点对点连接建立的难点
对基于WebRTC的点对点信来说，第一步是建立连接。这个过程有点复杂，至少可能会遇到以下两个问题：
- 问题一：连接双方可能互相不知道对方的地址；
- 问题二：连接双方可能都位于私有网络当中，中间隔着NAT设备；
对于问题一，只要通过某种方式，让连接双方获取对方的地址（IP:PORT）即可，比如连接到公共的server来交换地址（非本文重点）。
问题二则稍微麻烦一些。对位于局域网中的设备来说，建立点对点连接至少会遇到3个问题：
- 连接双方可能位于同一个局域网，也可能位于不同的局域网；
- 连接双方不知道自己本身的公网地址；
- 连接双方内网地址、公网地址已知的情况下，不一定能够直接建立连接；
Client A <--> NAT A <--> NAT B <--> Client B
WebRTC的解决思路
点对点通信关键的一点，就是让双方直接建立连接。然而，在某些情况下，两台主机无法直接通信，此时，可以借助中间代理进行间接通信。这也是WebRTC所采用的思路。
直接通信：Client A <——————————————> Client B
间接通信：Client A <——————代理 ——————> Client B
因为NAT带来的网络穿透问题，不管是直接通信，还是间接通信，都不是简单的事情。WebRTC通过ICE框架来解决网络穿透的问题，并对应用开发者屏蔽了复杂的技术细节。
ICE (Interactive Connectivity Establishment) ，交互式连接建立，是一种NAT穿透的框架，它集成了多种NAT穿越技术，比如STUN、TURN。
STUN（Session Traversal Utilities for NAT）
STUN（Session Traversal Utilities for NAT），NAT会话遍历实用工具。名字有点拗口，主要用途如下：
- 检测分配给主机的外网IP和端口；
- 检测NAT类型；
- 检测两台主机之间的网络连通性；
确认外网IP和端口
STUN是C/S架构，实现这点相对简单，跳过协议细节，流程大致如下：
- 主机向STUN Sever发起地址查询请求；
- 请求数据包穿过NAT到达STUN Server。
- STUN Server收到请求，获得请求的来源IP、端口；
- STUN Server发送响应，响应数据包里包含了上面的来源IP、端口；
- 响应穿过NAT到达终端，终端获得自己的外网IP、端口；
检测NAT类型
NAT主要分4种类型：Full Cone、Restricted Cone、Port Restricted Cone、Symmetric。
这4种NAT类型的主要差异，体现在对UDP数据包的处理上，以Full Cone、Restricted Cone为例：
- Full Cone：全锥型，任意来自相同内网IP、端口(IP_A、PORT_A)的请求，都会被映射到相同的外网IP、端口（IP_B、PORT_B）。此外，任意外网主机可以通过向IP_B、PORT_B发送数据包，来向内部主机发送数据包；
- Restricted Cone：受限锥形，跟全锥形类似，任意来自相同内网IP、端口(IP_A、PORT_A)的请求，都会被映射到相同的外网IP、端口（IP_B、PORT_B）。不同之处在于，假设外网主机的IP地址是X，只有当内网主机曾经给IP地址X发送过数据包，该外网主机才能给内网主机发送数据包；
如何检测NAT类型呢？
假设STUN Server有两对公网IP、端口（IP_1 + PORT_1、IP_2 + PORT_2），假设内网主机（IP_A、PORT_A）向STUN Server的IP_1、PORT_1发送数据，STUN Server通过IP_2、PORT_2向该内网主机发送数据，那么：
- Full Cone：内网主机可以收到数据；
- Restricted Cone：内网主机收不到数据；
另外两种NAT类型这里不做介绍，4种NAT类型结合起来判断比较复杂，但基本原理是一样的，感兴趣的同学可以参考RFC 3489。
连通性检测
连接双方获知自己的IP地址、端口（可能有多对，比如内网地址+内网端口、外网地址+外网端口）后，通过信令服务器告知对方。剩下的工作，就是连通性检测：
- 双方是否有可连接上的IP地址、端口对；
- 哪个IP地址、端口对的通信质量最好；
细节先不展开。
TURN（Traversal Using Relays around NAT）
TURN对STUN进行了扩展，主要增加了中继服务器。
在某些情况下，NAT背后的两台主机无法直接通信，这个时候可以借助中继服务器来实现间接通信。
假设通信的两台主机分别为A、B。确认各自IP地址&端口、NAT类型 的方式跟STUN一致，不同之处在于A、B后续的通信方式。
STUN：A <————————————> B
TURN：A <——— Relay Server ————> B
完整机制比较复杂，因为可能涉及多点通信，但原理很简单，主要包含地址分配、数据转发。
- 地址分配：主机A向TURN Server发起地址分配请求，TURN Server收到请求后，给主机A分配端口X；
- 数据转发：主机B向TURN Server发送数据，端口为X，TURN Server收到数据后，将数据转发给主机A；
更多细节可参考 《6.1. Sending an Allocate Request》和 《10. Send and Data Methods》
写在后面
WebRTC的连接建立过程比较复杂，为方便讲解，本文跳过了信令的交换过程、具体网络穿透协议的细节等，建议感兴趣的同学进一步查看相关文档/规范，以便加深了解，比如：
- NAT 4种类型有什么区别？STUN如何检测NAT类型？
- ICE的过程通常比较慢，如何加快连接建立的速度？
如有错漏，敬请指出。
