Stun方式的P2P實現原理(轉)


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二、STUN方式的P2P實現
STUN是RFC3489規定的一種NAT穿透方式,它采用輔助的方法探測NAT的IP和端口。毫無疑問的,它對穿越早期的NAT起了巨大的作用,並且還將繼續在NAT穿透中占有一席之地。
STUN的探測過程需要有一個公網IP的STUN server,在NAT后面的UAC必須和此server配合,互相之間發送若干個UDP數據包。UDP包中包含有UAC需要了解的信息,比如NAT外網IP,PORT等等。UAC通過是否得到這個UDP包和包中的數據判斷自己的NAT類型。
假設有如下UAC(B),NAT(A),SERVER(C),UAC的IP為IPB,NAT的IP為 IPA ,SERVER的 IP為IPC1 、IPC2。請注意,服務器C有兩個IP,后面你會理解為什么需要兩個IP。
(1)NAT的探測過程
STEP1:
B向C的IPC1的port1端口發送一個UDP包。C收到這個包后,會把它收到包的源IP和port寫到UDP包中,然后把此包通過IP1C和port1發還給B。這個IP和port也就是NAT的外網IP和port,也就是說你在STEP1中就得到了NAT的外網IP。
熟悉NAT工作原理的應該都知道,C返回給B的這個UDP包B一定收到。如果在你的應用中,向一個STUN服務器發送數據包后,你沒有收到STUN的任何回應包,那只有兩種可能:1、STUN服務器不存在,或者你弄錯了port。2、你的NAT設備拒絕一切UDP包從外部向內部通過,如果排除防火牆限制規則,那么這樣的NAT設備如果存在,那肯定是壞了„„
當B收到此UDP后,把此UDP中的IP和自己的IP做比較,如果是一樣的,就說明自己是在公網,下步NAT將去探測防火牆類型,就不多說了(下面有圖)。如果不一樣,說明有NAT的存在,系統進行STEP2的操作。
STEP2:
B向C的IPC1發送一個UDP包,請求C通過另外一個IPC2和PORT(不同與SETP1的IP1)向B返回一個UDP數據包(現在知道為什么C要有兩個IP了吧,為了檢測cone NAT的類型)。
我們來分析一下,如果B收到了這個數據包,那說明什么?說明NAT來着不拒,不對數據包進行任何過濾,這也就是STUN標准中的full cone NAT。遺憾的是,full cone nat太少了,這也意味着你能收到這個數據包的可能性不大。如果沒收到,那么系統進行STEP3的操作。
STEP3:
B向C的IPC2的port2發送一個數據包,C收到數據包后,把它收到包的源IP和port寫到UDP包中,然后通過自己的IPC2和port2把此包發還給B。
和step1一樣,B肯定能收到這個回應UDP包。此包中的port是我們最關心的數據,下面我們來分析:
如果這個port和step1中的port一樣,那么可以肯定這個NAT是個CONE NAT,否則是對稱NAT。道理很簡單:根據對稱NAT的規則,當目的地址的IP和port有任何一個改變,那么NAT都會重新分配一個port使用,而在step3中,和step1對應,我們改變了IP和port。因此,如果是對稱NAT,那這兩個port肯定是不同的。
如果在你的應用中,到此步的時候PORT是不同的,那就只能放棄P2P了,原因同上面實現中的一樣。如果不同,那么只剩下了restrict cone 和port restrict cone。系統用step4探測是是那一種。
STEP4:
B向C的IP2的一個端口PD發送一個數據請求包,要求C用IP2和不同於PD的port返回一個數據包給B。
我們來分析結果:如果B收到了,那也就意味着只要IP相同,即使port不同,NAT也允許UDP包通過。顯然這是restrict cone NAT。如果沒收到,沒別的好說,port restrict NAT.
協議實現的算法運行圖如下:
一旦路經到達紅色節點時,UDP的溝通是沒有可能性的(peakflys注:准備來說除了包被防火牆blocked之外,其他情況也是有可能建立P2P的,只是代價太大,一般放棄)。一旦通過黃色或是綠色的節點,就有連接的可能。
最終通過STUN服務器得到自己的NAT類型和公網IP、Port,以后建立P2P時就非常容易了
peakflys注:Libjingle正是通過ICE&STUN方式,建立的P2P連接。關於libjingle的介紹,待續……
 
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