第六章 ICE概念

基础概念

ICE（交互式连接建立）是 WebRTC（与其他技术一起）用于连接两个对等端的框架，不受网络拓扑结构的限制（通常用于视频或语音聊天）。这个协议让两端能够互相找到对方并建立一个连接，即便它们都使用了网络地址转译（NAT）去跟内网的其他设备共享同一个公网 IP 地址。

请求细节顺序

这个框架的算法是寻找连接两个对等节点的最低延迟路径，通常采用以下顺序寻找：

1. 直接的 UDP 连接（当且仅当在这种情况下，STUN 服务器会被用来查找对等端面向网络的地址）。
2. 直接的 TCP 连接，通过 HTTP 端口
3. 直接的 TCP 连接，通过 HTTPS 端口
4. 间接的连接通过中继器／TURN 服务器（如果直接连接方式失败，例如，如果一个对等端位于阻止穿越 NAT 的防火墙后面）

ICE流程主要包括以下几个步骤

一、连接ICE Server

WebRTC客户端首先需要连接到ICE Server，这可以是STUN（Session Traversal Utilities for NAT）Server或TURN（Traversal Using Relays around NAT）Server。STUN Server用于帮助客户端发现自己的公网地址，而TURN Server则作为中继服务器，当直接连接不可用时，通过TURN Server进行数据传输。

二、创建RTCPeerConnection并设置ICEServer地址

WebRTC客户端通过创建RTCPeerConnection对象来建立与远端的连接。在创建RTCPeerConnection时，需要设置ICEServer地址，这包括STUN Server和/或TURN Server的地址。同时，客户端还需要设置本地的音频和视频轨道（AudioTrack和VideoTrack）。

三、ICE连通性测试

在建立连接之前，WebRTC客户端会进行ICE连通性测试，以确保双方之间的网络连接是可用的。这个过程包括收集候选地址（Candidate）、发送和接收候选地址等步骤。候选地址是客户端通过ICE Server获取的可能用于通信的网络地址。

四、候选地址交换

一旦完成了ICE连通性测试，客户端会将收集到的候选地址通过信令服务器（Signaling Server）发送给对端。对端收到候选地址后，会将其加入到自己的RTCPeerConnection中，以便建立连接。

五、建立连接

当等双方）都来选择拥有最合适的对方的连接候选路径地址。后一旦，连接Web建立RTC成功将开始，尝试双方建立就可以连接。它会根据候选地址的优先级和类型（如Host、STUN、TURN实时音视频通信了。

六、ICE Lite模式

ICE Lite是ICE规范的一个简化版本，适用于公共IP地址上的服务器。在ICE Lite模式下，媒体服务器仅响应传入的STUN绑定请求，并在ICE进程中充当受控实体。这种模式下，媒体服务器不需要主动发起连接请求，而是等待客户端发起连接。ICE Lite模式非常适合用于WebRTC接入服务，因为这类服务通常作为服务程序运行，拥有固定的IP地址（无论是内网还是公网）。

一些主要的特征

ICE找到媒体传输的最短路径

通常情况下，ICE可以帮助你发现本地对等端可能拥有的所有网络IP和端口的组合。这些组合被称为“ICE候选”。

当一个新的会话建立时，这些候选与其他对等端的ICE候选相检查。ICE会寻找提供两个对等端之间路径最短，且安全的ICE候选，然后选择这对候选来发送和接收媒体及数据。这有助于减少延迟，并且当对等端处于同一个网络中时，甚至在全球同一地区内，都会造成很大的不同。

ICE允许我们穿过防火墙和NAT进行工作

关于ICE最酷的事情是当使用STUN和TURN协议时，ICE会帮助定义和创建IP及端口候选，增加了穿过不同的防火墙和NAT设备进行连接的几率。这些协议会找到UDP和TCP端口，即使防火墙被配置为对其他类型的通信进行特别严格的控制，也允许从对等端发送和接收媒体。有些时候，需要把更多的工具加入表格中以确保更快高的成功连接率。如果你所处的是一个合作计算环境，通常就需要TURN。即使这样，如果遇到极为严格的防火墙，即使是ICE和TURN也会遇到困难。

即使通过企业级的防火墙，ICE也可以工作

好的，我知道你现在在想什么……“我在这些极其严格的环境中股工作，那我改怎么办呢？”

确实，在某些环境下，WebRTC不能很好的工作。如果端口被屏蔽了的话，那么它们也会被屏蔽。那么有时候，你需要向友好的企业IT安全团队寻求某些项目和产品的帮助。我们会想到金融机构，比如银行和保险公司，医疗诊所和医院，以及公共部门的政府网络。在这些情况中，我们建议你建立一个端口配置指南，并安排将特定的URL或IP范围列入白名单，然后打开特定的端口以方便进行实时通信。

需要记住的是，即使在使用媒体中继服务（比如TURN）时，通过相连接的对等端之间防火墙的数据仍然是段对端加密的。在极端情况下，可能会出现你需要自定义设置或专用TURN服务器的情况。

我需要知道些什么呢？

ICE框架确实解决了大量的实时数据流量连接问题。但还是由一些缺点，其中最严重的是会增加连接所用的时间。在某些情况下，设置时间中的延迟是不可接受的。当然，根本不能建立是最糟糕的情况，我们必须始终对连接成功和“长于理想连接时间”之间的权衡问题。