TCP 打洞和UDP打洞

Posted 2022-12-11 落霞与孤鹜亓飞

为什么网上讲到的P2P打洞基本上都是基于UDP协议的打洞？难道TCP不可能打洞？还是TCP打洞难于实现？假设现在有内网客户端A和内网客户端B，有公网服务端S。如果A和B想要进行UDP通信，则必须穿透双方的NAT路由。假设为NAT-A和NAT-B。

A发送数据包到公网S,B发送数据包到公网S,则S分别得到了A和B的公网IP，

S也和A B 分别建立了会话，由S发到NAT-A的数据包会被NAT-A直接转发给A，
由S发到NAT-B的数据包会被NAT-B直接转发给B，除了S发出的数据包之外的则会被丢弃。

所以：现在A B 都能分别和S进行全双工通讯了，但是A B之间还不能直接通讯。

解决办法是：A向B的公网IP发送一个数据包，则NAT-A能接收来自NAT-B的数据包
并转发给A了（即B现在能访问A了）；再由S命令B向A的公网IP发送一个数据包，则
NAT-B能接收来自NAT-A的数据包并转发给B了（即A现在能访问B了）。以上就是“打洞”的原理。

但是TCP和UDP在打洞上却有点不同。这是因为伯克利socket（标准socket规范）的API造成的。UDP的socket允许多个socket绑定到同一个本地端口，而TCP的socket则不允许。

这是这样一个意思：A B要连接到S，肯定首先A B双方都会在本地创建一个socket，去连接S上的socket。创建一个socket必然会绑定一个本地端口（就算应用程序里面没写端口，实际上也是绑定了的，至少java确实如此），假设为8888，这样A和B才分别建立了到S的通信信道。接下来就需要打洞了，打洞则需要A和B分别发送数据包到对方的公网IP。但是

问题就在这里：因为NAT设备是根据端口号来确定session，如果是UDP的socket，A B可以
分别再创建socket，然后将socket绑定到8888，这样打洞就成功了。但是如果是TCP的
socket，则不能再创建socket并绑定到8888了，这样打洞就无法成功。

然而实际上，现在的情况是，socket 在绑定端口的时候，通过设置SO_REUSEADDR关键字，就可以实现TCP连接，多个socket绑定一个端口号，在这种情况下，TCP打洞和UDP打洞没有区别了。

参考：https://www.iteye.com/blog/f543711700-978887