NAT简介

咱们晓得，WebRTC会依照内网、P2P、直达的程序来尝试连贯。在大部分的状况下，理论是应用P2P或者直达的。这里P2P的场景次要应用的技术就是NAT穿透。

咱们先简略理解下NAT。NAT在实在网络中是常见的，它的呈现一是为了解决ipv4地址不够用的问题，二是为了网络安全思考的。

  • 首先，让同一个内网中的多台主机共用一个公网ip，能够大大缓解ipv4向ipv6适度期间，ipv4地址不够用的问题。
  • 另外，NAT将主机暗藏在内网中，也就使得黑客想拜访起来并没有那么容易了。

NAT的标准在RFC 3022中定义，其次要作用就是做网络地址转换。NAT设施（路由器）会在内网地址和外网地址之间建设起映射关系。当内网主机向外网主机发送信息时，NAT会将内网地址替换为映射的外网地址。绝对应的，当外网主机向内网主机产生信息时，NAT会将外网地址替换为映射的内网地址。

因为NAT设施的存在，外网主机通常无奈间接与内网主机通信。所以在建设P2P连贯之前，须要做的就是NAT穿透，也就是俗称的“打洞”。

NAT类型

RFC3489和RFC5389是对于NAT穿透的协定，其中RFC3489中把NAT分成了4个类型。它们对NAT穿透的限度呈递进趋势。

齐全锥型

  • 齐全锥型NAT的标准是，只有内网主机A通过端口p1收回数据包，在NAT上生成了相应的映射表（这个表就是所谓的“洞”）。接管数据包的外网主机能从这个数据包的报文中失去这个映射关系。它能够将这个映射关系通知其余外网主机，这样任意外网主机发送到这个NAT上端口p1的数据包就都会被转发到内网主机A上。
  • 齐全锥型NAT的特点就是只有“打洞”胜利，所有晓得这个“洞”的主机都能通过它和内网主机进行通信。

IP限度锥型

  • IP限度锥型NAT的标准相比于齐全锥型NAT，限度了外网来的IP。也就是说，只有从内网主机发送数据包的目标IP，发送到这个NAT上端口p1的数据包才会被转发到内网主机A上。
  • IP限度锥型NAT的特点就是“打洞胜利”后，只有胜利“打洞”的外网主机能力通过这个“洞”和内网主机进行通信。其余外网主机即便晓得这个“洞”，发来的数据包也回被NAT抛弃。

端口限度锥型

  • 端口限度锥型NAT的标准相比于IP限度锥型NAT，除了限度外网来的IP，还要限度端口。也就是说只有从内网主机发送数据包的目标IP和端口，发送到这个NAT上端口p1的数据包才会被转发到内网主机A上。
  • 端口限度锥型NAT的特点就是，除了限度了“洞”的外网ip，还限度了“洞”的外网端口。

对称型

  • 对称型NAT的标准相比于端口限度锥型NAT，还减少了一条规定。从内网主机A上发到不同的外网主机的数据包通过NAT时，NAT都会为之调配不同的外网端口。
  • 对称型NAT的特点就是，内网主机每次发送数据包给不同的外网主机时，都会产生一个新的“洞”。

NAT类型检测

要进行NAT穿透，内网主机首先要晓得本人连贯的NAT的类型。在RFC3489中给出了规范的检测流程。这个过程须要2台领有2个网卡的STUN服务器。具体流程如下图所示。

  • 主机向1号服务器的某个IP和端口发送一条申请，如果超过超时工夫没有收到响应，则阐明主机与服务器之间UDP不通。
  • 如果收到服务端的响应，则比照本地IP和接管到的响应包中的主机的公网IP。如果这两个IP统一，则阐明主机在公网上，没有NAT防护。如果不统一，则须要进一步的NAT类型检测，稍后详述。
  • 接下来，主机再次向1号服务器雷同的IP和端口发送一条申请，1号服务器在收到申请后，会应用第二个网卡返回响应。如果主机收到了这个响应，则阐明它在一个凋谢的网络上，是一台公网主机。如果主机没有收到这个响应，则阐明它在对称型防火墙（能够认为与对称型NAT相似）前面。
  • 回到下面进一步的NAT类型检测流程。主机也是向1号服务器雷同的IP和端口发送一条申请，1号服务器也会应用第二个网卡返回响应。如果主机收到了这个响应，则阐明它在齐全锥型NAT前面。
  • 如果主机没有收到这个响应，则向2号服务器发送一条申请。主机收到2号服务器的响应后，比照1号服务器返回的响应包中的主机的公网IP和2号服务器返回的响应包中的主机的公网IP，如果不统一，则阐明它在一个对称型NAT的前面。如果统一，则须要进一步的检测。
  • 主机再次向1号服务器发送一条申请，1号服务器应用雷同的IP（即接管申请的IP）和不同的端口返回响应。如果主机收到了这个响应，则阐明它在IP限制型NAT前面，如果主机没有收到这个响应，则阐明它在端口限制型NAT前面。

NAT穿透流程

在确认完主机所在网络中的NAT类型后，就能够判断是否能进行NAT穿透，以及确认NAT穿透的办法。

一般而言，齐全锥型NAT以及IP限制型NAT能够与任何其余类型的NAT互通；两边都是端口限制型NAT的也能够互通；一边是端口限制型NAT，另一边是对称型NAT，或者两边都是对称型NAT的状况下想实现穿透很难，所以这种状况个别会通过TRUN协定进行数据直达。

在WebRTC中通信的单方通过ICE替换了下面获取到的一些网络信息，之后就能够尝试NAT穿透，建设P2P连贯了。

假如须要建设P2P通信的单方为主机A和主机B。

  • 如果主机A在齐全锥型NAT或者IP限制型NAT后，只有主机先往主机B发送一个数据，就会在该NAT上留下“洞”，即便发送的数据被对方的NAT抛弃。后续主机B发往主机A的数据也能通过主机A这边的NAT上的“洞”实现穿透了。总的来说，这种状况下，只有单方不停的发送数据包，且没有某一方的数据包被全副抛弃，就能胜利穿透。
  • 如果主机A在端口限制型NAT后，而主机B也在端口限制型NAT后，只有单方相互发送数据包则和后面状况一样，能够利用NAT上的“洞”来穿透。
  • 主机A在端口限制型NAT后，主机B在对称型NAT后，或者两边都在对称型NAT后，就只能通过服务器直达来通信了。服务器直达的TURN协定在RFC5766中进行了具体的标准。