P2P穿透&四种NAT类型

以下对四种NAT类型分别予以说明：

1.全锥形NAT

IP、端口都不受限。只要客户端由内到外打通一个洞之后（NatIP:NatPort -> A:P1），其他IP的主机(B)或端口(A:P2)都可以使用这个洞发送数据到客户端。

映射关系为：Client->NatIP:NatPort->Any，即任何外部主机都可通过NatIP:NatPort发送数据到Clietn上。

 

2.受限锥形NAT

IP受限，端口不受限。当客户端由内到外打通一个洞之后(NatIP:NatPort -> A:P1)，A机器可以使用他的其他端口（P2）主动连接客户端，但B机器则不被允许。

映射关系为：Client-> NatIP:NatPort->A，即只有来自A的数据包才能通过NatIP:NatPort发送到Client上。

 

 

3.端口受限锥型

IP、端口都受限。返回的数据只接受曾经打洞成功的对象（A:P1），由A:P2、B:P1发起的数据将不被NatIP:NatPort接收。

映射关系为：Client->NatIP:NatPort->A:P1，即只有来自A:P1的数据才可通过NatIP:NatPort发送到Client上。

 

4.对称型NAT

对称型NAT具有端口受限锥型的受限特性。但更重要的是，他对每个外部主机或端口的会话都会映射为不同的端口（洞）。只有来自相同的内部地址（IP:PORT）并且发送到相同外部地址（X:x）的请求，在NAT上才映射为相同的外网端口，即相同的映射。一个外部地址（X:x）对应一个NAT上的映射，如上图红色三角，每个映射仅接收来自他绑定的外部地址的数据。注：X在这里意为任意一台外部主机，x为这台主机上的任意一个端口。

映射关系为：Client->NatIP:Pa1->A:P1，当Client访问B:P1时，映射关系变为：

Client->NatIP:Pb->B:P1，同理，NatIP:Pa2也就是Client访问A:P2时的映射。

 

以上我们只是说了一点基本的理论。接下来我们要实现不同内网通过internet网进行通迅
再来，我们举个图例

A<----------->NatA<---------->NatB<---------->B
A的地址是：192.168.1.100端口4000
B的地址是：192.168.1.100端口4000
它们两个都是内网的地址。及局域网内部地址。并不是全球唯一地址。
两个路由：
NatA的地址是：222.182.100.1
NatB的地址是：222.182.100.2
这两个路由是外网的地址，及全球唯一地址。

现在我们要实现A与B的通迅。
因为A与B都不是外网地址。所以A不可能向192.168.1.100发送消息。这消息只会它自己收到，因为这个IP是它自己的。同样B也不可以。
那么A向NatB发送消息，B能收到吗？答案是否定的，不能收到。刚才我们提到过。因为路由没有映射B的地址。A并不知道这个Session就连NatB也不知道这个Session因为B没有向A发送消息，并不产生这个Session。
就算B和A同时向双方的路由发送消息，产生的Session，A和B也得不到。因为在路由上就把这个消息当做为无用包给丢弃掉了。

那么这样的情况我们要进行通迅怎么办呢？
对，就是刚才我们提到的第三方。第三方是个什么方呢？
第三方必须是一个拥有固定外网IP的服务方。及一个外网服务器。全唯一IP地址。

图例：
假定我们这个第三方为C
C  IP:222.182.100.3端口4001
A<----------->NatA<--------------->C<-------------------->NatB<------------->B
                    ↑______________________________↑                                                          

原理如下
A通过路由向C发送消息，C获取A的在路由上的Session地址，映射的IP和端口
B同样。
这时候C就有了A和B的地址。
C可以和A、B进行通迅，但是A和B还不行。
现在C需要通知A方B的映射IP和端口。也要通知B方A的映射IP和端口。
这样A就有了B的映射地址，B也有了A的。但是现在还不能进行通迅。
因为在路由上A和B都只有对C的穿透。并没有相互之前的穿透。
那么A要向B发送消息怎么办呢？需要C向B发送一个消息告诉B方A的地址让B向这个地址发送一个消息，对A进行一个穿透。
这样A就可以向B发送消息了。在A向B发送消息的同时，A也在向B进行穿透。
这样就可以实现相互的通迅了。如果有多个端点，也就以此类推了。
宗上所述就是P2P的UDP实现原理了。TCP也是一样的。提示一点。Session在路由上是有时限的，一分钟到几小时不定。不同的路由不同的时间，为了保持这个Session的存在，你需要在固定时间点进行通迅，保持这个穿透，否则就得重新穿透。

值得注意的一点。
路由上的映射有两种情况
第一种情况是：Cone NAT
第二种情况是：Symmetric NAT
我们以上的实现是以Cone Nat为基础的。为什么呢？因为Cone Nat在映射的时候端口是不变的。无论你内网有多少台机器，向外网发送消息在路由上映射的端口都是不变的。

而Symmetric Nat则相反，一个映射一个端口。如果碰到这种情况只有祝你好运了，最好不要猜。(十有八九猜不到。所以不推荐猜)