基于P2P技术实现内网到内网UDP穿透--转载

P2P:只要是数据量很大,而一般利用中转服务器又需要一定规模投入的应用,我们都可以考虑用P2P技术。

好处:

1.降低成本与投入。

2.提高传输性能。

 

一般情况下,我们做网络程序,首先都会考虑用TCP的方式来实现,用TCP的方式主要的好处有:

1.编写程序简单,大部分是采用C-S模型,也就是客户端对服务器。

2.TCP的特性保证了数据传输的可靠性,只要适当定制好协议,基本不会有网络丢包与边界的问题。

但同时,TCP也有缺点,就是通信效率较低。

 

做好P2P应用至少需要解决两个问题:

1.实现内网之间机器的网络通信。

2.需要解决UDP出现的数据传输不稳定问题。

 

内网穿透

假设一台在NAT211.133.*后的192.168.1.77:8000要向NAT211.134.*后的192.168.1.88:9000发送数据,假设你向211.134.*这个IP地址的9000端口直接发送数据包,则数据包在到达NAT211.134.*之后,会被当做无效非法的数据包被丢弃,NAT在此时相当于一个防火墙会对没有建立起有效SESSION的数据包进行拒绝转递。当然,你也不能直接用内网地址192.168.1.88进行发送数据包,这就好比你在广州要打电话到上海的某个地方,如果你不加区号,直接拨打区域内电话是件很愚蠢的事。

 

首先我们要认识NAT设备,NAT英文全拼是Network Address Translator(网络地址转换器),说白了就是凡是经过NAT发出去的数据包,都会通过一定的端口转换(而非使用原端口)再发出去也就是说内网和外网之间的通信不是直接由内网机器与外网NAT进行,而是利用内网对外网的NAT建立起SESSION与外网NATSESSION进行。

 

根据SESSION的不同,NAT主要分成两种:SymmetricNAPT以及CONE NAPT。简单的说,Symmetric NAPT是属于动态端口映射的NAT,而CONE NAPT是属于静态端口映射的NAT。而市场上目前大多属于后者,CONE的英文意思,意思就是一个端口可以对外部多台NAT设备通信。这个也正是我们做点对点穿透的基本,是我们所希望的,否则现在的大部分点对点软件将无法正常使用。

 

像上面的例子,NAT211.133.*NAT211.134.*之间需要进行通信,但开始不能直接就发数据包,我们需要一个中间人,这个就是外部索引服务器(我们假设是211.135.*:7000),

  1. NAT211.133.*211.135.*:7000发送数据包,211.135.*:7000是可以正常接收到数据,因为它是属于对外型开放的服务端口。
  2. 211.135.*:7000收到数据包后可以获知NAT211.133.*对外通信的临时SESSION信息(这个临时的端口,假设是6000会过期,具体的时间不同,但我个人的测试是每30秒发送一个心跳包keep住连接以保证端口维持住通信连接不断开),索引服务器此时应将此信息保存起来。
  3. 同时,NAT211.134.*也在时刻向索引服务器发送心跳包,索引服务器就向NAT211.134.*发送一个通知,让它向NAT211.133.*:6000发送探测包(这个数据包最好多发几个),
  4. NAT211.133.*(跟人觉得这里应该是NAT211.134在收到通知包之后再向索引服务器发送反馈包,说明自己已经向NAT211.133.*:6000发送了探测包,
  5. 索引服务器在接收到反馈包之后再向NAT211.133.*转发反馈包
  6. NAT211.133.*在接收到数据包之后再向原本要请求的NAT211.134.*发送数据包,此时连接已经打通,实现穿透,NAT211.134.*会将信息转发给192.168.1.889000端口。

 

对于Symmetric NAPT的情况,网上有人说可以通过探测端口的方式,不过成功率并不高,我建议可用服务器进行中转。

另外,最好在数据包发送前先检测是否进行的是同个NAT的情况,也就是内网发内网,如果是,直接发送即可,而无需通过外网再绕回来。

 

其次关于第二点,解决UDP传输的不稳定问题,其实这里涉及到另一个方面的知识,就是滑动窗口的东西,

可以开一个缓冲区用于循环接收数据以及重组,另外加上超时重发机制以及确认发送机制,有点像TCP的传输原理,不过如果处理的好,效率绝对比采用TCP的方式要高。

 

 

 

posted @ 2020-04-06 19:20  HiLuf  阅读(1277)  评论(0编辑  收藏  举报