STUN协议,探测NAT类型

客户端主机所在网络可以分为以下类型:

1, Opened: 即主机拥有公网IP,并且没有防火墙,可自由与外部通信.

2, Full Cone NAT: 主机前有NAT设备,

NAT规则如下:从主机UDP端口A发出的数据包都会对应到NAT设备出口IP的端口B,并且从任意外部地址发送到该NAT设备UDP端口B的包都会被转到主机端口A.

3, Restricted cone NAT: 主机前有NAT设备,

NAT规则如下: 从主机UDP端口A发出的数据包都会对应到NAT设备出口IP的端口B,但只有从之前该主机发出包的目的IP发出到该NAT设备UDP端口B的包才会被转到主机端口A.

4, Port Restricted cone NAT: 主机前有NAT设备,

NAT规则如下: 从主机UDP端口A发出的数据包都会对应到NAT设备出口IP的端口B,但只有从之前该主机发出包的目的IP/PORT发出到该NAT设备UDP端口B的包才会被转到主机端口A.

5, Symmetric UDP Firewall:

主机出口处没有NAT设备,但有防火墙,且防火墙规则如下: 从主机UDP端口A发出的数据包保持源地址,但只有从之前该主机发出包的目的IP/PORT发出到该主机端口A的包才能通过防火墙.

6, Symmetric NAT: 主机前有NAT设备,

NAT规则如下: 即使数据包都从主机UDP端口A发出,但只要目的地址不同,NAT设备就会为之分配不同的出端口B.

7, Blocked: 防火墙限制UDP通信.

个人理解:

1, STUN客户端(101:10)向STUN服务器(404:40)发送请求,要求得到自身经NAT映射后的地址(202:20):
         a,收不到服务器回复,则认为UDP被防火墙阻断,不能通信,网络类型:Blocked.
         b,收到服务器回复(地址要嘛是映射地址要嘛就是源地址),对比本地地址,如果相同(直接返回的就是源地址101:10),则认为无NAT设备(没经过NAT映射转换),进入第2步,否则认为有NAT设备,进入3步.
2, (已确认无NAT设备)STUN客户端向STUN服务器发送请求,要求服务器从其他IP和PORT(505:50)向客户端回复包:
        a,收不到服务器从其他IP地址的回复,认为包被前置防火墙阻断,网络类型:Symmetric UDP Firewall.(如果没有NAT的话是无论如何都能收到回复的,只有一点受到防火墙的阻断,有时候杀毒软件也阻断)

        b,收到则认为客户端处在一个开放的网络上,网络类型:Opened.
3, (已确认存在NAT设备)STUN客户端(101:10)向STUN服务器(404:40)发送请求,要求服务器从其他IP和PORT(505:50)向客户端回复包:

       a,收不到服务器从其他IP地址(包括IP和Port)的回复,认为包被前置NAT设备阻断,进入第4步.(如果不是前置的就相当于全开Opened或Full Cone Nat类型,无论那个IP和端口都能接收到回复)
       b,收到则认为NAT设备类型为Full Cone,即网络类型:Full Cone NAT.(此没有什么限制的基本和没有NAT一样Opened)
4, STUN客户端(101:10)向STUN服务器(404:40)的另外一个IP地址(505:40,端口不能改变)发送请求,要求得到自身经NAT映射后的地址(202:20,如果不是对称的应该返回这个映射地址),并对比之(与第一步中返回的映射地址比对)
      a,地址不相同,则网络类型:Symmetric NAT.(如果是对称类型,则101:10在向一个不同的IP地址(505,端口不变)发送请求时会映射一个新的端口,此处相当于生成一个202:21,比对不相同)
      b,相同则认为是Restricted NAT(受限的),进入第5步,进一步确认类型.
5, (已确认Restricted NAT设备)STUN客户端(101:10)向STUN服务器(404:40)发送请求,要求服务器从相同IP(404)的其他PORT(41)向客户端回复包:
      a,收不到服务器从其他PORT地址的回复,认为包被前置NAT设备阻断,网络类型:Port Restricted cone NAT.(端口改变了,端口受限相当于我一个人A(101)向B(404)要右手(40端口)的苹果,而B左手(41端口)有个香蕉,A只要B的右手苹果,而B给了A一个左手的香蕉,A肯定是不要的,相当于收不到回复)
      b,收到则认为网络类型: Restricted cone NAT.(IP受限,对端口没什么要求,只要是404这个IP就行,无论用那个端口都行)

以上实现过程作为服务器只有双IP的服务器才能实现,针对我们这些电脑只有一个IP的开发者来说,我们就得通过两台电脑来模拟实现双IP了,这地方上面请求的服务器地址就得改变一下了,个人认为这里的Server1:404地址的端口必须和Server2:505地址的端口一样,才能实现,端口相同也不会影响测试效果的.

转载参考：

NAT类型检测For UDP:

前提条件:有一个公网的Server并且绑定了两个公网IP(IP-1,IP-2)。这个Server做UDP监听(IP-1,Port-1),(IP-2,Port-2)并根据客户端的要求进行应答。

第一步：检测客户端是否有能力进行UDP通信以及客户端是否位于NAT后？ 
客户端建立UDP socket然后用这个socket向服务器的(IP-1,Port-1)发送数据包要求服务器返回客户端的IP和Port, 客户端发送请求后立即开始接受数据包，要设定socket Timeout（300ms），防止无限堵塞. 重复这个过程若干次。如果每次都超时，无法接受到服务器的回应，则说明客户端无法进行UDP通信，可能是防火墙或NAT阻止UDP通信，这样的客户端也就 不能P2P了（检测停止）。 
当客户端能够接收到服务器的回应时，需要把服务器返回的客户端（IP,Port）和这个客户端socket的 （LocalIP，LocalPort）比较。如果完全相同则客户端不在NAT后，这样的客户端具有公网IP可以直接监听UDP端口接收数据进行通信（检 测停止）。否则客户端在NAT后要做进一步的NAT类型检测(继续)。

第二步：检测客户端NAT是否是Full Cone NAT？ 
客户端建立UDP socket然后用这个socket向服务器的(IP-1,Port-1)发送数据包要求服务器用另一对(IP-2,Port-2)响应客户端的请求往回 发一个数据包,客户端发送请求后立即开始接受数据包，要设定socket Timeout（300ms），防止无限堵塞. 重复这个过程若干次。如果每次都超时，无法接受到服务器的回应，则说明客户端的NAT不是一个Full Cone NAT，具体类型有待下一步检测(继续)。如果能够接受到服务器从(IP-2,Port-2)返回的应答UDP包，则说明客户端是一个Full Cone NAT，这样的客户端能够进行UDP-P2P通信（检测停止）。

第三步：检测客户端NAT是否是Symmetric NAT？ 
客户端建立UDP socket然后用这个socket向服务器的(IP-1,Port-1)发送数据包要求服务器返回客户端的IP和Port, 客户端发送请求后立即开始接受数据包，要设定socket Timeout（300ms），防止无限堵塞. 重复这个过程直到收到回应（一定能够收到，因为第一步保证了这个客户端可以进行UDP通信）。 
用同样的方法用一个socket向服务器的(IP-2,Port-2)发送数据包要求服务器返回客户端的IP和Port。 
比 较上面两个过程从服务器返回的客户端(IP,Port),如果两个过程返回的(IP,Port)有一对不同则说明客户端为Symmetric NAT，这样的客户端无法进行UDP-P2P通信（检测停止）。否则是Restricted Cone NAT，是否为Port Restricted Cone NAT有待检测(继续)。

第四步：检测客户端NAT是否是Restricted Cone NAT还是Port Restricted Cone NAT？ 
客户端 建立UDP socket然后用这个socket向服务器的(IP-1,Port-1)发送数据包要求服务器用IP-1和一个不同于Port-1的端口发送一个UDP 数据包响应客户端, 客户端发送请求后立即开始接受数据包，要设定socket Timeout（300ms），防止无限堵塞. 重复这个过程若干次。如果每次都超时，无法接受到服务器的回应，则说明客户端是一个Port Restricted Cone NAT，如果能够收到服务器的响应则说明客户端是一个Restricted Cone NAT。以上两种NAT都可以进行UDP-P2P通信。