WebRTC 和 WebP2P - 泷涯零点

从 P2P 说起

传统的 P2P 下载中，一般有两个角色：Tracker 和 Peer。Peer 一般是每个用户，他们之间互相传输数据（既下载又上传），Tracker 则负责收集所有在下载同一资源的用户和他们的进度，让他们互相之间能够 “被发现”，从而能够在复杂的网络环境中建立起连接。

P2P

实现一个 P2P 模式的网络需要做两件事：第一件事是让 Peer 们可以互相发现对方，第二件事是让 Peer 们可以互相建立起连接。第一件事很好办，只要能有一个公共的服务器，不论是 HTTP 协议，还是其他的任何协议（比如 WebSocket）。第二件事需要做 NAT 穿透，在 Web 上就比较难办了。在这之前，大家都使用 Flash 来实现。今天，可以使用 WebRTC 来实现。

WebRTC

很多人对 WebRTC 的印象都停留在 “在线音视频” 的印象中。其实 WebRTC 全称是 Web Real-Time Communications，即 “网页即时通信”。在今天，它也可以用来传输音频、视频以外的信息，例如图片、二进制文件等。

WebRTC 更底层使用到了ICE。一个最基本的 WebRTC 结构一般是由几部分组成：

STUN 服务器
TURN 服务器（可选）
Peers（客户端）

STUN 服务器的工作职责很简单，它用来获取客户端的公开网络信息。例如自己的公网 IP、是否能够被直接访问到等。TURN 则是一个 “增强版” 的 STUN。除了 STUN 本身的识别功能外，它还带有转发功能：如果不能被直接连接，它还同时承担着中继的责任。

另外，WebRTC 还有一个 “信令层”，它并不限制你用什么方式实现，你可以使用 WebSocket，可以使用 XHR…… 它唯一的作用，就是用来告诉其它客户端自己准备好了。

因此，如果两台机器（假设是 A、B）之间需要建立连接，它们一般有这样的流程：（下面就不涉及发送流什么的了，只作为介绍基本流程）

A、B 分别初始化一个 WebRTC。
A 创建了一个 offer，它是一个SDP，然后通过信令服务器发送给 B。
B 取得 A 的 offer，然后创建了一个 answer，通过信令服务器发送给 A。
A 取得 B 的 answer，并通过 STUN 和 native 能力拿到了自己的网络信息，生成一个 Candidate，通过信令服务器发送给 B，表示自己已经准备好了。
B 取得 A 的 Candidate，并同样创建了一个自己的 Candidate，发送给 A。
A 取得 B 的 Candidate，开始正式建立连接（P2P 打洞，如果不通的话就走转发）。

整体流程图如下：

整体流程

其中涉及到几个东西：

Candidate：包含了基本的网络信息，例如自身局域网的 IP、公网 IP、TURN 服务器 IP、STUN 服务器 IP 等。
SDP：包含了一些音视频的相关信息。

在连接正式建立完成之后，就可以互相发送数据了。

P2P CDN

现在市面上有很多利用上述技术进行 CDN 分发的案例了。例如阿里云有PCDN，又拍云有PrismCDN，腾讯云有X-P2P。非常典型的用户就是各大直播、视频平台了。使用 P2P CDN，相对于传统的 CDN 来说成本更低，并且在高并发的情况下体验会更好。以直播分发为例，传统的 CDN 一般是：

将直播流裁剪成很多个片段（长度视平台不同而不同，一般是 5-10s），分发至 CDN 节点
实时更新一个 m3u8 播放列表，将每个片段的 URL 放入其中。
客户端从 CDN 下载片段，拼合到一起进行播放。

使用了 P2P CDN 之后，大体上仍然是这样，但其将片段拆的更细，将一部分内容使用 P2P 的形式分发。例如，原本的直播流有一个 10s 的片段，其大小为 5MB。P2P CDN 将其拆成了 10 个更小的片段，每个片段只有 512KB，我们将其编码为片段 1 - 片段 10。

用户 A、B、C 在同一网络或相近的网络，观看这个直播。
用户 A 从 CDN 下载了片段 1-10。
用户 B 也需要这些片段，于是从 CDN 下载了 2-10，从用户 A 处获得了片段 1。
用户 C 也需要这些，于是从 CDN 下载了 2-9，然后从用户 A 处获得了片段 1、从用户 B 处获得了片段 10。
……

这样下来，可以发现，实际上用户 A 的体验会有一定降低（因为被拆成更多次的请求，导致整体稍慢一些），但是用户 B、用户 C，因为其从更近的地方下载到了部分片段，整体体验反而更佳。对于 CDN 厂商来说，流量成本也有所下降。

以斗鱼为例

举一个实际的例子：斗鱼。斗鱼大规模使用到了 P2P CDN。初步观察其使用到了很多家服务，包括腾讯云、阿里云、聚网优速，以及自建服务（使用了网宿 CDN）。

在观看直播时，其会建立一个类似于trk-xxx-xxx-xxx-xxx.douyucdn.cn的 WebSocket 长连接作为信令。
通过其获取到其他客户端，并与其交换所需要的数据，建立起连接。

有一位群友碰到了上行网络被斗鱼占满的情况。其实理论上不会出现：斗鱼只会将众多片段的一部分进行上传。但如果真的出现了，可以通过屏蔽 P2P 连接的方式，使其降级为传统 CDN。屏蔽方式很简单：屏蔽信令服务或者屏蔽 STUN 服务。其中，腾讯云的 STUN 服务是 IP 地址形式，不太好屏蔽。但是它们的信令不约而同都采用了 WebSocket，反而比较好屏蔽。

举个例子，使用 uBlock 将它们加入黑名单，即可屏蔽掉对应的 WebSocket 连接：

/trk-([0-9\-]+)\.douyucdn\.cn/
||signal.qvb.qcloud.com
||.trk.galaxyclouds.cn