P2P穿透NAT原理浅析.pdf

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1、2008年第3期漳州师范学院学报(自然科学版)No.3.2008年（总第61期）JournalofZhangzhouNormalUniversity（Nat.Sci.）GeneralNo.61文章编号:1008-7826(2008)03-0051-05P2P穿透NAT原理浅析徐勤军（漳州师范学院物理与电子信息工程系,福建漳州363000）摘要：随着基于Internert的P2P网络技术的广泛应用，更多的内网主机需要参与到P2P中来.在NAT之后的主机IP地址在Internet上是不可见的，Internet上的主机不能主动访问这些位于NAT后的主机，但P2P网络

2、要求任何主机之间都能直接对等交换信息，这就使得P2P网络应用必须解决穿透NAT实现双向对等通讯问题.本文对P2P应用软件穿透NAT的几种方法做了详细的介绍，对实际应用程序的开发具有指导作用.关键词：P2P;网络地址转换器;ConeNAT;UDPholepunching中图分类号:TP393.1文献标识码:A1引言[1,5]当前的Internet普遍配置了NetworkAddressTranslators（NATs,网络地址转换器），以弥补当前IPv4下地址匮乏的问题.在这些配置中有不同类型的NAT设备，而且不同的网络都可以用这些NAT设备.但是这些NAT设备在

3、peer-to-peer(p2p,对等网络)的应用和协议中引起了一些问题，例如在电话会议、[2]多人在线游戏和即时通讯(InstantMessaging)等的应用.目前这些已经配置的NAT设备主要是针对client/server模式而设计的.在这个模式中，各个匿名客户机（客户端）可以初始连接到一个有固定IP和DNS的服务器.NAT设备为客户端机器动态分配地址.在NAT设备后面内网主机对外是匿名的而且是不可访问的，但这并不会影响一些应用，如Web浏览器，只需要初始向外的连接.有时候不可访问性有利于隐私.在peer-to-peer（p2p）的模式中，当互连网上的主

4、机需要建立直接的通讯会话时，这些主机就被称为客户机（客户端）.由于TCP对时间性要求比较高，而P2P应用中时间响应往往达不到TCP的要求，故本文只考虑了UDP的一些情况.2NAT的类型NAT有两种主要的类型：[1](1)BasicNATBasicNAT是最先被提出来的，当内网的主机需要访问外网时，它将内部主机的私有IP地址转化为全球唯一的IP地址.只有BasicNAT有很多可用的公网IP地址时，它才有作用，才能把地址绑定在内部主机上.当数据包穿过NAT时，NAT不改变UDP的端口号.(2)NetworkAddress/PortTranslator(NAPT)N

5、APT不但会改变经过这个NAT设备的IP数据包的IP地址，还会改变数据包的TCP/UDP的端口.它允许内网的多个主机对应一个全球唯一的IP地址.BasicNAT是上个世纪90年代中期提出来的，现在用的已经很少.现在大多数NAT都为第2种类型，故本文只讨论NAPT（以下NAT都是此种类型）.NAPT又分为：(1)ConeNAT收稿日期:2008-04-23作者简介:徐勤军(1975-),男,山东省新泰市人,助教.52漳州师范学院学报（自然科学版）2008年ConeNAT在一个元组(privateIP,privateport)与另一个元组（publicIP,pub

6、licport）建立了一个端口映射之后，只要仍然存在一个会话在用这个端口映射时，它可以继续用这个端口映射处理后继的一些会话.这些会话可能来自相同的私有IP和端口号.(2)SymmetricNAT与ConeNAT相比，SymmetricNAT在(privateIP,privateport)和(publicIP,publicport）建立起来的端口映射在所有的会话中并不是保持一致的.而是变化的，即对新的会话分配一个新的端口号.NAT后的主机与外网的主机建立了连接后，根据NAT可以接受外部连接的自由度可以把ConeNAT进一步进行分类.这个分类一般只适用于UDP传输

7、，因为NATs和防火墙会拒绝那些没有被请求而试图进行的TCP连接.除非有专门的配置，否则TCP连接是不能建立的.其分类如下：(1)FullConeNAT当NAT为内网的主机A建立了端口映射后，ConeNat将把外网任意主机上发往这个相应端口的数据包进行转发.FullConeNAT有时也被称为“混杂”NAT.(2)RestrictedConeNATRestrictedConeNAT对进入的数据包转发有一些限制.只有进入数据包的源IP地址与NAT后的一个主机早先向外发的数据包的目的IP地址相对应，它才转发这个数据包.(3)Port-RestrictedConeNA

8、T与RestrictedConeNAT