WebRTC

引言

WebRTC 简介

WebRTC（Web Real-Time Communication）是一个支持网页和移动端进行实时音视频通信的开源项目，由 Google 发起。它提供了 点对点（Peer-to-Peer）音视频通话、数据通道传输 等功能，无需额外插件即可在浏览器和移动应用中实现实时通信。

WebRTC 的核心组件包括：

• MediaStream / MediaTrack：捕获和管理本地音视频流。
• PeerConnection：实现点对点连接，负责音视频数据的传输和网络穿透。
• DataChannel：支持点对点的数据传输，可用于文件、消息或控制信息。
• ICE / STUN / TURN：实现 NAT 穿透和可靠的连接建立。

WebRTC 的特点：

• 低延迟实时通信（一般延迟在几十毫秒到几百毫秒）
• 开源免费，跨平台支持（Web、Android、iOS）
• 提供强大的加密和安全机制（SRTP、DTLS）

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Android 上使用 WebRTC 的优势

在 Android 平台上使用 WebRTC 开发音视频应用具有以下优势：

1. 跨平台兼容性 WebRTC 提供统一的 API，Android、iOS 和 Web 端可以实现互通。
2. 无需第三方插件 与传统的实时通信方案相比，WebRTC 不依赖外部 SDK 即可完成音视频通信，减少了依赖和安全风险。
3. 高性能与低延迟 Android WebRTC SDK 对音视频采集、编码、传输和渲染进行了优化，可实现流畅的实时通信体验。
4. 灵活的网络支持 内置 ICE、STUN、TURN 支持 NAT 穿透，能够在复杂网络环境下稳定连接。
5. 丰富的功能扩展性 支持多人通话（Mesh/SFU）、数据通道、屏幕共享、视频特效等高级功能，可满足各种业务需求。

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文档目标与适用人群

文档目标： 本指南旨在帮助开发者快速理解并掌握在 Android 平台上使用 WebRTC 开发实时音视频应用的流程，包括：

• 环境搭建与依赖管理
• 基础音视频通话实现
• 信令交互与网络处理

适用人群：

• Android 开发工程师：有一定 Android 开发基础，希望在应用中集成实时音视频功能。
• RTC 技术爱好者：想了解 WebRTC 原理及在移动端的实现方式。
• 产品/架构设计人员：需要评估 WebRTC 在移动端应用中的可行性和优势。

基础概念

PeerConnection

PeerConnection 是 WebRTC 的核心，用于在两个端点之间建立 点对点（P2P）连接，负责音视频数据和数据通道的传输。

主要功能：

• 管理本地和远程的音视频轨道（MediaStream/Track）
• 处理网络连接与 NAT 穿透（ICE、STUN、TURN）
• 发送和接收 SDP 信息（Offer/Answer）
• 支持数据通道（DataChannel）

SDP（Session Description Protocol）

SDP 是 WebRTC 中用于 描述媒体会话信息 的协议，包括媒体格式、编解码器、网络参数等。

主要作用：

• 协商音视频编码格式
• 传递 ICE Candidate 信息
• 在 Offer/Answer 流程中交换连接信息

ICE Candidate

ICE（Interactive Connectivity Establishment）用于 帮助端点穿透 NAT/防火墙建立连接。

概念：

• Candidate：候选网络地址（IP + 端口），可通过 STUN/TURN 获取
• 在 PeerConnection 中，ICE Candidate 会不断收集并发送给对端
• 对端收到 Candidate 后添加到自己的 PeerConnection

理解：统一 STUN 和 TURN，自动选择最佳连接路径，ICE 就是连接策略的“大脑”，让连接尽量 P2P，如果不行才走 TURN。

STUN (Session Traversal Utilities for NAT)

• 作用：帮助客户端获取自己在公网的 IP 和端口。
• 原理：
  1. 客户端向 STUN 服务器发送请求
  2. STUN 服务器返回公网可访问的 IP:port
• 用途：尽量使用 P2P 直连，减少中继服务器负载。

TURN (Traversal Using Relays around NAT)

• 作用：当 P2P 直连失败时，通过中继服务器转发流量。
• 特点：
  • 可靠，但带宽成本高
  • 可以保证复杂 NAT 或防火墙环境下通信
• 注意：通常部署在云服务器，需要足够带宽。

信令

信令（Signaling）是 建立 WebRTC 连接的前置通信机制，用于交换 SDP、ICE Candidate 等信息。

特点：

• WebRTC 本身不定义信令协议，开发者可自由选择实现方式
• 常用方式：WebSocket、HTTP、Socket.IO
• 信令流程一般包括：
  1. 客户端 A 发送 Offer 给信令服务器
  2. 服务器转发给客户端 B
  3. 客户端 B 回复 Answer
  4. 双方交换 ICE Candidate

DataChannel

• WebRTC 不只是音视频，还可以传输任意二进制数据（文件、游戏数据等）
• 特性：
  • P2P 低延迟
  • 类似 TCP/UDP（可选可靠性）