Ứng dụng công nghệ webrtc cho giải pháp cộng tác và chia sẻ dữ liệu đa phương tiện tại trung tâm mvas tct viễn thông mobifone

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN VIẾT THẮNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ WEBRTC CHO GIẢI PHÁP CỘNG TÁC VÀ CHIA SẺ DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN TẠI TRUNG TÂM MVAS-TCT VIỄN THÔNG MOBIFONE LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà nội - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN VIẾT THẮNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ WEBRTC CHO GIẢI PHÁP CỘNG TÁC VÀ CHIA SẺ DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN TẠI TRUNG TÂM MVAS-TCT VIỄN THÔNG MOBIFONE Ngành Chuyên ngành Mã số : : : Công nghệ thông tin Truyền liệu & Mạng máy tính LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠNG NGHỆ THƠNG TIN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.HỒNG XN TÙNG Hà nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ thực Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội hướng dẫn TS Hoàng Xuân Tùng Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Hoàng Xuân Tùng ý kiến quý báu liên quan đến định hướng khoa học, liên tục quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến thầy, cô Bộ môn Truyền liệu Mạng máy tính Khoa Công nghệ Thông tin mang lại cho kiến thức vơ q giá bổ ích q trình theo học trường Tơi xin gửi lời cảm ơn tới đồng chí lãnh đạo đơn vị nơi công tác tạo điều kiện thời gian để tơi hồn thành chương trình học Bên cạnh tơi xin gửi lời cám ơn tới đồng nghiệp Mobifone tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành khóa luận cách tốt Cuối xin chân thành cảm ơn đến học viên cao học khóa K19, K20, K21 giúp đỡ suốt thời gian học tập Do thời gian kiến thức có hạn nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót định Tơi mong nhận góp ý q báu thầy bạn Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Nguyễn Viết Thắng LỜI CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Viết Thắng xin cam đoan nội dung luận văn cơng trình nghiên cứu sáng tạo tơi thực hướng dẫn TS Hoàng Xuân Tùng Số liệu, kết trình bày luận văn hồn tồn trung thực chưa công bố công trình khoa học trước Nếu hình ảnh lấy từ nguồn bên ngồi, tơi có trích dẫn nguồn rõ ràng đầy đủ Hà Nội, ngày … tháng … năm 2016 Học viên Nguyễn Viết Thắng MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Phạm vi mục tiêu luận văn .9 1.3 Phương pháp bố cục nghiên cứu 10 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ WEBRTC 11 2.1 Quá trình phát triển 11 2.2 Kiến trúc WebRTC .14 2.3 Các APIs WebRTC 18 2.4 Các tầng giao thức WebRTC 22 CHƯƠNG BÁO HIỆU TRONG WEBRTC .30 3.1 Vai trò báo hiệu 30 3.2 Giao thức vận chuyển báo hiệu 31 3.3 Giao thức báo hiệu 33 3.4 Các trình báo hiệu .36 CHƯƠNG ỨNG DỤNG WEBRTC CHO GIẢI PHÁP CỘNG TÁC VÀ CHIA SẺ DỮ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN TẠI TRUNG TÂM MVAS 42 4.1 Thư viện WebRTC hướng tiếp cận 42 4.1.1 Các thư viện WebRTC 42 4.1.2 Các hướng tiếp cận sử dụng WebRTC 44 4.2 Ứng dụng WebRTC thử nghiệm cho việc cộng tác, chia sẻ liệu đa phương tiện Trung tâm MVAS - Mobifone 47 4.2.1 Hiện trạng cộng tác chia sẻ liệu Mobifone 47 4.2.2 Yêu cầu hệ thống cộng tác Trung tâm MVAS – TCT viễn thông Mobifone .49 4.2.3 Thiết kế kiến trúc hệ thống 49 4.2.4 Phân tích chức người dùng 51 4.2.5 Phân tích luồng kiện 52 4.2.6 Phát triển ứng dụng .55 4.2.7 Kết thử nghiệm đánh giá 66 CHƯƠNG KẾT LUẬN CHUNG 71 5.1 Các đóng góp luận văn 71 5.2 Một số hướng phát triển .71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Từ viết tắt HTTP URI URL CSS NAT STUN TURN WEBRTC W3C IETF API UDP HTML P2P FTP SIP PSTN CORS JSON JSEP Cụm từ tiếng anh Hypertext Transfer Protocol Uniform Resource Identifier Uniform Resource Locator Cascading Style Sheets Network Address Translation Session Traversal Utilities for NAT Traversal Using Relays around NAT Web Realtime Communication World Wide Web Consortium Internet Engineering Task Force Application Programming Interface User Datagram Protocol Hyper-Text Markup Language Peer-to-Peer File Transfer Protocol Session Initiation Protocol Public switched telephone network Cross Origin Resource Sharing JavaScript Object Notation Javascript Session Establishment Protocol DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Những tính WebRTC (tổng hợp theo [1]) .13 Bảng 2.2: So sánh WebSocket DataChannel [4] 21 Bảng 2.3: So sánh tính giao thức TCP, UDP SCTP .23 Bảng 4.1: Thư viện WebRTC Javascript .42 Bảng 4.2 Cơ chế hoạt động chung thư viện WebRTC Javascript 43 Bảng 4.3 Thống kê ứng viên trình thiết lập kết nối P2P với Firefox 68 Bảng 4.4: So sánh ứng dụng chat chia sẻ file .69 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1: Kiến trúc ứng dụng Web cổ điển 14 Hình 2.2: Truyền thơng thời gian thực trình duyệt (nguồn [1]) 15 Hình 2.4: RTCPeerConnection API [Nguồn 4] 19 Hình 2.5: MediaStream mang nhiều tracks đồng 20 Hình 2.6: Protocol stack WebRTC [Nguồn 4] 22 Hình 2.7: Mơ hình hoạt động STUN .24 Hình 2.8: Luồng Media qua TURN server 26 Hình 2.9: Quy trình hoạt động ICE mức cao 26 Hình 2.10: Sơ đồ chuyển trạng thái ICE .28 Hình 3.1: HTTP Transport cho báo hiệu 31 Hình 3.2 Vận chuyển báo hiệu Data Channel 32 Hình 3.3: Giao thức báo hiệu SIP WebSocket 34 Hình 3.4: Báo hiệu Jingle over WebSockets cho WebRTC 35 Hình 3.5 Các thực thể tham gia trình báo hiệu 36 Hình 3.6: Quá trình khởi tạo báo hiệu WebRTC 37 Hình 3.7 Quá trình ICE Negotiation báo hiệu WebRTC 38 Hình 3.8: Q trình xử lý thơng điệp ICE phía người dùng xa 39 Hình 3.9: Quá trình xử lý thơng điệp SDP phía người dùng xa 40 Hình 3.10: Quá trình xử lý thông điệp SDP, ICE nhận phản hồi từ người dùng xa báo hiệu WebRTC 40 Hình 3.11: Quá trình xử lý B đồng ý ứng dụng truy cập camera/microphone 41 Hình 4.1: Mơ hình cộng tác Mobifone .47 Hình 4.2: Kiến trúc hệ thống cộng tác chia sẻ liệu mChat 50 Hình 4.3: Biểu đồ phân rã chức người dùng hệ thống 51 Hình 4.5: Biểu đồ trình xác thực tài khoản Email Mobifone 59 Hình 4.6 Biểu đồ tuần module gửi/nhận text message 60 Hình 4.7 Biểu đồ tuần thiết lập gọi audio – voice chat .61 Hình 4.8: Biểu đồ tuần chia sẻ file 62 Hình 4.9: Biểu đồ chức quản lý nhóm 63 Hình 4.10: Giao diện login 63 Hình 4.11: Giao diện Private Chat 64 Hình 4.12: Giao diện group chat 65 Hình 4.13: Giao diện voice-chat 65 CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Cùng với bùng nổ công nghệ, người dùng Internet, nhu cầu giao tiếp, chia sẻ thông tin, trao đổi liệu ngày lớn Về chia sẻ thông tin liệu, giới có nhiều hình thức với cơng nghệ, giao thức, ứng dụng khác nhau, từ FTP, Email đến hình thức chia sẻ P2P (Peer-to-Peer) Bitorrent, ứng dụng dịch vụ cloud Dropbox, OneDrive, Google Drive Về giao tiếp thời gian thực có ứng dụng messenger thành công người dùng chào đón Skype, Viber, Whatsapp, Line, Hangouts…Tuy nhiên, nhiều lý từ tốc độ, bảo mật an tồn thơng tin đặc biệt tiện dụng, tiếp tục có nghiên cứu để đơn giản hóa việc giao tiếp, chia sẻ liệu, hỗ trợ người dùng cách nhanh mà khơng địi hỏi phải thao tác nhiều hay cài đặt thêm plugin ứng dụng máy Cụ thể hơn, mong muốn sử dụng trình duyệt khơng để lướt web, check mail mà công cụ hỗ trợ tất nhu cầu từ chia sẻ file đến giao tiếp thời gian thực từ lâu nhen nhóm thực phát triển mạnh từ năm 2009 Ý tưởng ban đầu từ Google với dự án mã nguồn mở browser-based real-time communication, gọi WebRTC, mục đích tạo khả giao tiếp thời gian thực trình duyệt Đến WebRTC thiết kế để tích hợp với hệ thống truyền thơng VoIP, SIP client khác nhau, chí mạng PSTN WebRTC tiếp tục phát triển, tổ chức tiêu chuẩn giới bàn thảo để chuẩn hóa giao thức, APIs trình duyệt để hỗ trợ WebRTC WebRTC vendor trình duyệt lớn hỗ trợ việc phát triển, đảm bảo trình duyệt kết nối trực tiếp với thực yêu cầu thời gian thực giao tiếp Điều mở giai đoạn Web, thực mang Web đến với giới viễn thông 1.2 Phạm vi mục tiêu luận văn Luận văn tập trung tìm hiểu cơng nghệ WebRTC, APIs trình duyệt, giao thức WebRTC sử dụng để chia sẻ truyền liệu trực tiếp thời gian thực trình duyệt mơi trường mạng Luận văn phân tích yêu cầu tính chất “thời gian thực” truyền liệu media cách thức WebRTC xây dựng để giải quyết, cách thức vượt NAT, Firewall để thiết lập kết nối Peer to Peer Luận văn sâu vào nghiên cứu phần báo hiệu (phần quan trọng khơng chuẩn hóa WebRTC), luồng tiến trình trình báo hiệu Dựa kết nghiên cứu WebRTC đến thời điểm tại, luận văn hướng tiếp cận với WebRTC để phục vụ phát triển ứng dụng web giao tiếp thời gian thực Cuối trạng Trung tâm dịch vụ Đa Phương tiện giá trị gia tăng Mobifone – Tổng Công ty viễn thông Mobifone, luận văn đưa ứng dụng demo cho giải pháp cộng tác giúp chia sẻ liệu đa Phương tiện Trung tâm nền tảng WebRTC EasyRTC 10 1.3 Phương pháp bố cục nghiên cứu Luận văn chia thành ba chương với nội dung sau: Chương – Lời mở đầu Chương – Tổng quan WebRTC Chương giới thiệu chung lịch sử, tiện lợi, APIs giao thức sử dụng WebRTC Chương – Báo hiệu, thiết lập phiên WebRTC Chương sâu vào tìm hiểu, phân tích việc sử dụng báo hiệu kênh báo hiệu để thiết lập phiên kết nối Peerto-peer WebRTC Chương – Ứng dụng WebRTC giải pháp cộng tác chia sẻ liệu đa Phương tiện Trung tâm MVAS – TCT Viễn thông Mobifone Chương giới thiệu cách tiếp cận sử dụng WebRTC xây dựng ứng dụng, giới thiệu framework EasyRTC sử dụng EasyRTC demo ứng dụng cộng tác Trung tâm MVAS – TCT viễn thông Mobifone Chương - Kết luận: Kết đạt hướng phát triển