P2P通信原理与实现(C++)，NAT，网络穿透原理
1.简介
  当今互联网到处存在着一些中间件(MIddleBoxes)，如NAT和防火墙，导致两个(不在同一内网)中的客户端无法直接通信。这些问题即便是到了IPV6时代也会存在，因为即使不需要NAT，但还有其他中间件如防火墙阻挡了链接的建立。
  当今部署的中间件大多都是在C/S架构上设计的，其中相对隐匿的客户机主动向周知的服务端(拥有静态IP地址和DNS名称)发起链接请求。大多数中间件实现了一种非对称的通讯模型，即内网中的主机可以初始化对外的链接，而外网的主机却不能初始化对内网的链接，除非经过中间件管理员特殊配置。在中间件为常见的NAPT的情况下（也是本文主要讨论的），内网中的客户端没有单独的公网IP地址，而是通过NAPT转换，和其他同一内网用户共享一个公网IP。这种内网主机隐藏在中间件后的不可访问性对于一些客户端
软件如浏览器来说并不是一个问题，因为其只需要初始化对外的链接，从某方面来看反而还对隐私保护有好处。
  然而在P2P应用中，内网主机（客户端）需要对另外的终端（Peer）直接建立链接，但是发起者和响应者可能在不同的中间件后面，两者都没有公网IP地址。而外部对NAT公网IP和端口主动的链接或数据都会因内网未请求被丢弃掉。本文讨论的就是如何跨越NAT实现内网主机直接通讯的问题。
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P2P丨网络穿透与NAT原理分析：「链接」
2.术语
防火墙（Firewall）：
  防火墙主要限制内网和公网的通讯，通常丢弃未经许可的数据包。防火墙会检测(但是不修改)试图进入内网数据包的IP地址和TCP/UDP端口信息。
网络地址转换器（NAT）：
  NAT不止检查进入数据包的头部，而且对其进行修改，从而实现同一内网中不同主机共用
更少的公网IP（通常是一个）。
基本NAT（Basic NAT）：
  基本NAT会将内网主机的IP地址映射为一个公网IP，不改变其TCP/UDP端口号。基本NAT通常只有在当NAT有公网IP池的时候才有用。
网络地址-端口转换器（NAPT）：
  到目前为止最常见的即为NAPT，其检测并修改出入数据包的IP地址和端口号，从而允许多个内网主机同时共享一个公网IP地址。
锥形NAT（Cone NAT）：
  在建立了一对（公网IP，公网端口）和（内网IP，内网端口）二元组的绑定之后，Cone NAT会重用这组绑定用于接下来该应用程序的所有会话（同一内网IP和端口），只要还有一个会话还是激活的。
  例如，假设客户端A建立了两个连续的对外会话，从相同的内部端点（10.0.0.1:1234）到两
个不同的外部服务端S1和S2。Cone NAT只为两个会话映射了一个公网端点（155.99.25.11:62000），确保客户端端口的“身份”在地址转换的时候保持不变。由于基本NAT和防火墙都不改变数据包的端口号，因此这些类型的中间件也可以看作是退化的Cone NAT。
对称NAT（Symmetric NAT）
  对称NAT正好相反，不在所有公网-内网对的会话中维持一个固定的端口绑定。其为每个新的会话开辟一个新的端口。如下图所示：
其中Cone NAT根据NAT如何接收已经建立的（公网IP，公网端口）对的输入数据还可以细分为以下三类：
socket通信为什么要指定端口
1) 全锥形NAT（Full Cone NAT）
  在一个新会话建立了公网/内网端口绑定之后，全锥形NAT接下来会接受对应公网端口的所有数据，无论是来自哪个（公网）终端。全锥NAT有时候也被称为“混杂”NAT（promiscuous NAT）。

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