WebRTC 프로토콜 소개

1. WebRTC란

WebRTC(Web Real-Time Communication)는 웹 브라우저 간에 플러그인의 도움 없이 서로 통신할 수 있도록 설계된 API이다. W3C에서 제시된 초안이며, 음성 통화, 영상 통화, P2P 파일 공유 등으로 활용될 수 있다.

공개 웹 표준으로 구현되며 모든 주요 브라우저에서 일반 JavaScript API로 제공한다. (Apple, Google, Microsoft 및 Mozilla가 지원)

2. WebRTC의 프로토콜 소개

처음에 peer 간의 서로의 위치를 알지 못하기 때문에 서버를 사용해야하고 그 서버는 peer의 위치를 각 peer들에게 위치 정보를 알려주는 역할을 한다.

2-1. ICE(Interactive Connectivity Establishment)

ICE 는 두 단말이 서로 통신할 수 있는 최적의 경로를 찾을 수 있도록 도와주는 프레임워크이다.
ICE는 두 단말 간의 제안 및 수락 모델로 생성되는 실시간 UDP 미디어 스트림을 송수신하기 위한 NAT Traversal 기술이지만 TCP전송 프로토콜에도 적용 가능합니다.
ICE는 STUN 과 TURN 프레임워크로 확보된 통신 가능한 여러 IP 주소와 포트 넘버를 SDP Offer와 SDP Answer를 통해 상대방에게 전달한다.
두 단말은 확보된 모든 주소에 대해 단대단(Peer-to-peer) 연결성 테스트를 진행하고 진행 가능한 주소로 RTP 미디어 스트림을 송수신한다.

🖋 SDP(Session Description Protocol)

해상도나 형식, 코덱, 암호화등의 멀티미디어 컨텐츠의 연결을 설명하기 위한 표준이다.
두 개의 peer가 다른 한쪽이 데이터가 전송되고 있다는 것을 알게 해준다.
기본적으로 미디어 컨텐츠 자체가 아닌 컨텐츠에 대한 메타데이터 설명이다.
기술적으로 보자면 SDP 는 프로토콜이 아니다. 그러나 데이터 포멧은 디바이스간의 미디어를 공유하기 위한 연결을 설명하기 위해 사용한다.

2-2. STUN(Session Traversal Utilities for NAT)

STUN은 클라이언트-서버 프로토콜이다.
STUN 클라이언트는 사설망에 위치하고 STUN 서버는 인터넷 망에 위치한다. STUN 클라이언트는 자신의 공인 IP 주소를 사전에 확인하기 위해 STUN 서버에게 요청하고, STUN 서버는 STUN 클라이언트가 사용하는 공인 IP 주소를 응답한다.
STUN 클라이언트는 자신이 사용할 공인 IP 주소를 알 수 없으므로 STUN 서버에게 자신의 공인 IP 주소를 요청한다.
- STUN 이 항상 효과적이지는 않다. 두 단말이 같은 NAT 환경에 있을 경우 STUN 은 동작하지 않는다.
- 또한 Symmetric NAT 로 동작하는 사설망 환경에서는 어플리케이션이 다르면 NAT 매핑 테이블이 바뀌기 때문에 사용할 수 없다.

2-3 NAT (Network Address Translation)

NAT (Network Address Translation)단말에 공개 IP주소를 할당하기 위해 사용됩니다.
라우터는 공인 IP 주소를 갖고 있고 모든 단말들은 라우터에 연결되어 있으며 비공개 IP주소(private IP Address)를 갖고 있습니다.
요청은 단말의 비공개 주소로부터 라우터의 공개 주소와 유일한 포트를 기반으로 번역한다. 이 덕분에, 각각의 단말이 유일한 공인 IP 없이 인터넷 상에서 검색 가능하다.
어떠한 라우터들은 네트워크에 연결할수 있는 제한을 갖고 있습니다. 따라서 STUN서버에 의해 공인 IP주소를 발견한다고 해도 모두가 연결을 할수 있다는 것은 아닙니다. 이를 위해 TURN이 필요합니다.

2-4. TURN(Traversal Using Relays around NAT)

몇몇의 라우터들은 Symmetric NAT이라고 불리우는 제한을 위한 NAT을 채용하고 있습니다. 이 말은 peer들이 오직 이전에 연결한 적 있는 연결들만 허용한다는 것입니다. 이 때문에 TURN 서버를 이용한다.
TURN 서버와 연결하고 모든 정보를 그 서버에 전달하는 것으로 Symmetric NAT 제한을 우회하는 것을 의미한다.
TURN 클라이언트는 사설망에 위치하고 TURN 서버는 인터넷망에 위치한다.
TURN 은 Peer 들간의 미디어 스트리밍을 릴레이하기 위해 사용된다.
TURN 클라이언트는 통화를 할 피어들과 직접 통신하는 것이 아니라 릴레이 서버 역할을 하는 TURN 서버를 경유한다.
TURN 서버는 인터넷망에 위치하고 각 Peer(단말)들이 사설망(Private IP) 안에서 통신한다. 각 Peer들이 직접 통신하는 것이 아니라 릴레이 역할을 하는 TURN 서버를 사용하여 경유한다.
TURN 프로토콜은 NAT 환경에 단말이 릴레이 서버를 이용하여 통신하게 한다.
이것은 명백히 오버헤드가 발생하므로 이 방법은 다른 대안이 없을 경우만 사용하게 됩니다.
TURN서버의 자세한 내용은 여기를 참고해주세요.

2-5 STUN과 TURN 초간단 정리

STUN은 단말이 자신의 공인 IP 주소와 포트를 확인하는 과정에 대한 프로토콜이고, TURN은 단말이 패킷을 릴레이 시켜 줄 서버를 확인하는 과정에 대한 프로토콜입니다. STUN 서버는 사설 주소와 공인 주소를 바인딩하고, TURN 서버는 릴레이 주소를 할당합니다. 특히 TURN은 ICE에서 직접 사용합니다.

2-6 ICE Candidate Gathering

ICE를 실행하는 단말들은 통신이 가능한 모든 주소를 식별합니다. 처음에 클라이언트는 STUN 메세지를 TURN 서버로 전송하고 수신하는 과정에서 릴레이 주소를 확인합니다.

릴레이 주소는 TURN서버가 패킷 릴레이를 위해 할당하는 주소입니다.

2-7 ICE 연결성 체크

두 단말은 TURN 서버와 메시지 교환을 통해 자신의 3개 Candidate 주소를 확인하고 SDP Offer와 SDP Answer를 통해 상대방의 3개 Candidate 주소를 확인합니다.

Candidate는 IP 주소와 포트 넘버의 조합으로 표시된 주소를 의미합니다.

참고

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