穿透局域网

穿透局域网 NAT(Network Address Translators)，网络地址转换:网络地址转换是在IP地址日益缺乏的情况下产生的，它的主要目的就是为了能够地址重用。NAT分为两大类，基本的NAT和NAPT(Network Address/Port Translator)。 最开始NAT是运行在路由器上的一个功能模块。 最先提出的是基本的NAT，它的产生基于如下事实:一个私有网络(域)中的节点中只有很少的节点需要与外网连接(呵呵，这是在上世纪90年代中期提出的)。那么这个子网中其实只有少数的节点需要全球唯一的IP地址，其他的节点的IP地址应该是可以重用的。 因此，基本的NAT实现的功能很简单，在子网内使用一个保留的IP子网段，这些IP对外是不可见的。子网内只有少数一些IP地址可以对应到真正全球唯一的IP地址。如果这些节点需要访问外部网络，那么基本NAT就负责将这个节点的子网内IP转化为一个全球唯一的IP然后发送出去。(基本的NAT会改变IP包中的原IP地址，但是不会改变IP包中的端口) 关于基本的NAT可以参看RFC 1631 另外一种NAT叫做NAPT，从名称上我们也可以看得出，NAPT不但会改变经过这个NAT设备的IP数据报的IP地址，还会改变IP数据报的TCP/UDP端口。基本NAT的设备可能我们见的不多(呵呵，我没有见到过)，NAPT才是我们真正讨论的主角。看下图: Server S1 18.181.0.31:1235 | ^ Session 1 (A-S1) ^ | | 18.181.0.31:1235 | | v 155.99.25.11:62000 v | | NAT 155.99.25.11 | ^ Session 1 (A-S1) ^ | | 18.181.0.31:1235 | | v 10.0.0.1:1234 v | | Client A 10.0.0.1:1234 有一个私有网络10.*.*.*，Client A是其中的一台计算机，这个网络的网关(一个NAT设备)的外网IP是155.99.25.11(应该还有一个内网的IP地址，比如10.0.0.10)。如果Client A中的某个进程(这个进程创建了一个UDP Socket,这个Socket绑定1234端口)想访问外网主机18.181.0.31的1235端口，那么当数据包通过NAT时会发生什么事情呢, 首先NAT会改变这个数据包的原IP地址，改为155.99.25.11。接着NAT会为这个传输创建一个Session(Session是一个抽象的概念，如果是TCP，也许Session是由一个SYN包开始，以一个FIN包结束。而UDP呢，以这个IP的这个端口的第一个UDP开始，结束呢，呵呵，也许是几分钟，也许是几小时，这要看具体的实现了)并且给这个Session分配一个端口，比如62000，然后改变这个数据包的源端口为62000。所以本来是(10.0.0.1:1234->18.181.0.31:1235)的数据包到了互联网上变为了 (155.99.25.11:62000->18.181.0.31:1235)。 一旦NAT创建了一个Session后，NAT会记住62000端口对应的是10.0.0.1的1234端 口，以后从18.181.0.31发送到62000端口的数据会被NAT自动的转发到10.0.0.1上。(注 意:这里是说18.181.0.31发送到62000端口的数据会被转发，其他的IP发送到这个端口的 数据将被NAT抛弃)这样Client A就与Server S1建立以了一个连接。 呵呵，上面的基础知识可能很多人都知道了，那么下面是关键的部分了。 看看下面的情况: Server S1 Server S2 18.181.0.31:1235 138.76.29.7:1235 | | | | +----------------------+----------------------+ | ^ Session 1 (A-S1) ^ | ^ Session 2 (A-S2) ^ | 18.181.0.31:1235 | | | 138.76.29.7:1235 | v 155.99.25.11:62000 v | v 155.9