十四、网络传输基本知识-NAT

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NAT (Network Address Translator)

我们生活中大部分主机都在网关之后，他有自己的内网IP地址，并不知道自己的外网IP
在网关上有个NAT功能，可以将内网地址映射成外网地址
他就是一个四元组，经过映射后，将内网IP和端口映射成外网IP和端口，其他主机就可以通过公网IP地址通信了

STUN（Simple Traversal of UDP Through NAT）

两台外网主机之间也不能直接通信，它需要第三方服务做介绍，即STUN服务
将各自公网信息进行交换，使他们彼此认识

TURN （Traversal Using Relays around NAT）

p2p连接不成功的情况下，要想保证音视频连接成功，就要引入TURN服务
TURN服务就是在云端架设一个服务器，负责双方之间流媒体数据的转发
当它们进入同一房间时，A发送到TURN的数据，在这个房间里，TURN服务就会给房间内所有人进行转发

ICE （Interactive Connectivity Establishment）

将NAT TURN打包在一起，做一个最优选择
首先尝试p2p，如有两台服务通过，也会选择一个最优服务
不通则选择TURN，如有多个节点，上海TURN不通，则选择北京的TURN
总之，将所有可能性罗列好，在其中找到一条最优路径，将数据发送

NAT产生原因

• 由于IPV4的地址不够
  一个内网中可能有上千台主机，但映射到外网时只有一个或几个IP地址，通过端口号来区分每台主机
  这样就形成了一对几百，一对几千，大大减少了公网IP地址的使用
• 出于网络安全的原因
  所有办公内的主机都在内部，他有自己的内网IP地址，但是没有外网IP地址，外面的主机就很难攻击到内网的某一台主机，必须要经过防火墙，经过NAT转换，才能找到内网中的主机

NAT种类以及穿越原理

• 完全锥型NAT （Full Cone NAT）

  
  
  
  

  【四元组，内网IP地址和端口对IP（X，y），公网IP地址和端口（A，b）】当内网的某台主机经过NAT的映射，形成外网的IP地址和端口之后，外网所有主机只要知道这个地址，都可以向这个地址发送数据，基本上没有什么限制，安全性比较低

• 地址限制锥型NAT （Address Restricted Cone NAT）

  
  
  
  

  【五元组，内网IP地址和端口对IP（X，y），公网IP地址和端口（A，b），请求主机的IP地址（P）】对IP地址做限制，做判断，出去请求时，记录出去的IP地址，当回来的时候，只有这台IP地址的主机才能回消息，对其他IP直接pass掉

• 端口限制锥型 （Port Restricted Cone NAT）

  
  
  
  

  【六元组，内网IP地址和端口对IP（X，y），公网IP地址和端口（A，b），请求主机的IP地址和端口（P，q）】地址限制的基础上，对端口也进行限制

• 对称型NAT（Symmetric NAT）

  
  
  
  

  当经过NAT转换时，内网的主机出外网的时候形成的映射，并不是一个IP地址和端口，他会形成多个
  和不同的主机连接时形成的地址是不同的

NAT穿越步骤

1. C1, C2向STUN发消息
2. 交换公网IP以及端口
3. C1 -> C2, C2 -> C1, 甚至是端口猜测（对称型）

NAT穿越组合

全锥型	全锥型	✔
全锥型	受限锥型	✔
全锥型	端口受限锥型	✔
全锥型	对称型	✔
受限锥型	受限锥型	✔
受限锥型	端口受限锥型	✔
受限锥型	对称型	✔
端口受限锥型	端口受限锥型	✔
端口受限锥型	对称型	✘，无法打通
对称型	对称型	✘，无法打通

NAT类型检测

跟不上老师讲的，直接贴图吧

第一步

第二步

第三步