTC實現p2p視頻通話

時間 2019-11-06

標籤 webrtc 實現 p2p 視頻通話欄目硅谷简体版

原文原文鏈接

簡介

目的幫助本身瞭解webrtc 實現端對端通訊

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

  # 訪問 127.0.0.1:3003/test-1.html 演示h5媒體流捕獲
  # 訪問 127.0.0.1:3003/local.html 演示rtc 本地傳輸
  # 訪問 127.0.0.1:3003/p2p.html 演示局域網端對端視屏

what is WebRTC

WebRTC(Web Real-Time Communication) 網頁即時通訊 ，是一個支持網頁瀏覽器進行實時語音、視頻對話的API。
  於2011年6月1日開源並在Google、Mozilla、Opera支持下被歸入萬維網聯盟的W3C推薦標準

閒話：目前主流實時流媒體 實現方式
  RTP :(Real-time Transport Protocol) 創建在 UDP 協議上的一種協議加控制

  HLS（HTTP Live Streamin）蘋果公司實現的基於HTTP的流媒體傳輸協議

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

  WebRTC google 基於RTP協議

WebRTC組成

getUserMedia負責獲取用戶本地的多媒體數據
RTCPeerConnection負責創建P2P鏈接以及傳輸多媒體數據。
RTCDataChannel提供的一個信令通道實現雙向通訊

h5 獲取媒體流

目標：打開攝像頭將媒體流顯示到頁面

MediaDevices 文檔html

navigator.mediaDevices.getUserMedia({
    video: true, // 攝像頭
    audio: true // 麥克風
  }).then(steam => {
    // video標籤的srcObject
    video.srcObject = stream
  }).catch(e => {
    console.log(e)
  })

RTCPeerConnection

RTCPeerConnection api提供了 WebRTC端建立、連接、保持、監控閉鏈接的方法的實現
RTCPeerConnection MDN

webRTC流程

以 A<=>B 建立p2p鏈接爲例
  
  A端：
    1.建立RTCPeerConnection實例：peerA
    2.將本身本地媒體流(音、視頻)加入實例，peerA.addStream
    3.監聽來自遠端傳輸過來的媒體流 peerA.onaddstream
    4.建立[SDP offer]目的是啓動到遠程(此時的遠端也叫候選人)))對等點的新WebRTC鏈接 peerA.createOffer 
    5.經過[信令服務器]將offer傳遞給呼叫方
    6.收到answer後去[stun]服務拿到本身的IP,經過信令服務將其發送給呼叫放

  B端:
    1.收到信令服務的通知 建立RTCPeerConnection peerB，
    2.也須要將本身本地媒體流加入通訊 peerB.addstream
    3.監聽來自遠端傳輸過來的媒體流 peerA.onaddstream
    4.一樣建立[SDP offer] peerA.createAnswer
    5.經過[信令服務器]將Answer傳遞給呼叫方
    6.收到對方IP 一樣去[stun]服務拿到本身的IP 傳遞給對方

    至此完成p2p鏈接 觸發雙發onaddstream事件

信令服務前端

信令服務器：
    webRTC中負責呼叫創建、監控(Supervision)、拆除(Teardown)的系統
  爲何須要：
    webRTC是p2p鏈接，那麼鏈接以前如何得到對方信息，有如何將本身的信息發送給對方，這就須要信令服務

SDPjquery

什麼是SDP
    SDP 徹底是一種會話描述格式 ― 它不屬於傳輸協議
    它只使用不一樣的適當的傳輸協議，包括會話通知協議（SAP）、會話初始協議（SIP）、實時流協議（RTSP）、MIME 擴展協議的電子郵件以及超文本傳輸協議（HTTP）
    SDP協議是基於文本的協議，可擴展性比較強，這樣就使其具備普遍的應用範圍。
  
  WebRTC中SDP
    SDP不支持會話內容或媒體編碼的協商。webrtc中sdp用於媒體信息(編碼解碼信息)的描述，媒體協商這一塊要用RTP來實現

stungit

1.什麼是STUN
    STUN（Session Traversal Utilities for NAT，NAT會話穿越應用程序）是一種網絡協議，它容許位於NAT（或多重NAT）後的客戶端找出本身的公網地址，查出本身位於哪一種類型的NAT以後以及NAT爲某一個本地端口所綁定的Internet端端口。這些信息被用來在兩個同時處於NAT路由器以後的主機之間建立UDP通訊。這種經過穿過路由直接通訊的方式叫穿牆
  
  2.什麼是NAT
    NAT（Network Address Translation，網絡地址轉換)，是1994年提出的。當在專用網內部的一些主機原本已經分配到了本地IP地址，但如今又想和因特網上的主機通訊時，因而乎在路由器上安裝NAT軟件。裝有NAT軟件的路由器叫作NAT路由器，它能夠經過一個全球IP地址。使全部使用本地地址的主機在和外界通訊時，這種經過使用少許的公有IP地址表明較多的私有IP地址的方式，將有助於減緩可用的IP地址空間的枯竭

  3.WebRTC的穿牆
    目前經常使用的針對UDP鏈接的NAT穿透方法主要有：STUN、TURN、ICE、uPnP等。其中ICE方式因爲其結合了STUN和TURN的特色 webrtc是用的就是這個
    google提供的免費地址：https://webrtc.github.io/samples/src/content/peerconnection/trickle-ice/

SHOW THE CODE

前端github

<!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>端對端</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">發送</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">在線用戶</p>
        <ul class="user-list"></ul>
      </div>
      <div class="mask">
        <div class="mask-content">
          <input class="myname" type="text" placeholder="輸入用戶名加入房間">
          <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>
      // 簡單封裝一下
      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("鏈接成功！")
              resolve(socket)
            })
            socket.on("connect_error", e => {
              console.log("鏈接失敗！")
              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('遠端添加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)
        }
        // 獲取本地媒體流
        async  getLocalMedia() {
          let localMedia = await navigator.mediaDevices
            .getUserMedia({ video: { facingMode: "user" }, audio: true })
            .catch(e => {
              console.log(e)
            })
          this.localMedia = localMedia
          return this
        }
        // 設置媒體流到video
        setMediaTo(eleId, media) {
          document.getElementById(eleId).srcObject = media
        }
        // 被叫響應
        called(callingInfo) {
          this.calledHandle && this.calledHandle(callingInfo)
        }
        // 建立RTC
        createLoacalPeer() {
          this.peer = new RTCPeerConnection()
          return this
        }
        // 將媒體流加入通訊
        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
        }
        // 建立 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事件觸發', event.stream);
            cb && cb(event.stream);
          })
          return this
        }
        // 監聽候選加入
        listenerCandidateAdd(cb) {
          this.peer.addEventListener('icecandidate', event => {
            let iceCandidate = event.candidate;
            if (iceCandidate) {
              console.log('發送candidate給遠端');
              cb && cb(iceCandidate);
            }

          })
          return this
        }
        // 檢測ice協商過程
        listenerGatheringstatechange  () {
          this.peer.addEventListener('icegatheringstatechange', e => {
             console.log('ice協商中: ', e.target.iceGatheringState);
          })
          return this
        }
        // 關閉RTC
        closeRTC() {
          // ....
        }
      }
    </script>
    <script>
      $(function () {

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

        // 更新用戶列表視圖
        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'}> 通話</button></li>`
            return temp
          }, ''))
        }
        // 更新消息li表視圖
        function updateMessageList(msg) {
          $('.message-list').append(`<li class=${msg.userId === this.socket.id ? 'left' : 'right'}>${msg.user}: ${msg.content}</li>`)
        }

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

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

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

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

          // 初始本地視頻
          $('.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 })

            })
        })

        //呼叫被拒絕
        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}的視頻通話`)) {
            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>

後端web

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('鏈接加入.', socket.id)

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

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

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

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

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

    socket.on('rejectCall', id => {
      console.log('轉發拒接視頻')
      userRoom.sendTo(id)('callRejected')
    })

    socket.on('disconnect', () => {
      // 斷開刪除
      console.log('鏈接斷開', socket.id)
      userRoom.del(socket.id).sendAllUser('updateUserList', userRoom.list)
    })
  })

  module.exports = socketIO


  // www.js 這就不關鍵了
  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

由於沒有錢買服務器沒試過

coturn 聽說使用它搭建 STUN/TURN 服務很是的方便npm

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

  # 配置
  listening-port=3478        #指定偵聽的端口
  external-ip=39.105.185.198 #指定雲主機的公網IP地址
  user=aaaaaa:bbbbbb         #訪問 stun/turn服務的用戶名和密碼
  realm=stun.xxx.cn          #域名，這個必定要設置
 
  #啓動
  cd /usr/local/coturn/bin
  turnserver -c ../etc/turnserver.conf

  trickle-ice https://webrtc.github.io/samples/src/content/peerconnection/trickle-ice 按裏面的要求輸入 stun/turn 地址、用戶和密碼 
  輸入的信息分別是： 
    STUN or TURN URI 的值爲： turn:stun.xxx.cn
    用戶名爲： aaaaaa
    密碼爲： bbbbbb

STUN參數傳遞

let ice = {"iceServers": [
    {"url": "stun:stun.l.google.com:19302"},  // 無需密碼的
    // TURN 通常須要本身去定義
    {
      'url': 'turn:192.158.29.39:3478?transport=udp',
      'credential': 'JZEOEt2V3Qb0y27GRntt2u2PAYA=', // 密碼
      'username': '28224511:1379330808' // 用戶名
    },
    {
      'url': 'turn:192.158.29.39:3478?transport=tcp',
      'credential': 'JZEOEt2V3Qb0y27GRntt2u2PAYA=',
      'username': '28224511:1379330808'
    }
  ]}
  // 能夠提供多iceServers地址，但RTC追選擇一個進行協商


  // 實例化的是給上參數 RTC會在合適的時候去獲取本地牆後IP
  let pc = new RTCPeerConnection(ice);

  /*
    // 聽說這些免費的地址均可以用
    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
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