關(guān)于NAT和P2P約會
NAT是什么擂找？
簡介
網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換(NAT,NetworkAddress Translation)屬接入廣域網(wǎng)(WAN)技術(shù)霹俺，它將內(nèi)網(wǎng)地址轉(zhuǎn)換為外網(wǎng)地址嗡载，能夠讓多個的內(nèi)網(wǎng)地址共用一個外網(wǎng)地址來連接互聯(lián)網(wǎng)揽咕。
出現(xiàn)的原因
IPv4公網(wǎng)地址不夠用。
基本設計思想
IP不夠端口來湊拗踢。NAT設備將內(nèi)網(wǎng)的不同地址（1. IP不同岩臣；2.IP相同但端口不同）轉(zhuǎn)換為外網(wǎng)同一個IP的不同端口溜嗜，從而就減少了對外網(wǎng)地址的需求量。
NAT行為類型
按照RFC 4787的分類方法架谎，NAT主要有兩種行為：
- mapping Behavior（映射行為）：即炸宵，內(nèi)網(wǎng)地址向外發(fā)送數(shù)據(jù)時，NAT設備按照什么規(guī)則來創(chuàng)建或重用端口谷扣。
- Filtering Behavior（過濾行為）：即土全，當外網(wǎng)地址向NAT映射的地址發(fā)送數(shù)據(jù)時，NAT設備按照什么規(guī)則來過濾數(shù)據(jù)会涎。
每種行為有三種類型：
- Endpoint-Independent（地址端口都不依賴型）
- Address-Dependent（地址依賴型）
- Address and Port-Dependent（地址端口依賴型）
為方便理解裹匙，先假設一個已建立的NAT關(guān)系：內(nèi)網(wǎng)地址A:a<——>NAT設備B:b<——>外網(wǎng)地址C:c。
| 映射行為 | 解釋說明(內(nèi)網(wǎng)向外網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)時的行為) |
|---|---|
| 地址端口都不依賴型 | 內(nèi)網(wǎng)地址A:a向外網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)末秃，不管外網(wǎng)地址是多少概页，NAT設備都會映射為B:b。 |
| 地址依賴型 | A:a向外網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)练慕，只要外網(wǎng)的IP地址為c惰匙，不管端口是多少，NAT設備就會映射為B:b铃将；否則映射為其它地址项鬼。 |
| 地址端口依賴型 | A:a向外網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)，只有當外網(wǎng)的IP地址為c且端口為3劲阎，NAT設備才會映射為B:b秃臣；否則映射為其它地址。 |
| 過濾行為 | 解釋說明（外網(wǎng)向內(nèi)網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)時的行為） |
|---|---|
| 地址端口都不依賴型 | B:b收到外網(wǎng)數(shù)據(jù)哪工，不管外網(wǎng)的IP和端口是多少，NAT設備都會轉(zhuǎn)發(fā)給A:a弧哎。換句話說雁比，來者不拒。 |
| 地址依賴型 | B:b收到外網(wǎng)數(shù)據(jù)撤嫩，只要外網(wǎng)的IP地址為c偎捎，不管端口是多少，NAT設備就會轉(zhuǎn)發(fā)給A:a；否則茴她，過濾掉寻拂。 |
| 地址端口依賴型 | B:b收到外網(wǎng)數(shù)據(jù)，只有外網(wǎng)的IP地址為c且端口為3丈牢，NAT設備才會轉(zhuǎn)發(fā)給A:a祭钉；否則，過濾掉己沛。 |
說明：NAT映射后慌核，如果沒有數(shù)據(jù)交互，會在一段時間內(nèi)被釋放掉申尼。
P2P約會
背景
因為NAT的存在垮卓，所以兩個不同局域網(wǎng)內(nèi)的終端A和終端B想要建立點對點的通信就會遇到障礙，原因：
- 不知道對方經(jīng)過NAT轉(zhuǎn)換后的公網(wǎng)地址师幕；
- 即使知道對方的公網(wǎng)地址粟按，但由于NAT過濾行為的限制，數(shù)據(jù)也可能因被過濾掉而無法傳達給對方霹粥；
下面介紹一種在某些情況下可以建立點對點通信的方法灭将，我們擬人化地稱之為P2P約會，約會過程需要借助一個約會服務器來進行牽線蒙挑。
實現(xiàn)步驟和原理
步驟1：注冊
約會雙方A和B要先注冊到約會服務器宗侦，并定時向約會服務器發(fā)送心跳包來維持NAT不會被刷新掉。
注冊成功后忆蚀，約會服務器能夠獲取終端的信息矾利，主要包括：
- 身份唯一標示符
- 內(nèi)網(wǎng)地址（例如：A:a和B:b)
- 外網(wǎng)地址 (例如：A1:a1和B1:b1)
步驟2：約會請求
當A想要和B約會時
- A先向約會服務器請求要和B進行約會；
- 約會服務器向A提供B的聯(lián)系方式（內(nèi)網(wǎng)地址B:b和外網(wǎng)地址B1:b1）馋袜；
- 另外男旗，約會服務器把A的約會請求轉(zhuǎn)告給B，并向B提供A的聯(lián)系方式(內(nèi)網(wǎng)地址A:a和外網(wǎng)地址A1:a1)欣鳖；
步驟3：互發(fā)PING消息
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后面的事情就和約會服務器沒有任何關(guān)系了察皇，A和B同時嘗試分別向?qū)Ψ降膬?nèi)外網(wǎng)地址發(fā)送PING消息；
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說明：
- 對于終端A泽台，a1是和約會服務器打的洞什荣，a2是向B發(fā)送PING消息打的洞。a1和a2可能是同一個洞怀酷，也可能不是稻爬，這取決于NAT設備的映射行為類型，當映射行為類型是“地址端口都不依賴型”時蜕依，a1等于a2桅锄；
- 對于終端B琉雳，和終端A同理。
什么情況下可以一方可以收到另一方的PING消息友瘤？
- 雙方在同一個局域網(wǎng)內(nèi)翠肘；
- 雖然不在一個局域網(wǎng)內(nèi)，但滿足以下幾種情況辫秧；
（此處以A向B發(fā)送的PING消息進行講解束倍，反之亦然。）
- 情況一：B1的NAT過濾行為屬于“地址端口都不依賴型”茶没，其他條件不限
- 情況二：B1的NAT過濾行為屬于“地址依賴型”肌幽，且b1==b2（即B1的NAT映射行為類型屬于“地址端口都不依賴型”），其他條件不限
- 情況三：B1的NAT過濾行為屬于”地址端口依賴型“抓半，且b1==b2（即B1的NAT映射行為類型屬于“地址端口都不依賴型”）喂急，且a1==a2(即，A1的NAT映射類型屬于”地址端口都不依賴型“)笛求，其他條件不限
步驟三：響應PONG
當一方收到另一方的PING消息后廊移，就響應PONG消息。當任意一方收到對方的PONG消息探入，就說明雙方已經(jīng)打通可以進行雙向交互的通道狡孔，即約會成功。
步驟四：do what you want
當約會成功后蜂嗽，A和B就可以進行直接通信了苗膝，根據(jù)業(yè)務需要想做啥就做啥，比如下載文件等植旧。
