完整SIP/SDP媒體協(xié)商概論-關(guān)于ICE流程結(jié)束處理

　　筆者在前面的兩篇文章中分別介紹了STUN客戶端處理流程和服務(wù)器端處理流程。在本文章中，我們將針對ICE的最后一部分的處理進(jìn)行總結(jié)，這個(gè)章節(jié)包括ICE的流程結(jié)束的處理。ICE流程結(jié)束需要從兩種部署場景的agent來討論。一種是全場景部署agent的處理流程，另外一種是輕量級的部署場景agent處理流程。另外，ICE結(jié)束流程的最后還要進(jìn)行對封凍候選地址的處理。和前面的文章一樣，筆者這里仍然還是重點(diǎn)討論全場景部署agent的處理流程，然后針對輕量級場景中agent的部署進(jìn)行討論，最后對ICE結(jié)束對封凍候選地址進(jìn)行討論。

　　1、全部署場景處理流程

　　針對全場景部署agent的處理流程中，關(guān)于ICE結(jié)束的流程涉及了推薦配對和狀態(tài)機(jī)更新兩個(gè)部分的內(nèi)容。其中，推薦配對是由被控方agent產(chǎn)生。接下來，筆者會繼續(xù)討論推薦配對的處理流程。

　　2、推薦配對

　　剛才筆者已經(jīng)提到，推薦配對是由被控方產(chǎn)生的。ICE通過Regular Nomination（正常推薦方式）或Aggressive Nomination（主動推薦方式）來選擇推薦配對。選擇何種方式對推薦配對進(jìn)行算法處理，取決于對端pper的部署場景。如果對端peer支持的是一個(gè)輕量級部署場景，agent必須使用Regular Nomination算法來處理。如果對端peer使用了ice-options屬性（ICE options），agent不能理解此選項(xiàng)的話，agent必須使用Regular Nomination算法。如果對端peer支持全場景部署，并且沒有使用任何ICE選項(xiàng)或者使用了ICE選項(xiàng)（但是，agent可以理解），agent可以選擇使用Regular Nomination或者Aggressive Nomination算法。但是，因?yàn)镽egular Nomination的穩(wěn)定性比Aggressive Nomination要好，所以，RFC5245規(guī)范推薦使用Regular Nomination算法。下面，筆者分別對這兩種算法進(jìn)行完整介紹。

　　圖片來自于互聯(lián)網(wǎng)

　　當(dāng)推薦配對使用Regular Nomination時(shí)，agent會讓一些檢查流程完成處理，在檢查的每個(gè)流程中會忽略掉USE-CANDIDATE屬性。針對一個(gè)媒體流構(gòu)件來說，一旦一個(gè)或多個(gè)檢查成功完成，成功檢查完成后會生成有效配對，有效配對然后添加到有效列表中。Agent會讓檢查繼續(xù)執(zhí)行，直到檢查遇到某些評判標(biāo)準(zhǔn)，然后根據(jù)某些評判標(biāo)準(zhǔn)選擇有效配對。停止檢查的評判標(biāo)準(zhǔn)和評估有效配對標(biāo)準(zhǔn)完全取決于邏輯優(yōu)化本身自己。

　　當(dāng)被控方agent選擇了一對有效配對時(shí)，它會重復(fù)這個(gè)生成有效配對的檢查，并且這次使用USE-CANDIDATE屬性。因?yàn)榍懊娴臋z查是成功的，所以，理論上講，這個(gè)檢查應(yīng)該也是一個(gè)成功的檢查。針對檢查的邏輯處理方式會對配對增加一個(gè)推薦標(biāo)識（nominated flag），并且僅支持這個(gè)配對。因此，針對每個(gè)媒體構(gòu)件來說，在有效列表中僅有一個(gè)單個(gè)支持了推薦標(biāo)識配對，并且，當(dāng)檢查列表的狀態(tài)切換到完成狀態(tài)后，ICE會選擇正確配對來針對媒體構(gòu)件發(fā)送和接收媒體流。根據(jù)以上介紹，讀者可以看出，因?yàn)閍gent可以控制檢查停止和檢查的評判標(biāo)準(zhǔn)，因此，Regular Nomination具有更大的靈活性。這里只有一個(gè)要求，agent最后選擇一個(gè)配對或者只能選擇一個(gè)候選配對，然后針對此配對（支持USE-CANDIDATE屬性）生成一個(gè)檢查。通過增加拓展支持，Regular Nomination同時(shí)提高了ICE的適應(yīng)能力，可以支持多種部署場景的變化。Regular Nomination具有更高的穩(wěn)定性，它可以允許雙方agent通過單個(gè)配對實(shí)現(xiàn)媒體支持，無需其他臨時(shí)選項(xiàng)支持（Aggressive Nomination需要臨時(shí)選項(xiàng)支持）。但是，Regular Nomination也有其缺點(diǎn)，因?yàn)镽egular Nomination需要額外檢查完成，因此，Regular Nomination肯定會增加處理時(shí)延。通過以上內(nèi)容的介紹，筆者描述了Regular Nomination算法的處理方式，接下來，筆者介紹一下Aggressive Nomination算法的使用方式。

　　當(dāng)使用Aggressive Nomination算法時(shí)，在agent發(fā)生的每個(gè)檢查中，被控方agent會包含一個(gè)USE-CANDIDATE屬性，針對一個(gè)媒體構(gòu)件的檢查中，一旦第一個(gè)檢查是成功的，這個(gè)配對就會被添加到有效列表中，然后設(shè)置一個(gè)推薦標(biāo)識。在有效列表中，所有構(gòu)件的配對都設(shè)置了推薦標(biāo)識后，媒體開始通過最高優(yōu)先級的推薦標(biāo)識配對進(jìn)行傳輸。但是，因?yàn)閍gent在所有的檢查中都包含了USE-CANDIDATE屬性，在所有的檢查中，有可能部分其他的檢查還沒有完成，這樣就會引起其他有效配對會產(chǎn)生自己的推薦標(biāo)識設(shè)置。因?yàn)椋琁CE總是從有效列表中選擇最高優(yōu)先級推薦標(biāo)識的候選配對來進(jìn)行媒體傳輸。因此，當(dāng)ICE檢查完成時(shí)，已選擇的配對可能實(shí)際上暫時(shí)發(fā)生了修改，這樣就會導(dǎo)致一系列的臨時(shí)選擇作為一個(gè)緩沖（三秒延遲規(guī)則，后面講到），直到ICE檢查穩(wěn)定后，這樣的狀態(tài)才能結(jié)束。因?yàn)檫@個(gè)問題，因此，相對于Regular Nomination算法來說，Aggressive Nomination缺乏一定的穩(wěn)定性。但是它不會增加檢查延時(shí)。

　　3、更新ICE處理狀態(tài)

　　無論是對于主控方agent還是被控方agent來說，ICE的處理狀態(tài)取決于在有效列表中標(biāo)識候選配對的當(dāng)前狀態(tài)和檢查列表的狀態(tài)。任何時(shí)間內(nèi)，以下五種場景可能發(fā)生在這些處理狀態(tài)中。現(xiàn)在，我們具體介紹一下這五種可能發(fā)生的場景。

　　對媒體流來說，如果在有效列表中沒有已設(shè)推薦標(biāo)識的配對，并且檢查列表狀態(tài)是正在運(yùn)行中，ICE處理將會繼續(xù)執(zhí)行。

　　對媒體流來說，如果在有效列表中至少有一對已設(shè)推薦標(biāo)識的配對，并且檢查列表狀態(tài)是正在運(yùn)行中，則繼續(xù)進(jìn)行以下處理流程：

Agent必須移除在檢查列表中所有等待狀態(tài)和封凍狀態(tài)的配對，并且為同樣component（構(gòu)件）啟動一個(gè)triggered check queue，作為標(biāo)識配支持此媒體流。
如果在檢查列表中的一個(gè)In-Progress配對作為標(biāo)識配對支持同樣構(gòu)件的話，如果配對的優(yōu)先級低于最低優(yōu)先級標(biāo)識配對，針對此構(gòu)件來說，agent應(yīng)該清除檢查的重傳處理流程。
對于至少一個(gè)媒體流的每個(gè)構(gòu)件來說，在有效列表中一旦至少有一對標(biāo)識配對，并且檢查列表的狀態(tài)是正在運(yùn)行中的狀態(tài)，需要進(jìn)一步執(zhí)行以下流程：
Agent必須為此媒體的檢查列表進(jìn)行狀態(tài)修改，修改其狀態(tài)為完成狀態(tài)。
Agent必須繼續(xù)對任何檢查做出響應(yīng)，這些檢查可能仍然是agent用來接收媒體的響應(yīng)，并且，如果STUN 服務(wù)器端流程要求的話，agent必須執(zhí)行triggered check。
Agent必須為檢查列表繼續(xù)重傳任何In-Progress 檢查。
Agent可以開始為媒體流傳輸媒體，為全場場景部署agent和輕量級場景部署agent發(fā)送媒體的處理流程將在后續(xù)文章中介紹。

　　一旦每個(gè)檢查列表的狀態(tài)是完成狀態(tài)，要求執(zhí)行以下流程：

　　Agent設(shè)置所有的ICE處理狀態(tài)是完成狀態(tài)。

　　如果agent是正在處于被控狀態(tài)，此agent會為每個(gè)媒體流的每個(gè)構(gòu)件檢查最高優(yōu)先級已標(biāo)識的候選配對。如果它們中的任何候選配對不同于在最近offer/answer交互消息在的默認(rèn)候選配對，被控方agent必須生成一個(gè)更新的offer。具體的生成方式根據(jù)后續(xù)offer/answer交互模式的處理流程進(jìn)行。

　　如果被控方agent正在使用Aggressive Nomination，當(dāng)配對選擇時(shí)，它可能導(dǎo)致多個(gè)更新offers。Agent可以延遲發(fā)送此更新的offer，通過一定的時(shí)間設(shè)置進(jìn)行控制（RFC5245規(guī)范建議設(shè)置為一秒鐘），這個(gè)時(shí)間可以保證其已選配對進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。

　　如果檢查列表的狀態(tài)是失敗狀態(tài)，ICE將不能為完成針對媒體流的處理。正確的處理方式依賴于對其他媒體流的檢查列表狀態(tài)：

如果所有的檢查列表的狀態(tài)是失敗狀態(tài)，所有ICE處理的狀態(tài)將認(rèn)為是失敗狀態(tài)，并且，agent應(yīng)該認(rèn)為此會話是一個(gè)失敗的會話，agent不應(yīng)該重新啟動ICE處理流程，被控方agent應(yīng)該結(jié)束整個(gè)會話。
針對其他媒體流來說，如果在檢查列表中至少有一個(gè)檢查的狀態(tài)是完成狀態(tài)，被控方agent應(yīng)該在其更新的offer中從此會話中移除此失敗的媒體流。
針對其他媒體流來說，如果在檢查列表中沒有任何檢查是完成狀態(tài)，但是，至少有一個(gè)檢查是正在運(yùn)行狀態(tài)，agent應(yīng)該讓ICE進(jìn)行執(zhí)行。
到此為止，關(guān)于ICE結(jié)束處理中全場景部署agent的處理流程就已經(jīng)結(jié)束。接下來，筆者將討論針對輕量級部署場景agent對ICE結(jié)束流程的處理。

　　4、輕量級部署場景處理流程

　　針對輕量級部署場景agent來說，ICE結(jié)束流程相對比較直接。這里有兩個(gè)情況需要注意：

部署場景是輕量級的部署場景，對端peer是全場景部署場景
部署場景是輕量級部署場景，對端peer也是輕量級部署場景

　　ICE結(jié)束處理會給agent帶來一個(gè)后續(xù)影響，agent能夠清除任何已分配的候選地址（ICE沒有使用這些候選地址）。關(guān)于清除已分配候選地址的處理方式，筆者在本文章的后續(xù)部分介紹。

　　如果對端peer是全部署場景的話，這種情況下，agent將會收到peer的連接檢查。當(dāng)agent已經(jīng)收到來一個(gè)連接檢查，這個(gè)檢查中包含了針對一個(gè)媒體流的每個(gè)構(gòu)件所支持的USE-CANDIDATE屬性，此媒體流的ICE處理狀態(tài)將要從正在運(yùn)行狀態(tài)遷移到完成狀態(tài)。當(dāng)針對所有媒體流的ICE處理狀態(tài)是完成狀態(tài)的話，所有ICE處理狀態(tài)都是完成狀態(tài)。輕量級部署從來不自己決定針對媒體流的ICE流程失敗處理，而是寧愿讓全場景部署的agent來決定。在后續(xù)的offer中，針對失敗的媒體流，全場景部署將做出決定，移除或重新啟動這些失敗的媒體流。

　　如果對端peer是輕量級peer的話，ICE結(jié)束處理的流程相對比較復(fù)雜一些。一旦offer/answer交互模式完成后，雙方agent都會檢查它們的候選地址和它的peer的候選地址。針對每個(gè)媒體流，每個(gè)agent將會使用自己候選地址和對端peer的候選地址進(jìn)行配對處理。當(dāng)它們具有同樣的component，使用同樣的傳輸協(xié)議（RFC5245使用UDP傳輸協(xié)議），并且來自于同一IP地址類型（IPv4或IPV6），那么這兩個(gè)候選地址就會配對。在生成配對后，針對每個(gè)媒體流構(gòu)件中的配對數(shù)量有兩種處理方式：

　　如果在每個(gè)媒體構(gòu)件中，有一個(gè)單個(gè)配對的話，此配對會添加到有效列表中。如果一個(gè)媒體的所有構(gòu)件只有一個(gè)配對的話，針對此媒體流的ICE處理狀態(tài)將會設(shè)置為完成狀態(tài)。如果所有媒體流的ICE處理狀態(tài)是完成狀態(tài)的話，所有ICE處理狀態(tài)將會設(shè)置為完成狀態(tài)。這種部署環(huán)境經(jīng)常會發(fā)生在IPv4的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。

　　如果在每個(gè)構(gòu)件中，有多于一個(gè)以上的配對的話，需要執(zhí)行以下幾個(gè)步驟：

Agent必須基于本地策略選擇一個(gè)配對。因?yàn)椋@種情況僅發(fā)生在IPv6的環(huán)境中，RFC5245推薦agent需要根據(jù)RFC6724的處理流程選擇一個(gè)單個(gè)配對。
Agent會在有效列表中為每個(gè)構(gòu)件添加此已選配對。然后允許開始發(fā)送媒體。這里要注意，但是在實(shí)際環(huán)境中，可能雙方agent已選擇了不同的配對。

　　為了保持雙方agent的配對的一致性，被控方agent必須發(fā)送一個(gè)更新的offer，在這個(gè)更新的offer中包含一個(gè)remote-candidates屬性設(shè)置。關(guān)于更新offer的發(fā)送處理流程，筆者在將來的討論中介紹。

　　當(dāng)offer發(fā)送以后，agent一定不能更新ICE處理狀態(tài)。針對所有媒體流，如果此后續(xù)offer完成處理，主控方agent必須修改ICE處理流程狀態(tài)為完成狀態(tài)，并且設(shè)置所有ICE處理狀態(tài)為完成狀態(tài)。主控方agent的狀態(tài)設(shè)置則基于輕量級部署場景的流程來進(jìn)行處理。

　　5、封凍候選地址

　　在ICE結(jié)束處理的流程中，包括兩種對后選地址的封凍處理。一種是全場景部署中封凍處理，另外一種是輕量級的部署場景封凍處理。接下來，筆者分別對其流程進(jìn)行說明。

　　首先介紹全場景中關(guān)于封凍處理的流程。ICE結(jié)束處理的流程要求agent繼續(xù)監(jiān)聽STUN請求，一旦對其媒體流的處理完成后，繼續(xù)對媒體流生成triggered checks。RFC5245介紹了一種規(guī)則，規(guī)則描述了當(dāng)agent處于安全狀態(tài)時(shí)，它在一個(gè)候選地址（ICE沒有選擇此候選地址，然后釋放候選地址）終止發(fā)送或接收檢查。

　　當(dāng)SIP網(wǎng)絡(luò)中使用了ICE，并且offer被經(jīng)過分叉處理發(fā)送到多個(gè)接收方時(shí)，ICE將會使用同樣的本地候選地址并行和每個(gè)自己的answer進(jìn)行處理。對所有使用那些候選地址來傳輸媒體流的peers來說，一旦ICE處理流程狀態(tài)達(dá)到完成狀態(tài)，agent應(yīng)該等待另外三秒鐘，然后agent可以終止對檢查的響應(yīng)，或在那個(gè)候選地址生成一個(gè)triggered checks。Agent可以在那個(gè)等待時(shí)間釋放候選地址。注意，服務(wù)器端反射候選地址的封凍處理從來不會被明確聲明，keepalive的缺失會啟動封凍處理流程發(fā)生。三秒延遲的規(guī)則策略可以處理如下場景，具體來說，ICE已經(jīng)完成后，agent使用了aggressive nomination算法，然后對已選配對進(jìn)行快速修改。

　　輕量級部署場景中ICE結(jié)束處理相對比較簡單。對所有使用那些候選地址來傳輸媒體流的peers來說，一旦ICE處理流程狀態(tài)達(dá)到完成狀態(tài)，輕量級部署場景可以釋放任何沒有被ICE選擇的候選地址。

　　完成了關(guān)于ICE的討論以后，筆者將進(jìn)一步討論關(guān)于后續(xù)offer/answer交互中的offer生成，answer接收，更新offer等細(xì)節(jié)。

　　參考資料：

　　https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc6724

　　https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc3484

　　https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc5245.html

　　https://datatracker.ietf.org/meeting/93/materials/slides-93-mmusic-3

　　https://bugzilla.mozilla.org/show_bug.cgi?id=1034964