一：NAT類型
基於UDP的P2P應用需要考慮NAT的類型，因為不同的NAT組合的穿透的方式並不一致，有的能通， 有的不能通。一般來講， NAT可以分為四種類型，分別是:
1, 全錐型(Full Cone) 2, 受限錐型(Restricted Cone)， 或者說是IP受限錐型 3, 端口受限錐型(Port Restricted Cone), 或者說是IP + PORT受限錐型 4, 對稱型(Symmetric)
其中1,2,3屬於同一種類型，都是錐型，區別只是路由器的不同的安全策略。還有些NAT不屬於這四種中的任何一種，就不在本文的討論范圍了。
二：為什么有四種類型的NAT
NAT緩解了IPV4地址不夠用的問題，同時也帶了限制，那就是NAT外部的主機無法主動跟位於NAT內部的主機通信，NAT內部主機想要通信，必須主動和公網的一個IP通信，路由器負責建立一個映射關系，從而實現數據的轉發， 這就是NAT的工作原理。
（一）NAT使用案例
公網server1 ip是1.1.1.1， 監聽端口是1111 公網server2 ip是2.2.2.2， 監聽端口是2222 NAT router ip是8.8.8.8 NAT內部client是192.168.0.3
client發送數據的時候，不管是tcp還是udp必須本地綁定一個端口，一般來講，這個過程都是自動的。
假定client(192.168.0.3, 100)給 server(1.1.1.1, 1111)發送報文，報文到達路由器，
路由器在自己的公網ip上開辟一個端口800，從而建立了一個隱射關系(8.8.8.8, 800)<--->(192.168.0.3, 100),
建立映射關系后，所以(192.168.0.3, 100)和(1.1.1.1, 1111)之間的報文都通過這個映射關系進行轉發。
（二）NAT之間主要的區別分兩種情況討論
1:client(192.168.0.3, 100)和server(1.1.1.1, 1111)在路由器上建立好映射關系后，如果client(192.168.0.3, 100)又給(2.2.2.2, 2222)發送數據，路由器該怎么處理呢?
1, 復用舊的映射關系(8.8.8.8, 800)<--->(192.168.0.3, 100)和(2.2.2.2, 2222)通信, 這就是錐型(Cone) NAT---（分為下面的3個小類） 2, 創建新的映射關系(8.8.8.8, 801)<--->(192.168.0.3, 100)和(2.2.2.2, 2222)通信, 這就是對稱型NAT
注: (8.8.8.8, 801)只是舉例，到底用什么端口取決於路由器的端口管理策略，總之是另外的一個端口，有的路由器有多個公網IP，不同的IP也會參與到這個映射關系中。
2:client(192.168.0.3, 100)和server(1.1.1.1, 1111)在路由器上建立好映射關系后，如果這個時候路由器(8.8.8.8)在800端口上收到從另外一台server(2.2.2.2, 2222)發來的數據，是不是應該轉發給(192.168.0.3, 100)呢？
有四種情況:
1, 無條件轉發給(192.168.0.3, 100)， 這就是全錐型(Full Cone)NAT。 2, 如果(192.168.0.3, 100)之前給(2.2.2.2)發送過數據，則轉發， 這就是受限錐型(Restricted Cone)。 3, 如果(192.168.0.3, 100)之前給(2.2.2.2, 2222)發送過數據，則轉發， 這就是端口受限錐型(Port Restricted Cone)。 4, 丟棄報文，拒絕轉發, 這就是對稱型NAT。
從上面也描述也可以看出，安全性系數, 對稱型 > 端口受限錐型 > 受限錐型 > 全錐型
（三）不同NAT的穿透性
對稱nat無法穿透，這個說法不正確，對稱nat與全椎full cone nat、對稱nat 與 ip受限椎型cone，是可以穿透的，對稱nat與 端口受限、對稱nat與對稱nat，不可穿透。
類型：
1、full cone 全椎 2、Restricted Cone ip受限 3、port Restricted Cone 端口受限 4、Symmetric 對稱。
穿透關系：上述4種類型，如果定義他們的值為序列號，N為序列號相加。
則N<=6可穿透。2 和 4 序列相加 = 6 則可穿透。
3(端口受限)和4（對稱）= 7 不可穿透。
三：p2p網絡中的NAT穿透問題---NAT的原理和類型
（一）完全圓錐型NAT (Full Cane NAT)
完全圓錐型的NAT,將從同一內部IP地址和端口來的所有請求，都映射到相同的外部IP地址和端口。而且，任何外部主機通過向映射的外部地址發送報文，可以實現和內部主機進行通信。
這是一種比較寬松的策略，只要建立了內部網絡的IP地址和端口與公網IP地址和端口的映射關系，則所有Internet上的主機都可以訪問該NAT之后的主機！！！
在圖中，NAT會將內網地址{X:y} (x代表內網主機的IP地址，Y代表端口)映射成公網地址{A:b}(A代表映射的公網IP地址，b代表映射的端口)並綁定。任何數據分組都可以通過地址{A:b}送到此內網主機。
（二）受限圓錐型NAT ( Restricted Cone NAT)--IP受限
受限圓錐型NAT也是將從相同的內部IP地址和端口來的所有請求，映射到相同的公網IP地址和端口。
但是與完全圓錐型NAT不同，當且僅當內網主機之前己經向公網主機(假設IP地址為P)發送過數據分組，此公網主機才能夠向內網主機發送數據分組。
在圖中，NAT會將內網地址{x:y}映射成公網地址{A:b〕並綁定，只有源地址為P的分組才能和此內網主機通信。
（三）端口受限圓錐型NAT ( Port Restricted Cone NAT)--IP+port受限
類似於受限圓錐型NAT，但更嚴格。端口受限圓錐型NAT增加了端口號的限制，當且僅當內網主機之前已經向公網主機發送了數據分組，公網主機才能和此內網主機通信。
在圖中，NAT會將內網地址{X:y}映射成公網地址{A:b}並綁定，由於內網主機之前己經分別與地址為M,端口為n的公網主機以及地址為P,端口為q的公網主機通信，所以只有來自這兩個公網地址和端口的分組才能到達內網主機。
（四）對稱型NAT CSymmetric NAT)----重點理解
對稱型NAT把從同一內網地址和端口到相同的地址和端口的所有請求，都映射到同一個公網地址和端口。
如果同一個內網主機，用相同的內網地址和端口向另一個地址發送數據分組，則會使用不同的映射，而且公網主機只有在接收到數據分組后，才能向與發送分組的內網主機進行通信。可見，對稱性NAT是所有NAT類型中限制最為嚴格的。
在圖中，對稱型NAT會將內網地址{X:y}轉換成公網地址{A:b}並綁定為{X:y}|{A:b}<一>{P:q}。這就意味着NAT只允許地址{A:b}接收來自{P:q}的分組，將它轉給{X:y} 。當客戶機請求一個不同的公網地址{M:n}時，NAT會新分配一個外部端口{C:d} 。
轉載自：https://blog.csdn.net/eydwyz/article/details/87364157
P2P技術詳解(一)：NAT詳解——詳細原理、P2P簡介
四：NAT類型判斷
NAT類型的檢測，查看主機所在的NAT網關（提供真正的外網IP地址，而不是偽外網IP地址）是屬於哪種NAT類型，是否可以打洞成功。
下面就看一下這個整體的判斷邏輯，當然在這之前要有一個限定條件，就是在雲端一定要部署一個STUN服務。這個STUN服務要有兩個IP地址和端口，這兩個IP地址的作用稍后會在邏輯判斷的過程中介紹。
（一）NAT類型判斷流程
1.首先客戶端要發送一個ECHO請求給服務端（提供STUN服務），服務端收到請求之后，通過同樣的IP地址和端口，給我們返回一個信息回來。
2.那在客戶端就要等這個消息回復，那么設置一個超時器，看每個消息是否可以按時回來，那如果我們發送的數據沒有回來，則說明這個UDP是不通的，我們就不要再進行判斷了（網絡不通，不需要判斷）。
3.如果我們收到了服務端的響應，那么就能拿到我們這個客戶端出口的公網的IP地址和端口，這個時候要判斷一下公網的IP地址和本機的IP地址（NAT內部地址！！！）是否是一致的，如果是一致的，說明本機沒有在NAT之后而是一個公網地址；
4.接下來要做進一步判斷，就是判斷我們的公網地址是不是一個完全的公網地址，這時我們再發送一個信息到第一個IP地址和端口，那服務端收到這個請求之后呢，它使用第二個IP地址和端口給我們回消息，如果我們真是一個完全的公網IP地址和端口提供一個服務的話，那其他任何公網上的主機都可以向我發送請求和回數據，這時候我都是能收到的，那如果我能收到，那就說明就是一個公網的地址，所以我們就沒有在NAT之后就完全可以接收數據了。
5.那如果我們收不到，那說明我是在一個防火牆之后，而且一個對稱的防火牆。（可以認為與對稱NAT一樣）
6.如果我收到的公網的IP與我本地的IP不一致，那就說明我們確實是在NAT之后，那既然是在NAT之后我們就要對各種類型作判斷了。
7.這時我們再發送一個請求到服務端的第一個IP地址和端口，而服務端通過第二個IP地址和端口給我們回消息，那這時候我們要判斷NAT的類型是不是完全錐型，如果我們出去一個請求，在我們的NAT服務和網關上建立了一個內網地址和外網地址的映射表之后，那其他公網上的主機都可以向我這個公網IP地址（含端口）發送消息，並且我可以接收到，那么這個時候可以收到的話，我們就是一個完全錐型NAT。
8.那么如果收不到的話，需要做進一步的判斷，這時候需要（客戶端主動發送數據，用來探測對稱型）向服務端的第二個IP地址和端口發送數據，那么此時服務端會用同樣的IP地址和端口給我們回數據，那么這時候它也會帶回一個公網的IP地址來，但是如果我們的出口，就是向第二個IP地址發送了請求帶回的外網IP與端口與我們第一發送的請求帶回的IP地址和端口（主要是端口）如果是不一樣的，那就說明是對稱型NAT；---對稱型NAT每次出去都會在映射表上形成不同的外網IP地址和端口！！！！
9.如果一樣（沒有修改映射表，沒有新建一個映射關系，即是說明客戶端的外網IP和端口不變）就說明是限制型的，限制型分為兩種一種是IP限制型，一種是端口限制型，所以還需要做進一步的檢測。這個時候客戶端主動再向服務端第一個IP地址和端口發送一個請求，如果服務端回信息時使用的是之前回復消息所使用的同一個IP地址，但是不是同一個的端口號，那么這時候我們就可以判斷是否可以接收到，如果不能接收到，說明是對端口做了限制，所以是端口限制型的NAT，如果可以收到就說明是一個IP地址限制型的NAT。
經過這樣一個邏輯判斷之后 ，我就可以知道我們自己這台在內網的主機是什么NAT類型了。
（二）回顧判斷過程
了解了邏輯之后，我們再來看一下檢測過程：
1.首先是我們的客戶端，向服務端的第一IP地址和端口，發送一個請求;之后服務端回送一個響應（包含客戶端的官網IP和端口信息）給客戶端。如果回來這個地址（響應信息中獲取得到的IP地址）和我們之前發送的地址（NAT內網地址）是一致的，那就是公網的。如果不一致說明我們是在NAT之后，這是第一次檢測。----檢測是公網主機還是位於NAT網關后面的內網主機（不用太考慮下圖中的客戶端的端口信息）
2.再接下來就是檢測是對稱型還是限制性NAT。首先，如左圖所示客戶端向服務器第一個IP地址發送了一個請求 ，然后再如右圖所示，客戶端向服務端第二個IP地址發送一個請求。如果兩次回復的響應中的主機公網IP地址和端口與上次回來的公網IP地址與端口是不一樣的，它就是對稱型NAT；如果一樣還需要進一步判斷。
3.接下來檢測是否是完全錐型NAT。是否再接下來就是客戶端向服務端第一個IP地址發送了一個請求 ，然后它通過第二個IP地址給我回一個請求，如果可以接收到，就表示為完全椎型，否則不是完全椎型。（不用太考慮下圖中的客戶端的端口信息）
4.緊接着再發送一個請求到第一個這個地址，那么它用這個地址的第二個端口向我回消息，如果這時候我是能收到的，說明是IP地址限制錐型NAT，如果不能收到說明是端口限制錐型。
以上就是我們NAT檢測基本的一個過程。