内网穿透

内网穿透

外网访问局域网络
所谓内网就是内部建立的局域网络或办公网络。举个例:一家公司或一个家庭有多台计算机,他们利用不同网络布局将这一台或多台计算机或其它设备连接起来构成一个局部的办公或者资源共享网络,我们就称它为内部网络,也叫内网。所谓外网就是通过一个网关或网桥与其它网络系统连接,相对于自己的内网来说,连接的其它网络系统就称为外部网络,也叫外网。举例说明:当一家公司或一个家庭的所有电脑网络想要与公司或家庭以外的网络连接(比如连接互连网),相对于这家公司或家庭,其它网络(或互连网)就称为外网!
    中文名:内网穿透 外文名: 别名: 释义:内部建立的局域网络或办公网络 如何进行:端口映射 问题:数据传输不稳定问题

名词解释

内网是内部建立的局域网络或办公网络,外网是通过一个网关或网桥与其他网络系统连接,相对于自己的内网来说,其他网络系统称为外网。内网穿透即NAT穿透,在处于使用了NAT设备的私有TCP/IP网络中的主机之间建立连接的问题。通过映射端口,让外网的电脑找到处于内网的电脑。内网穿透动态域名解析服务,简称NAT-DDNS,是一种基于动态域名服务(DDNS)和网络地址转换(NAT)的服务器内外网动态映射方法。

如何进行

端口映射,其实就是常说的NAT地址转换的一种,其功能就是把在公网的地址转翻译成私有地址,采用路由方式的ADSL宽带路由器拥有一个动态或固定的公网IP,ADSL直接接在HUB或交换机上,所有的电脑共享上网。

问题介绍

利用P2P点对点技术实现,需解决的两个问题。

1.实现内网之间机器的网络通信。

2.需要解决UDP出现的数据传输不稳定问题。

假设一台在NAT211.133.*后的192.168.1.77:8000要向NAT211.134.*后的192.168.1.88:9000发送数据,假设你向211.134.*这个IP地址的9000端口直接发送数据包,则数据包在到达NAT211.134.*之后,会被当做无效非法的数据包被丢弃,NAT在此时相当于一个防火墙,会对没有建立起有效SESSION的数据包进行拒绝转递。当然,你也不能直接用内网地址192.168.1.88进行发送数据包,这就好比你在广州要打电话到上海的某个地方,如果你不加区号,直接拨打区域内电话是件很愚蠢的事。

首先我们要认识NAT设备,NAT英文全拼是Network Address Translator(网络地址转换器),说白了就是凡是经过NAT发出去的数据包,都会通过一定的端口转换(而非使用原端口)再发出去,也就是说内网和外网之间的通信不是直接由内网机器与外网NAT进行,而是利用内网对外网的NAT建立起SESSION与外网NAT的SESSION进行。

根据SESSION的不同,NAT主要分成两种:SymmetricNAPT以及CONE NAPT。简单的说,Symmetric NAPT是属于动态端口映射的NAT,而CONE NAPT是属于静态端口映射的NAT。而市场上目前大多属于后者,CONE的意思就是一个端口可以对外部多台NAT设备通信。这个也正是我们做点对点穿透的基本,是我们所希望的,否则现在的大部分点对点软件将无法正常使用。

像上面的例子,NAT211.133.*和NAT211.134.*之间需要进行通信,但开始不能直接就发数据包,我们需要一个中间人,这个就是外部索引服务器(我们假设是211.135.*:7000),当NAT211.133.*向211.135.*:7000发送数据包,211.135.*:7000是可以正常接收到数据,因为它是属于对外型开放的服务端口。当211.135.*:7000收到数据包后可以获知NAT211.133.*对外通信的临时SESSION信息(这个临时的端口,假设是6000会过期,具体的时间不同,但我个人的测试是每30秒发送一个心跳包keep住连接以保证端口维持住通信连接不断开),索引服务器此时应将此信息保存起来。

同时,NAT211.134.*也在时刻向索引服务器发送心跳包,索引服务器就向NAT211.134.*发送一个通知,让它向NAT211.133.*:6000发送探测包(这个数据包最好多发几个),NAT211.134.*在收到通知包之后再向索引服务器发送反馈包,说明自己已经向NAT211.133.*:6000发送了探测包,索引服务器在接收到反馈包之后再向NAT211.133.*转发反馈包,NAT211.133.*在接收到数据包之后再向原本要请求的NAT211.134.*发送数据包,此时连接已经打通,实现穿透,NAT211.134.*会将信息转发给192.168.1.88的9000端口。

对于Symmetric NAPT的情况,网上有人说可以通过探测端口的方式,不过成功率并不高,我建议可用服务器进行中转。另外,最好在数据包发送前先检测是否进行的是同个NAT的情况,也就是内网发内网,如果是,直接发送即可,而无需通过外网再绕回来。

其次关于第二点,解决UDP传输的不稳定问题,其实这里涉及到另一个方面的知识,就是滑动窗口的东西,可以开一个缓冲区用于循环接收数据以及重组,另外加上超时重发机制以及确认发送机制,有点像TCP的传输原理,不过如果处理的好,效率绝对比采用TCP的方式要高。

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