WebRTC - 信令

WebRTC - 构建一个基本的信令服务器

WebRTC 本身并没有定义对等端如何发现彼此或交换控制消息（例如 SDP offer/answer 和 ICE candidate）。这个过程称为“信令”（Signaling），开发者必须实现自己的信令机制。在本章中，我们将使用 Node.js 和 WebSockets 构建一个基本的信令服务器。

信令的作用

在建立直接的对等端（Peer-to-Peer）WebRTC 连接之前，对等端需要交换信息：

**会话控制消息：**用于发起、管理或终止呼叫（例如，用户 A 想呼叫用户 B）。
**会话描述协议（SDP）Offer/Answer：**用于协商媒体能力（编解码器、分辨率等）。
**ICE Candidate：**网络信息（IP 地址、端口），帮助对等端找到最佳连接路径。

典型的信令流程可能如下所示：

用户 A 和用户 B 连接到信令服务器。
用户 A 决定呼叫用户 B。用户 A 创建一个 SDP offer。
用户 A 通过信令服务器将 offer 发送给用户 B。
用户 B 收到 offer 并创建一个 SDP answer。
用户 B 通过信令服务器将 answer 发送回用户 A。
在此过程中，用户 A 和用户 B 也都会发现 ICE candidate 并通过信令服务器交换它们。
一旦 offer/answer 和 ICE candidate 交换完成，就会尝试建立直接的对等连接。

这只是一个例子；信令逻辑的具体实现可以有很大差异。WebSockets 因其双向、低延迟的通信能力而成为信令的常用选择。

使用 Node.js 和 `ws` 构建服务器

我们的服务器将允许用户使用用户名“登录”，然后促进他们之间 WebRTC 消息的交换。下面的图概念性地说明了消息流：用户 A 和用户 B 都连接到信令服务器。用户 A 向服务器发送给用户 B 的 offer。服务器将此 offer 转发给用户 B。用户 B 生成一个 answer 并通过服务器发送给用户 A。ICE candidate 也以类似方式交换。此过程持续进行，直到建立对等连接或失败。

首先，确保你已安装 Node.js 和 ws 库（在你的项目目录中运行 npm install ws）。创建一个名为 server.js 的文件：

const WebSocket = require('ws');

// Create a WebSocket server on port 9090
const wss = new WebSocket.Server({ port: 9090 });

// Store connected users: { username: WebSocketConnection }
const users = {};

console.log('Signaling server started on ws://localhost:9090');

wss.on('connection', (connection) => {
    console.log('User connected');

    connection.on('message', (message) => {
        let data;
        try {
            data = JSON.parse(message);
        } catch (e) {
            console.log('Invalid JSON received:', message);
            data = {};
        }

        console.log('Received message:', data);

        switch (data.type) {
            case 'login':
                handleLogin(connection, data);
                break;
            case 'offer':
            case 'answer':
            case 'candidate':
                handleWebRTCMsg(connection, data);
                break;
            case 'leave':
                handleLeave(connection);
                break;
            default:
                sendTo(connection, {
                    type: 'error',
                    message: 'Command not found: ' + data.type
                });
                break;
        }
    });

    connection.on('close', () => {
        handleDisconnect(connection);
    });

    connection.on('error', (error) => {
        console.error('Connection error for user:', connection.name, error);
        handleDisconnect(connection); // Treat errors as disconnections for cleanup
    });

    // Send a welcome message (optional)
    // sendTo(connection, { type: 'info', message: 'Connected to signaling server' });
});

function sendTo(conn, message) {
    try {
      conn.send(JSON.stringify(message));
    } catch (error) {
      console.error('Failed to send message to', conn.name, ':', error);
    }
}

function handleLogin(connection, data) {
    if (users[data.name]) {
        sendTo(connection, { type: 'login', success: false, message: 'Username already taken' });
    } else {
        users[data.name] = connection;
        connection.name = data.name;
        console.log('User logged in:', data.name);
        sendTo(connection, { type: 'login', success: true });
    }
}

function handleWebRTCMsg(connection, data) {
    const targetUser = data.name; // The recipient of the WebRTC message
    const targetConnection = users[targetUser];

    if (targetConnection) {
        // Add sender's name to the message for the recipient
        const outgoingMessage = { ...data, sender: connection.name };
        delete outgoingMessage.name; // Remove target name, as it's now the recipient

        // If it's an offer or answer, store the other party's name for potential leave/disconnect handling
        if (data.type === 'offer' || data.type === 'answer') {
            connection.otherName = targetUser;
            targetConnection.otherName = connection.name;
        }

        console.log(`Forwarding ${data.type} from ${connection.name} to ${targetUser}`);
        sendTo(targetConnection, outgoingMessage);
    } else {
        console.log(`User ${targetUser} not found for ${data.type} from ${connection.name}`);
        sendTo(connection, {
            type: 'error',
            message: `User ${targetUser} not found.`
        });
    }
}

function handleLeave(connection) {
    console.log('User leaving:', connection.name, '; notifying other party:', connection.otherName);
    if (connection.otherName) {
        const otherUserConnection = users[connection.otherName];
        if (otherUserConnection) {
            otherUserConnection.otherName = null; // Clear their otherName reference
            sendTo(otherUserConnection, { type: 'leave', sender: connection.name });
        }
    }
    connection.otherName = null; // Clear this user's otherName reference
    // Note: We don't remove the user from `users` here, that happens on 'close'.
    // This 'leave' is for active disconnection from a call, not from the server itself.
}

function handleDisconnect(connection) {
    console.log('User disconnected:', connection.name);
    if (connection.name) {
        // Notify the other party if they were in a call
        if (connection.otherName) {
            const otherUserConnection = users[connection.otherName];
            if (otherUserConnection) {
                otherUserConnection.otherName = null;
                sendTo(otherUserConnection, { type: 'leave', sender: connection.name, reason: 'disconnect' });
            }
        }
        delete users[connection.name];
    }
}

要运行此服务器，将其保存为 server.js，并在终端中执行 node server.js。你应该会看到 ‘Signaling server started on ws://localhost:9090’。

使用 wscat 测试： 打开两个终端窗口。在第一个窗口中，运行你的服务器：node server.js。在第二个终端中，以 ‘userA’ 身份连接：wscat -c ws://localhost:9090 连接成功后（你会看到 Connected (press CTRL+C to quit)），输入 userA 的登录消息： {“type”:“login”,“name”:“userA”} 然后按回车。服务器应记录 ‘User logged in: userA’，并且 wscat 应该收到：{“type”:“login”,“success”:true}。打开第三个终端并以 ‘userB’ 身份连接：wscat -c ws://localhost:9090 以 userB 登录：{“type”:“login”,“name”:“userB”}。现在，从 userA 的 wscat 终端向 userB 发送一个 offer： {“type”:“offer”,“name”:“userB”,“offer”:“SDP_OFFER_DATA_HERE”} userB 的 wscat 终端应该收到类似以下内容：{“type”:“offer”,“offer”:“SDP_OFFER_DATA_HERE”,“sender”:“userA”}，服务器将记录转发操作。这展示了基本的 संदेश 中继能力。

服务器逻辑说明

**连接处理：**当新的客户端连接时（wss.on(‘connection’, …)），服务器会设置监听器来接收来自该客户端的消息、关闭事件和错误。
**用户注册（登录）：**客户端发送带有用户名的 login 消息。服务器检查用户名是否已被占用。如果没有，则存储与该用户名关联的连接。
**WebRTC 消息中继（Offer, Answer, Candidate）：**当服务器接收到 offer、answer 或 candidate 消息时，它会查找消息 name 字段中指定的的目标用户，并将消息转发到该用户的 WebSocket 连接。消息中会添加发送者的名称，以便接收者知道消息来自谁。
**处理断开连接（Leave/Close）：**如果用户发送 leave 消息或其 WebSocket 连接关闭（触发 ‘close’ 事件），服务器会清除其条目，并通知正在与其通话的另一方（如果存在），以便对方也能正常终止 WebRTC 连接。

这个信令服务器非常基础。生产级的信令服务器需要处理认证、可扩展性、错误恢复、用户在线状态以及多方通话的房间管理。然而，此示例涵盖了建立双人 WebRTC 连接所需的基本消息传递要求。

总结

在本章中，我们使用 Node.js 和 WebSockets 构建了一个简单的信令服务器。我们探讨了信令过程，包括用户注册以及 WebRTC 特定消息（如 offer、answer 和 ICE candidate）的中继。这个服务器是 WebRTC 客户端互相发现和连接的关键中介。

WebRTC - 信令

WebRTC - 构建一个基本的信令服务器

信令的作用

使用 Node.js 和 ws 构建服务器

服务器逻辑说明

总结

使用 Node.js 和 `ws` 构建服务器