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Stun方式的P2P实现原理(转)

时间:2016-06-02 20:05:37      阅读:243      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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转帖地址:http://www.cppblog.com/peakflys/archive/2013/01/25/197562.html
 
二、STUN方式的P2P实现
STUN是RFC3489规定的一种NAT穿透方式,它采用辅助的方法探测NAT的IP和端口。毫无疑问的,它对穿越早期的NAT起了巨大的作用,并且还将继续在NAT穿透中占有一席之地。
STUN的探测过程需要有一个公网IP的STUN server,在NAT后面的UAC必须和此server配合,互相之间发送若干个UDP数据包。UDP包中包含有UAC需要了解的信息,比如NAT外网IP,PORT等等。UAC通过是否得到这个UDP包和包中的数据判断自己的NAT类型。
假设有如下UAC(B),NAT(A),SERVER(C),UAC的IP为IPB,NAT的IP为 IPA ,SERVER的 IP为IPC1 、IPC2。请注意,服务器C有两个IP,后面你会理解为什么需要两个IP。
(1)NAT的探测过程
STEP1:
B向C的IPC1的port1端口发送一个UDP包。C收到这个包后,会把它收到包的源IP和port写到UDP包中,然后把此包通过IP1C和port1发还给B。这个IP和port也就是NAT的外网IP和port,也就是说你在STEP1中就得到了NAT的外网IP。
熟悉NAT工作原理的应该都知道,C返回给B的这个UDP包B一定收到。如果在你的应用中,向一个STUN服务器发送数据包后,你没有收到STUN的任何回应包,那只有两种可能:1、STUN服务器不存在,或者你弄错了port。2、你的NAT设备拒绝一切UDP包从外部向内部通过,如果排除防火墙限制规则,那么这样的NAT设备如果存在,那肯定是坏了„„
当B收到此UDP后,把此UDP中的IP和自己的IP做比较,如果是一样的,就说明自己是在公网,下步NAT将去探测防火墙类型,就不多说了(下面有图)。如果不一样,说明有NAT的存在,系统进行STEP2的操作。
STEP2:
B向C的IPC1发送一个UDP包,请求C通过另外一个IPC2和PORT(不同与SETP1的IP1)向B返回一个UDP数据包(现在知道为什么C要有两个IP了吧,为了检测cone NAT的类型)。
我们来分析一下,如果B收到了这个数据包,那说明什么?说明NAT来着不拒,不对数据包进行任何过滤,这也就是STUN标准中的full cone NAT。遗憾的是,full cone nat太少了,这也意味着你能收到这个数据包的可能性不大。如果没收到,那么系统进行STEP3的操作。
STEP3:
B向C的IPC2的port2发送一个数据包,C收到数据包后,把它收到包的源IP和port写到UDP包中,然后通过自己的IPC2和port2把此包发还给B。
和step1一样,B肯定能收到这个回应UDP包。此包中的port是我们最关心的数据,下面我们来分析:
如果这个port和step1中的port一样,那么可以肯定这个NAT是个CONE NAT,否则是对称NAT。道理很简单:根据对称NAT的规则,当目的地址的IP和port有任何一个改变,那么NAT都会重新分配一个port使用,而在step3中,和step1对应,我们改变了IP和port。因此,如果是对称NAT,那这两个port肯定是不同的。
如果在你的应用中,到此步的时候PORT是不同的,那就只能放弃P2P了,原因同上面实现中的一样。如果不同,那么只剩下了restrict cone 和port restrict cone。系统用step4探测是是那一种。
STEP4:
B向C的IP2的一个端口PD发送一个数据请求包,要求C用IP2和不同于PD的port返回一个数据包给B。
我们来分析结果:如果B收到了,那也就意味着只要IP相同,即使port不同,NAT也允许UDP包通过。显然这是restrict cone NAT。如果没收到,没别的好说,port restrict NAT.
协议实现的算法运行图如下:
技术分享
一旦路经到达红色节点时,UDP的沟通是没有可能性的(peakflys注:准备来说除了包被防火墙blocked之外,其他情况也是有可能建立P2P的,只是代价太大,一般放弃)。一旦通过黄色或是绿色的节点,就有连接的可能。
最终通过STUN服务器得到自己的NAT类型和公网IP、Port,以后建立P2P时就非常容易了
peakflys注:Libjingle正是通过ICE&STUN方式,建立的P2P连接。关于libjingle的介绍,待续……
 
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Stun方式的P2P实现原理(转)

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