UDP NAT 穿透

alogy 發布于2019-08-16 11:03 / 3420人閱讀

摘要：穿透的協議穿透協議系列介紹了協議協議版本變化屬于的協議通過與之間發送數據包通信以獲取一些信息。同樣和交互其作用是穿透失敗使用中繼，確保通信成功的低優先級策略。

UDP NAT穿透俗稱p2p打洞。
講到NAT, 追溯一下NAT產生原因：使用ipv4的時候，地址數量有限，NAT設備可以讓接上它的其他設備在其上共享ip,緩解地址不夠用。當然ipv6的概念早就來臨了，國內推廣的程度和推廣慢原因這里就先忽略，下面介紹一下NAT穿透以及實現。

NAT的類型（NAPT）

完全錐型(Full Cone)

 內部地址[internal_ip:internal_port]通過NAT映射外部地址[external_ip：external_port],
 NAT分配端口后,所有外部設備可以通過這個[external_ip：external_port]和[internal_ip:internal_port]通信

受限錐型(Restricted Cone)，或者說是IP受限錐型

內部必須主動鏈接外部,  被訪問的目標設備[tag_exrenal_ip:*]可以與之任意端口通信， 而其他外部IP則不能

端口受限錐型(Port Restricted Cone), 或者說是IP + PORT受限錐型

 在受限錐型的基礎之上，對端口進一步約束；目標設備[tag_exrenal_ip:tag_port1]可以與之通信，而[tag_exrenal_ip:tag_port2]不行

對稱型(Symmetric)

  每次對外訪問， NAT映射外部地址[external_ip：external_port]的端口均不一樣。如：
  當主機A訪問主機B, A的IP被映射為[ip:port1]后;
  當主機A訪問主機C, A的IP被映射為[ip:port2]后。

穿透NAT的協議

    Google穿透協議[RFC3489][RFC5766]系列介紹了[STUN][TURN]協議(協議版本變化),屬于
client-server的協議,通過client與server之間發送數據包,通信以獲取一些信息。

STUN

   STUN-client位于NAT后面,它通過與STUN-server交互,發送接收[協議的]數據報,可以通過抓包
簡略查看(比如tcpdump)交互過程,最終將NAT類型和內外二元組返回給STUN-client。當然詳細的
通信過程,查看goole定義RFCxxxx的協議,最好結合開源的client實現結合。

TURN

   TURN-client同樣和server交互,其作用是穿透失敗,使用中繼，確保通信成功的低優先級策略。
就是實際數據中轉的傳輸中心，當然如果TURN存在NAT，需要支持hairpin。協議簡要概括：client
Allocate請求、創建Permission、建立Channel等等，通過在TURN-server上分配一個Port,作為
己方的一個候選通信 [ip:port]。

ICE

   穿越協議[RFC5245],可以理解為對STUN和TURN的擴展,利用STUNTURN client收集、檢查、優
先級本地候選地址,用于其他peer使用并用于連接。

NAT穿透實現

試驗幾個組件

  1.STUN服務器使用google開放stun.l.google.com:19302
  2.TURN使用開源coturn,主機阿里云即可,支持hairpin
  3.客戶端實現,使用開源ice4j(實現了STUNTURN的client,協議版本可能有異)

架構

流程

step1:通過ice4j獲取候選[ip:port]
step2:通過login-server權限校驗以及SDP交換
step3:檢測彼方SDP,進而通信,ice完成

結語

UDP穿透成功,兩端位于對稱NAT后,這里沒有使用生日攻擊等端口預測,通過realy可以通信

測試源碼

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