一、什么是WebRTC

WebRTC(Web Real-Time Communication)即网页实时通信，是一种基于网页的实时通信技术。它允许应用程序在不借助中间媒介的情况下，通过网页浏览器进行音视频、数据等多种形式的通信。

2011年，Google首次提出了WebRTC项目的思想。在此之前，想要建立浏览器之间的音视频通信，需要依赖第三方插件或者应用程序客户端。而WebRTC的出现实现了浏览器对音视频的原生支持。

2013年初，WebRTC草案首次确立，在该草案中分别定义了WebRTC的主要API接口，包括媒体捕获、点对点连接和数据通道，如下图。W3C和IETF两大标准化组织开始推进WebRTC标准化工作。Google、Mozilla、Opera等浏览器厂商积极参与WebRTC标准制定。

如今，WebRTC已被广泛实现在各大浏览器中，包括Chrome、Firefox、Edge等。许多应用也开始基于WebRTC提供视频会议、在线教育、远程医疗等服务。可以说WebRTC已经成为网站和应用实现实时通信功能的首选方案。

WebRTC的出现极大地降低了实时音视频技术的使用门槛。WebRTC相关的一组JavaScript API使得前端开发者可以便捷地在浏览器环境中实现多方音视频通信，这为创业公司和开发者提供了巨大的便利。

简而言之，WebRTC极大地推进了点对点的实时互联网应用的发展。它依托现有的网页技术,解决了过去需要客户端应用程序支持的实时通信难题，使网页浏览器成为音视频通信的新载体。可以预见，WebRTC将继续促进网页技术在实时通信领域的创新应用。

二、WebRTC的组成部分

WebRTC主要由以下几个组成部分:

浏览器API:

WebRTC提供了一系列JavaScript API,使网页可以直接调用用户的摄像头和麦克风,并处理音视频通信相关的编码、解码、传输等功能。主要的API包括:

- getUserMedia:获取用户媒体流的访问权限。通过这个API,Web应用可以请求用户对摄像头和麦克风的控制权。用户授权后,应用可以获取本地音视频流进行处理。

- RTCPeerConnection:建立点对点的连接通道。这个API可以创建网络握手需要的会话描述信息,并发送到信令服务器;进行ICE候选地址收集;打开数据通道等。是建立浏览器间连接的关键。

- RTCDataChannel:支持点对点数据传输。提供了一个低延时、高吞吐量、双向通道,用于节点间直接传输数据。可用于传输文件、文本消息等。

多媒体引擎:

WebRTC内置了强大的音视频引擎,可以对媒体流进行编解码、回声消除、降噪等处理。主要使用的音视频编解码器有:

- OPUS:一个开源的低延迟音频编解码器,用于WebRTC的音频编码。

- G.711:传统的语音编码标准,可保证PSTN互操作性。

- H.264:视频编码领域的通用标准,提供了高效的视频压缩编码。

- VP8:Google开源的视频编解码器,质量高且不需支付专利许可费。现在主要用于WebRTC视频编码。

网络传输:

WebRTC利用ICE、STUN、TURN等技术,实现了浏览器之间的直接点对点连接,解决了NAT穿透问题,实现了高质量的网络传输。

- ICE（Interactive Connectivity Establishment，ICE）:互动连接建立协议,用于连接对等点

- STUN（Session Traversal Utilities for NAT，STUN）:会话遍历工具,用于辅助NAT穿透

- TURN（Traversal Using Relays around NAT，TURN）:遍历服务器,在NAT完全受阻时提供中继功能

标识服务:

WebRTC使用DTLS和SRTP进行了媒体流的加密,保证了通信安全。并利用数字证书对通信用户进行身份标识。

- DTLS :基于UDP的数据报传输层安全协议,提供关键效验机制

- SRTP: 实时传输协议,对RTP报文进行加密

三、WebRTC的优势

WebRTC作为一项创新的浏览器原生技术，与传统的网络实时通信技术相比，具有显著的优势和特色。

1、简化开发，降低Web应用开发门槛

WebRTC是一套浏览器原生的API集合，不依赖任何插件或第三方服务即可使用，开发者可以直接调用简单的JavaScript API实现音视频通话等功能，大大降低了Web端实时音视频应用的开发难度。具体优势包括:

1）浏览器原生支持

WebRTC由浏览器直接提供API，比如getUserMedia、RTCPeerConnection等，开发者不需要安装任何插件或额外组件，直接在支持WebRTC的浏览器上调用这些API就可以开发出视频通话等应用，大大降低了应用的部署门槛。

2）跨平台性好

现代主流浏览器对WebRTC提供良好支持，包括Chrome、Firefox、Edge、Safari等。移动端平台如Android和iOS上的Chrome、Safari等也支持WebRTC。这意味着Web开发者用一套代码就可以实现跨平台支持。

3）开源生态成熟

WebRTC拥有强大的开源社区，存在大量的开发库、示例代码、博客文章和教程。例如WebRTC Samples项目就是一个非常有价值的代码库，开发者可以快速上手WebRTC，在短期内开发出原型应用。

在开发者和使用者角度看，WebRTC无疑大大降低了Web端音视频应用的开发门槛。使用简单、易部署的特点，也使其具备了被快速应用于各类创新服务中的潜力。

2、实时性强，提供多样的数据通道

实时性是WebRTC的一大特色,这为诸如视频通话等场景提供了关键支撑。具体来说:

1）音视频传输质量高

WebRTC使用UDP作为主要传输协议，并配合编解码器、回退机制等技术实现了极低的端到端延迟。使其具备承载高质量视频通话的能力。这是传统Web语音和视频方案难以达到的。

2）数据通道功能

WebRTC不仅支持音视频传输，还提供了可靠的P2P数据通道。开发者可以利用这一通道传递文本消息、文件等任意数据。这进一步拓宽了WebRTC的应用场景。

3）多种编解码器

WebRTC支持多种音视频编解码器,并可根据网络状况进行动态选择,以适应不同网络环境。这确保了在复杂网络中仍能保证通话质量。

WebRTC作为一个面向未来的技术,实时互动性和多通道数据传输是其重要特性。这为Web的音视频通信提升了一个大台阶。

3、安全性高，保护用户隐私

相比传统技术,WebRTC提供了更高的通信安全性和用户隐私保护:

1）强大的媒体流加密

WebRTC使用DTLS-SRTP方案对音视频流进行强加密,抵御窃听和劫持的风险。整个通信过程端到端加密。

2）Identity API验证用户

WebRTC原生提供identity API，用于验证通信双方身份，避免中间人攻击的风险，保护通信安全。

3）点对点传输保护隐私

WebRTC媒体流点对点传输，绕过服务器，不会导致隐私泄露的风险。另外环回设计也避免泄露用户公网IP。

4）获取用户媒体权限控制

通过getUserMedia API访问摄像头和麦克风需要用户明确同意。避免网站恶意获取用户隐私数据。

这些安全机制是WebRTC区别于传统Web音视频技术的重要方面,有助于减轻用户的隐私与安全顾虑。

4、商业化容易，可大幅降低服务成本

相比专有或第三方服务，WebRTC具备更高的商业化潜力:

1）大幅降低服务器成本

WebRTC点对点技术大幅减轻了服务器带宽和计算成本，仅需轻量级的信令服务器即可。这优化了商业部署的成本结构。

2）零额外授权费用

WebRTC全部基于开放标准，没有任何许可或专利费用。这也便于商业化应用和创新。

3）可定制行业解决方案

WebRTC提供的基础功能可用来开发定制的解决方案，针对特定的行业需求或使用场景进行差异化定制。

4）易于集成到现有系统

作为纯粹的前端技术,WebRTC易于与后端系统集成，可内嵌到现有网站或App中，提供增值服务。

综上，WebRTC在商业化部署和创新应用上具有诸多优势。这为Web实时通信在更多垂直领域的应用提供了更多可能性。

5、促进通信服务创新，开拓多样化应用场景

WebRTC不仅改进了传统的视频通话，还可支持许多创新型的产品与服务:

1）支持通信与交互融合的创新服务

丰富的WebRTC API不仅包括媒体流交互，还涉及屏幕共享、设备控制等，可支持诸如AR/VR场景下的实时协作等创新交互模式。

2）结合移动互联网启用新场景

移动是WebRTC的另一个重要应用方向。结合移动互联网技术，WebRTC可支持诸如面向教育、医疗、社交的创新应用。

3）与非Web领域结合，打通更多可能

WebRTC可与物联网、智能家居、智能制造等非Web领域结合，创造崭新的应用场景，如远程设备控制、实时数据可视化等。

4）推动传统行业数字化转型

WebRTC非常适合应用于远程教育、远程医疗等领域，可以帮助这些传统行业实现数字化转型。

作为一个尚处于创新阶段的技术，WebRTC正以其优异的技术特性不断开拓新的应用领域,推动网络服务模式创新,这也将是它快速发展的重要动力。

通过上面的阐述，我们可以看到与早期的网络实时通信技术相比，WebRTC具备了非常出色的技术优势，无论是易用性、安全性和商业应用潜力上都具有质的提升。这使其成为继HTML5之后,推动Web应用模式进一步变革的重要技术。

随着5G时代的到来，实时互动类应用将进一步繁荣，而WebRTC凭借其非凡技术实力，极有可能成为这个应用浪潮中的重要推动力量。值得期待的是，WebRTC与人工智能、区块链等更多前沿技术的结合，也将催生更多令人兴奋的新型网络应用和商业模式。