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[【技术文档】][转] P2P之UDP穿透NAT的原理与实现
既瑜(224499) 发表于 2005-11-25 21:42:25

文章说明: 关于UDP穿透NAT的中文资料在网络上是很少的,仅有<<P2P之UDP穿透NAT的原理与实现(shootingstars)>>这篇文章有实际的参考价值。本人近两年来也一直从事P2P方面的开发工作,比较有代表性的是个人开发的BitTorrent下载软件 - FlashBT(变态快车). 对P2P下载或者P2P的开发感兴趣的朋友可以访问软件的官方主页: http://www.hwysoft.com/chs/ 下载看看,说不定有收获。写这篇文章的主要目的是懒的再每次单独回答一些网友的提问, 一次性写下来, 即节省了自己的时间,也方便了对于P2P的UDP穿透感兴趣的网友阅读和理解。对此有兴趣和经验的朋友可以给我发邮件或者访问我的个人Blog留言: http://hwycheng.blogchina.com. 您可以自由转载此篇文章,但是请保留此说明。 再次感谢shootingstars网友的早期贡献. 表示谢意。 NAT(The IP Network Address Translator) 的概念和意义是什么? NAT, 中文翻译为网络地址转换。具体的详细信息可以访问RFC 1631 - http://www.faqs.org/rfcs/rfc1631.html, 这是对于NAT的定义和解释的最权威的描述。网络术语都是很抽象和艰涩的,除非是专业人士,否则很难从字面中来准确理解NAT的含义。 要想完全明白NAT 的作用,我们必须理解IP地址的两大分类,一类是私有IP地址,在这里我们称作内网IP地址。一类是非私有的IP地址,在这里我们称作公网IP地址。关于IP地址的概念和作用的介绍参见我的另一篇文章: BN, 如果A在获取到B对应的BN的IP地址和映射的端口后,迫不急待的向这个IP 地址和映射的端口发送了个UDP数据包,会有什么情况发生呢?依据上面的原理和数据结构我们会知道,AN会在自己的数据结构中生成一条记录,标识一个新Session的存在。BN在收到数据包后,从自己的数据结构中查询,没有找到相关记录,因此将包丢弃。B是个慢性子,此时才慢吞吞的向着AN的IP地址和映射的端口发送了一个UDP数据包,结果如何呢?当然是我们期望的结构了,AN在收到数据包后,从自己的数据结构中查找到了记录,所以将数据包进行处理发送给了A。A 再次向B发送数据包时,一切都时畅通无阻了。OK, 大工告成!且慢,这时对于Cone NAPT而言,对于Symmetric NAPT呢?呵呵,自己分析一下吧... NAPT(The IP Network Address/Port Translator) 进行UDP穿透的具体情况分析! 首先明确的将NAPT设备按照上面的说明分为: Symmetric NAPT 和 Cone NAPT, Cone NAPT 是我们需要的。Win9x/2K/XP/2003 自带的NAPT也为Cone NAPT。 第一种情况, 双方都是Symmetric NAPT: 此情况应给不存在什么问题,肯定是不支持UDP穿透。 第二种情况, 双方都是Cone NAPT: 此情况是我们需要的,可以进行UDP穿透。 第三种情况, 一个是Symmetric NAPT, 一个是Cone NAPT: 此情况比较复杂,但我们按照上面的描述和数据机构进行一下分析也很容易就会明白了, 分析如下, 假设: A -> Symmetric NAT, B -> Cone NAT 1. A 想连接 B, A 从服务器那儿获取到 B 的NAT地址和映射端口, A 通知服务器,服务器告知 B A的NAT地址和映射端口, B 向 A 发起连接,A 肯定无法接收到。此时 A 向 B 发起连接, A 对应的NAT建立了一个新的Session,分配了一个新的映射端口, B 的 NAT 接收到UDP包后,在自己的映射表中查询,无法找到映射项,因此将包丢弃了。 2. B 想连接 A, B 从服务器那儿获取到 A 的NAT地址和映射端口, B 通知服务器, 服务器告知 A B的NAT地址和映射端口,A 向 B 发起连接, A 对应的NAT建立了一个新的Session,分配了一个新的映射端口B肯定无法接收到。此时 B 向 A 发起连接, 由于 B 无法获取 A 建立的新的Session的映射端口,仍是使用服务器上获取的映射端口进行连接, 因此 A 的NAT在接收到UDP包后,在自己的映射表中查询,无法找到映射项, 因此将包丢弃了。 根据以上分析,只有当连接的两端的NAT都为Cone NAT的情况下,才能进行UDP的内网穿透互联。 NAPT(The IP Network Address/Port Translator) 进行UDP穿透如何进行现实的验证和分析! 需要的网络结构如下: 三个NAT后面的内网机器,两个外网服务器。其中两台Cone NAPT,一台 Symmetric NAPT。 验证方法: 可以使用本程序提供的源码,编译,然后分别运行服务器程序和客户端。修改过后的源码增加了客户端之间直接通过IP地址和端口发送消息的命令,利用此命令,你可以手动的验证NAPT的穿透情况。为了方便操作,推荐你使用一个远程登陆软件,可以直接在一台机器上操作所有的相关的计算机,这样很方便,一个人就可以完成所有的工作了。呵呵,本人就是这么完成的。欢迎有兴趣和经验的朋友来信批评指正,共同进步。 Trackback: http://tb.blog.csdn.net/TrackBack.aspx?PostId=525238

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