WebRTC STUN/TURN

WilliamLuo
457 阅读4分钟

P2P/Server

WebRTC传输基本知识

  • NAT(Network Address Translator)
  • STUN(Simple Traversal of UDP Through NAT)
  • TURN(Traversal Using Relays around NAT)
  • ICE(Interactive Connectivity Establishment)

NAT

作用

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产生原因

  • 由于IPv4的地址不够
  • 出于网络安全

NAT种类

  • 完全锥型NAT(Full Cone NAT)
  • 地址限制锥型NAT(Address Restricted Cone NAT)
  • 端口限制锥型NAT(Port Restricted Cone NAT)
  • 对称型NAT(Symmetric NAT)

NAT穿越原理

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穿越步骤

  • C1,C2向STUN发消息
  • 交换公网IP及端口
  • C->C2,C2->C1,端口猜测

NAT穿越组合

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NAT类型判断

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STUN

  • STUN的目的就是进行NAT穿越
  • STUN是典型的客户端/服务器模式

RFC STUN规范

  • RFC3489/STUN Simple Traversal of UDP Through NAT --UDP
  • RFC5389/STUN Seesion Traversal Utilities for NAT --TCP

协议具体

协议组成具体描述
20字节的STUN header
Body中可以有0个或多个Attribute

STUN Header

  • 2个字节16bit类型
  • 2个字节16bit消息长度，不包括消息头
  • 16个字节128bit食物ID，请求与响应事务ID相同

格式

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STUN Message Type

  • 前两位必须是00，区分复用同一端口时STUN协议
  • 2位用于分类，C0和C1
  • 12位用于定义请求/指示

格式

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C0C1

  • 0b00：表示一个请求
  • 0b01：表示一个指示
  • 0b10：请求成功的响应
  • 0b11：请求失败的响应

消息类型

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大小端模式

  • 大端：数据的高字节保存再内存的低地址中
  • 小端：数据的高字节保存在内存的高地址中
  • 网络字节顺序：采用大端排序方式

Transaction ID

  • 4字节，32位，固定值0x2112A442。判断客户端是否可以识别某些属性。
  • 12字节，96位，标识同一个事物的请求和响应

STUN Message Body

  • 消息头后有0或多个属性
  • 每个属性进行TLV 编码：Type,Length,Value

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TURN

  • 解决对称NAT无法穿越的问题
  • 建立再STUN之上，消息格式使用STUN格式消息
  • TURN Client要求服务端分配一个公共IP和Port用于接收或发送数据

图例 image.png

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TURN发送机制

  • Send和Data
  • Channel

图例

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Snipaste_2022-05-12_10-14-39.png

ICE

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功能

  • 收集所有通路
  • 检测所有通路

ICE Candidate

大概

  • 每个candidate是一个地址
  • 如 a=candidate:...UDP ... 192.169.1.12
  • 每个candidate都包括：协IP、端口和类型

类型

  • 主机候选者
  • 反射候选者
  • 中继候选者

做什么？

收集 Candidate
  • Host Candidate：本机所有IP和指定端口
  • Reflexive Candiate: TURN/STRUN
  • Relay Candiate:TURN
对 Candidate Pair 排序
  • 一方收集到所有 candidate 后，通过信令传给对方
  • 另一方收到 candidate 后，也做收集工作
  • 当双方拿到全部列表后，将 candidate 形成匹配对
连通性检查
  • 对 candidate 进行优先级排序
  • 对每个 candidate 进行发送检测
  • 对每个 candidate 进行接收检测

图示

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SDP

Session Description Protocol 一种信息格式的描述标准，本身不属于传输协议，但是可以被其他传输协议用来交换必要的信息。

例子

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网络协议分析

常用工具

Linux 服务端用 tcpdump

    tcpdump -i eht0 src port 80 -xx -Xs 0 -w test.cap
    -i：指定网卡
    src：指明包的来源
    port：指明端口号
    -xx：抓到包以16进制显示
    -X：ASCII码显示
    -s 0：抓到整个包
    -w：写到文件中

WireShark

  • 逻辑运算

      与：and &&
  或：or ||
  非：not ！

  • 判断语句

      等于： eq ==
  小于：It <
  大于：gt >
  小于等于：le <=
  大于等于：ge >=
  不等于：ne !=

  • 按协议过滤

      stun
  tcp
  udp

  • 按IP 过滤

      ip.dst==192.168.1.2 //ddestionation
  ip.src==192.168.1.2 //source
  ip.addr==192.168.1.2 //address

  • 按port过滤

      tcp.port==8080
  udp.port==3478
  udp.dstport==3478
  udp.srcport==3478

  • 按长度过滤

      udp.length<30
  tcp.length<30
  http.content_length<30

图示

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WebRTC端对端连接

RTCPeerConnection

基本格式

    pc=new RTCPeerConnection([configuration])

方法分类

  • 媒体协商
  • Stream/Track
  • 传输相关方法
  • 统计相关方法
媒体协商过程

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媒体协商方法

  • createOffer

      promise=pc.createOffer([options])

  • createAnswer

      promise=pc.createAnswer([options])

  • setLocalDescription

      promise=pc.setLocalDescription(sessionDescription)

  • setRemoteDescription

      promise=pc.setRemoteDescription(sessionDescription)
Track方法

  • addTrack

      rtpSender=pc.addTrack(track,stream)

  • removeTrack

      pc.removeTrack(rtpSender)
重要事件

  • onnegotiationneeded

  • onicecandidate

端到端连接

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SDP 规范

  • 会话层
  • 媒体层

会话层

  • 名称和目的
  • 存活时间
  • 会话中包括多个媒体信息

媒体信息

  • 媒体格式
  • 传输协议
  • 传输IP和端口
  • 媒体负载类型

SDP格式

  • 由多个=组成
  • 一个会话级描述
  • 多个媒体级描述

SDP结构

  • Session Description

    v=(protocol version)
o=(owner/create and session identifier)
s=(session name)
c=*(conn info -optional if included at session -level)
a=*(zero or more session attribute lines)

  • Time Description

    t=(time the session is active)
r=*(zero or more repeat times)

  • Media Description

    m=(media name and transport address)
c=*(conn info -optional if included at session -level)
b=*(bandwidth information)
a=*(zero or more session attribute lines)

  • 字段含义

     Version 必选
 v=0 SDP的版本号，不包括次版本号
 Session Name 必选
 s=<session name>会话名,s=- 表示忽略会话名
 Origin/Owner 必选
 o=<username><session id><version><network type><addresstype><address>
 Connection Date 可选
 c=<network type><address type><connection address> //c=IN IP4 0.0.0.0
 Media Announcements 必选
 m=<meida><port><transport><fmt/playload type list> //m=audio 1024 UDP/TLS/RTP/SAVPF 111 103...
 Suggested Attribute 可选
 a=<TYPE> a=<TYPE>:<VALUES> //a=framerate:<帧速率>
 rtpmap 可选
 a=rtpmap:<fmt/playload type><encoding name>/<clock rate>[/<encodingparameters>] //a=rtpmap:103 ISAC/16000
 fmtp 可选
 a=fmtp:<format/playload type> parameters //a=fmtp:103 apt=106

WebRTC中的SDP

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WebRTC中的 offer/answer sdp

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  • ulpfec 冗余包
  • nack 重传包

小结

关于WebRTC中的TURN和STUN以及网络传输这一块的内容是比较重要也是比较难的，后期花更多时间去理解实践。

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