關於使用UDP TCP 跨區域網，NAT穿透的心得

前言：，經過在網上，和書上查閱了一些資料，了解了一些情況，現在就總結一下我的解決方案吧（本人也是在不斷錯誤中學習，如果有什麼不對的地方，請大家多多指教）。

問題描述：

問題分析：

首先，在不同網路點之間（即peer-to-peer對等網路），可以分為以下幾種情況：

1.clienta在子網，clientb也在同乙個子網

2.clienta在子網，clientb在外網

3.clienta在乙個子網內，clientb在另乙個子網內

對於第一種情況，不需要經過路由器的**，可以直接相互通訊。

對於第二種情況，clientb對於clienta是公開的，clienta對於clientb是透明的。

clienta-->直接相通-->clientb，clientb-->不能直接想通-->clienta。換句話說，clienta都能接受到包涵真正傳送者ip的資料報；如果clienta傳送資料報給clientb，clientb接受資料報的ip**並不是clienta，而已中轉站（路由器）的ip。

對於第三種情況，兩者之間都是相互透明的。

要解決p2p跨區域網，就要用到nat穿透技術，我在這裡先講udp穿透，tcp穿透原理一樣，實現更簡單，這裡就不多說了。

nat的全稱是network address translator,網路位址轉換。一般是應用於路由器，更詳細資料請自己查閱資料吧。

nat分兩大類：

1）nat

2）napt ,network address port translator,網路位址埠轉換

這裡預設是用nat，埠號沒有轉換，如果是napt，實現的原理也是差不多的，只是細節不同。

關於第二種情況，原理如下

：a:192.168.1.10,處於內網

nata:路由器對外的wlanip：168.38.2.2；路由器對內的lanip：192.168.1.10

b:168.38.2.225，處於外網

1.首先，a（內網ip）先向b（外網ip）傳送udp包，nat會產生session，存放192.168.1.10-- >168.38.2.225的對映關係

此時，a為了b在nat上打了乙個洞

2.接下來，只要b把資訊發給nata，nata會自動把資訊**給a

這樣a,b之間的nata會有個洞來讓兩者通訊，但是此方案不適用於第三種情況。

關於第三種情況，原理如下：

首先，我先介紹下這個伺服器的作用。所有的客戶端都和伺服器建立了面向連線可靠的tcp連線，即伺服器--客戶端之間可以相互通訊。客戶端會向客戶端傳送自身的真實ip（如a：192.168.1.110），伺服器接受到這資訊之後，同時也會知道資訊源的ip（如：nata的外網ip:210.38.196.110），因為接受方總能知道資訊包的最直接**。此時，伺服器就記錄了clienta的ip、nata外網ip和clientb的ip、natb外網ip。

要想ab之間無需經過第三方的通訊，必須在nata中為b打個洞，在natb中為a打個洞。

實際上就是在nata中存放a（192.168.1.110）--->natb（外網ip:210.38.196.30）的對映，這樣只要是從natb傳送到nata的，都會**到a子網中，此過程叫nata為b打洞。同理natb也可以為a打洞。

具體過程：server會傳送資訊告知a，b的natb的外網ip；告知b，a的nata的外網ip。這樣子，a可以先傳送乙個資料報到natb（外網ip：210.38.196.30），nata會生成乙個session記錄a————>natb的對映關係。資料報到達natb時，natb因為還未為a打洞，會丟包。然後b向nata（外網ip:210.38.196.110）傳送資料報，natb會生成乙個session記錄b————>nata的對映關係。此時，nata接受到來自natb的資料報，會查詢下session對映，發現有a————>natb的對映關係，會把包**給a。只要a再發資訊給natb時，natb也會根據session來**給b。雙方打洞完成。

所以對於第二種情況，也可以用此方案，如圖：

利用第三方伺服器來幫p2p對等點之間的udp打洞，是比較全面的方案，此方案適用於p2p對等點在任何網路點（說得可能比較絕對吧，大家有什麼不同意見記得提出來哦，純屬個人的偏見）

總結：

簡單說下tcp穿透原理吧,分四種情況：

1.建立tcp等待連線方和請求tcp連線方在同乙個子網，或者是外網（不用穿透）

2.建立tcp等待連線方在外網，請求tcp連線方在內網（請求方會先發請求資訊，同時為建立方

打洞）3.建立tcp等待連線方在內網，請求tcp連線方在外網（需要第三方伺服器，原理同上面的udp穿透一樣）

4.建立tcp等待連線方，請求tcp連線方分別在不同的子網（需要第三方伺服器，原理同上面的udp穿透一樣）

不足：由於我開發的只是簡單的即時通訊系統，可能很多複雜的情況我沒有考慮進去，例如存在多個nat的巢狀，naptip位址埠號轉換沒有考慮進去，路由器中的session的生命週期的不確定（有時候是幾分鐘，有時候幾個小時不定），所以需要定期地進行穿透等等等等。

最後：

這是我第一次在csnd發的部落格，有什麼不足或者錯誤希望大家多多指教，也希望大家能和我多多分享更多資源和知識~~！

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