WebRTC实现网页版多人视频聊天室

• 因为产品中要加入网页中网络会议的功能，这几天都在倒腾 WebRTC，现在分享下工作成果。

  话说 WebRTC

  Real Time Communication 简称 RTC，是谷歌若干年前收购的一项技术，后来把这项技术应用到浏览器中并开源出来，而且搞了一套标准提交给W3C，称为WebRTC，官方地址是：http://www.webrtc.org/。WebRTC要求浏览器内置实时传输音视频的功能，并提供一致的API供JS使用。目前实现这套标准的浏览器有：Chrome、FireFox、Opera。微软虽然也在对WebRTC标准的制定做贡献，但仍然没有在任何版本的IE中支持WebRTC，所以，对于IE浏览器，不得不安装Chrome Frame插件来支持WebRTC；对于Safari浏览器，可以使用WebRtc4all这个插件，地址是：https://code.google.com/p/webrtc4all/。

  WebRTC基础

  WebRTC提供了三个API：MediaStream、RTCPeerConnection、RTCDataChannel。 MediaStream 用于获取本地的 音视频流。不同的浏览器名称不一样，但参数一样，谷歌和Opera是navigator.webkitGetUserMedia，火狐是 navigator.mozGetUserMedia。 RTCPeerConnection：和 getUserMedia 一样 谷歌和火狐分别会有webkit、moz前缀。这个对象主要用于两个浏览器之间建立连接以及传输音视频流。 RTCDataChannel 用于两个浏览器之间传输自定义的数据，用这个对象可以实现互发消息，而不用经过服务端的中转。

  WebRTC的实现是建立浏览器之间的直接连接，而不需要其他服务器的中转，即P2P，这就要求彼此之间需要知道对方的外网地址。但大多数计算机都位于NAT之后，只有少部分主机拥有外网地址，这就要求一种方式可以穿透NAT，STUN和TURN就是这样的技术。对于STUN和TURN的详细介绍，可以查看这里（http://www.h3c.com.cn/MiniSite/Technology_Circle/Net_Reptile/The_Five/Home/Catalog/201206/747038_97665_0.htm）。

  WebRTC会使用默认的或程序指定的SUTN服务器，获取指向当前主机的外网地址和端口。谷歌浏览器默认的是谷歌域名下的一个STUN，国内可能不大稳定，于是我找到了这个 stunserver.org/ ，连接速度比较快，据说当年飞信就是使用的这个，应该比较可靠。如果信不过第三方的STUN服务，也可以自己搭建一台，搭建过程也挺简单。

  P2P的建立过程需要依赖服务端中转外网IP及端口、音视频设备配置信息，所以服务端需要使用可以双工通讯的手段，比如WebSocket，来实现信令的中转，称之为信令服务器。

  WebRTC会话的建立详解

  会话的建立主要有两个过程：网络信息的交换、音视频设备信息的交换。以下以 lilei 要和 Lucy 开视频为例描述这两个过程。

  网络信息的交换：

  

   

  lilei首先创建了一个RTCPeerConnection对象，这个对象会自动的去向STUN服务器询问自己的外网IP和端口。然后lilei把自己的网络信息经过信令服务器中转后，发送给lucy。 lucy接收到lilei的网络信息之后，也创建了一个RTCPeerConnection对象，并把lilei发过来的信息通过addIceCandidate添加到对象中。 lucy把自己的网络信息经过信令服务器的中转后，发送给lilei。 lilei接收到信息后，通过RTCPeerConnection对象的addIceCandidate方法保存lucy的网络信息。

  音视频设备信息的交换：

  

   

  lilei通过RTCPeerConnection对象的createOffer方法，获取本地的音视频编码分辨率等信息，通过setLocalDescription添加到RTCPeerConnection中，并把这些信息经过信令服务器中转后发送给lucy。 lucy接收到lilei发过来的信息后，使用RTCPeerConnection对象的setRemoteDescription方法保存。然后通过createAnswer方法获取自己的音视频信息并以同样的手段发送给lilei。 lilei接收到lucy的信 息，调用setRemoteDescription方法保存。

  以上两个过程可以是并发的，并无先后顺序，但必须得等到两个过程都完成后，P2P的连接才真正的建立。一旦连接建立，lilei和lucy就可以直接发送音视频流，而不需要中转。WebRTC在获取本地网络信息的时候，会先尝试STUN，如果失败，则会使用TURN。

  WebRTC + Asp.net Web API 实现视频聊天室

  首先使用WebSocket实现信令服务器部分，在此需要用到微软开发的用于实现WebSocket的dll (http://www.nuget.org/packages/Microsoft.WebSockets/)，以及Json.net。

  用于和客户端交互的会话类代码如下： 
  view sourceprint?

  01.public class Session : WebSocketHandler

  02.{

  03.private static WebSocketCollection sessions = new WebSocketCollection();

  04. 

  05.public String UserId { get; set; }

  06. 

  07.public override void OnOpen()

  08.{

  09.this.UserId = Guid.NewGuid().ToString('N');

  10.var message = new { type = SignalMessageType.Conect, userId = this.UserId };

  11.sessions.Broadcast(Json.Encode(message));

  12. 

  13.sessions.Add(this);

  14.}

  15. 

  16.public override void OnMessage(string msg)

  17.{

  18.var obj = Json.Decode(msg);

  19.var messageType = (SignalMessageType)obj.type;

  20. 

  21.switch (messageType)

  22.{

  23.case SignalMessageType.Offer:

  24.case SignalMessageType.Answer:

  25.case SignalMessageType.IceCandidate:

  26.var session = sessions.Cast<Session>().FirstOrDefault(n => n.UserId == obj.userId);

  27.var message = new { type = messageType, userId = this.UserId, description = obj.description };

  28.session.Send(Json.Encode(message));

  29.break;

  30.}

  31.}

  32.}

  33. 

  34.public enum SignalMessageType

  35.{

  36.Conect,

  37.DisConnect,

  38.Offer,

  39.Answer,

  40.IceCandidate

  41.}
  
  

  WebAPI控制器需要引用命名空间“Microsoft.Web.WebSockets;”代码如下：

  
  
  view sourceprint?

  01.public class SignalServerController : ApiController

  02.{

  03.[HttpGet]

  04.public HttpResponseMessage Connect()

  05.{

  06.var session = new WebRTCDemo.Session();

  07.HttpContext.Current.AcceptWebSocketRequest(session);

  08. 

  09.return new HttpResponseMessage(HttpStatusCode.SwitchingProtocols);

  10.}

  11.}
  JS脚本： 
  view sourceprint?

  001.var RtcConnect = function (_userId, _webSocketHelper) {

  002. 

  003.var config = { iceServers: [{ url: 'stun:stunserver.org' }] };

  004.var peerConnection = null;

  005.var userId = _userId;

  006.var webSocketHelper = _webSocketHelper;

  007. 

  008.var createVideo = function (stream) {

  009.var src = window.webkitURL.createObjectURL(stream);

  010.var video = $('<video />').attr('src', src);

  011.var container = $('<div />').addClass('videoContainer').append(video).appendTo($('body'));

  012. 

  013.video[0].play();

  014.return container;

  015.};

  016. 

  017.var init = function () {

  018. 

  019.window.RTCPeerConnection = window.RTCPeerConnection || window.webkitRTCPeerConnection || window.mozRTCPeerConnection;

  020.peerConnection = window.RTCPeerConnection(config);

  021. 

  022.peerConnection.addEventListener('addstream', function (event) {

  023.createVideo(event.stream);

  024.});

  025.peerConnection.addEventListener('icecandidate', function (event) {

  026.var description = JSON.stringify(event.candidate);

  027.var message = JSON.stringify({ type: 4, userId: userId, description: description });

  028.webSocketHelper.send(message);

  029.});

  030. 

  031.navigator.getMedia = navigator.getUserMedia || navigator.webkitGetUserMedia || navigator.mozGetUserMedia;

  032.var localStream = navigator.getMedia({ video: true, audio: true }, getUserMediaSuccess, getUserMediaFail);

  033.peerConnection.addStream(localStream);

  034. 

  035.};

  036. 

  037.this.connect = function () {

  038.peerConnection.createOffer(function (offer) {

  039.peerConnection.setLocalDescription(offer);

  040. 

  041.var description = JSON.stringify(offer);

  042.var message = JSON.stringify({ type: 2, userId: userId, description: description });

  043.webSocketHelper.send(message);

  044.});

  045. 

  046.};

  047. 

  048.this.acceptOffer = function (offer) {

  049.peerConnection.setRemoteDescription(new RTCSessionDescription(offer));

  050.peerConnection.createAnswer(function (answer) {

  051.peerConnection.setLocalDescription(answer);

  052.var description = JSON.stringify(answer);

  053. 

  054.var message = JSON.stringify({ type: 3, userId: userId, description: description });

  055.webSocketHelper.send(message);

  056.});

  057.};

  058. 

  059.this.acceptAnswer = function (answer) {

  060.peerConnection.setRemoteDescription(new RTCSessionDescription(answer));

  061. 

  062.};

  063. 

  064.this.addIceCandidate = function (candidate) {

  065.peerConnection.addIceCandidate(new RTCIceCandidate(candidate));

  066.};

  067. 

  068.init();

  069. 

  070.};

  071. 

  072.var WebSocketHelper = function (callback) {

  073.var ws = null;

  074.var url = 'ws://' + document.location.host + '/api/Signal/Connect';

  075. 

  076.var init = function () {

  077.ws = new WebSocket(url);

  078.ws.onmessage = onmessage;

  079.ws.onerror = onerror;

  080.ws.onopen = onopen;

  081.};

  082. 

  083.var onmessage = function (message) {

  084.callback(JSON.parse(message.data));

  085.};

  086. 

  087.this.send = function (data) {

  088.ws.send(data);

  089.};

  090. 

  091.init();

  092.};

  093. 

  094.$(function() {

  095. 

  096.var rtcConnects = {};

  097.var webSocketHelper = new WebSocketHelper(function (message) {

  098.var rtcConnect = getOrCreateRtcConnect(message.userId);

  099.switch (message.type) {

  100.case 0: //Conect

  101.rtcConnect.connect();

  102.break;

  103.case 2: //Offer

  104.rtcConnect.acceptOffer(JSON.parse(message.description));

  105.break;

  106.case 3: //Answer

  107.rtcConnect.acceptAnswer(JSON.parse(message.description));

  108.break;

  109.case 4: //IceCandidate

  110.rtcConnect.addIceCandidate(JSON.parse(message.description));

  111.break;

  112.default:

  113.break;

  114.}

  115.});

  116. 

  117.var init = function() {

  118.navigator.getMedia = navigator.getUserMedia || navigator.webkitGetUserMedia || navigator.mozGetUserMedia;

  119.var stream = navigator.getMedia({ video: true, audio: true }, function() {

  120.var src = window.webkitURL.createObjectURL(stream);

  121.var video = $('<video />').attr('src', src);

  122.$('<div />').addClass('videoContainer').append(video).appendTo($('body'));

  123. 

  124.video[0].play();

  125.}, function (error) { console.error(error); });

  126.};

  127. 

  128.var getOrCreateRtcConnect = function (userId) {

  129.var rtcConnect = rtcConnects[userId];

  130.if (typeof (rtcConnect) == 'undefined') {

  131.rtcConnect = new rtcConnect(userId, webSocketHelper);

  132.rtcConnects[userId] = rtcConnect;

  133.}

  134.return rtcConnect;

  135.};

  136.init();

  137.});
   View代码： 
  view sourceprint?

  01.<html>

  02.<head>

  03.<style>

  04..videoContainer { float: left; padding: 10px 0 10px 10px; width: 210px; margin: 5px; }

  05..videoContainer > video { width: 200px; height: 150px; margin-top: 5px; }

  06.</style>

  07.</head>

  08.<body>

  09.</body>

  10.</html>
   编译后部署到IIS上，让同事都来试试，略有激动。

  其他

  如果想部署自己专用的STUN服务器，这里（http://www.stunprotocol.org/）有STUN服务器的完整开源实现，原生是运行在Linux上的，但也提供了cgwin下编译的windwos版本。如何编译、运行等在它的github主页上说的比较清楚：https://github.com/jselbie/stunserver。

  如果觉得自己写那一坨js比较繁琐，这里（http://www.rtcmulticonnection.org/）有一个封装库，简单了解了一下，功能挺强大的。