webrtc媒体流加密的算法选择
说到webrtc的媒体流加密，很多开发者第一反应可能是"这个很复杂吧"。确实，加密涉及到密码学、协议设计、网络传输等多个领域，名词一堆，概念绕来绕去。我当初第一次接触这块的时候也是一脸懵，花了不少时间才理清楚里面的门道。
但其实把层层外壳剥开，WebRTC的媒体流加密核心就那么几个关键组件。理解清楚它们各自的作用和相互关系，再去看算法选择这个话题，就会发现其实没那么玄乎。今天我想用一种更接地气的方式，把这块内容给大家捋清楚。
为什么媒体流加密这么重要
在深入算法之前，我们先聊聊为什么WebRTC要把加密当成一等公民。你可能知道，WebRTC默认就是开启加密的，不像有些技术把加密当成可选项。这背后是有原因的。
实时音视频通信和文字消息不一样。你打字发出去的内容，经过服务器层层转发，最后到达对方手里，这个过程虽然也不安全，但至少中间人看到的可能只是一堆乱码。但音视频流不一样，如果没有加密，你在网络中间随便抓个包，对方说的话、你的脸，可能被看个一清二楚。这种隐私泄露的后果可严重多了。
特别是在一些对隐私要求高的场景里，比如远程医疗、在线教育、企业会议，加密不是"加分项"，而是"必选项"。这也是为什么像声网这样的专业实时音视频服务商，会在加密这块投入大量研发资源的原因。毕竟，安全这东西，要么做到位，要么就等于没做。
WebRTC加密的整体框架
好，背景聊完了，我们进入正题。WebRTC的媒体流加密主要由三块组成：DTLS、SRTP和ICE。它们各司其职，缺一不可。
如果你要我打个比方的话，ICE就像是一个"跑腿的"，负责帮双方找到彼此的地址，建立起通信通道。DTLS则像个"交换生"，负责在双方之间安全地交换密钥信息。而SRTP才是真正的"保险箱"，用来实际加密和解密媒体数据。
这三者的配合大致是这样的：先通过ICE建立网络连接，然后用DTLS在这个连接上协商出加密密钥，最后用SRTP配合协商出来的密钥对媒体流进行加解密。整个过程是自动完成的，作为开发者你可能感知不到，但它确实在后台默默地工作着。
DTLS：密钥协商的基石
DTLS的全称是Datagram Transport Layer Security，看名字就知道，它是TLS协议针对数据报（UDP）场景的一个变种。我们知道，TLS广泛应用在HTTPS里，用来保护网页数据。但TLS原本是为TCP设计的，它依赖TCP的一些特性来保证数据的顺序和完整性。WebRTC用的是UDP，所以直接用TLS不行，得用DTLS。
DTLS在WebRTC里扮演的角色是"密钥协商"。通话双方在开始通话前，需要对一系列密码学参数达成共识，包括使用什么加密算法、怎么验证对方身份、最终的密钥是什么。这些信息如果明文传输，那加密就形同虚设了，所以必须用DTLS来保护这个协商过程本身。
DTLS的握手过程和TLS差不多，但要处理一些UDP特有的问题，比如数据包丢失、乱序等。完成握手后，双方就拥有了一对对称密钥，后续的媒体加密就用这对密钥。
SRTP：媒体数据的真正保护者
SRTP是Secure Real-time Transport Protocol的缩写，你可以把它理解为RTP协议的安全版本。RTP是WebRTC用来传输音视频数据的协议，但它本身不提供任何保护。SRTP在RTP的基础上增加了加密、完整性校验和重放攻击防护等功能。
这里有个细节需要注意：SRTP只加密RTP包的负载（payload）部分，头部信息是不加密的。为什么要这么做？因为网络中间的一些设备需要根据RTP头部信息来做路由决策，如果头部被加密了，这些设备就傻了。但这也意味着，第三方虽然看不到你的具体通话内容，但能看到通话的元数据，比如你什么时候发了数据包、大概发了多少。
从安全角度来说，这当然不如端到端加密完美，但考虑到WebRTC的架构和使用场景，这是一个合理的权衡。毕竟，实时音视频对延迟极为敏感，如果每个包都要经过复杂的加密解密运算，再加上头部被加密导致路由效率下降，体验就很难保证了。
加密算法：到底该怎么选
好了，现在我们进入今天的重头戏——算法选择。这部分可能是大家最关心的，毕竟密码学算法一大堆，到底哪个适合WebRTC呢？
对称加密算法：AEAD成主流
SRTP支持多种对称加密算法，其中最常用的是AES系列。具体来说，AES-128和AES-256是最常见的两种。它们的主要区别是密钥长度：128位和256位。从数学上来讲，256位当然更安全，但128位在目前的技术水平下已经是不可破解的了。所以选哪个，更多是看你对安全性的"心理阈值"在哪里。
不过光有加密还不够，我们还需要确保数据的完整性——也就是说，要能检测出数据有没有被中间人篡改。传统的做法是用HMAC来做消息认证，但这样做需要分别做加密和认证两步，效率不太高。
后来密码学家们发明了AEAD（Authenticated Encryption with Associated Data）模式，把加密和认证一步搞定，既安全又高效。在WebRTC场景里，AEAD_AES_128_GCM和AEAD_AES_256_GCM是目前最推荐的算法。
GCM模式的特点是什么呢？首先它是流加密的一种，适合处理连续的音视频数据。其次，它内置了消息认证，可以防止数据被篡改。另外，GCM模式可以并行处理，效率很高。对于实时音视频来说，延迟是生命线，效率的重要性不言而喻。
下面我整理一下目前主流的SRTP加密算法，供大家参考：
| 算法名称 | 密钥长度 | 工作模式 | 推荐程度 |
| AES-128-GCM | 128位 | AEAD | 首选 |
| AES-256-GCM | 256位 | AEAD | 高安全场景 |
| AES-128-CM | 128位 | 传统+HMAC-SHA1 | 兼容老设备 |
可以看到，AEAD模式的算法现在已经成为主流了。如果你现在新建一个WebRTC项目，建议直接用AES-128-GCM或者AES-256-GCM，既安全又高效。只有在需要兼容一些老旧设备的情况下，才考虑用传统的AES-128-CM模式。
密钥交换算法：椭圆曲线后来居上
说完了对称加密，我们再来聊聊DTLS里的密钥交换算法。这部分主要涉及到非对称加密，因为DTLS需要用非对称加密来安全地传输对称密钥。
传统的RSA算法大家可能都听说过，它的安全性基于大数分解的困难性。但RSA有一个问题，就是密钥长度必须很长才能保证安全——现在通常需要2048位甚至更长。这在实际应用中会带来一定的性能开销。
后来，椭圆曲线密码学（ECC）逐渐流行起来。ECC的优势在于，达到同等安全级别所需的密钥长度要短得多。比如，256位的椭圆曲线密钥，其安全性大概相当于3072位的RSA密钥。这意味着用ECC可以用更少的计算量实现相同甚至更高的安全性。
在DTLS里，常用的椭圆曲线是secp256r1（也叫P-256）、secp384r1（P-384）和secp521r1（P-521）。这些曲线经过密码学家的多年检验，被认为是安全的。其中P-256是一个比较均衡的选择，既安全效率又高，是很多系统的默认选择。
当然，RSA也不是完全被淘汰了。在一些特定的场景下，比如需要兼容某些老旧系统，RSA依然有其价值。只是在新系统中，如果可以选择的话，椭圆曲线会是更好的选择。
数字签名：证书验证那些事
DTLS握手过程中还需要数字签名来验证对方身份。这部分主要涉及到证书的使用。WebRTC支持自签名证书和由CA签发的证书两种模式。
自签名证书就是自己给自己盖章，优点是使用方便，不用花钱申请；缺点是没法证明你是谁，只能证明双方持有的是同一套密钥。所以自签名证书通常用在点对点的场景里，比如两个人直接通话。
如果要涉及服务器中转或者需要身份验证，那就得用CA签发的证书了。CA（证书颁发机构）相当于一个可信的第三方，它给你发的证书可以用来证明你的身份。当然，这需要一定的成本。
在算法选择上，现在一般推荐ECDSA（椭圆曲线数字签名算法）而不是传统的RSA签名。原因和之前一样——ECDSA在保证同等安全性的前提下，运算速度更快，证书体积也更小。
实际应用中的取舍与权衡
理论聊完了，我们来说点实际的。在选择加密算法的时候，不能光看安全性，还得考虑实际的应用场景。
比如在移动端，设备的计算能力相对有限，如果选了256位的密钥或者计算量特别大的算法，可能会导致手机发热、电池消耗加快。这种情况下，128位可能就是个更合理的选择——毕竟128位现在也是完全安全的，没必要过度追求。
再比如在一些低延迟要求极高的场景里，比如在线游戏开黑、股票交易喊单，延迟可能就是毫秒级的差异。这时候算法的效率就特别重要。GCM模式因为可以并行处理，会比传统的CTR模式更有优势。
还有一点是兼容性。如果你的应用需要支持各种老旧设备，那就不能一味追新了。得提前调研一下目标设备支持哪些算法，然后取一个最大公约数。好在现在主流平台对AES-128-GCM的支持都已经很好了，兼容性不是大问题。
声网在加密方面的实践
说到实际应用，我想提一下声网的做法。作为全球领先的实时音视频云服务商，声网在加密这块的投入是相当用心的。
声网的实时音视频服务默认就启用了完整的加密方案，包括DTLS-SRTP。用户不需要额外配置什么，就能享受到加密保护。这种"默认安全"的设计理念我觉得是值得提倡的——安全不应该成为用户的选择题，而应该是必选项。
在算法选择上，声网采用了目前主流且经过验证的加密套件，包括AEAD_AES_128_GCM这样的算法。这既保证了安全性，又兼顾了性能。毕竟实时音视频通话，卡顿比泄露一点数据更让用户难以接受。
另外，声网作为纳斯达克上市公司，在合规方面也有严格的要求。他们的加密方案会定期进行安全审计，及时跟进最新的密码学研究成果和安全漏洞修复。这种持续投入的态度，对于企业客户来说是很重要的保障。
写在最后
唠了这么多，我想再总结几句。WebRTC的媒体流加密确实是个技术活，里面的门道不少，但归根结底就是那么几个核心组件在起作用。DTLS负责安全地协商密钥，SRTP负责实际的数据加密，而算法的选择则是在安全性、性能和兼容性之间找平衡。
如果你正在开发一个实时音视频应用，我的建议是：优先采用AEAD模式的加密算法，比如AES-128-GCM；密钥交换优先考虑椭圆曲线算法；在满足安全要求的前提下，尽量选择计算效率高的方案。毕竟，对于实时通信来说，延迟和稳定性可能比绝对的安全性更影响用户体验。
好了，今天就聊到这里。希望这些内容能帮你对WebRTC的媒体流加密有个更清晰的认识。如果有什么问题，欢迎一起探讨。
