p2p中的nat穿越方案

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1、P2P中的NAT穿越方案简介1P2P简介P2P即点对点通信，或称为对等联网，与传统的服务器客户端模式有着明显的区别，传统的服务器客户端模型如图2所示。P2P这一术语在不同的上下文环境里可能有不同的内涵，它可以指一种通信模式、一种逻辑网络模型、一种技术、甚至一种理念。在P2P网络中如图1所示，所有通信节点的地位都是对等的，每个节点都扮演着客户机和服务器双重角色，节点之间通过直接通信实现文件信息、处理器运算能力、存储空间等资源的共享。P2P网络具有分散性、可扩展性、健壮性等特点，这使得P2P技术在信息共享、实时通信、协同工作、分布式计算、网络存储等领域都有

2、广阔的应用。图1P2P结构模型图2CS模式2NAT简介目前，IPv4地址资源的紧缺使得NAT技术获得了广泛的应用。NAT技术是一种把内部网络（简称为内网）私有IP地址转换为外部网络（简称为外网）公共IP地址的技术，它使得一定范围内的多台主机只利用一个公共IP地址连接到外网，可以在很大程度上缓解了公网IP地址紧缺的问题。3NAT对P2P通信的影响NAT技术虽然在一定程度上解决了IPv4地址短缺的问题，在构建防火墙、保证网络安全方面都发挥了一定的作用，却破坏了端到端的网络通信。NAT阻碍主机进行P2P通信的主要原因是NAT不允许外网主机主动访问内网主机，因

3、为NAT设备上没有相关转发表项，要在NAT网络环境中进行有效的P2P通信，就必须寻找相应的解决方案。本文就着重介绍几种常见的解决方案。4P2P穿越NAT的几种方案4.1反向链接技术当通信的双方中只有一方位于NAT之后时，它们可以利用反向链接技术来进行P2P通信。图3中ClientA（拥有内网IP地址10.0.0.1）位于NAT之后，它通过TCP端口1234连接到服务器（拥有外网IP地址）的TCP端口1235上，NAT设备（拥有外网IP地址155.99.25.11）为这个连接重新分配了TCP端口62000。ClientB（拥有外网IP地址138.76.2

4、9.7）也通过TCP端口1234连接到服务器端口1235上。ClientA和ClientB从服务器处获知的对方的外网地址二元组{IP地址:端口号}分别为{138.76.29.7:1234}和{155.99.25.11:62000}，它们在各自的本地端口上进行侦听。由于ClientB拥有外网IP地址，所以ClientA要发起与ClientB的通信，那么它可以直接通过TCP连接到ClientB。但如果ClientB尝试通过TCP连接到ClientA进行P2P通信，则会失败，原因是ClientA位于NAT设备后，虽然ClientB发出的TCPSYN请求能够到

5、达NAT设备的端口62000，但NAT设备会拒绝这个连接请求。要想与ClientA通信，ClientB要通过服务器给ClientA转发一个连接请求，反过来请求ClientA连接到ClientB（即进行反向链接），从而建立起它们之间的TCP连接。图3反向链接示意图4.2UDP打洞技术如果两个P2P客户端都位于NAT设备后面，想要进行P2P通信，那又该如何解决呢？UDP打洞技术就是为解决这个问题而应运而生的，它能够通过中间服务器实现P2P客户端互连。该技术在RFC3027的第5.1节中有所提及，目前在多种在线游戏协议中已经得到了应用，下面来重点介绍下。4.

6、2.1集中服务器打洞技术假定客户端A和客户端B都可以与公网内的已知集中服务器建立UDP连接，一个客户端在集中服务器上登陆的时候，服务器记录下该客户端的两对地址二元组信息{IP地址:UDP端口}，一对是该客户端与集中服务器进行通信的自身的IP地址和端口号，另一对是集中服务器记录下的由服务器“观察”到的该客户端实际与自己通信所使用的IP地址和端口号。我们可以把前一对地址二元组看作是客户端的内网IP地址和端口号，把后一对地址二元组看作是客户端的内网IP地址和端口号经过NAT转换后的外网IP地址和端口号。集中服务器可以从客户端的登陆消息中得到该客户端的内网相关

7、信息，还可以通过登陆消息的IP头和UDP头得到该客户端的外网相关信息。如果该客户端不是位于NAT设备后面，那么采用上述方法得到的两对地址二元组信息是完全相同的。4.2.2建立P2P的Session假定客户端A要发起对客户端B的直接连接，具体的“打洞”过程如下：（1）客户端A最初不知道如何向客户端B发起连接，于是客户端A向集中服务器发送消息，请求集中服务器帮助建立与客户端B的UDP连接。（2）集中服务器将含有客户端B的外网和内网的地址二元组发给客户端A，同时，集中服务器将包含有客户端A的外网和内网的地址二元组信息的消息也发给客户端B。这样一来，客户端A与

8、客户端B就都知道对方外网和内网的地址二元组信息了。（3）当客户端A收到由集中服务器发来的包含客