NAT穿越

Posted 2020-08-24 March On

1、NAT类型

目前主要的NAT类型有如下几种：

1)Full-cone NAT, also known as one-to-one NAT

• 一旦一个内网地址 (iAddr:iPort) 被映射到一个外部地址 (eAddr:ePort), 来自 iAddr:iPort 的任何数据包将通过 eAddr:ePort 发送.
• 任何外部主机能够通过eAddr:ePort这个地址发送数据包到iAddr:iPort.

2)Address-restricted-cone NAT

• 一旦一个内网地址 (iAddr:iPort) 被映射到一个外部地址 (eAddr:ePort), 来自 iAddr:iPort 的任何数据包将通过 eAddr:ePort 发送.
• 仅只有接收到主机(iAddr:iPort)通过eAddr:ePort发送的数据包的外部主机通过该主机的任何端口发送到eAddr:ePort的数据包才能够被正确的转发到iAddr:iPort.也就是说主机有关端口无关.

3)Port-restricted cone NAT

类似于address restricted cone NAT, 但是端口号有限制.

• 一旦一个内网地址 (iAddr:iPort) 被映射到一个外部地址 (eAddr:ePort), 来自 iAddr:iPort 的任何数据包将通过 eAddr:ePort 发送.
• 仅只有接收到主机(iAddr:iPort)通过eAddr:ePort发送的数据包的外部主机通过该主机的相同端口发送到eAddr:ePort的数据包才能够被正确的转发到iAddr:iPort.

4)Symmetric NAT

• 来自相同内部ip和port发送到相同目的地ip和port的请求被映射到唯一的外部ip和port地址；如果相同的内部主机采用相同的ip和port地址发送到不同的目的地，那么重新分配映射地址。
• 只有先前收到内部主机发送的包的外部主机才能够发送返回包到内部主机。

针对前面三种NAT类型（即cone NAT）只要通信双方彼此知道对方的内部地址和外部地址的映射关系，然后通过UDP打洞的方式就可以建立相互连接的通信；但是第四种也就是Symmetric NAT的话由于每次向不同目的地发送数据包时采用不同的外部地址，也就没办法通过直接的方式建立P2P连接。

2、不同场景下的P2P通信

记有公网地址为1，无公网地址在NAT后面为0，则分为以下几种情况：

2.1、1-1

通信双方都在公网，可直接通信，不需借助外力；

2.2、1-0

一方在公网一方在内网，由位于NAT后面的一方主动发起通信请求；

2.3、0-0

2.3.1、双方都在同一局域网内，可直接通信；

2.3.2、双方不在同一个局域网，且双方的NAT类型都是cone NAT，那么可以通过一个STUN服务器发现自己的NAT类型以及内网和外网传输地址映射信息，然后通过Signaling(信令服务器，实现了SIP协议的主机)交换彼此的NAT类型及内网和外网传输地址映射信息，然后通过UDP打洞的方式建立通信连接；

2.3.3、双方不在同一个局域网，且通信双方有一方的NAT类型是Symmetric NAT，则无法直接建立P2P连接，这个时候就需要借助TURN(Traversal Using Relay NAT)即转发服务器来实现间接通信；

3、参考资料

1、NAT穿透解决方案介绍