NAT(网络地址转换器)&UDP打洞

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。

图中右上角步骤2中的文字“…给NAT211.134.”应该是错误的，正确的应该是“211.133.”，因为是 S 让 B 去连接 A，而 A 的地址是 211.133.*

特别声明，图是从百度文库截图下来的



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。而同时，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。

内网穿透&UDP打洞

首先文章建议 Cone NAPT 还有希望，要是 Symmetri NAPT 就别想了，接着介绍了两种基本情况，一是一台内网机器连接外网通信的情况，二是两台内网之间互联的情况。

第一种，只需要内网主动发起连接就可以了。内网机器A（192.168.1.x:4000）要求连接外网服务端S（60.17.211.x:5000），发出连接请求后被A网所在网关NA（10.11.12.x）获取，NA将A的地址转变为其自身地址，并分配临时端口（6000）用作通讯，于是，当初的 A->S 就变成现在的 A->NA->S。那么S接到请求后看到的并不是A的地址，而是NA的IP和Port，此时S如果照着此地址回复，则NA收到，因为NA此时有通讯临时Session被创建了，所以在一定时间内（貌似根据不同硬件、软件设备而不同）还记得发到6000的信息要转给A，NA就会转发给A。至此，通讯成功。

第二种，两个内网之间就要复杂一些，图与上图一致。

首先，两个内网A和B谁都不能直接连谁，所以第一次，都是给S发送登录、心跳之类的，目的是表明自己的存在，并建立session，当然，这个过程还是通过自身网络的N实现的。那么，如何做到UDP穿透呢？

假设左边的为A（192.168.1.77:8000），A->NA（211.133.*：6000）->S，此时，S记住了 A 的存在，NA也与A建立了对应关系（发到6000的信息就是A的），一样道理，B也与S建立了连接。

A通过S知道了B的存在（只是知道存在），A想连B，于是A告诉S，“让B探测我一下”

S把A的要求发给B，于是B发送“探测”包给A，事实上就是 B->NB->NA，但是因为 NA 不认识 NB（之前没联系过），所以 NA 就不会转发给 A，随之丢弃。但是 NB 上已经建立起了目的是 NA 的 session，这是后面打洞成功的关键一步。

B 发送探测给 A 之后，因为 NA 必定丢弃，所以 B 向 S 发送“反馈包”，就是图中的步骤 4，目的是告诉 S 已经发送过探测包给 A 了。这一步的目的是，借 S 之手告诉 A ，我已经联系过你了，我已经有了关于你的 session 。

S 通知 A：“人家 B 已经联系过你了”。

A 知道之后，发送数据包给 B ，也就是 A->NA->NB->B。当 NA->NB 时，因为 NB 存有当初链接 NA 的信息，所以 NB 认为它自己认识 NA ，会接受 NA 发送的信息，转发给 B，至此，理论上，打洞完成。AB之间可以互通了。还未经过自己试验，不知道对不对。

另外还有几点疑惑和说明的地方

“信息不请自来，NAT 安全起见，是会被丢弃的”——A->NA->S 时，NA 接到请求会创建 session ，分配某端口如6000对应 A ，目的是接到发到 6000 端口上的信息就知道转发给 A，但只会接受当初 A 所请求的远程主机 S 所发过来的信息才会转发给 A，其它地址则会丢弃。这也是为什么两个内网不能直接互发的原因，举个例子就是洞还没打，外界发过来的信息，也会被看门人 NA 给扔掉，因 NA 那有一个记录表，A 曾经要求连接 S，这条记录就会有关于 S 的信息，比如另一台 S2 发过来同样的 6000 端口信息，由于 NA 没有记录不认识 S2 ，是会丢弃不会转发的。

打洞要从内部向外部打，S 想连接 A，A 向 S 打洞（发起连接）。A 想连接 B，要通过 S 告诉 B 让 B 向 A 打洞，B 打完 A 沿此路打回去，才能成功。