利用Phoenix代理进行P2P WebRTC开发

P2P WebRTC WebSocket Phoenix Elixir

摘要

WebRTC（Web实时通信）的创建主要是为了视频和音频通信，但它也有在两个浏览器之间传递二进制数据的API。Zohaib Rauf是一名软件工程师，为了更好地理解WebRTC，他使用它创建了一个P2P文件分享应用程序，目标是实现点对点的文件分享，而不需要任何中间人。在该程序中，Zohaib使用Phoenix框架实现了一个用于初次握手的代理。近日，他发表了一篇简要介绍了代理设计决策过程的博文。

正文

WebRTC（Web实时通信）的创建主要是为了视频和音频通信，但它也有在两个浏览器之间传递二进制数据的API。这为创建更多的点对点Web应用程序带来了许多机会，而且已经有许多有趣的应用程序是使用它创建的，如WebTorrent、UberConference。

Zohaib Rauf是一名软件工程师，他正在学习Elixir语言。为了更好地理解WebRTC，他使用它创建了一个P2P文件分享应用程序，目标是实现点对点的文件分享，而不需要任何中间人。文件发送者添加文件，并将唯一URL分享给接收者。接收者访问唯一URL就可以看到分享的文件并下载，如下图所示：

在该应用程序中，Zohaib使用Phoenix框架实现了一个用于初次握手的代理。近日，他发表了一篇博文，简要介绍了该代理的设计决策过程。

代理的作用

为了创建点对点的连接，发起者会创建一个包含其网络信息和其它媒体相关信息的握手请求。接收者在收到请求后会创建应答和它自己的申请并发送回发起者。发起者接收到应答后完成初次握手。至此，发起者和接收者就可以进行点对点通信了。在这个过程中，需要有一种方式交换握手请求信息，这就是代理的用途所在了。

代理的实现要满足如下两个要求：

1. 它应该能够通过WebSocket使用对等节点的ID与其通信；
2. 它需要维护已接入的对等节点的信息。

每个对等节点在接入Zohaib的Web应用时都会获得一个唯一ID，并在收到唯一ID后将自己进行注册。

使用对等节点ID进行通信

对于第一点要求，Zohaib尝试了两种方法。第一种方法是为对等节点ID和与它相关连的Socket维护一个通用的映射。当需要同某个对等节点通信时，就使用对等节点的唯一ID检索出Socket，并将消息推送给它。第二种方法是每个对等节点连接到一个唯一的主题，当需要向那个节点发送消息时，只需将消息广播到那个主题。有且只有一个对等节点会注册到那个主题，所以，其它对等节点不会获得这条消息。Zohaib采用了第二种方法，因为第一种方法需要一个Elixir代理存储映射。这样，每个通信请求都需要向该代理发送消息获取Socket，它会成为瓶颈，而且不可扩展。而在第二种方法中，当向WebSocket注册时，节点会连接到唯一的主题（比如peer:20dd48ca-fdcf-41c9-9a3b-f192f77650f9）。这时，就可以使用函数ApplicationName.Endpoint.broadcast(topic, event, payload)向该主题发送消息。

对等节点信息维护

对于第二点要求，Zohaib同样尝试了两种方法。第一种方法是同上文描述的一样，保存一个通用的映射。但当Socket连接关闭或Socket进程结束时，代理需要自己维护映射关系。第二种方法是使用Elixir/Erlang的全局名称注册功能。这种方式可以将一个全局名称注册到对应的PID。当进程崩溃或终止时，该名称会自动解除注册。而且，这种方法可以扩展到多个节点。因此，Zohaib采用了第二种方法。当节点注册时，它会启动一个简单的GenServer，后者维护与节点相关的信息，并为节点分配一个像peer_state:<UUID>这样的全局名称。该进程会链接到Socket进程，如果Socket关闭或崩溃，那么该进程也会终止并解除注册。在这种方式中，代理不需要自己维护映射。

交换WinRTC请求

有了代理，就可以交换握手请求了。例如，发送者将一个像http://epicshare.zohaib.me/?peer_id=20dd48ca-fdcf-41c9-9a3b-f192f77650f9这样URL的分享，其中包含对等节点的ID。接收者打开该URL后会获得一个唯一ID，并像上文描述的那样将自己注册到代理。那样，两个对等节点就都通过Web Socket连接到代理了。下一步，它们就可以发送和接收握手请求了，过程如下所示：

感兴趣的读者可以试用Zohaib的程序，或者下载源代码。

另外，从Hacker News网友的讨论中得知，使用WebRTC在两个浏览器之间交换请求/应答可以不借助任何服务器。