WebRTC: магия прямых соединений между браузерами

Что такое WebRTC

WebRTC (Web Real-Time Communication) — это набор технологий, который в режиме реального времени позволяет осуществлять обмен аудио, видео и данными непосредственно между браузерами и другими устройствами, без необходимости использования традиционных серверов для проксирования медиафайлов. Это стало возможным благодаря использованию протоколов Peer-to-Peer (P2P), что дает возможность устанавливать прямые соединения между пользователями.

Впервые продукт WebRTC был представлен Google в 2011 году. Но со временем к его развитию присоединились ведущие игроки рынка — как телекоммуникационные компании, так и разработчики браузеров. В 2017 году Apple также объявила о полной поддержке WebRTC в Safari и на устройствах с iOS, что закрепило статус этой технологии как общепринятого стандарта.

Особенность WebRTC состоит в том, что она позволяет создать видеочат между пользователями без использования стороннего сервера — для этого нужен только браузер. Также WebRTC не требует инсталляции дополнительных плагинов: чтобы видеопотоки в браузере работали плавно, достаточно написать код на HTML или JavaScript. Плюс WebRTC подходит не только для видеочатов: с помощью этой технологии можно передавать файлы любого формата и текстовые сообщения.

Как работает WebRTC?

WebRTC может работать на двух «путях передачи» — TCP и UDP:

• TCP можно представить как почтовую службу, которая доставляет каждое письмо в правильном порядке и без ошибок. Благодаря этому видео передается стабильно, без потерь. Но есть минус: такая доставка занимает больше времени и имеет ограничения по объему — например, Full HD видео на нескольких участников одновременно передать сложно.
• UDP работает быстрее — это как мгновенное сообщение без проверки, дошел ли каждый символ. Здесь можно легко передавать качественное видео большому количеству людей, но иногда отдельные «куски» изображения могут потеряться. Из-за этого картинка может дергаться или становиться менее четкой.

Схематически принцип передачи данных через протоколы TCP и UDP выглядит так:

В звонках между небольшим количеством людей всё работает напрямую между браузерами. Но если участников много (сотни людей в большой конференции), нужны дополнительные серверы. Они помогают распределить нагрузку и сделать видео стабильным для всех.

API WebRTC

В своей работе трансформационная технология WebRTC использует три основных инструмента — API (Application Program Interface) Javascript:

1. getUserMedia — потоковое медиа, которое получает аудио и видео.

   Этот инструмент позволяет браузеру работать с вашей камерой и микрофоном. Вы можете выбрать, какую камеру использовать, какой микрофон подключить и даже настроить качество видео. Например, чтобы связь не тормозила на слабом Интернете, можно снизить качество до 360p. А встроенный алгоритм убирает фоновый шум и делает голос более чистым.

2. RTCPeerConnection — одноранговое подключение, которое передает аудио и видео.

   Это «сердце» WebRTC, которое обеспечивает прямое соединение между двумя браузерами. Благодаря этому видео и звук передаются непосредственно от одного человека к другому, без промежуточных серверов.

   Но есть одна проблема: интернет-провайдеры часто используют NAT (технологию, которая может блокировать прямое соединение). Чтобы обойти это ограничение, в WebRTC есть встроенная поддержка специальных серверов (STUN/TURN). Они помогают «найти путь» между двумя пользователями и избежать сбоев в подключении.

3. RTCDataChannel — канал данных, который передает произвольные данные.

   Этот инструмент позволяет отправлять любые данные вместе с видео и звуком. Это может быть текст (как в чате) или файлы (документы, картинки и т.п.). Всё происходит напрямую между пользователями, без потребности в промежуточном сервере. По размеру файлов есть только ограничения самого браузера — обычно можно передавать несколько гигабайт.

Проще говоря, WebRTC дает возможность не только видеть и слышать друг друга напрямую через браузер, но еще и делиться файлами или переписываться во встроенном чате без лишних программ.

Преимущества использования WebRTC

WebRTC открывает новый уровень онлайн-коммуникаций благодаря ряду своих преимуществ:

1. Безопасность.

   Технология WebRTC работает через проверенные сетевые протоколы, что гарантирует безопасность передачи данных. Система не использует никаких дополнительных серверов или приложений-посредников, а все корпоративные метаданные остаются на сервере компании или непосредственно на устройствах участников (благодаря Р2Р протоколам).

   Также в WebRTC используется постоянное шифрование («always-on encryption») голоса и видео. Это происходит с помощью протокола Secure RTP (SRTP), который не только шифрует данные, но и гарантирует их автентичность. Это особенно полезно в условиях, когда пользователи соединяются через незащищенные сети Wi-Fi, поскольку предотвращает возможность прослушивания или записи вашего звонка.

2. Надежность.

   Надежность сессии имеет особое значение в ситуациях, когда у сети есть ограничения, например, из-за использования трансляторов сетевых адресов (NAT). NAT — это технология, которая позволяет нескольким устройствам в домашней или корпоративной сети иметь один публичный IP-адрес, но иногда она может мешать правильной работе интернет-соединений или даже блокировать некоторые протоколы.

   WebRTC способна обходиться без необходимости передачи данных через медиасерверы, что позволяет непосредственно соединять пользователей друг с другом. Это помогает уменьшить задержки и улучшить качество видео и звука. Например, когда вы осуществляете видеозвонок, данные передаются непосредственно между вами и вашим собеседником без лишних посредников, что значительно снижает возможные задержки и улучшает четкость связи.

   Кроме того, такое соединение уменьшает нагрузку на серверы. Поскольку большинство данных не нужно передавать через сторонние серверы, это позволяет оптимизировать использование ресурсов и обеспечить более стабильную и эффективную работу системы в целом.

3. Универсальность.

   WebRTC работает практически на любом устройстве и в любом браузере, независимо от операционной системы. Вы можете использовать технологию для видеосвязи или голосовых звонков, даже если у вас разные устройства — один может работать на Windows, а другой на macOS или Android, и всё равно связь будет настроена без проблем.

   WebRTC позволяет создавать связи в режиме реального времени, даже если вы пользуетесь разными браузерами (Google Chrome, Mozilla Firefox, Safari или Microsoft Edge). Это стало возможным благодаря использованию стандартных API от W3C (World Wide Web Consortium) и протоколов от IETF (Internet Engineering Task Force), которые определяют, как должны работать эти технологии, чтобы обеспечить совместимость между разными системами.

   Благодаря такой универсальности, пользователи могут осуществлять видеозвонки и передавать данные без необходимости в специализированных программах или дополнительных настройках — достаточно просто иметь стандартный браузер, который поддерживает WebRTC. Это делает технологию доступной и удобной для широкого круга пользователей, независимо от того, какое устройство или операционную систему вы используете.

4. Качество аудио и видео.
   Технология WebRTC использует специальные «умные» кодеки:
   • Opus для звука, который делает голоса естественными, без металлического эха или искажений, а еще умеет подстраиваться под качество Интернета, чтобы даже в сложных условиях речь оставалась разборчивой.
   • VP8 для видео, который сжимает изображение так, чтобы оно было четким и не занимало слишком много трафика, поэтому видео выглядит плавным, без постоянных зависаний.

   Благодаря этому пользователь получает качественное звучание и четкое видео без необходимости что-либо устанавливать или настраивать.

5. Возможность использования нескольких медиапотоков.

   Когда вы разговариваете по видеосвязи и вдруг Интернет начинает «тормозить», то в обычных сервисах это может привести к зависаниям, искаженному голосу или черному экрану. WebRTC работает иначе: он сам подстраивается под качество Интернета. Если соединение слабеет, система уменьшает качество видео или немного сжимает звук, чтобы разговор оставался понятным и без разрывов. Когда Интернет снова становится стабильным — качество автоматически повышается.

   Это возможно благодаря использованию специального набора протоколов — RTCP (для управления передачей) и SAVPF (для безопасной передачи аудио и видео с обратной связью). С их помощью браузер, который получает медиа, постоянно сообщает браузеру-отправителю, как себя чувствует сеть: есть ли задержки, потери пакетов и т.п. Отправитель анализирует эти данные и сразу подстраивает качество связи, чтобы разговор оставался стабильным даже тогда, когда сеть нестабильна.

6. Адаптивность.

   Представим, что один участник звонка сидит за ноутбуком с быстрым Интернетом, а другой подключился со смартфона из-за медленного мобильного соединения. WebRTC умеет договариваться для каждого устройства отдельно, чтобы подобрать оптимальное качество звука и видео. Т.е. ноутбук может получать картинку в высоком разрешении, а смартфон — в упрощенном, чтобы не перегружать сеть. Благодаря этому оба пользователя остаются на связи без срывов, и каждый получает лучшее качество, доступное для его условий.

   Процесс, который позволяет двум устройствам «познакомиться» между собой, называется «signaling». Сначала оба устройства подключаются к специальному серверу-посреднику, через который обмениваются технической информацией: какой формат видео они поддерживают, какой размер изображения лучше передавать, как лучше сжимать звук и т.п. Когда всё согласовано, устройства уже могут напрямую установить соединение и начать общение.

   

7. Совместимость с VoIP и видео.

   Как правило, в компаниях уже есть телефоны для интернет-звонков или видеоконференций, которые работают по более старым стандартам. Обычно новые технологии «не дружат» со старыми устройствами, и это создает проблему совместимости.

   Самое большое преимущество WebRTC состоит в том, что эта технология легко интегрируется с тем, что уже есть, и не требует полной замены оборудования или программ. WebRTC умеет общаться со многими существующими системами — например, с корпоративными телефонами (SIP), мессенджерами (XMPP, Jingle) или даже обычными телефонными сетями (PSTN). Если устройства придерживаются стандартных правил, они почти наверняка смогут работать с WebRTC. А там, где нужно дополнительное преобразование форматов, можно использовать специальные шлюзы, которые уже доступны на рынке.

Кому и чем полезна WebRTC?

А теперь давайте рассмотрим пользу от WebRTC для разных категорий:

• осуществлять видео- и аудиозвонки непосредственно в браузере без установки дополнительного ПО;
• получать высокое качество звука и видео даже при нестабильном Интернете;
• пользоваться открытым API легко и просто: достаточно открыть страницу или ссылку — и связь уже работает.

• уменьшить порог входа и упростить процесс разработки, поскольку является частью спецификации HTML5, поддерживается международными стандартами (IETF, W3C) и доступна непосредственно в браузере через JavaScript;
• быстро и недорого запустить проект благодаря простоте архитектуры: для базового прототипа достаточно только двух браузеров и механизма обмена SDP;
• открыть доступ к большой аудитории без переписывания под каждый клиент, ведь WebRTC поддерживается в Chrome, Firefox, Opera и большинстве современных мобильных браузеров;
• упростить интеграцию видео- и аудиосвязи в веб-приложения благодаря стандартизированному API.

В общем WebRTC идеально подходит для создания браузерных приложений для видеоконференций, фактически позволяя реализовать Skype внутри браузера.

• подключать специалистов непосредственно во время посещения пользователями сайта;
• предлагать дополнительные удобства, такие как совместный просмотр страницы или обмен файлами;
• максимально упростить процесс подключения клиентов к операторам (без установки программ и плагинов), тем самым обеспечивая лучший клиентский опыт;
• сократить расходы на оборудование и обслуживание благодаря использованию стандартных веб-технологий.

Для клиента это выглядит так: один клик — и вы уже на связи с компанией через видео или голос, без лишних шагов.

Уже сегодня можно уверенно говорить, что у открытой технологии WebRTC перспективное будущее, поскольку она открывает новые возможности для инновационного общения в режиме реального времени. С ростом спроса на VoIP-звонки и программы OTT (Over-the-Top), WebRTC имеет все шансы постепенно заменить традиционные телефонные номера, обеспечивая интеграцию звонков непосредственно через веб-сайты и приложения.