"这篇文档主要讨论了如何在UDP通信中穿越Cone NAT和Symmetric NAT的问题,特别是如何在客户端之间建立直接的UDP通信路径。它介绍了UDP报文穿越NAT的基本过程,包括客户端注册、NAT开洞以及如何在Symmetric NAT环境下进行端口猜测以实现通信。"
在计算机网络中,NAT(Network Address Translation)是一种技术,用于将内部网络中的私有IP地址映射到外部网络的公共IP地址,以便内部主机能够与外部网络通信。Cone NAT允许任何外部地址的任意端口与内部主机的特定端口通信,而Symmetric NAT则更为严格,每次内部主机与不同外部地址通信时,都会使用不同的外部端口,这给P2P通信带来了挑战。
文档首先描述了一个典型的P2P网络拓扑,其中ClientA和ClientB位于不同的NAT之后。当它们向公共服务器ServerS注册并建立会话时,NAT会记录这些会话的私有和公共端口映射,形成所谓的"洞",使得ServerS可以向内部主机发送数据。但是,由于Symmetric NAT的存在,直接的客户端间通信是不允许的,因为每个客户端对外的通信端口会随着目标地址的变化而变化。
为了解决这个问题,文档提出了基于端口准随机猜测的UDP穿越Symmetric NAT的方法。这种方法中,客户端会尝试猜测对方NAT映射的UDP端口。如果Symmetric NAT的端口映射是等差变化,客户端会采用一种策略进行扫描;如果是随机变化,则采用另一种策略。通过这种猜测,客户端可以找到正确的端口,从而实现点对点的UDP通信。
这个过程涉及到的关键概念有:
1. **端口猜测**:客户端尝试预测对方NAT后的端口,以便直接发送UDP报文。
2. **UDP**:无连接的传输协议,适用于需要低延迟和简单传输的应用。
3. **Cone NAT**:允许任何外部地址的任意端口与内部主机的特定端口通信的NAT类型。
4. **Symmetric NAT**:每次内部主机与不同外部地址通信时,使用不同的外部端口,增加了P2P通信的复杂性。
5. **端口映射**:NAT设备记录的内部和外部端口之间的对应关系。
这种方法和算法的正确性和可行性已经在Internet实验中得到验证,对于实现跨Symmetric NAT的UDP通信具有重要意义,特别是在P2P网络、分布式系统和实时通信应用中。