WebRTC（二） NAT 穿越技术

在真实的网络环境中，NAT（网络地址转换）技术随处可见，它是一种把内部私有网络地址（IP地址）转换为合法网络IP地址的技术。这种通过使用少量的公有IP地址代表较多的私有IP地址的方式，不仅在一定程度上能都有效解决IPv4地址短缺的问题，还能通过隐藏主机IP解决一定的安全问题。但是由于需要连接的个人设备大多数都隐藏在各自的内网当中，导致无法直接获取IP地址，无法直接进行P2P的音视频通信。

现在的NAT基本可以总结成4种类型：

• 完全锥型
• IP限制锥型
• 端口限制锥型
• 对称型

为了解决这个问题，实现 NAT 穿越的效果，WebRTC 采用了 ICE 技术框架。ICE 技术框架是参照 RFC5245 建议实现的，它由STUN 服务器、TURN服务器和相应的ICE搜集和连接状态组成，以更有效的方式来建立P2P会话。WebRTC 在ICE技术框架的采用下，客户端无需关心所处网络的位置以及 NAT 类型，即可动态发现最优的传输路径。下面主要介绍一下STUN服务器、TURN服务器以及ICE技的工作流程。

STUN服务器

STUN服务器基于STUN（Session Traversal Utilities for NAT）协议，它可以让位于NAT后的客户端判断出路由器采用的NAT类型，找出自己的公网地址。通过信令服务器将公网地址转发给对端，从而完成候选地址交换，实现P2P直连的效果。但是STUN服务器只能获取完全锥型、IP限制锥型和端口限制锥型NAT的后面的主机地址，并不能获取对称型NAT后面的主机地址，因此ICE技术架构中还需要使用 TURN服务器的支持。

TURN 服务器

TURN 服务器基于TURN（Traversal Using Relays around NAT）协议，用于协助完成STUN服务器无法完成的NAT穿越场景。具体的操作是两端客户端获取TURN服务器的地址，通过TURN服务器进行数据转发，完成间接的P2P直连效果。

ICE技术

ICE技术基于ICE（Interactive Connectivity Establishment）协议，该协议中一共有三种候选地址（优先级依次下降）：

• 主机地址（客户端自身自主获取的地址，用于同一局域网进行连接）
• 反射地址（客户端通过STUN服务器获取的地址，即当前设备的外网地址，告知多端即可在外网直连）
• 中继地址（客户端通过TURN服务器获取的地址，后续用于数据中转）

ICE技术的工作流程简单来说就是客户端尽可能获取不同的候选地址，并使用指定的信令通道进行交换，然后根据候选地址的优先级进行连通性测试，最后选择连接效果最优的候选地址建立连接。（ICE技术框架如下图所示）

ICE技术框架