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为什么你的WebRTC产品需要TURN服务器

已有 620 阅读此文人 - - NAT穿透 -

作者:LENNART SCHULTE, JÖRG OTT, VARUN SINGH, CHARLOTTA LIUKAS

翻译:刘通

 

端到端通信的一个主要问题是,在许多情况下,这些端点并不在公共互联网中,而是位于网络(和端口)地址转换器(NAT)后面的专用地址空间中。随着互联网从DARPA项目发展成为全球范围的网络,很快就会明白IPv4的232地址空间早晚会用尽。

在20世纪90年代,开发了多种策略来延迟IPv4地址耗尽的时间,其中之一就是NAT的设计。NAT将端点的真实IP地址隐藏于世界其他地方,这使得端点之间建立端到端直接连接变得困难。这就是协助框架—包括 STUNTURN(或使用中继NAT穿越)—派上用场的地方。

平均约有30%的P2P会议有一个端点通过 TURN服务器连接。如果没有 TURN中继服务器的帮助,这些用户将无法进行通信。因此,开发者需要知道 TURN服务器是什么,以及为什么它对WebRTC通话的重要性。

ICESTUN

在讨论 TURN之前,我们需要定义两个缩略词。

ICE是交互式连通性建立(Interactive Connectivity Establishment)的缩写,它定义了一种系统化的方式来寻找两个端点(通过NAT和防火墙)之间可能的通信选项,包括必要时使用中继。

STUN是NAT的会话遍历实体(Session Traversal Utilities for NAT)的缩写。 STUN向请求端点提供其公共IP地址。 STUN是一个相对轻量级的过程,之所以是轻量级是因为一旦 STUN为请求者提供了可公开访问的IP地址,它就不再参与对话了。

当一个端点在NAT后面时,它只能看到它的本地IP地址。通话中的其他端点将无法使用此本地IP地址连接到端点,因为它可能是专用地址,或者防火墙不允许进行访问。在这种情况下,该端点可以要求 STUN服务器提供其公共IP地址。参与者然后使用 ICE过程并尝试使用公共IP地址建立连接,并且如果连接成功建立,则媒体直接在用户之间流动,而没有任何主动中继。处于所有实际的目的, STUN就会退出,然后等待下一次使用。

但是,上述情况只对某些NAT有用。在一些NAT实现中,端口将被转换为其他端口以及它所连接的IP地址。这种情况被称为“对称NAT”。 STUN过程的公共IP地址不足以建立连接,因为端口也需要进行IP地址转换。

这就是为什么 TURN服务器至关重要的原因。

TURN如何工作

turn2

上图简化了 ICE的操作。该图分别描绘了具有两个和一个网络接口的Alice(A)和Bob(B)的节点,它们都支持IPv4和IPv6。

结果是,Alice有四个主机地址(A1,A1v6,A2,A2v6),Bob有两个(B1,B1v6)。 这些地址是它们自己的寻址领域内的地址,即在NAT A和NAT B后面的特定情况下。这些主机地址是从操作系统(1)本地获得的。

为了确定它们的公共领域IP地址,每个节点与 STUN服务器进行交互并分别学习其服务器反射地址:C(A1),C(A2)和D(B1),D(B1v6)以及过程(2)。 TURN中继服务器还可以提供 STUN功能,并向终端提供其(公共)地址之一以中继分组。在这种情况下,节点(B)可以绑定到驻留在 TURN服务器上的中继地址:D,Dv6。另个端点在offer(3)和answer(4)中交换他们的地址,并且一旦这个,两个端点就开始探测(以优先级顺序)以确定哪些地址可以互相访问(5)。一旦找到至少一个可用的地址对,节点就可以开始发送媒体流(6)。

上述过程说明了 TURN服务器如何促成NAT防火墙后的对等端之间的通话。它还充当了中继—在将内容转发给客户端之前,将内容保存并缓存,然后将其发送到客户端的公共IP地址,并将其编目到客户端。 TURN服务器需要合理数量的网络I/O容量才能在参与者之间中继媒体,而服务器的大小通常取决于并发端点的数量。

进行你的 TURN过程

有很多开源的 TURN服务器(比如Coturnrestund)。这些服务器维护良好,非常适合你的服务。或者你可以使用多个 TURN平台即服务(PaaS)提供商中的一个,而不是缩放你自己的服务器(特别是在媒体流量较低时)。

缩放 TURN服务器时主要需要注意发夹问题。当相对靠近的参与者将他们的媒体发送到位于相对较远位置的 TURN服务器时,发夹问题就会发生。例如,德国的两名用户可能会将他们的媒体发送到美国东海岸的 TURN服务器。另一方面,当特定地区的用户群可能较低时,服务器可能发生发夹问题。例如,东南亚的用户可能会被香港货新加坡的服务器转发。

TURN服务器非常重要,每个WebRTC实现都会根据其服务需求和客户所在的位置对 TURN组件提出不同要求。最好的方法是从项目一开始就确保使用稳定、可缩放的 TURN服务器。监控 TURN服务器的使用情况,并尝试在WebRTC流量增加时对使用率的增长进行建模。

 





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