webrtc媒体流加密的那些事儿

前两天跟一个做社交APP的朋友聊天，他问我："现在用户越来越注重隐私了，我们这种实时音视频的产品，媒体流加密到底该怎么搞？"说实话，这个问题问得挺实在的。毕竟谁也不想自己在视频聊天的时候，画面被莫名其妙地截走对吧。

正好我最近也在研究这块，今天就借着这个机会，把webrtc媒体流加密这件事给大家掰碎了讲讲。保证不讲那些晦涩难懂的公式，咱们就用人话把这事儿说清楚。

先搞明白：WebRTC到底在传什么？

在说加密之前，咱们得先搞清楚一件事——WebRTC这套技术到底在网络上传输些什么东西。

简单来说，当你用WebRTC打一个视频电话时，手机或电脑里的摄像头、麦克风会不断采集音视频数据。这些数据会被编码压缩，然后分割成一个个小数据包，通过网络发送到对方那里。对方收到后再解码、渲染，你就能看到画面、听到声音了。

这个过程看起来简单，但问题在于，这些数据包在传输过程中可能会经过各种网络节点。想象一下，你在北京给上海的朋友打视频电话，中间的网络链路可能经过好几个城市的路由器。如果这些数据没有加密，那么理论上，任何一个节点都有可能截获你的媒体数据。虽然说直接解密这些数据需要一定的技术门槛，但不怕一万就怕万一对吧？

尤其是现在做社交、直播、1v1视频这些应用的开发者们，用户对隐私的保护意识越来越强。你产品要是没有一套完善的加密机制，用户心里多少会有些顾虑。这也是为什么像声网这样的实时音视频云服务商，会把媒体流加密作为基础能力来建设的原因。毕竟安全这件事，要么不做，要做就得做到位。

加密的核心：SRTP和SRTCP

好，理解了我们在传什么，接下来就来看看WebRTC到底是怎么给这些媒体流加密的。

WebRTC采用的加密方案叫做SRTP，全称是Secure Real-time Transport Protocol，翻译过来就是安全实时传输协议。这个协议是在RTP协议基础上发展而来的，专门用来给音视频数据提供加密、认证和完整性保护。

你可能会问，为什么不直接用HTTPS里那种SSL/TLS加密呢？这里有个关键问题——延迟。实时音视频对延迟的要求是毫秒级的，而传统的TLS握手过程太长了，等握手完成，黄花菜都凉了。所以SRTP应运而生，它的设计目标就是在保证安全的同时，把额外的延迟压到最低。

SRTP的工作机制其实挺巧妙的。它采用对称加密的方式，使用一个会话密钥来加密媒体数据。对称加密的特点就是加密和解密用同一把钥匙，这样计算速度非常快，适合实时传输的场景。同时，SRTP还会为每个数据包生成一个序列号，用来防止重放攻击——就是有人把之前截获的数据包重新发一遍来捣乱。

除了SRTP，还有一个配套的协议叫SRTCP，也就是Secure RTCP。RTCP是RTP的控制协议，用来传输一些控制信息，比如通话质量统计、丢包率报告之类的。SRTCP的作用就是给这些控制信息也加上保护，防止有人篡改这些关键的控制数据。

下面这张表简单对比了一下RTP和SRTP的主要区别：

特性	RTP	SRTP
数据加密	无	AES-CM或AES-GCM
数据认证	无	HMAC-SHA1
完整性保护	无	支持
重放保护	无	支持

密钥管理：DTLS协议的作用

说到这儿，你可能会好奇：那SRTP的密钥是怎么来的呢？总不能两边约定好一个固定密码吧？那也太不安全了。

这就涉及到WebRTC密钥管理的核心——DTLS，也就是Datagram Transport Layer Security。DTLS可以理解为是TLS协议的一个"UDP版本"。我们知道TLS通常用在TCP连接上，但WebRTC的媒体传输用的是UDP协议，所以必须在UDP之上实现TLS的功能，这就是DTLS要做的事情。

DTLS在WebRTC的加密体系里扮演的角色，可以用一个比喻来形容：它就像是一个"安全信使"，专门负责在通话双方之间安全地交换SRTP的密钥。

整个过程是这样的：当两个端点想要建立WebRTC连接时，首先会通过SDP（Session Description Protocol）交换一些基本信息，其中包括了DTLS的指纹信息。然后在媒体通道建立的过程中，会进行一次完整的DTLS握手。这个握手过程会验证对方的身份，确认没有人冒充，同时协商出后续加密需要的密钥材料。

DTLS握手的细节我们不用深究，只需要知道它的几个关键特性：第一，它支持证书验证，可以确认通信双方的身份；第二，握手完成后，会生成一组master secret，这组密钥会被用来派生出SRTP实际使用的会话密钥；第三，整个握手过程是基于UDP的，所以即使网络有丢包，DTLS也能正常工作，因为它自己处理了丢包重传。

值得一提的是，WebRTC还用了ICE框架来处理网络穿透和候选人收集。在加密这个环节，ICE的作用是帮助找到一条可用的通信路径，然后把DTLS的握手数据通过这条路径传递出去。你可以理解为，ICE负责"找到路"，DTLS负责"安全地把钥匙送过去"。

实际场景中的加密流程

理论说完了，我们来看看实际场景中，整个加密流程是怎么运转的。

假设你开发了一个1v1视频社交APP，用户A要给用户B打视频电话。整个流程大概是这个样子：

• 首先，用户A的客户端会生成一对DTLS密钥，同时通过SDP把公钥的指纹发送给用户B
• 用户B收到后，也会生成自己的密钥对，并在回复的SDP中带上自己的公钥指纹
• 两端通过ICE框架建立好网络连接后，开始进行DTLS握手
• DTLS握手完成后，两端都拿到了对方验证过的公钥，然后各自生成SRTP的主密钥
• 从这一刻起，所有媒体数据都通过SRTP/SRTCP加密传输
• 如果有人试图在中间截获数据，他看到的只是一堆加密后的密文，没有密钥根本无法解密

这个流程看起来步骤挺多，但实际上在现在的网络环境下，整个DTLS握手过程通常只需要几百毫秒，用户基本感知不到等待时间。这也是为什么很多实时音视频应用能做到"秒接通"的原因之一——加密握手和信道建立是并行进行的。

常见问题和注意事项

在实际的开发过程中，关于WebRTC加密，有几个坑是需要注意的。

第一个问题是密钥轮换。长期使用同一把密钥加密，总归是有安全风险的。所以SRTP设计了一套密钥轮换机制，定期更新会话密钥。这就像我们日常生活中定期更换手机密码一样，是一项必要的安全措施。在实现的时候，需要关注两端的密钥同步问题，避免因为轮换不同步导致解密失败。

第二个问题是回声消除和降噪。有些同学可能会问：加密之后，回声消除算法还能正常工作吗？这里要说明一下，WebRTC的加密是在RTP层进行的，而回声消除通常是在音频处理层进行的。音频数据在进入WebRTC传输管道之前，就会先做回声消除处理，然后才加密发送。所以加密本身不会影响回声消除的效果，两者并不冲突。

第三个问题是NAT穿透。现在的网络环境中，大部分设备都在NAT后面。WebRTC通过STUN和TURN服务器来帮助穿透NAT，但这里有个安全隐患：如果用了TURN服务器转发数据，那么TURN服务器是能看到明文数据的。所以对安全性要求特别高的场景，可能需要额外的端到端加密方案，或者选择纯P2P的传输路径。

不同场景下的加密策略

不同的业务场景，对加密的需求程度也不太一样。

像秀场直播这种场景，观众看主播的画面，主播到观众的数据流是单向的。这时候加密的重点在于保护主播的音视频数据不被截获。这种场景下，SRTP加密已经足够了，不需要额外的复杂机制。

但如果是1v1视频社交，那就完全是另一回事了。两边都是普通用户，对隐私的敏感度很高。这时候除了基本的SRTP加密，最好还能确保DTLS的证书验证是严格执行的，避免中间人攻击的风险。

至于像智能助手、语音客服这类场景，虽然也是音视频交互，但用户通常对隐私的敏感度相对低一些。不过出于合规考虑，加密还是必须的。毕竟现在数据安全的法规越来越严格，谁也不想在合规问题上栽跟头。

这里多说一句，像声网这样的实时音视频云服务商，通常会把加密能力作为底层基础设施来建设。这样一来，不管你是做智能硬件、还是做社交APP，都能直接使用成熟的加密方案，不用自己从头实现一遍。这对于开发者来说，确实能省不少事儿。毕竟安全这件事，专业的事情交给专业的人来做，往往效果更好。

写在最后

唠了这么多关于WebRTC媒体流加密的东西，其实核心就是三点：第一，SRTP负责媒体数据的实时加密；第二，DTLS负责安全地交换密钥；第三，两者配合起来，才能构建一个既安全又高效的实时音视频通信系统。

做实时音视频产品，安全这块真的不能马虎。用户把隐私交到你手里，你得对得起这份信任。当然，实现安全的方式有很多种，关键是要根据自己的业务场景选择合适的方案，同时也要平衡好安全性和用户体验。

希望这篇文章能给你带来一些启发。如果你正在搭建实时音视频产品，欢迎一起交流学习。