背景介绍

在现代互联网应用中，实时通信变得越来越重要，WebRTC（Web Real-Time Communication）作为一种支持网页浏览器进行实时语音、视频和数据传输的技术，得到了广泛应用，WebRTC面临一个重大挑战——NAT穿透，为了解决这一问题，TURN（Traversal Using Relays around NAT）服务器应运而生，本文将详细介绍TURN服务器的背景、原理及其在WebRTC中的重要性。

什么是TURN服务器？

定义与基本原理

TURN服务器是一种用于中继媒体流的服务器，当直接的点对点连接不可用时，它通过中转方式实现两个对等端之间的通信，这在处理对称型NAT（Symmetric NAT）时特别有用，因为对称型NAT会使得传统的STUN（Session Traversal Utilities for NAT）服务器无法正常工作。

工作原理

TURN服务器的工作流程大致如下：

1、客户端与TURN服务器建立连接：客户端首先向TURN服务器发送请求，建立一个到TURN服务器的连接。

2、分配中继地址：TURN服务器为客户端分配一个公网IP地址和端口，这个地址称为“中继地址”。

3、转发数据包：当客户端需要与其他对等端通信时，如果无法直接建立连接，数据包将通过TURN服务器中转，TURN服务器接收来自客户端的数据包，并将其转发给目标对等端，反之亦然。

TURN服务器的搭建与配置

安装与配置步骤

TURN服务器的搭建通常包含以下几个步骤：

1、准备服务器环境：选择一个具有公网IP的服务器，并确保其能够访问互联网，常见的操作系统包括Linux（如Ubuntu、CentOS）和Windows。

2、安装依赖软件：安装必要的依赖软件，如OpenSSL、Libevent等，这些软件可以通过包管理器安装，例如在Ubuntu上使用apt-get install命令。

3、下载并编译coturn：rtmpdump是一个开源的TURN/STUN服务器，可以从其官方网站或GitHub页面下载源码并进行编译，编译过程需要CMake和Make工具。

4、生成证书：使用OpenSSL生成TLS证书和密钥，以保障通信安全，命令如下：

   openssl req -x509 -newkey rsa:2048 -keyout turn_server_pkey.pem -out turn_server_cert.pem -days 3650 -nodes

5、配置TURN服务器：编辑turnserver.conf文件，设置监听端口、公网IP、中转地址等信息，配置文件完成后，使用以下命令启动TURN服务器：

   sudo turnserver -c /etc/turnserver.conf -v -u root:yourpassword -a -r realm

配置示例

以下是一个简单的turnserver.conf配置文件示例：

listening-port=3478
tls-listening-port=5349
fingerprint
lt-cred-mech
user=root:yourpassword
realm=yourrealm
cert=/etc/turn_server_cert.pem
pkey=/etc/turn_server_pkey.pem

TURN服务器在WebRTC中的应用

集成步骤

1、获取TURN服务器URL：在WebRTC应用中，客户端需要知道如何访问TURN服务器，TURN服务器的URL格式如下：

   turn:<TURN服务器公网IP>:<监听端口>?transport=udp

2、创建RTCPeerConnection对象：在JavaScript代码中，创建一个RTCPeerConnection对象，并将TURN服务器的信息作为ICE候选者添加到该对象中。

   let peerConnection = new RTCPeerConnection({
       iceServers: [
           { urls: 'stun:stun.l.google.com:19302' },
           { urls: 'turn:<TURN服务器公网IP>:3478' },
       ]
   });

3、添加ICE候选者：当本地描述（Local Description）和远程描述（Remote Description）交换完成后，ICE框架会自动选择最佳的传输路径，如果选中TURN服务器作为中转路径，媒体流将通过TURN服务器进行中转。

使用场景

VoIP应用：如WebExcusion、Zoom等，提供实时音视频通话功能。

在线游戏：实现实时的多人游戏体验。

视频会议：如Google Meet、Microsoft Teams等，支持多人视频会议。

TURN服务器在WebRTC中扮演着关键角色，通过提供中继服务，确保在复杂的网络环境下实现可靠的实时通信，随着WebRTC技术的普及，TURN服务器的重要性日益凸显，随着更多应用场景的出现，TURN服务器将继续发挥其重要作用，推动实时通信技术的发展。