基于WebRTC的瀏覽器端Web服務(wù)器的研究論文
WebRTC (Web Real-Time Communications)是一項(xiàng)Web用戶間的實(shí)時(shí)通信技術(shù),它為瀏覽器提供了音視頻通信、數(shù)據(jù)傳輸、桌面分享等能力,目前Chrome、 Firefox等瀏覽器都支持此項(xiàng)技術(shù)。以下是學(xué)習(xí)啦小編為大家精心準(zhǔn)備的：基于WebRTC的瀏覽器端Web服務(wù)器的研究相關(guān)論文。內(nèi)容僅供參考，歡迎閱讀!
基于WebRTC的瀏覽器端Web服務(wù)器的研究全文如下：
【摘要】：WebRTC具有簡(jiǎn)單易擴(kuò)展、開放標(biāo)準(zhǔn)、開源免費(fèi)的特點(diǎn)。通過介紹利用WebRTC提供的標(biāo)準(zhǔn)API快速開發(fā)Web應(yīng)用,研究了傳統(tǒng)Web服務(wù)器存在的問題,分析了其存在問題的瓶頸,并實(shí)現(xiàn)了基于瀏覽器的Web服務(wù)器。系統(tǒng)地實(shí)現(xiàn)WebRTC技術(shù)可以為Web服務(wù)器提供支持,并能為信息的傳播和分享帶來更多的解決方案。
【關(guān)鍵詞】： WebRTC Web服務(wù)器 瀏覽器 Nodejs
1 引言
WWW從首次亮相以來20多年過去了，如今萬維網(wǎng)給全世界人民的信息獲取、檢索和發(fā)布帶來了極大的便利。不同地域、民族和年齡段的人們可以通過網(wǎng)絡(luò)交流并分享信息。網(wǎng)絡(luò)改變了人們的日常生活方式，且不斷向傳統(tǒng)行業(yè)滲透，越來越多的行業(yè)都在使用萬維網(wǎng)來提升自己的競(jìng)爭(zhēng)力。
隨著通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，基于瀏覽器的實(shí)時(shí)通信技術(shù)RTC Web或者是WebRTC受到了各大IT巨頭和初創(chuàng)公司的青睞。這種技術(shù)使得瀏覽器之間有了對(duì)等通信的能力，使用該技術(shù)瀏覽器可以運(yùn)用P2P的特性實(shí)時(shí)傳送內(nèi)容。和目前基于瀏覽器的準(zhǔn)實(shí)時(shí)通信技術(shù)相比，該技術(shù)在時(shí)延、成本和安全性方面都有較大的優(yōu)勢(shì)。
本文圍繞WWW信息分享需求和WebRTC提供的Peer-To-Peer特性，提出了一種新的，有別于傳統(tǒng)服務(wù)器和免費(fèi)個(gè)人建站的解決方案，給用戶提供了一種分布式、基于瀏覽器的低成本、高可用性的Web服務(wù)器。同時(shí)，文章中也分析了傳統(tǒng)Web服務(wù)器的弊端和新的服務(wù)器帶來的可能性，并對(duì)未來Web發(fā)展做出了展望。
2 傳統(tǒng)Web服務(wù)器存在的問題
Web服務(wù)器即WWW(WORLD WIDE WEB)服務(wù)器，其主要提供網(wǎng)上信息瀏覽和檢索服務(wù)。WWW是Internet上最受歡迎、最為流行的多媒體信息查詢工具，是Internet上20多年前誕生的服務(wù)，也是發(fā)展最迅速和當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的服務(wù)。正是因?yàn)橛辛薟WW工具，近年來Internet和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)才能得到迅速發(fā)展，PC端和移動(dòng)端的用戶數(shù)量不斷激增。
Web服務(wù)器的主要功能是存儲(chǔ)、處理用戶請(qǐng)求的資源及數(shù)據(jù)，同時(shí)向客戶端分發(fā)網(wǎng)頁?？蛻舳撕头?wù)器之間的交互通過HTTP協(xié)議進(jìn)行。通常分發(fā)的頁面是HTML文檔，主要是文本內(nèi)容，包括圖片、樣式和交互腳本。
2.1 傳統(tǒng)Web服務(wù)器處理客戶請(qǐng)求的過程
客戶端的請(qǐng)求交給服務(wù)器處理，服務(wù)器端的監(jiān)聽程序被動(dòng)等待客戶瀏覽器發(fā)起請(qǐng)求。用戶的每次請(qǐng)求都交由服務(wù)器處理，解析URL、尋找請(qǐng)求的文件、生成靜態(tài)頁面文檔并發(fā)回客戶端瀏覽器，具體過程如圖1所示。當(dāng)服務(wù)客戶數(shù)量過多或者同一時(shí)間網(wǎng)絡(luò)流量過大，則會(huì)造成服務(wù)器資源負(fù)荷過大、處理速度過慢、帶寬不足，從而導(dǎo)致響應(yīng)速度變慢等問題，更有甚者會(huì)造成服務(wù)器崩潰無法訪問。
2.2 集中式和分布式
傳統(tǒng)Web服務(wù)器采用集中式管理，所有資源和數(shù)據(jù)放置在機(jī)房或者公司內(nèi)部，服務(wù)器故障或者斷電將導(dǎo)致站點(diǎn)或者服務(wù)無法訪問。即使有做服務(wù)器分布式配置，也不能保證服務(wù)的不間斷運(yùn)行，在管理和配置不當(dāng)時(shí)則可能導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)和文件丟失。該技術(shù)提出的解決方案，所有資源放在用戶自己的電腦中，即使面臨數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)，造成的損失和傳統(tǒng)服務(wù)器的災(zāi)難性故障相比也是可以接受的。分布的世界各地作為服務(wù)器的瀏覽器，可以有效利用PC和網(wǎng)絡(luò)資源，帶來更多的價(jià)值。
2.3 安全性和穩(wěn)定性
Web服務(wù)器使用的操作系統(tǒng)份額最大的是Windows、Linux與Unix。這些Web服務(wù)器的配置和管理比較繁瑣，且安全問題日益突出。最近爆出的OpenSSL漏洞導(dǎo)致眾多科技公司賬號(hào)泄露，引起了大家對(duì)互聯(lián)網(wǎng)安全的一陣恐慌。相反地，由于瀏覽器屬于用戶特別廣的產(chǎn)品，安全性極高，各大公司應(yīng)對(duì)問題的速度相應(yīng)較快，即使存在漏洞，影響的數(shù)據(jù)也很有限，不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障。
2.4 成本問題
傳統(tǒng)Web服務(wù)器需要購(gòu)買硬件和網(wǎng)絡(luò)帶寬，必要時(shí)可能需要CDN加速。現(xiàn)行的云服務(wù)器價(jià)格也不算便宜，在用戶需求簡(jiǎn)單，只需要分享信息和發(fā)布公告功能的情況下可能會(huì)造成殺雞用牛刀的尷尬局面。近年來，節(jié)能減排的需求日益迫切，有關(guān)服務(wù)器的功耗問題被提出，眾多科技公司紛紛提出自己的解決方案。谷歌自建機(jī)房，提出了多種降低能耗的解決方案，并應(yīng)用于實(shí)戰(zhàn)，但是巨大的資金投入不是一般公司能承受的。本文提出的服務(wù)器內(nèi)置于用戶的瀏覽器，能有效利用PC的各種資源，并能合理使用當(dāng)前的帶寬，極大地降低了服務(wù)器的運(yùn)行成本。
3 WebRTC介紹及其技術(shù)特點(diǎn)
WebRTC(Web real-time communication，Web實(shí)時(shí)通信)從名稱上看即知它是一項(xiàng)使用Web實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信的技術(shù)。WebRTC能夠在瀏覽器內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻和音頻通信，還支持遠(yuǎn)程協(xié)作與網(wǎng)絡(luò)游戲等實(shí)時(shí)性交互式應(yīng)用，已被W3C納入HTML5標(biāo)準(zhǔn)。Web 2.0在過去的幾年里擴(kuò)展了瀏覽器的可編程性和交互性，增加了更多的動(dòng)態(tài)內(nèi)容和格式。然而，Web技術(shù)還不足以應(yīng)付實(shí)時(shí)雙向的視頻和語音通信需求。如果使用Adobe的Flash或Microsoft的Silverlight等瀏覽器插件則明顯存在靈活性和性能等方面的不足。利用WebRTC技術(shù)能夠開發(fā)具有實(shí)時(shí)音視頻通信功能的Web應(yīng)用，移動(dòng)應(yīng)用也可以使用其核心功能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)音視頻通信。有了這些應(yīng)用作為基礎(chǔ)，再結(jié)合其他的優(yōu)秀技術(shù)，則可以開發(fā)出更多具有創(chuàng)意的Web APP和移動(dòng)應(yīng)用。
WebRTC系統(tǒng)架構(gòu)根據(jù)面向的用戶不同分為3個(gè)部分和1個(gè)核心庫(kù)。面向Web應(yīng)用開發(fā)者的Web API部分、瀏覽器廠商API部分和瀏覽器廠商自定義部分，這3 個(gè)部分共享WebRTC核心庫(kù)。Web應(yīng)用開發(fā)者調(diào)用W3C制定的JavaScript API開發(fā)WebRTC的應(yīng)用。瀏覽器之間雙向媒體流的發(fā)送和接收通過PeerConnection API進(jìn)行管理，使用JSEP(JavaScript session establishment protocol，JavaScript會(huì)話建立協(xié)議)進(jìn)行媒體參數(shù)的協(xié)商。使用Data Channels API進(jìn)行瀏覽器之間收發(fā)多媒體的數(shù)據(jù)流是WebRTC最常見的應(yīng)用場(chǎng)景。WebRTC技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：
(1)開放的標(biāo)準(zhǔn)
互聯(lián)網(wǎng)的成功離不開開放和免費(fèi)，其中HTTP、HTML和TCP/IP都是功臣。WebRTC已加入到由W3C和IETF標(biāo)準(zhǔn)組織共同定義的一個(gè)開放的HTML5標(biāo)準(zhǔn)。為支持高質(zhì)量、完整的音視頻傳輸解決方案，W3C的WebRTC工作組為開發(fā)者定義了基于瀏覽器的WebAPI。
(2)簡(jiǎn)單和易擴(kuò)展性
為方便開發(fā)者通過互聯(lián)網(wǎng)提供音視頻和多媒體數(shù)據(jù)等多種應(yīng)用和服務(wù)，WebRTC提供簡(jiǎn)單的、可擴(kuò)展性強(qiáng)的技術(shù)框架。WebRTC本身并不定義媒體流的路由方式、同用戶之間的交互方式、呼叫協(xié)議、身份認(rèn)證及同其他網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)方式等。這些規(guī)則由服務(wù)提供商和開發(fā)者根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景和技術(shù)需求進(jìn)行靈活選擇和協(xié)商。
(3)廠商的廣泛支持
WebRTC技術(shù)獲得來自全球各大廠商和初創(chuàng)公司的廣泛支持。除了瀏覽器廠商Google、Mozilla和Opera外，其他大公司也對(duì)WebRTC表現(xiàn)出了強(qiáng)烈的興趣。如運(yùn)營(yíng)商Telefonica、AT&T，設(shè)備商Cisco、Acme Packet、Ericsson、Alcatel Lucent、Avaya，初創(chuàng)公司Addlive、Apizee、ClassOnlive、OnSIP、PubNub、Zingaya。近期確認(rèn)的Snapchat收購(gòu)Addlive也說明了WebRTC技術(shù)的巨大潛力。WebRTC技術(shù)在美國(guó)、歐洲和亞洲都得到了廣泛的關(guān)注，中國(guó)和韓國(guó)的不少?gòu)S商正在加緊研發(fā)基于該技術(shù)的產(chǎn)品。
(4)與其他技術(shù)的融合
WebRTC技術(shù)可以輕松實(shí)現(xiàn)與其他先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，如人臉識(shí)別、虛擬現(xiàn)實(shí)手勢(shì)控制等，也可以通過瀏覽器端強(qiáng)大的通信能力和HTML5技術(shù)開發(fā)出在線多人游戲和SNS應(yīng)用。
(5)與運(yùn)營(yíng)商的互補(bǔ)
目前，華為發(fā)布的一款基于WebRTC技術(shù)的富媒體通信能力開放網(wǎng)關(guān)[9]已經(jīng)引起了全球多家領(lǐng)先電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)華為WebRTC解決方案的濃厚興趣，并希望展開進(jìn)一步的交流與合作。WebRTC技術(shù)也可作為運(yùn)營(yíng)商既有業(yè)務(wù)的有效補(bǔ)充，如通過WebRTC提供會(huì)議、IMS服務(wù)等。
4 基于WebRTC的瀏覽器端服務(wù)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
4.1 服務(wù)器設(shè)計(jì)選型
由于使用瀏覽器作為Web服務(wù)器提供對(duì)外訪問，主要提供靜態(tài)HTML頁面的訪問、圖片和文件分享功能。Nodejs是一個(gè)事件驅(qū)動(dòng)I/O服務(wù)端JavaScript環(huán)境，基于Google的V8引擎。目的是為了實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)程序，如Web服務(wù)。Nodejs采用“事件循環(huán)(event loop)”的架構(gòu)，使得編寫可擴(kuò)展性高的服務(wù)器端程序變得既容易又安全。Nodejs在靜態(tài)頁面請(qǐng)求處理上有著極大的優(yōu)勢(shì)，處理用戶請(qǐng)求對(duì)比如圖3、圖4所示。Nodejs不適用于以下2種場(chǎng)景：計(jì)算密集型應(yīng)用和邏輯十分復(fù)雜的事務(wù)。雖然Nodejs在以上2種場(chǎng)景下有短板，由于本系統(tǒng)并不涉及過多的計(jì)算和復(fù)雜的邏輯，所以采用Nodejs搭建Web服務(wù)器，并采用Nodejs的快速開發(fā)框架express實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)器的快速成型。
4.2 瀏覽器端服務(wù)器整體設(shè)計(jì)
前端采用B a c k b o n e . j s 作為MVC框架，使用jQuery操作DOM，應(yīng)用handlebars作為HTML模板，c o ff e e s c r i p t編寫并編譯成J a v a S c r i p t代碼。通過socket.io與后臺(tái)交互。Nodejs作為JavaScript異步服務(wù)器，express.js作為Node Web服務(wù)器，并加載http模塊和fs文件模塊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信和文件操作。
4.3 瀏覽器端服務(wù)器的工作流程客戶A的瀏覽器A訪問Nodejs服務(wù)器( h t t p : / /theServerURL/)，輸入服務(wù)器名稱創(chuàng)建服務(wù)器xxx。此時(shí)應(yīng)用服務(wù)器向STUN服務(wù)器注冊(cè)服務(wù)器A的域名信息并提供A的NAT穿越所需信息，最后生成瀏覽器端服務(wù)器A(http://theServerURL/server/xxx/))。此服務(wù)器A對(duì)客戶A提供內(nèi)容修改、動(dòng)態(tài)路徑、模板管理和會(huì)話管理功能。此時(shí)客戶B欲訪問A創(chuàng)建的首頁http:// theServerURL/connect/xxx/，首先向遠(yuǎn)程STUN服務(wù)器請(qǐng)求A的P2P穿越信息，根據(jù)穿越信息訪問到服務(wù)器xxx，xxx根據(jù)B請(qǐng)求的URL地址返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)和資源。
5 結(jié)束語
WebRTC最具價(jià)值的技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)瀏覽器之間的數(shù)據(jù)傳輸和分享。一個(gè)可能的應(yīng)用場(chǎng)景是未來用戶的電腦上只有1個(gè)瀏覽器，但是可以直接通過瀏覽器和Internet連接。用戶能直接搭建屬于自己的臨時(shí)服務(wù)器，把需要的信息分享出去，用戶關(guān)閉瀏覽器即關(guān)閉服務(wù)器，這種閱后即焚的場(chǎng)景提供了更大的創(chuàng)新空間。這種基于B/B的模式可能會(huì)對(duì)目前的B/S模式的各類應(yīng)用產(chǎn)生巨大的影響?；赪ebRTC的P2P傳輸技術(shù)同樣給移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)帶來了巨大的可能性。目前眾多WebRTC初創(chuàng)公司爆發(fā)出來的潛力已經(jīng)給出了很好的佐證。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的3~5年內(nèi)，伴隨著HTML5標(biāo)準(zhǔn)的日益成熟，WebRTC技術(shù)將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。在不久的將來可能會(huì)出現(xiàn)基于移動(dòng)終端的Web服務(wù)器或者嵌入式設(shè)備的Web服務(wù)器，這給人們的信息分享和傳播帶來了無限可能。
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