- 原文地址：WebRTC vs WebSockets Tutorial — Web Real-Time Communication
- 原文作者：Requestum
- 译文出自：掘金翻译计划
- 本文永久链接：github.com/xitu/gold-m…
- 译者：DylanXie123
- 校对者：Quincy-Ye、CarlosChen
WebRTC 与 WebSockets 教程 — Web 端的实时通信
实时的点对点信令和媒体传输是大多数交互式 Web 应用程序的重要功能。直接传输技术的使用场景下至简单的文字聊天，上至交互式解决方案。我们邀请了该领域的专家帮助我们分析 WebRTC 与 WebSocket 之间的主要区别，它们的优缺点和基本工作原理。
WebRTC 与 WebSockets — 它们有什么不同？
让我们从 WebRTC 的定义开始。它是一种实时的直接媒体传输技术，最初是一个开源项目，主要目标是为浏览器和移动应用程序提供建立连接的方法。一个连接是通过指示信号和同步信号建立的，这个过程被称为信令。
为了在两个设备之间建立 WebRTC 连接，需要一个信令服务器。它是一个中间件，除了承担建立连接的主要功能外，还最大程度上降低了有价值的信息和机密数据泄露的风险。
WebRTC 规范没有具体说明使用什么方式来传输信令数据：WebSocket，XMLHttpRequest 或者提供其他虚拟传输方法。
什么是 WebSocket 呢？WebRTC 和 WebSocket 都是通信技术。那它们之间的区别呢？WebSocket 是一种计算机通信协议，可以进行通信和数据传输。借助着 Web 通信方案和 WebRTC 技术相结合，现代 Web 应用程序允许您与大量用户实时传输音频和视频内容。
WebSockets 最显着的优势和特性是在单个 TCP 连接 中提供两种通信方法。
WebRTC 与 WebSockets — 核心区别
既然我们已经认识到不能混淆这两个技术概念，就让我们来思考一下两者的主要区别吧。
WebSockets 的核心应用场景是富 Web 应用程序，而 WebRTC 的重点则是实现快速和简单的点对点连接。
- WebSockets 的开发环境为 Java，JMS 和 C++；而 WebRTC 则是 Java 和 HTML；
- WebRTC 更加安全；
- 目前 WebRTC 只被部分浏览器支持，而 WebSockets 几乎与目前所有的浏览器兼容；
- 在可扩展性方面，WebSockets 的每个会话都会有一个对应的服务端，而 WebRTC 则是点对点式的。
我们自己的专家常用 WebSockets 作为最优的连接协议，它的优点包括：
- 实时的数据传输；
- 可交互性；
- 高性能；
- 端到端的软件对话。
然而，该解决方案的许多方面可能与 WebRTC 的功能重合，这就是为什么很容易将它们混淆。
Web Sockets 与 WebRTC 操作之间的区别。
WebRTC 与 WebSockets —— 优点和缺点
WebRTC 的优点
- 无需额外安装软件；
- 使用现代音频（Opus）和视频编解码器（VP8，H.264）进行高质量数据传输；
- 视频或音频质量能在连接过程中根据具体环境进行调整，能抑制回声和噪音；
- 数据的可靠性和安全性 —— 服务器通过 TLS 和 SRTP 协议进行数据加密以保证连接的安全和可靠；
- 提供基于 HTML5 和 JavaScript 的无限制的控制接口；
- 通过 WebSockets 可以使用多种后端技术来实现控制接口；
- 开源软件的特点允许您将 WebRTC 嵌入 Web 应用程序和服务。
如果浏览器支持 WebRTC，则基于 WebRTC 的应用程序在不同的操作系统和版本（台式机或移动设备）下都会有一致的表现。这可以让您节省大量的软件开发资金。
WebRTC 的缺点
这种突破性的网络技术也有其缺点：
- 需要一个视频会议服务器（混合视频和声音）用于音频和视频会议，因为浏览器无法同步两个或多个输入信号流；
- WebRTC 解决方案之间缺乏兼容性，不能调用其他开发者的 WebRTC 应用；
- 您必须购买订阅服务器才能进行音视频的混合的会议。
WebSockets 的优点
WebSockets API 和协议以被 IETF 和 W3C 标准化。我们公司的专家已经验证了这一技术在 Web 端，桌面端和移动端中的可用性。该通信协议的主要优点包括：
- 跨域通信（CORS）—— 它会产生一定的安全风险，但这在复杂功能的项目中是必须的；
- 跨平台兼容性（Web，电脑和移动设备）；
- 在需要服务端的 Web 应用程序或移动应用程序中，能够保持后端到前端的持续连接；
- 短时间的断连不会切断连接；
- 提供了完成异步任务的可能，而不局限于传统 Web 上的请求响应式任务。
WebSockets 的想法源于基于 HTTP 的技术的限制。它是一种点对点协议 —— 必须首先请求从服务端发送到客户端的数据。基于此，WebSockets 允许您发送类似 UDP 的 WebSockets 消息，同时保证了与 TCP 可比的可靠性。
WebSocket 使用 HTTP 作为初始传输机制，但在接收到 HTTP 响应后会保持 TCP 连接，供之后的服务端和客户端之间发送消息使用。
WebSockets 的缺点
交互响应的速度慢。用 WebSocket 发送数据的结果要在 75 秒后才能确认。该协议无法直接得到数据传输的结果。这就是为什么开发人员往往要被迫使用特殊的 ping 以获得快速的响应。
客户端挂断网络。在移动网络中，移动设备经常在外部 IP、NAT 和默认网络之间切换。而这不取决于使用者。发生这种情况的原因是：如果客户端在重新连接到另一个网络时没有关闭连接，则服务端不会获知您地址信息的更改。服务端继续将隐私数据发送到您不再使用的旧 IP。当该 IP 地址被其他用户使用时，信息就会泄露。
WebSockets 的其他安全问题：
- 处理拒绝；
- 可能的隐私数据泄露；
- 客户端-服务端加密等。
为了加强安全性并允许多个用户使用相同的 IP 地址，路由器会隐藏您的 IP 地址并用另一个 IP 地址替换它。
WebRTC 架构
最初，WebRTC 是作为点对点技术开发的。因此，开发的很大一部分集中在客户端设备上。
如今，我们可以定义三种主要的 WebRTC 架构：点对点、多点会议单元和选择性转发单元。在使用过程中，它们各自有各自的特点、优点和缺点。
点对点 WebRTC 架构
意味着在两个浏览器之间直接传输媒体内容。这种架构的主要优点是易于实现及开发成本低，因为它不需要大型内部基础设施。此外，由于不使用中介，接收方之间的安全性得到了保证。
多点会议单元（MCUS）
MCU 架构意味着每个会议用户都向 MCU 发送数据流。该架构对每一个流进行解码，重新调整它们，从所有接收到的流中组合一个新的流，对其进行编码，然后将其发送回用户。
总的来说，MCU 是低带宽网络的一种高效可靠的解决方案。
选择性转发单元
SFU 是最流行的现代方法。在这种架构中，用户将媒体流发送到集中式服务器（SFU），并通过同一服务器接收来自其他用户的流。选择性转发单元 WebRTC 架构适用于 ADSL、移动和有线网络。该架构的主要优点就是它的可扩展性。
2020 年 Websocket 的替代方案
在开发需要实时数据的 Web 应用程序时，公司面临的问题是：如何将数据从服务端传递到客户端？标准方法是通过 WebSockets。那有没有其他的好选择吗？事实上，是有的。
首先，确定您计划使用的提交机制很重要。有两种选择：客户端拉取（浏览器中的网站向服务器请求信息）和服务器推送（服务器向网站发送相关数据）。 在 2020 年，可用的解决方案如下：
- WebSockets（服务端推送）；
- 长/短轮询（客户端拉取）；
- 服务器发送事件（服务端推送）。
我们来看看后两者。
客户端拉取
客户端向服务端请求数据。如果没有此操作，服务端则会在一段时间内处于非活动状态，或者：
- 如果注册了更改，则发送接收到的结果并关闭请求；
- 如果它们不存在，以及服务器长时间处于非活动状态，客户端会收到有关数据不存在的通知。
AJAX 请求通过 HTTP 协议运行：默认情况下，对同一域的请求是多路复用的。但这种机制有很多问题：
- 大量的 HTTP 消息头：由于传输的数据 —— 与发送的的数据量相比，此类消息头的有效负载更少（假设 36 KB 的消息头对应 18 KB 的有效负载）。
- 建立连接：您可以通过对多个请求使用 HTTP 连接来解决此问题。但并不总是能够达到预期的效果，因为请求可能会不同步。
- 停机时间：长轮询请求需要时间，因为服务器需要将结果发送给客户端。如果长时间不活动，代理服务器将关闭连接。
- 多路复用：当响应通过连续的 HTTP/2 连接并行传递时，会发生此事件。这个缺陷不容易修复，因为轮询响应永远无法同步。
服务端推送
与前一个选项相比，主要区别在于您建立一个连接并记录其事件流。而长轮询为每个请求创建一个新连接。
SSE 与 WebSockets 协议只有一个相似之处 —— 它是实时运行的。但是，数据流主要是从服务端端到客户端。该协议是单向的，即客户端不能通过它向服务端发送消息。在移动设备上加载时，此功能会引起轻微延迟（长达一秒）。
服务端推送（SSE）的细节：
- 对于持续连接，无需使用特殊协议 —— 通过标准 HTTP 请求即可完成。多路复用可通过 HTTP/2 协议完成； 2、如果连接断开，EventSource 会自动尝试恢复；
- 在连接中断的情况下，客户端发送接收到的最后一个唯一标识符。这允许服务端确定客户端丢失了多少消息，并在下一次连接时传递丢失的消息。
图源: Blog Stanko
总结
WebRTC 专为高性能媒体传输而设计。 WebRTC Web 应用程序通过服务或传输网络和媒体数据的网络运行。相比之下，WebSocket 用于客户端和服务端之间的通信。
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