TURN是一种网络协议与服务器，用于在无法建立直接点对点连接时，为实时通信（如WebRTC）提供可靠的数据中继服务。客户端通过TURN协议从服务器获取一个公网中继地址，并以此作为数据转发枢纽，所有音视频流均通过此服务器中转。它是ICE框架中的保底方案，确保在严苛NAT或防火墙环境下的连通性。

TURN是什么

Traversal Using Relays around NAT (TURN) 服务器是一种 Web 服务器，当防火墙或私有 IP 地址的使用中断实时通信连接（例如视频或音频通话）时，它可以在计算设备之间实现 WebRTC 连接。顾名思义，TURN 服务可以绕过网络地址转换 (NAT)，以确保客户端之间的连接不会在会话中途中断。

简而言之，即使网络未配置为支持视频和音频通话，TURN 服务器也能帮助确保视频和音频通话正常运行。

当 WebRTC 连接中的某个设备使用私有 IP 地址时，TURN 服务器就变得必不可少。具有私有 IP 地址的设备使用 NAT 连接到其他设备。NAT 重新打包数据包并将其发送到私有 IP 地址，但它不能很好地与许多协议配合使用，包括 WebRTC。

TURN工作原理

核心工作原理：分配、授权与中继转发

1. 分配中继地址：
   • 客户端首先与TURN服务器建立一个连接（通常基于STUN协议），并发送一个Allocate请求。
   • 服务器验证客户端身份后，从自己的公网IP池中分配一个临时的中继传输地址（Relayed Transport Address），它是一个唯一的IP:端口组合。此地址将作为客户端在公网上的“代理地址”对外发布。
2. 创建通信权限：
   • TURN服务器出于安全考虑，默认拒绝转发任何来源的数据。客户端必须为每一个期望与之通信的对端（Peer），发送一个CreatePermission请求。
   • 该请求中包含对端的IP地址信息。服务器据此创建一条临时的、有生存时间的“权限”规则，仅允许来自该特定对端地址的数据被转发给客户端。
3. 数据中继转发：
   • 发送数据：客户端需要将数据发送给对端时，会先发给TURN服务器。使用 Send Indication（发送指示）报文，其中不仅包含数据负载，还必须封装对端的地址信息。服务器根据此地址信息，将数据转发出去。
   • 接收数据：对端将数据发送到客户端先前公布的“中继地址”（即TURN服务器的公网端口）。服务器检查数据来源IP，若客户端已为此IP创建了权限，则通过客户端的连接将数据转发给客户端。

关键技术机制：高效数据传输

为了提高持续性数据流的效率，TURN定义了一种通道绑定（Channel Binding）机制：

• 客户端可以为某个已授权的对端地址，请求绑定一个简短的通道号（Channel Number）（0x4000 – 0x7FFF）。
• 绑定成功后，客户端与该对端通信时，可以使用更精简的 ChannelData 报文格式，其头部开销仅4字节，相比每次都必须携带地址的 Send Indication 效率高得多。这是进行音视频流媒体传输时的推荐模式。

ICE、STUN、TURN：从候选到连通

ICE、STUN、TURN的角色与职责分工

1，ICE：总指挥与决策引擎

• 角色：它不是单独工作的服务器，而是一套决策算法和框架（定义在 RFC 8445 中）。它负责组织整个连接建立过程：收集所有可能的连接方式（候选地址），指挥测试每一条路，最后根据测试结果选择最好的一条路。
• 类比：就像一个要派送紧急包裹的快递总调度。他知道有各种可能的路线（自家车、公交、直升机），他的工作是测试每条路线，然后选择最快能送达的那条。

2，STUN：侦察兵与地图绘制员

• 角色：它是一种简单的客户端-服务器协议。它的核心功能是 “发现” 。当客户端（在NAT/防火墙后）询问公网的STUN服务器：“从你的角度看，我的地址是什么？” 服务器会告诉客户端它被映射的公网IP和端口。
• 产出：这个公网地址被称为 “服务器反射候选地址” 。它代表了一种可能建立直接P2P连接的通道。
• 局限：它只负责“发现”地址，不能保证这个地址一定能被对方连接上（例如在对称型NAT或严格防火墙下就可能失败）。

3，TURN：中继站与保底方案

• 角色：它是在直接P2P连接彻底失败时的备用方案。TURN服务器位于公网，客户端与它建立连接，并将所有音视频数据中继转发给另一个客户端。
• 产出：这个中继路径被称为 “中继候选地址” 。
• 特点：它是100%可靠的（因为客户端与TURN服务器的连接是客户端主动发起的，总能成功），但代价是延迟更高、消耗服务器带宽和资源。ICE会优先使用直接路径，万不得已才用TURN。

参考来源：

https://edu.51cto.com/article/note/15164.html

https://blog.wefreestar.com/archives/ice-stun-turn-nat-traversal

https://www.cnblogs.com/clnchanpin/p/19315859