WebRTC（十四）：Candidate

什么是Candidate？

在 WebRTC（Web Real-Time Communication） 的连接建立过程中，Candidate（候选地址）是实现 NAT 穿透和端到端连接 的核心机制之一。WebRTC 通过 ICE（Interactive Connectivity Establishment） 协议收集多个可能的网络地址，这些地址被称为 Candidate。双方交换 Candidate 后，通过连通性检测选择最佳路径建立 P2P 连接。

由于现实网络环境中存在 NAT、路由器、防火墙等设备，终端通常无法直接使用本地 IP 建立连接。因此 WebRTC 必须通过 Candidate 收集机制，找到可能可达的地址组合。

Candidate 本质上是一个网络地址信息结构，其中包含：

IP 地址
端口号
传输协议（UDP/TCP）
Candidate 类型
优先级
Foundation 标识

通过这些信息，ICE 可以判断并选择最优通信路径。

关于ICE：https://blog.csdn.net/www_dong/article/details/148750073

Candidate的生成流程

Candidate 的生成通常在 ICE Gathering（ICE 收集阶段） 进行。当 WebRTC PeerConnection 创建后，ICE Agent 会开始收集 Candidate。

主要步骤如下：

获取本地网络接口地址
通过 STUN 服务器获取公网地址
通过 TURN 服务器获取中继地址
将 Candidate 发送给远端

整个过程通常通过 Trickle ICE 机制逐步发送 Candidate，而不是一次性发送。

浏览器中会触发：

bash 复制代码

onicecandidate

事件通知应用层。

典型 Candidate 示例：

bash 复制代码

candidate:842163049 1 udp 1677729535 192.168.1.2 54400 typ host

字段含义：

字段	含义
candidate	Candidate 标识
842163049	Foundation
1	Component ID
udp	传输协议
1677729535	优先级
192.168.1.2	IP 地址
54400	端口
typ host	Candidate 类型

Candidate的类型

ICE Candidate 根据来源可以分为三种主要类型。

1. Host Candidate

Host Candidate 是本地网络接口的 IP 地址。

例如：

192.168.x.x
10.x.x.x
本机 IPv6 地址

示例：

bash 复制代码

candidate:1 1 udp 2130706431 192.168.1.5 5000 typ host

特点：

直接来自本机网卡
不经过 NAT 处理
延迟最低

适用场景：

同一局域网
内网通信

缺点：

无法跨 NAT 访问

2. Server Reflexive Candidate（srflx）

Server Reflexive Candidate 是通过 STUN 服务器 获取的公网映射地址。

流程：

复制代码

客户端 → STUN服务器
STUN服务器 → 返回公网IP:端口

例如：

复制代码

candidate:2 1 udp 1694498815 8.134.22.11 60000 typ srflx raddr 192.168.1.5 rport 5000

字段说明：

字段	含义
srflx	Server Reflexive
raddr	本地地址
rport	本地端口

特点：

通过 NAT 映射得到
可用于公网通信
不需要中继服务器

适用场景：

大多数 NAT 网络
P2P 直连

优点：

延迟低
成本低

缺点：

对称 NAT 可能失败

3. Relay Candidate

Relay Candidate 是通过 TURN 服务器中继得到的地址。

连接路径：

复制代码

Peer A → TURN → Peer B

示例：

复制代码

candidate:3 1 udp 33554431 52.23.45.12 3478 typ relay

特点：

通过 TURN 中继
可穿透所有 NAT
可靠性最高

适用场景：

对称 NAT
严格防火墙环境

缺点：

延迟最高
消耗服务器带宽

Candidate优先级

ICE 为每个 Candidate 设置优先级，用于选择最佳路径。

优先级计算公式：

bash 复制代码

priority = (2^24 × type preference)
         + (2^8 × local preference)
         + (256 − component ID)

其中：

参数	含义
type preference	Candidate 类型权重
local preference	本地优先级
component ID	RTP/RTCP组件

通常优先级排序：

复制代码

Host > srflx > relay

原因：

Host 延迟最低
srflx 次之
relay 成本最高

ICE 会优先尝试高优先级 Candidate。

Candidate Pair

当双方交换 Candidate 后，ICE 会形成 Candidate Pair（候选地址对）。

例如：

复制代码

Local Candidate  +  Remote Candidate

示例：

复制代码

192.168.1.5:5000  ↔  8.134.22.11:60000

ICE 会对所有 Candidate Pair 进行 Connectivity Check（连通性检测）。

检测方式：

使用 STUN Binding Request。

如果响应成功，则该 Candidate Pair 被认为是 有效路径。

ICE 连接选择流程

ICE 的连接建立过程如下：

1. Candidate 收集

双方收集：

host
srflx
relay

Candidate。

2. Candidate 交换

通过信令服务器交换 Candidate：

例如：

WebSocket
HTTP
SIP
MQTT

3. Pair 生成

组合为 Candidate Pair：

bash 复制代码

local candidate × remote candidate

4. 连通性检测

ICE 发送 STUN 请求：

bash 复制代码

STUN Binding Request

如果成功：

bash 复制代码

Pair Valid

5. 选择最佳路径

ICE 根据：

优先级
RTT
成功率

选择 最佳 Candidate Pair。

6. 连接建立

最终媒体流通过选定路径传输：

bash 复制代码

RTP / SRTP / DTLS

Trickle ICE

传统 ICE 需要收集完所有 Candidate 再发送 SDP。

Trickle ICE 则采用 逐步发送 Candidate 的方式。

流程：

bash 复制代码

收集一个 Candidate
        ↓
立即发送
        ↓
远端开始连接检测

优势：

连接建立更快
用户体验更好

WebRTC 默认支持 Trickle ICE。

浏览器事件：

bash 复制代码

onicecandidate

Candidate在SDP中的体现

Candidate 会出现在 SDP（Session Description Protocol） 中。

示例：

复制代码

a=candidate:842163049 1 udp 1677729535 192.168.1.2 54400 typ host

完整 SDP 示例：

复制代码

m=audio 54400 RTP/SAVPF 111
a=rtcp-mux
a=ice-ufrag:abcd
a=ice-pwd:xyz123
a=candidate:1 1 udp 2130706431 192.168.1.5 54400 typ host
a=candidate:2 1 udp 1694498815 8.134.22.11 60000 typ srflx
a=candidate:3 1 udp 33554431 52.23.45.12 3478 typ relay

Candidate优化策略

为了提高连接成功率和性能，可以采用以下策略：

1. 优先使用 UDP

UDP 适合实时通信：

延迟低
无重传阻塞

2. 使用多个 STUN 服务器

提高 srflx 获取成功率：

bash 复制代码

stun:stun.l.google.com:19302

3. TURN 服务器部署

保证极端网络可连接。

常用 TURN 实现：

coturn

4. 限制 Candidate 数量

减少 ICE 检测开销。

例如：

禁止 IPv6
限制 TCP Candidate

总结

Candidate 是 WebRTC NAT 穿透和 P2P 连接建立的重要组成部分。通过 ICE 协议，WebRTC 可以收集多种网络地址，并通过连通性检测选择最佳通信路径。

Candidate 主要包括：

Host Candidate（本地地址）
Server Reflexive Candidate（STUN 公网映射）
Relay Candidate（TURN 中继地址）

ICE 通过 Candidate Pair 进行连通性检测，并最终选择最优路径进行媒体传输。结合 Trickle ICE 技术，可以显著提高连接建立速度。