NAT专题

1.NAT的类型：

全锥形NAT：

    所有从同一个内网IP和端口号发送过来的请求都会被映射成同一个外网IP地址和端口号。而且任何一个外网主机都可以通过这个映射的外网IP和端口号向这台内网主机发关怉。

受限制锥形ＮＡＴ:

    它也是所有从同一个内网IP和端口号发送过来的请求都会被映射成同一个外网IP和端口号。和Full-ConeNAT不同的是，一个拥有IP地址X的外网主机如果想要给内网主机发送数据包，必须是这台内网主机之前给IP地址X发送过数据包才可以。

 端口受限制锥形NAT:

    它和RestrictedCone很相似，只不过它包括端口号，也就是，一台IP地址X和端口P的外网主机想给内网主机发送数据包，必须是这台内网主机之前给这个IP地址X和端口P发送过数据包才可以。

对称NAT:

   对称NAT就是，所有从同一个内网IP和端口发送到一个特定的目的IP和端口的请求，都会被映射到同一个IP和端口。如果同一台主机用相同的源地址和端口号发送数据包，但是发往不同的目的地，NAT将会使用不同的映射。进一步说，只有当外网主机收到内网主机发送来的数据包之后才能向内网主机往回发送数据包。

2、nat 穿透原理  

2011-05-02 11:41:29|  分类：Linux网络编程 |  标签：|举报|字号大中小 订阅

一直以来，说起NAT穿透，很多人都会被告知使用UDP打孔这个技术，基本上没有人会告诉你如何使用TCP协议去穿透（甚至有的人会直接告诉你TCP协议是无法实现穿透的）。但是，众所周知的是，UDP是一个无连接的数据报协议，使用它就必须自己维护收发数据包的完整性，这常常会大大增加程序的复杂度，而且一些程序由于某些原因，必须使用TCP协议，这样就常常令一些开发TCP网络程序的人员“谈穿透色变”。那么，使用TCP协议是不是就不能实现穿透呢？答案当然是否定的：TCP协议不仅能实现NAT穿透，而且实现起来比UDP穿透甚至还简单一些。

要了解如何使用TCP穿透NAT，就要首先看看如何使用UDP穿透NAT。

我们假设在两个不同的局域网后面分别有2台客户机A和 B，AB所在的局域网都分别通过一个路由器接入互联网。互联网上有一台服务器S。

现在AB是无法直接和对方发送信息的，AB都不知道对方在互联网上真正的IP和端口， AB所在的局域网的路由器只允许内部向外主动发送的信息通过。对于B直接发送给A的路由器的消息，路由会认为其“不被信任”而直接丢弃。

要实现 AB直接的通讯，就必须进行以下3步：A首先连接互联网上的服务器S并发送一条消息（对于UDP这种无连接的协议其实直接初始会话发送消息即可），这样S就获取了A在互联网上的实际终端（发送消息的IP和端口号）。接着 B也进行同样的步骤，S就知道了AB在互联网上的终端（这就是“打洞”）。接着S分别告诉A和B对方客户端在互联网上的实际终端，也即S告诉A客户B的会话终端，S告诉B客户A的会话终端。这样，在AB都知道了对方的实际终端之后，就可以直接通过实际终端发送消息了（因为先前双方都向外发送过消息，路由上已经有允许数据进出的消息通道）。

用UDP来实现以上3步不存在什么理论上的问题，因为UDP是无连接的协议，它允许socket进行“多对一”的通讯（即几个具有不同IP和端口号的socket向一个接收socket发送消息）。但是使用TCP就出现了问题：在一般情况下，TCP socket不允许在已经建立连接的端口上再进行监听和使用该本地端口。换句话说，当AB连接上服务器S后，S将AB的实际终端告诉对方，下一步本该是AB利用对方的实际终端进行直连，但这时你会发现对方的实际终端已经被占用了（就是各自连接到服务器S的会话占用了终端），无法同时listen和 connect。于是很多人得出结论：TCP无法实现NAT穿透。

于是问题的关键变成了如何复用一个TCP连接的本地终端，这其实不是协议的问题，而是一个API的问题。幸运的是，所有主流操作系统都支持一个特定的TCP套接字选项——SO_REUSEADDR。这个选项允许将多个socket绑定到同一个本地终端。我们建立socket的时候只要加上这么一行：

setsockopt(socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, len) ; //C++就这么做

_Client.SetSocketOption(SocketOptionLevel.Socket, SocketOptionName.ReuseAddress, True) '这是vb.net 更加简单

知道上面的知识就很好办了，下面我来说说TCP协议的穿透流程：

机器布局还是和上面使用UDP的一样。现在假设客户A想和客户B建立TCP连接。

首先还是 AB分别和服务器S分别建立连接，S记录AB的互联网实际终端。然后S分别向AB发送对方的实际终端。接着，从A和B向S连接时使用的端口，AB都异步调用connect函数连接对方的实际终端（就是S告诉的终端），同时，AB双方都在同一个本地端口监听到来的连接（也可以先监听，再connect更好）。由于双方都向对方发送了connect请求（假设各自的SYN封包已经穿过了自己的NAT），因此在对方connect请求到达本地的监听端口时，路由器会认为这个请求是刚刚那个connect会话的一部分，是已经被许可的，本地监听端口就会用SYN-ACK响应，同意连接。这样，TCP穿透NAT的点对点连接就成功了。