深入解析WebRTC TURN协议及turnserver的实践应用

在互联网通信领域中，WebRTC (Web Real-Time Communication) 技术占据着举足轻重的地位，它使得网页浏览器和移动应用能够进行实时语音对话或视频对话。而在WebRTC的协议栈中，TURN (Traversal Using Relays around NAT) 协议又扮演了一个重要的角色。本文将深入探讨TURN协议的工作原理及其在turnserver中的实践应用。

###TURN协议简介

TURN协议是建立在UDP协议之上的一个应用层协议，全称为Traversal Using Relays around NAT，是STUN/RFC5389的一个拓展，主要引入了Relay功能。当两台位于NAT（网络地址转换）后的主机尝试进行通信时，由于NAT的限制，直接通信可能无法实现。在这种情况下，使用中继服务来提供通讯就显得尤为重要。TURN协议允许主机利用中继服务与对端进行报文传输，从而有效解决这个问题。

值得注意的是，TURN协议并不仅仅存在于WebRTC中，它也是ICE (交互式连接建立) 协议的组成部分，可以与其他协议协同工作，但同时也可以独立使用。在ICE协议中，TURN提供的relay地址会作为一个候选地址，由ICE协议在多个候选中进行评估，以选取最合适的通讯地址。而在WebRTC的上下文中，TURN协议对于确保通信的稳定和高效起着至关重要的作用。

###TURN协议工作原理

TURN协议的工作机制主要可以分为三个阶段：分配(Allocation), 转发(Relay)和信道(Channel)。

1.分配阶段：客户端想要使用中继功能，首先需要在TURN服务器上申请一个中继地址。这通过发送一个Allocate请求到服务器来完成，服务器接收到请求后，会为用户开通一个relay端口，并返回一个包含分配地址的成功响应。

2.转发阶段：当客户端之间需要通过TURN服务器进行数据交换时，会使用Send和Data指令。Send指令用于将数据从客户端发送到服务器，而Data指令则用于将数据从服务器发送到指定的客户端。

3.信道阶段：为了提高传输效率，TURN协议还提供了一种名为ChannelData message的机制。这种机制使用一个较短的4字节头部代替了原本较大的STUN头部，其中包含了一个信道号的值，该信道号与特定的对等端地址绑定。通过这种方式，可以显著减少包头长度，节省带宽占用，并提高传输效率。

###turnserver实践应用

turnserver的实践应用主要体现在为实时音视频通信提供稳定和高效的中继服务。在某些特定的网络环境下，比如政府或企业的内部网络，防火墙的设置可能非常严格，点对点传输往往难以实现。这时，TURN服务器就发挥了重要作用。它具有固定的公网IP和端口，只需在防火墙上开通相应的白名单，就可以轻松地搭建起通信信道。

例如，在Agora的WebProxy解决方案中，就充分利用了TURN协议。WebProxy包含了信令和数据两个中继服务器，其中Turnserver主要负责音视频数据的传输。用户通过TURNServer开放的TCP和UDP端口创建中继地址，后端服务再通过这些地址与内网的用户进行数据传输，从而有效地解决了NAT穿透问题，确保了通信的稳定性和高效性。

然而，值得注意的是，TURN协议对服务器有较高的依赖，并且服务器在带宽和集群管理上面临着不小的压力。因此，在实际应用中，TURN协议往往作为ICE协议的一部分来使用，以平衡性能和资源消耗。

###结语

总的来说，TURN协议在WebRTC技术栈中占据着重要的地位。它解决了NAT环境下的通信难题，为实时音视频传输的稳定性和高效性提供了有力保障。通过深入了解TURN协议的工作原理和实践应用，我们可以更好地理解和利用这一技术，以满足现代通信的需求。