利用P2P點對點技術實現UDP內網穿透

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      點對點技術在近幾年應用很廣，主要表明有QQ、skype、bt、迅雷、ppstream、pplive、qvod。咱們能夠看到，只要是數據量很大，而通常利用中轉服務器又須要必定規模投入的應用，咱們均可以考慮用P2P技術。有兩個好處：1.能夠下降成本與投入。2.提升傳輸性能。
　　關於如何穿透內網，實現內網之間的點對點通訊，網上資料不少，但良莠不齊，有不少人可能看了仍是很模糊沒法理解，其實作內網穿透不難，難的關鍵是在於對一些基礎知識的理解，其中要涉及一些網絡通信原理的東西。通常狀況下，咱們作網絡程序，首先都會考慮用TCP的方式來實現，用TCP的方式主要的好處有：1.編寫程序簡單，大部分是採用C-S模型，也就是客戶端對服務器。2.TCP的特性保證了數據傳輸的可靠性，只要適當定製好協議，基本不會有網絡丟包與邊界的問題。但同時，TCP也有缺點，就是通訊效率較低。

　　從上面的描述，咱們能夠得出兩個結論，作好P2P應用至少須要解決兩個問題：1.實現內網之間機器的網絡通訊。2.須要解決UDP出現的數據傳輸不穩定問題。

　　先說第一點，內網穿透，假設一臺在NAT211.133.*後的192.168.1.77:8000要向NAT211.134.*後的192.168.1.88:9000發送數據，假設你向211.134.*這個IP地址的9000端口直接發送數據包，則數據包在到達NAT211.134.*以後，會被當作無效非法的數據包被丟棄，NAT在此時至關於一個防火牆，會對沒有創建起有效SESSION的數據包進行拒絕轉遞。固然，你也不能直接用內網地址192.168.1.88進行發送數據包，這就比如你在廣州要打電話到上海的某個地方，若是你不加區號，直接撥打區域內電話是件很愚蠢的事。
　　那咱們要怎麼實現穿透？首先咱們要認識NAT設備，NAT英文全拼是Network Address Translator(網絡地址轉換器)，說白了就是凡是通過NAT發出去的數據包，都會經過必定的端口轉換（而非使用原端口）再發出去，也就是說內網和外網之間的通訊不是直接由內網機器與外網NAT進行，而是利用內網對外網的NAT創建起SESSION與外網NAT的SESSION進行。而後，根據SESSION的不一樣，NAT主要分紅兩種：Symmetric NAPT以及CONE NAPT。簡單的說，Symmetric NAPT是屬於動態端口映射的NAT，而CONE NAPT是屬於靜態端口映射的NAT。而市場上目前大多屬於後者，CONE的英文意思錐，意思就是一個端口能夠對外部多臺NAT設備通訊。這個也正是咱們作點對點穿透的基本，是咱們所但願的，不然如今的大部分點對點軟件將沒法正常使用。

　　像上面的例子，NAT211.133.*和NAT211.134.*之間須要進行通訊，但開始不能直接就發數據包，咱們須要一箇中間人，這個就是外部索引服務器（咱們假設是211.135.*:7000），當NAT211.133.*向211.135.*:7000發送數據包，211.135.*:7000是能夠正常接收到數據，由於它是屬於對外型開放的服務端口。當211.135.*:7000收到數據包後能夠獲知NAT211.133.*對外通訊的臨時SESSION信息（這個臨時的端口，假設是6000會過時，具體的時間不一樣，但我我的的測試是每30秒發送一個心跳包keep住鏈接以保證端口維持住通訊鏈接不斷開），索引服務器此時應將此信息保存起來。而同時，NAT211.134.*也在時刻向索引服務器發送心跳包，索引服務器就向NAT211.134.*發送一個通知，讓它向NAT211.133.*:6000發送探測包（這個數據包最好多發幾個），NAT211.133.*在收到通知包以後再向索引服務器發送反饋包，說明本身已經向NAT211.133.*:6000發送了探測包，索引服務器在接收到反饋包以後再向NAT211.133.*轉發反饋包，NAT211.133.*在接收到數據包以後再向本來要請求的NAT211.134.*發送數據包，此時鏈接已經打通，實現穿透，NAT211.134.*會將信息轉發給192.168.1.88的9000端口。
　　對於Symmetric NAPT的狀況，網上有人說能夠經過探測端口的方式，不過成功率並不高，我建議可用服務器進行中轉。另外，最好在數據包發送前先檢測是否進行的是同個NAT的狀況，也就是內網發內網，若是是，直接發送便可，而無需經過外網再繞回來。
　　其次關於第二點，解決UDP傳輸的不穩定問題，其實這裏涉及到另外一個方面的知識，就是滑動窗口的東西，能夠開一個緩衝區用於循環接收數據以及重組，另外加上超時重發機制以及確認發送機制，有點像TCP的傳輸原理，不過若是處理的好，效率絕對比採用TCP的方式要高。另外對於滑動窗口機制的知識在這裏就不說了，有興趣能夠上網找找資料。

 

出處：http://www.cnblogs.com/openso2009/archive/2009/09/23/1572448.html