基于Cone NAT穿越的完全P2P通信研究
混合式P2P网络UDP下NAT穿越方案的研究与设计
（ ｔ ｒ ｎ ｏｍａｉｎＣｅ ｔｒ Ｎｅｗｏｋ Ｉ ｆｒ ｔ ｎｅ ，Ｈａ ｂｎＵｎｖ ｒｉｙｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ”，Ｈａ ｂｎ １ ０ ８ ） ｏ ｒｉ ｉｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｒ ｉ ５ ０ ０ （ ｇｎ ｅｉｇＴｒ ｉｉｇ Ｃ ｎ ｅ ，Ｈａｂｎ Ｉｓｉ ｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ，Ｈａ ｂｎ １ห้องสมุดไป่ตู้０ ０ ） Ｅｎ ｉｅｒｎ ａｎｎ ｅ ｔｒ ｒ ｉ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ｔ ｒ ｉ ５ ０ １
总第 ２６ ４ 期
计算 机 与 数 字 工程
Ｃｏ ｕｅ ｍｐ ｔｒ＆ Ｄｉｉａ ｇｎ ｅｉｇ ｇｔｌ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｎ
Ｖｏ． ８ Ｎｏ ４ １３ ．
１４ ０
２１ ０ ０年第 ４期
混合 式 Ｐ Ｐ网络 Ｕ Ｐ下 Ｎ Ｔ 穿越 方 案 的研 究 与设计 ２ Ｄ Ａ
孙 名松
（ 哈尔滨理工大学网络信息中心” 哈尔滨
段志 鸣
王湛 昱
１０ ０ ） ５０ １
１０ ８ ）哈尔滨工业大学机 电工程学院工程训练 中心 哈尔滨 ５０ ０ （
摘
要
随 着 Ｐ Ｐ 网络技 术 的迅 速 发 展 ， 给 用 户 带 来 了 巨大 的 便 利 和 效 益 ， ２ ２ 它 Ｐ Ｐ充 分 利 用 了 网 络 带 宽 ， 大 提 高 了 大
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｓ ａ ｃ ｎ ｓ ｇ ｆ ＮＡＴ ａ ｅ ｉ ｃ ｍ ｅ Ｔｒ ｖｓ ｒｎｇ Ｓ ｈｅ
Ｂａ ｅ ｎ Ｃｏ ｐ ｓ ｔ Ｐ ｅ ｗｏ ｋ ｏ ｓ ｄ ｏ ｍ ｏ ｉｅ Ｐ２ Ｎ ｔ ｒ ｎ ＵＤ Ｐ
Ｓ ｉ ｇｓ ｇ ｕｎ Ｍ ｎ ｏｎ Ｄ ｕａ ｈｉ ｉ ｇ Ｗ ａ ｇ ｎＺ ｍ ｎ ’ ｎ Ｚｈａ ｕ２ ｎｙ ’
P2P网络“自由”穿越NAT的“秘密”
P2P网络“自由”穿越NAT的“秘密”穿越NAT 的意义：NAT 是为了节省IP 地址而设计的，但它隐藏了内网机器的地址，“意外”起到了安全的作用。
对外不可见，不透明的内部网络也与互联网的“公平”应用，“相互共享”的思想所不容，尤其是P2P 网络中“相互服务”的宗旨，所以穿越NAT，让众多内部网络的机器也参与到P2P 网络中的大集体中来，一直是P2P 开发者的所希望的。
穿越NAT 需要借助外部的支持，说白了就是“内外勾结”，骗过NAT。
很多P2P 网络成功地实现了这一目标，但还是有一些“遗憾”---并非所有的情况下都可以。
由于客户端是主动登录P2P 网络才可穿越，所以P2P 的方式也没有违背企业的内部管理原则，毕竟“自由世界”的加入都是自觉自愿的。
NAT 原理：NAT(Network Address Translation)网络地址转换/网络地址翻译。
工作原理：NAT 主要的通过对数据包头的地址替换来完成内网计算机访问外网服务的。
当内部机器要访问外部网络时，NAT 设备把内部的IP1 与端口号1(网络层地址与传输层地址)，转换成NAT 的外部IP2 与新的端口号2，再送给外部网络，数据返回时，再把目的为IP2:端口2 的数据包替换为IP1:端口1，送给内网机器。
若通讯协议的内容中有IP 地址的传递，如FTP 协议，NAT 在翻译时还要注意数据包内涉及协议地址交互的地方也要替换，否则协议就会出现地址混乱。
在NAT 设备中维护了这个要替换地址的映射表，并根据内部计算机的通讯需求维护该表。
外部网络来数据包能否进入NAT，主要是看是否已经有可映射的表项，若没有就会丢弃。
NAT 的外部公网地址可以是一个IP，也可以是一个网段，形成地址池。
NAT 还可以把某个外网地址直接影射给内网的某个服务器，让外网的用户可以。
P2P分布式存储中基于UDT的NAT穿越技术研究_冯东煜
１］ 广域网 机房系统 、 广域封闭系统和广域开放系统 ［ ．
技术的发展大大提高了 Ｐ ２ Ｐ 存 储 系 统 的 可 扩 展 性． 但是互联网的快速发展的同时也带来了网络地址资 源短缺和网络安 全 的 问 题 ， 网络地址转换（ ｗ ｏ ｒ ｋ ｎ ｅ ｔ
） 国家自然科学基金项目 （ ６ １ ７ ３ ０ ０ ６ ３ 基金项目 ：
计算机研究与发展 Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｎ ｄ Ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｍ ｅ ｎ ｔ ｐ ｐ
Ｎ １ ０ ０ ０ ９ Ｃ Ｎ １ １ ７ Ｔ Ｐ Ｉ Ｓ Ｓ １ ２ ３ １ ７ ７ ? ? － － ， ： （ ） ０ ９ ２ ２ ０ ４ ０ １ ４ ５ １ Ｓ ｕ ｌ ． －２ ｐ ｐ
中图法分类号 Ｔ Ｐ ３ ９ ３
低 成 本、 高 可 用、 随着互联网 技 术 的 高 速 发 展 ， 高性能 、 高扩展性的 Ｐ ２ Ｐ分布式存储成为当今存储 研究领域的一个研究热点 ． 目前 ， Ｐ ２ Ｐ 分布式存储系 统有多种不同的运行环境 ， 主要分为三大类 ： 局域， Ｆ ｅ ｎ Ｄ ｏ ｎ ｕ， Ｚ ｈ ｕ Ｌ ｉ ｕ， Ｚ ｈ ａ ｎ Ｌ ｅ ｉ Ｚ ｈ ａ ｎ Ｄ ｉ Ｘ ｉ ａ Ｗ ｅ ｉ ｉ ａ ｎ ｄ Ｚ ｈ ａ ｎ Ｒ ｕ ｉ ｓ ｏ ｎ ｇ ｇ ｙ ｇ ｇ ｇ ｙ ｇ ｇ
） （ ｌ ｅ ｅ ｔ ｅ ｒ， ｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｎ ａ， ｎ ０ ２ ４ Ｃ ｏ ｌ ｏ Ｃ ｏ ｍ ｕ Ｃ ｏ ｍｍ Ｕ ｎ ｉ ｏ Ｃ ｈ ｉ Ｂ ｅ ｉ ｉ ０ ０ ｇ ｙ ｇ１ ｆ ｐ ｆ ｊ
冯东煜等 ： Ｔ 的 ＮＡ Ｔ 穿越技术研究 Ｐ ２ Ｐ 分布式存储中基于 ＵＤ
基于混合式P2P网络UDP下NAT穿越方案的研究与设计的开题报告
基于混合式P2P网络UDP下NAT穿越方案的研究与设计的开题报告一、选题背景现代互联网通信技术已经广泛应用于个人之间的通信、商务交流、娱乐活动等方面，并且随着云计算、物联网等技术的发展，其应用范围和数量正在不断扩大。
在这一过程中，P2P网络作为一种高效的传输技术，在实际应用中也得到了广泛的应用。
然而，P2P网络在穿越NAT静态或动态网络环境下面临着很大的困难。
二、选题目的与意义本论文旨在从理论和实践两个方面，研究和设计一种基于混合式P2P网络UDP下NAT穿越方案。
该方案的出现，将有助于解决P2P网络在穿越NAT环境时出现的问题，提高P2P网络的应用范围和效率。
三、主要研究内容1.研究混合式P2P网络模式及其原理，了解其工作机制和优势，为后续研究提供理论基础。
2.探究UDP通信协议在NAT网络环境下的挑战，以及常见的NAT穿透技术，如STUN、TURN、ICE等原理和应用方式。
3.设计一种基于混合式P2P网络UDP下NAT穿越方案，旨在解决P2P网络在穿越NAT环境时出现的问题。
4.实验验证该方案在实际场景下的性能以及可行性，并且对应用场景进行探索和分析。
四、研究方法1.文献研究法：通过查阅相关学术文献和网络资源，了解混合式P2P 网络UDP下NAT穿透方面的最新研究成果和思路。
2.实验方法：通过实验验证方案的性能及可行性，同时对应用场景进行探索和分析。
五、预期成果1.设计出一种基于混合式P2P网络UDP下NAT穿越方案，并且验证其在实际场景下的性能和可行性。
2.提出一种完善的应用场景，分析该方案应用具体场景的优势和效果。
3.在论文研究过程中，对混合式P2P网络和NAT穿透技术等相关领域的研究和发展提供指导和建议。
六、论文结构1.基础知识部分：介绍混合式P2P网络、UDP协议和NAT穿透技术的相关知识。
2.相关研究部分：探究混合式P2P网络UDP下NAT穿透方案的研究现状，并分析优缺点。
3.基于混合式P2P网络UDP下NAT穿透方案的设计：详细阐述设计方案的原理，包括选择合适的通信协议、实现NAT穿透、服务器部署等。
利用UDP穿越P2P网络中NAT的技术研究
利用UDP穿越P2P网络中NAT的技术研究摘要：介绍了当前互联网主要应用技术P2P和NAT的工作方式，重点分析了NAT对P2P应用的影响，阐述了在P2P网络中如何利用UDP 打洞的方式实现NA T之间的穿越方法，并用C++代码实现了该方法的关键技术。
关键词：P2P网络；UDP；NAT；穿越1 NAT技术的产生目前的互联网是基于32位IP地址的，这意味着有效的IP地址数目约为四十亿个，由于IP地址使用方式的时效性，实际的数量会少得多。
随着可用IP地址越来越少，NAT技术出现。
NAT（Network Address Translators），网络地址转换。
网络地址转换的主要目的就是为了实现地址重用。
NAT技术通过将局域网里的主机地址映射为Internet上的有效IP地址，从而实现了网络地址的复用，NAT技术不仅隐藏了内部网络地址信息，使外界无法直接访问内部网络设备，保护了内部网络，同时也暂时解决了IPv4地址不足的问题。
NAT分为两大类，基本的NA T和NAPT（Network Address/Port Translator）。
一个NAT处在公用互联网与它所服务的局域网之间，重写数据包头部的IP地址和端口号以使所有的包看上去都像从一个NAT设备的公用IP地址发来（或接收）的，而不是发自（往）实际的源（目标）。
2P2P技术的特性P2P是一种网络模型，又称对等网。
在这种模型中，所有节点都是对等的（称为对等点），各节点具有相同的责任和能力，并协同完成任务。
对等点之间直接互连，共享信息资源、处理器资源、存储资源甚至高速缓存资源，无须依赖集中式服务器或资源就可完成。
这种模式与当今广泛使用的C/S模式形成鲜明对比，在C/S 模式中，服务器是网络的控制核心，P2P 模式的节点则具有很高的自治性和随意性。
随着Naster、Genuella等信息共享应用程序越来越流行，P2P技术更受人们的广泛关注。
3P2P网络中穿越NAT的必要性NAT技术使局域网的用户可以共享一个IP地址访问Internet，但NAT的存在给P2P应用带来问题。
P2P通信穿越NAT技术分析
Ｂ， 先 发送一 条信 息 给服务 器ｓ 服务 器Ｓ 利用 初始 化 时 已经 Ａ ， 再
建 立 的连接 ． 将信 息转 发给Ｂ。这一 方法 的优 势是 ： 当两个 客户 端 都 与服 务端 保持 连 接 的时候 ，它将 始终 如 一 的正 常 工作 。 但 是它 的劣 势也很 明显 ：它将 全 面依 赖并 消耗 服务 器 的资 源 、 性 能和 网络 带宽 ，两个 客户 端 的通信反 应 时间将 明显 增加 ， 即 使 它们 与服务器 始终保 持着 连接 。
络 应用采用 了点 对点 （ ２ ） Ｐ Ｐ 的通信 模式 。 ２ 在Ｐ Ｐ通信 模式 中 ， 主
机之 间通过 直接通 信实 现信息 的交 换 和资源 的共享 ， 得 用户 使 之 间 的沟通 和 交互 变 得更 直 接 、 便 捷 。然 而 ， 目前 的Ｉ ｖ 更 在 Ｐ４ 网 络环 境 中 ， Ａ ｎ ｔｏｋａ ｄｅｓｔ ｎｌｔ ） 备 的广 泛 存 在 Ｎ Ｔ（ｅｗ ｒ ｄ ｒｓ ａｓ ｏ 设 ｒ ａｒ 却使 得处 于不 同内部 私有 网络 中 的主机 直接 进 行 通信 变得 很 困难 ， 这在 很大程 度上 限制 了Ｐ Ｐ应用 的发 展 。 ２ 因此 ， 要在 目前 的 网络 环境 中进行 有效 的Ｐ Ｐ通信 ， ２ 就必 须研 究相 应 的方 案来
随着 网络技 术 的不断发 展 、 个人 计算 机性 能 的不 断 提高 以
及 边 缘 网 络 信 息 的 不 断 丰 富 ， ｔ ｎｔ 客 户 机— — 服 务 器 的 Ｉ ｅ ｅ中 ｎｒ
Ｓｅ ｖ ｒ ｒ ｅ Ｓ
（８１ １ １ １ ８ ３ ） ０
通信 模式 占统治 地位 的局 面 已经 被逐 渐被 打破 。 越来 越 多 的网
助 下建立 直接 Ｐ Ｐ连接任 务 ，即使 这两个 客 户端 都在Ｎ Ｔ ２ Ａ 后
7.2.1 P2P网络中UDP穿越NAT的原理与实现_P2P技术全面解析_[共6页]
P2P技术全面解析7.2 P2P网络中典型NAT穿越技术详解7.2.1 P2P网络中UDP穿越NAT的原理与实现P2P网络中，UDP穿越NAT方式主要有以下几种。
1．中转方式（Relay）中转方式是最简单的，也是比较可靠的NAT穿越方法，它将P2P通信简单地转换为客户端/服务器通信模式。
现假设A和B两个客户端都有一个到公共服务器S的已初始化的UDP连接，客户端位于各自的私有网络中，其各自的NAT阻止任何其他客户端直接向其发起连接。
如果不直接连接，两个客户端可以简单地使用服务器S为它们转发信息。
例如，为了向客户端B发送信息，客户端A可以沿着它已经建立的连接服务器S发送信息，然后S 使用与B现存的连接向B转发该信息，达到A与B通信的目的。
这种方式下，只要客户端能够连接到服务器，中转就可以工作，是最有效的。
但是，其最大缺点是消耗了服务器的处理能力和网络带宽，多了中转环节，节点间反应时间也会增加，因而效率也是最低的。
2．反向连接（Connection Reversal）反向连接方式只适合仅有一个主机在NAT后面，另外的主机拥有合法公网IP地址的情况。
两个客户端都需要与一个公共服务器S存在连接，这种方式的使用范围有明显的局限性。
如果A想要初始化一个到B的连接，直接连接就可以了，因为B没有在NAT后面，A的NAT 认为这是外出的会话，不会阻拦。
如果B想要初始化一个到A的连接，直接连接就会被A 的NAT阻止，B通过服务器S向A发送连接请求，请求A反向连接到B。
3．UDP打洞（UDP Hole Punching）[7]UDP打洞技术假定客户端A和B可以与公网内的已知的服务器S建立UDP连接（可以互发UDP数据包）。
当一个客户端在S上登录的时候，服务器S记录下该客户端的两个endpoints（IP地址，UDP端口），一个是该客户端确信自己是通过该IP和端口与服务器S进行通信的，另一个是服务器S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和端口。
P2P技术之UDP穿透
P2P技术之UDP穿透本文章出自的AZ猫著，如需要转发，请注明来自Peer-To-Peer缩写P2P中文称之为对等联网。
用途于交流，比如QQ，MSN等等。
文件传输、分布式数据计算等等。
这里我们主要是是简单讲解一下UDP实现NAT的穿透（俗称打洞）当然TCP与之相似，可以以此类推。
首先我们要确认以下事实:. 两个独立内网是无法连通的;. 但是内网计算机可以主动连接其他有独立IP的外网计算机;. UDP协议通讯是非持续连接的, 所以网关那边会给你开一个临时端口，让你能够接受外网计算机返回给你的udp包，如果一段时间内没有传输，临时端口便会取消。
这就给了我们可钻之机.NAT最开始出现在路由器上。
详细的大家可以在网上查下资料NAT的全称是Network Address Translator中文称之为网络地址转换NAT分为两大类，NAT和NAPT（Network Address Port Translator）这个不用说了，端口地址转换。
用于实例，简单的说，实现P2P需要一个中转服务器。
也就是需要一个第三方。
（一会儿我们来说为什么需要一个第三方）以简单的通迅来讲，首先我们来看一个示例图。
A<——————>B A与B之间进行的通迅A的IP地址为222.182.100.1B的IP地址为222.182.100.2如果这两个用户都是采用的全球唯一的IP地址，那么他们通迅很简单，也不需要实现P2P。
A<------------------>Nat<-------------------->B如果其中一方为内网用户，即IP地址不为全球唯一IP, 就需要路由器来帮助通迅了。
数据包在经过路由器的时候，路由器会完成IP地址和端口的映射。
如：A为内网用户。
B为外网用户。
则B的IP为全球唯一IP地址。
可以直接通迅。
A的IP地址为：192.168.1.100:1025, 这当然是内网的地址.A(内网)<------------------>R(Nat)<-------------------->B(外网)假设数据从A先发送到路由器R，R会产生一个会话(Session)，保存时间为几分钟到数小时，这个Session映射(保存)了数据包的源地址(192.168.1.100:1025)，并修改为222.182.100.1:3645(假设), 之后R继续将数据包转发给B.这个时候实际上A就是在进行路由NAT的穿透，如果我们在B向A发送信息的时候采用192.168.1.100:1025这样的IP和端口，是找不到A的;那么B需要的是在收到A的信息的时候，获取其IP地址和端口，那么获取到的就是222.182.100.1:3645这个路由器的映射Session地址。
NAT原理与P2P穿越技术
NAT原理与P2P穿越技术2NAT诞生背景及作用NAT即Net Address Translation，网络地址转换，用于解决IPv4地址不足问题：NAT部署在网络出口的位置，位于内网跟公网之间，是内网和公网的桥梁，双向流量都经过NAT。
固定宽带与移动通信NAT功能分别由BRAS设备、PGW设备承载，NAT设备拥有公网IPNAT 是一项神奇的技术， 它的出现使IPv4起死回生。
在IPv4已经被认为行将结束历史使命之后近30年时间里， 人们几乎忘了IPv4的地址空间即将耗尽这样一个事实——在新技术日新月异的时代， 30年可算一段漫长的历史。
更不用说， 在NAT 产生以后， 网络终端的数量呈加速上升趋势， 对IP 地址的需求剧烈增加。
因此足见NAT 技术之成功， 影响之深远。
NAT 的神奇， 更因为NAT 给IP 网络模型带来了深远影响， 其身影遍布网络每个角落。
几乎所有的个人终端设备位于NAT 网关以内，包含家庭宽带网络、物联网、2G/3G/4G/5G 通信网络。
InternetPGW（承载NAT功能）eNodeB宽带网关手机OLT （承载NAT功能）SGW3NAT原理及特点NAT原理：内网主机向外网主机发送的报文，经NAT时，IP/PORT会被转换为NAT为该主机分配的公网IP/PORT；内网主机的本地地址对外界不可见，外网主机只能通过NAT为该内网主机分配的公网IP/PORT，向它发送报文。
通过PAT(Port Address Translation)端口多路复用，让NAT背后的多台内网主机共享一个公网IP，最大限度节省外网IP资源NAT 的几个关键特点：1.网络被分为私网和公网两个部分， NAT 网关设置在私网到公网的路由出口位置， 双向流量必须都要经过NAT 网关；2.网络访问只能先由私网侧发起， 公网无法主动访问私网主机；3.NAT 网关在两个访问方向上完成两次地址的转换或翻译， 出方向做源信息替换， 入方向做目的信息替换；4.NAT 网关的存在对通信双方是保持透明的；5.NAT 网关为了实现双向翻译的功能， 需要维护一张关联表，把会话的信息保存下来。
P2P之UDP穿透NAT的原理与实现(附源代码)
【转】 P2P之UDP穿透NAT的原理与实现(附源代码)2011-02-24 09:58转载自ypxmaomao最终编辑Ma_se日期：2009-01-31 来源：csdn 作者：shootingstarsP2P 之 UDP穿透NAT的原理与实现（附源代码）原创：shootingstars参考：/draft-ford-midcom-p2p-01.txt论坛上经常有对P2P原理的讨论，但是讨论归讨论，很少有实质的东西产生（源代码）。
呵呵，在这里我就用自己实现的一个源代码来说明UDP穿越NAT的原理。
首先先介绍一些基本概念：NAT(Network Address Translators)，网络地址转换：网络地址转换是在I P地址日益缺乏的情况下产生的，它的主要目的就是为了能够地址重用。
NAT分为两大类，基本的NAT和NAPT(Network Address/Port Translator)。
最开始NAT是运行在路由器上的一个功能模块。
最先提出的是基本的NAT，它的产生基于如下事实：一个私有网络（域）中的节点中只有很少的节点需要与外网连接（呵呵，这是在上世纪90年代中期提出的）。
那么这个子网中其实只有少数的节点需要全球唯一的IP地址，其他的节点的IP地址应该是可以重用的。
因此，基本的NAT实现的功能很简单，在子网内使用一个保留的IP子网段，这些IP对外是不可见的。
子网内只有少数一些IP地址可以对应到真正全球唯一的IP地址。
如果这些节点需要访问外部网络，那么基本NAT就负责将这个节点的子网内IP转化为一个全球唯一的IP然后发送出去。
(基本的NAT会改变IP包中的原IP地址，但是不会改变IP包中的端口)关于基本的NAT可以参看RFC 1631另外一种NAT叫做NAPT，从名称上我们也可以看得出，NAPT不但会改变经过这个NAT设备的IP数据报的IP地址，还会改变IP数据报的TCP/UDP端口。
基本NAT的设备可能我们见的不多（呵呵，我没有见到过），NAPT才是我们真正讨论的主角。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
１ 网络 地址 转换 （Ａ ） Ｎ Ｔ 的类型 划分
按照端 口号转换与否 ， ＡＴ可以分为以下两种 ： Ｎ
（）两个节点都有 自己的公 网地址 。 １
（）两个节 点都使用 同一个 Ｃ ｎ Ｔ ２ ｏ ｅＮＡ 。
（）Ｂ ｓ Ｔ：将私网主机的 私有 Ｉ １ ａｉ ＮＡ ｃ Ｐ地址转换成公 网 Ｉ Ｐ
关键 词 ：Ｎ ＡＴ；ＵＤ ｌ Ｐ ｎｈｎ ； 完全 Ｐ Ｐ Ｓ Ｐ Ｈｏｅｕ ｃ ｉ ｇ ２ ；Ｆ Ｎ
０ 引言
网络地址转 换协 议 （ ＡＴ： ｅｗ ｒ ｄ ｒｓ Ｔａｓ ｔ ｎ， Ｎ Ｎ ｔ ｏｋ Ａ ｄｅｓ ｒｎｌｉ ） ａｏ
分配同一个端 口 ， 并通过 判断 数据包 的来源（ｌ １ 反馈数据包中的 ￣ Ｊ Ｉ Ｐ地址 和端 口） 来维持会话 。所分配的 同一个端 口在所有会 话 结束后才收 回。 由于 当前的 Ｎ ＡＴ几乎都是 Ｃ ｎ Ａ ｏ ｅ Ｎ Ｔ，所 以本 文只是基
通过将 局域 网上的主机地址映射 为 Ｉｔ ｎ ｔ ｎ ｒｅ 上的合法 Ｉ 址 ， ｅ Ｐ地 从而实现网络地址复用。 Ｔ对解决当前 Ｉ ＮＡ Ｐ地址短缺问题 、 构 建防火墙 、 保证网络安全等都发挥了重要作用 。但 是随 着基于 Ｉｔｒｅ 的 Ｐ Ｐ网络技术 的广泛应用 ，更多的 内网主机 需要参 ｎｅｎｔ ２
地址 ， 但并 不转换 Ｔ ＰＵ Ｃ ／ ＤＰ端 口信息。 （）Ｎ ｔ ｏｋ Ａ ｄｅｓＰ ｒ Ｔ ａｓ ｔ ｎ （ Ｆ ）Ｎ Ｐ ２ ｅｗ ｒ ｄ ｒｓ ｏｔ ｒｎｌｉ ａ ｏ ＮＡ Ｆ ： Ａ Ｔ将
（）一个 节点 有公 网地 址 ，另外一个 节点使 用一 个 Ｃ ｎ ３ ｏｅ
Ｎ ＡＴ协 议 。
协 议下。它们穿越 Ｎ ＡＴ进 行直接通信 的过程如下 ：
（）Ａ和 Ｂ先登录到 注册服 务器（２ ｅ ｅ）并 向服务器 １ Ｐ Ｐ Ｓ ｒ ｒ， ｖ
发送 各自的实际 Ｉ Ｐ地址和 Ｕ ＤＰ端 口信息。
（） ４ 两个节点使用不同的 Ｃ ｎ ＡＴ ｏｅ Ｎ 。 下面就对 两个 Ｐ Ｐ节点在不 同内网下 ，穿越 ＮＡ ２ Ｔ的 Ｕ ｅ ｓｒ
单独的公网 Ｉ Ｐ地址 和内部多 台主机进 行绑 定 ，当不 同的内部 主机和外部通信 时 ， Ｔ不仅将 内部主机 的私有 Ｉ ＮＡ Ｐ转换 为公
网 Ｉ， Ｐ 而且连端 口号 一起转换 。
（） ｙ ｍｅｒ ＡＴ： １ Ｓ ｍ ｔｃＮ ｉ 当同一个 内部主机 向不 同的外 网主机 发起 多个会话时 ，ｙ Ｓ ｍｍｅｒ ＡＴ为这些会话分配不 同的端 Ｅ ， ｔｃＮ ｉ ｌ Ｓ ｍｍｅｒ Ａ ｙ ｔｃＮ Ｔ能够区别多个不同的会话并进行地址转换。 ｉ （） ｏ ｅ Ｎ Ｔ： Ｓ ｍｍｅｒ Ｔ不 同 ， ２ Ｃ ｎ Ａ 与 ｙ ｔｃＮＡ ｉ 当同一 个内部主 机向 不同的外 网主机发 起多个会话 时 ， ｏ ｅ Ｎ Ｔ为这些 会话 Ｃ ｎ Ａ
Ｄ ｔ ｒｍ ｒｔｃ ｌ ＤＰ Ｈ ｌ Ｐ ｎｈｎ ａ ｇａ Ｐｏｏｏ（ ａ Ｕ ） ｏｅｕ ｃｉｇ方法进 行介绍。
如 图 ｌ 示 ， 设两 台 主机 Ａ 和 Ｂ 处于 不 问 的 Ｃ ｎ Ｔ 所 假 ｏ ｅＮＡ
按照端 口号的分配情况 ， ＡＰ Ｎ Ｔ又可 以分 为以 下两种 ：
与 到 Ｐ Ｐ 中来 。Ｎ ２ ＡＴ协 议 下 的 主 机 Ｉ 址 （ 网 Ｉ 址 ） Ｐ地 私 Ｐ地 在
于 Ｃ ｎ Ｔ进行了研究 ， ｏ ｅＮＡ 后面 出现 的 ＮＡ Ｔ要是不特 别说 明 ，
指 的 是 Ｃ ｎ Ｔ ｏ ｅＮＡ 。
２ Ｐ Ｐ节 点穿越 Ｃ ｎ Ａ ２ ｏ ｅ Ｎ Ｔ方 法
法相互 识别而不能直接交换信 息。 但是 Ｐ Ｐ网络 要求任何主机 ２ 之 间都能够直接对等交换信息 ， 因此 Ｐ Ｐ网络 应用必须解决穿 ２ 越Ｎ ＡＴ实现双 向对等通信的问题 。 本文将 重点围绕着 Ｃ ｎ Ｔ穿越 的完全 Ｐ Ｐ通信 方法 ｏｅ ＮＡ ２
展 开研 究 。
口， 就可以进行数据传输 。在 Ｐ Ｐ网络 中， ２ 采用 Ｕ ＤＰ方式进行 数据传输 ， 所以能够获得主机 的 Ｉｔ ｎ ｔ 法 Ｉ ｎｅ ｅ 合 ｒ Ｐ地址就 可以进 行数据交换。
Ｕ Ｐ是简单的传输 协议 ， 乎不提供可 靠性 措施 ， Ｄ 儿 是无连 接 的协 议， 但是效率 非常 高。 不像 Ｔ Ｐ协 议， Ｃ 传输数据之 前要建
立一种虚拟 的连接关 系 ， 它只要 知道对 方的 Ｉ 址和 Ｕ Ｐ地 ＤＰ端
Ｉｔ ｎ ｔ 是 不可 见 的 ，ｎ ｒｅ 上的 主机 不 能 主动 访 问这 些 ｎ ｒｅ 上 ｅ Ｉｔ ｎ ｔ ｅ ＮＡ Ｔ协议下的主机 ，而位于不 同 ＮＡ Ｔ协议下的主机间更是 无
维普资讯
计算机 时代 ２ ０ 年 第 ７期 ０７
・ ５・ ｌ
基 于 Ｃ ｎ Ａ ｏ Ｎ Ｔ穿越 的完全 Ｐ 通信研究 ｅ ２ Ｐ
唐海 涛 。张代 远
（ 南京邮电大学计算机学院，江苏 南京 ２００） １０３
摘 要 ：Ｎｅ ｏｋ Ａ ｄｅｓＴ ａ ｓ ｔ ｎ（ Ａ ） 术能够解决公 网 Ｉ ｔ ｒ ｄ ｒｓ ｒｎｌ ｉ Ｎ Ｔ 技 ｗ ａｏ Ｐ地址 紧缺 的问题 ， 保网络安全 ， 确 但也 阻隔 了不 同子 网内 ｐｅ 之间的直接通信 。文章介绍 了基 于 Ｕ ｅ ａ ｇａ ｒｔ ｏ（ ＤＰ ＵＤ ｏｅ Ｐ ｎｈｎ 技 术 实现 Ｎ Ｔ的穿 ｅｒ ｓｒＤ ｔ ｒｍ Ｐｏｏ ｌＵ ） ａ ｃ Ｐ Ｈ ｌ ｕ ｃ ｉｇ Ａ 越， 并提 出在 完全 Ｐ Ｐ环境 下 内网中的 Ｐ Ｐ节点加入 Ｐ Ｐ网络 并实现 了 Ｎ ２ ２ ２ ＡＴ穿透的 Ｆ ｅｄ Ｆ Ｎ） ｅ