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作者：陈腾 章继虎，单位：中国移动智慧家庭运营中心
随着智慧家庭IoT市场高速增长，越来越多的智能设备被普通家庭所接受，其中在家庭存储领域，传统的NAS一直因为价格相对其他智能设备更昂贵，配置复杂，导致使用的入门门槛较高，因此还未被普通家庭所广泛接受。随着智能手机的发展，存储越来越大，相机越来越好，普通家庭也存在着各式各样的媒体存储需求。本文基于WebRTC技术，探索了一种将智能家庭设备如智能电视、机顶盒、路由器甚至是个人电脑，赋予一种可进行快速连接访问的存储能力，使这些设备变成一个临时NAS，可通过手机、平板与设备建立P2P连接，完成对各类资源进行操作管理。
WebRTC技术简述
WebRTC（Web Real-Time Communication）是一种开放性的实时通信技术，旨在使浏览器和移动应用能够通过简单的JavaScript API实现实时音频、视频和数据传输，而无需安装插件或额外的软件。它在网络应用中支持点对点通信，例如视频聊天、语音通话、文件共享和实时数据传输等。
WebRTC的主要组成部分包括：
1.媒体捕获和处理：WebRTC提供了访问用户设备的摄像头和麦克风的API，以及对音视频流进行处理和编解码的能力。这使得开发者可以从浏览器中获取实时的音视频数据。RTCPeerConnection：这是WebRTC的核心部分，用于建立和管理点对点连接。它允许浏览器之间直接交换音视频流和任何其他数据。RTCPeerConnection使用NAT穿透和ICE（Interactive Connectivity Establishment）等技术来解决网络环境中的连接问题。
2.RTCDataChannel：除了音视频通信，WebRTC还支持用于传输任意数据的数据通道。这对于在应用程序之间传递消息、文件或其他信息非常有用。
3.信令：WebRTC并不负责处理通信双方的初始化和连接建立过程，这些任务被称为信令。开发者需要使用其他技术来实现信令，以确保通信双方知道对方的存在并能够建立连接。
4.STUN和TURN服务器：在点对点通信中，存在许多网络配置问题，如防火墙和NAT。STUN（Session Traversal Utilities for NAT）和TURN（Traversal Using Relays around NAT）服务器用于解决这些问题，以确保连接的建立和维护。
WebRTC技术的优势包括：
1.实时性：WebRTC允许实时的音视频通信和数据传输，非常适用于视频聊天、在线会议和实时协作等场景。
2.开放性：WebRTC是开放标准，可在支持该技术的浏览器和应用中使用，不需要额外的插件。
3.跨平台：WebRTC可在不同的操作系统和设备上工作，包括桌面、移动设备和嵌入式系统。
4.WebRTC在许多实时通信场景中得到了广泛应用，包括视频会议、在线教育、远程医疗、在线游戏和社交媒体。
智能设备轻量存储能力扩展技术方案
（一）应用场景
在家庭场景中，机顶盒、智能电视、带屏音箱自身具备一定的存储空间，一般都可通过USB协议扩展本地存储，也可通过NFS等协议进行扩展，这使得这些设备具备成为一个家庭存储中心的可能；通过本方案，可实现手机、平板等媒体数据快速传输后，可在带屏设备上进行浏览管理。
（二）实现形态
整个架构包含：发起请求的控制端、实现轻量存储化的设备端、云端的穿透服务和信息令控制服务及相关业务服务；
控制端实现：载体可以是移动端的手机、平板电脑，也可以是个人电脑；实现形态可以是只保留核心功能的H5页面实现，也可以是具备更全面功能的具备轻量存储扩展能力SDK移动端APP。
设备端实现：理论上只要是支持文件系统，并且存储空间可拓展的设备都具备该扩展能力，但是从实际使用场景来说，机顶盒、智能电视、带屏音箱、路由器这几类设备更具有存储扩展能力的价值。
云端实现：要保证点对点通信的实现，云端需要搭建一套基于ICE框架实现的STUN和TURN协议服务集群来解决内网穿透的问题，以提供数据传输时的高效体验。
（三）流程概述
操作端生成offer sdp，通过信令服务发送到设备端，主要用于协商媒体格式。
设备端收到发起方的sdp，结合自己可以使用的媒体格式生成一个answer sdp回复到发起方，至此双方已经沟通好将要使用的媒体数据格式。
双方开始检测自己可以用于收发数据的地址（IP，端口，协议等），把检测到的可用地址通过信令服务发送到对端。
当收到对方发过来的candidate后，把candidate分别组成 candidate-pair（相同协议，可以用于通讯的两端地址），并对candidate-pair进行连通性测试，把可以连通的candidate-pair作为数据收发地址。
candidate-pair确认后，可通过RTCDataChannel进行数据传输，比如控制端将本地的文件上传至设备端；在打洞成功的前提下，端到端的传输效率可以得到较好的保证。
结语
综上所述，本文探讨了一种利用WebRTC技术对家庭常用智能设备拓展扩展存储能力的可能性，利用WebRTC的跨平台、实时性以及开放性的特性，实现一套可快速集成轻量实现的完整解决方案。实际除应用在家庭场景外，针对云电脑及云商铺的使用场景下，对设备存储扩展的需求都可以进行一定程度上的补充。
此外，针对原生WebRTC在传输安全性上只有DTLS的支持，相对安全性较弱的情况，还可结合智慧家庭运营中心推出的“一机一密”设备认证技术，通过植入“一机一密”密钥对两端设备的通信加密和设备认证做进一步的安全强化。
各种数据源通过Kafka接入到数据平台层，数据平台讲明细数据存入数据存储层的ClickHouse中，明细数据的存活时间可以根据业务需求设置。同时可以根据业务报表查询的不同维度，利用ClickHouse的物化视图形成预聚合数据，提高数据查询效率。由数据服务层的定时任务周期性地从ClickHouse的预聚合数据中查询业务所需的展示数据，把展示数据存入MySQL。由数据服务层的报表服务向数据展示层提供查询服务，报表服务直接查询MySQL中的结果数据，保证了查询效率和并发性。
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