Ⅰ NAT穿透（UDP打洞）
NAT有兩大類，基本NAT和NAPT。
靜態NAT：一個公網IP對應一個內部IP，一對一轉換
動態NAT：N個公網IP對應M個內部IP，不固定的一對一轉換關系
現在基本使用這種，又分為對稱和錐型NAT。
錐型NAT ，有完全錐型、受限制錐型、埠受限制錐型三種：
對稱NAT ：
把所有來自相同內部IP地址和埠號，到特定目的IP地址和埠號的請求映射到相同的外部IP地址和埠。如果同一主機使用不同的源地址和埠對，發送的目的地址不同，則使用不同的映射。只有收到了一個IP包的外部主機才能夠向該內部主機發送回一個UDP包。對稱的NAT不保證所有會話中的(私有地址，私有埠)和(公開IP，公開埠)之間綁定的一致性。相反，它為每個新的會話分配一個新的埠號。
對稱NAT是一個請求對應一個埠，非對稱NAT是多個請求對應一個埠(象錐形，所以叫Cone NAT)。
連接伺服器為A，NAT檢測伺服器為B。
第一步：當一個接收客戶端(Endpoint-Receiver ,簡稱 EP-R)需要接收文件信息時，在其向連接伺服器發送文件請求的同時緊接著向檢測伺服器發送NAT檢測請求。此處再次強調是「緊接著」，因為對於對稱型NAT來說，這個操作可以直接算出其地址分配的增量(⊿p)。
第二步：當EP-R收到A或B的反饋信息時發現其外部地址與自身地址不同時就可以確定自己在NAT後面；否則，就是公網IP。
第三步：由伺服器A向B發送其獲得的EP-R的外部映射地址(IPa/Porta)，伺服器B獲得後進行比較，如果埠不同，則說明這是對稱型NAT，同時可以直接計算出其分配增量：
⊿p=Portb-Porta
第四步：如果埠號相同，則由B向EP-R的Porta發送連接請求，如果EP-R有響應，則說明EP-R沒有IP和Port的限制，屬於全ConeNAT類型。
第五步：如果沒有響應，則由伺服器B使用其新埠b』向EP-R的Portb埠發送連接請求，如果有響應，則說明EP-R只對IP限制，屬於限制性ConeNAT類型；否則就是對IP和port都限制，屬於埠限制性ConeNAT類型。
通過上述五步基本可以全部檢測出EP-R是否在公網，還是在某種NAT後面。
這也是一項可選配置任務，可根據需要為NAT 地址映射表配置老化時間，以控制用戶對NAT 配置的使用，確保內、外網的通信安全。
配置NAT 地址映射表項老化時間的方法也很簡單，只須在系統視圖下使用firewall-nat session { dns | ftp | ftp-data | http | icmp | tcp | tcp-proxy | udp | sip | sip-media | rtsp |rtsp-media }aging-time time-value 命令配置即可。參數 time-value的取值范圍為1～65 535的整數秒。如果要配置多個會話表項的超時時間需要分別用本命令配置。
預設情況下，各協議的老化時間為：DNS（120 s）、ftp（120 s）、ftp-data（120 s）、HTTP（120 s）、icmp（20 s）、tcp（600 s）、tcp-proxy（10 s）、udp（120 s）、sip（1 800 s）、sip-media （ 120 s ）、rtsp （ 60 s ）、rtsp-media （ 120 s ）， 可用undo firewall-natsession { all | dns | ftp | ftp-data | http | icmp | tcp | tcp-proxy | udp | sip | sip-media | rtsp |rtsp-media } aging-time 命令恢復對應會話表項的超時時間為預設值。
1、 中間伺服器保存信息、並能發出建立UDP隧道的命令
2、 網關均要求為Cone NAT類型。Symmetric NAT不適合。
3、 完全圓錐型網關可以無需建立udp隧道，但這種情況非常少，要求雙方均為這種類型網關的更少。
4、 假如X1網關為Symmetric NAT， Y1為Address Restricted Cone NAT 或Full Cone NAT型網關，各自建立隧道後，A1可通過X1發送數據報給Y1到B1(因為Y1最多隻進行IP級別的甄別)，但B2發送給X1的將會被丟棄（因為發送來的數據報中埠與X1上存在會話的埠不一致，雖然IP地址一致），所以同樣沒有什麼意義。
5、 假如雙方均為Symmetric NAT的情形，新開了埠，對方可以在不知道的情況下嘗試猜解，也可以達到目的，但這種情形成功率很低，且帶來額外的系統開支，不是個好的解決辦法。
6、 不同網關型設置的差異在於，對內會採用替換IP的方式、使用不同埠不同會話的方式，使用相同埠不同會話的方式；對外會採用什麼都不限制、限制IP地址、限制IP地址及埠。
7、 這里還沒有考慮同一內網不同用戶同時訪問同一伺服器的情形，如果此時網關採用AddressRestricted Cone NAT 或Full Cone NAT型，有可能導致不同用戶客戶端可收到別人的數據包，這顯然是不合適的。
為什麼網上講到的P2P打洞基本上都是基於UDP協議的打洞？難道TCP不可能打洞？還是TCP打洞難於實現？
假設現在有內網客戶端A和內網客戶端B，有公網服務端S。
如果A和B想要進行UDP通信，則必須穿透雙方的NAT路由。假設為NAT-A和NAT-B。
S也和A B 分別建立了會話，由S發到NAT-A的數據包會被NAT-A直接轉發給A，
由S發到NAT-B的數據包會被NAT-B直接轉發給B，除了S發出的數據包之外的則會被丟棄。
所以：現在A B 都能分別和S進行全雙工通訊了，但是A B之間還不能直接通訊。
並轉發給A了（即B現在能訪問A了）；再由S命令B向A的公網IP發送一個數據包，則
NAT-B能接收來自NAT-A的數據包並轉發給B了（即A現在能訪問B了）。
以上就是「打洞」的原理。
<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word;">為了保證A的路由器有與B的session，A要定時與B做心跳包，同樣，B也要定時與A做心跳，這樣，雙方的通信通道都是通的，就可以進行任意的通信了。</pre>
API造成的。
UDP的socket允許多個socket綁定到同一個本地埠，而TCP的socket則不允許。
這是這樣一個意思：A B要連接到S，肯定首先A B雙方都會在本地創建一個socket，
去連接S上的socket。創建一個socket必然會綁定一個本地埠（就算應用程序裡面沒寫
埠，實際上也是綁定了的，至少java確實如此），假設為8888，這樣A和B才分別建立了到
S的通信信道。接下來就需要打洞了，打洞則需要A和B分別發送數據包到對方的公網IP。但是
問題就在這里：因為NAT設備是根據埠號來確定session，如果是UDP的socket，A B可以
分別再創建socket，然後將socket綁定到8888，這樣打洞就成功了。但是如果是TCP的
socket，則不能再創建socket並綁定到8888了，這樣打洞就無法成功。
**UDP打洞**的過程大致如此：
1、雙方都通過UDP與伺服器通訊後，網關默認就是做了一個外網IP和埠號 與你內網IP與埠號的映射，這個無需設置的，伺服器也不需要知道客戶的真正內網IP
2、用戶A先通過伺服器知道用戶B的外網地址與埠
3、用戶A向用戶B的外網地址與埠發送消息，
4、在這一次發送中，用戶B的網關會拒收這條消息，因為它的映射中並沒有這條規則。
5、但是用戶A的網關就會增加了一條允許規則，允許接收從B發送過來的消息
6、伺服器要求用戶B發送一個消息到用戶A的外網IP與埠號
7、用戶B發送一條消息，這時用戶A就可以接收到B的消息，而且網關B也增加了允許規則
8、之後，由於網關A與網關B都增加了允許規則，所以A與B都可以向對方的外網IP和埠號發送消息。
TCP打洞 技術：
tcp打洞也需要NAT設備支持才行。
tcp的打洞流程和udp的基本一樣，但tcp的api決定了tcp打洞的實現過程和udp不一樣。
tcp按cs方式工作，一個埠只能用來connect或listen，所以需要使用埠重用，才能利用本地nat的埠映射關系。（設置SO_REUSEADDR，在支持SO_REUSEPORT的系統上，要設置這兩個參數。）
連接過程：（以udp打洞的第2種情況為例（典型情況））
nat後的兩個peer，A和B，A和B都bind自己listen的埠，向對方發起連接（connect），即使用相同的埠同時連接和等待連接。因為A和B發出連接的順序有時間差，假設A的syn包到達B的nat時，B的syn包還沒有發出，那麼B的nat映射還沒有建立，會導致A的連接請求失敗（連接失敗或無法連接，如果nat返回RST或者icmp差錯，api上可能表現為被RST；有些nat不返回信息直接丟棄syn包（反而更好）），（應用程序發現失敗時，不能關閉socket，closesocket（）可能會導致NAT刪除埠映射；隔一段時間（1-2s）後未連接還要繼續嘗試）；但後發B的syn包在到達A的nat時，由於A的nat已經建立的映射關系，B的syn包會通過A的nat，被nat轉給A的listen埠，從而進去三次握手，完成tcp連接。
從應用程序角度看，連接成功的過程可能有兩種不同表現：（以上述假設過程為例）
1、連接建立成功表現為A的connect返回成功。即A端以TCP的同時打開流程完成連接。
2、A端通過listen的埠完成和B的握手，而connect嘗試持續失敗，應用程序通過accept獲取到連接，最終放棄connect（這時可closesocket(conn_fd)）。
多數Linux和Windows的協議棧表現為第2種。
但有一個問題是，建立連接的client端，其connect綁定的埠號就是主機listen的埠號，或許這個peer後續還會有更多的這種socket。雖然理論上說，socket是一個五元組，埠號是一個邏輯數字，傳輸層能夠因為五元組的不同而區分開這些socket，但是是否存在實際上的異常，還有待更多觀察。
1、Windows XP SP2操作系統之前的主機，這些主機不能正確處理TCP同時開啟，或者TCP套接字不支持SO_REUSEADDR的參數。需要讓AB有序的發起連接才可能完成。
上述tcp連接過程，僅對NAT1、2、3有效，對NAT4（對稱型）無效。
由於對稱型nat通常採用規律的外部埠分配方法，對於nat4的打洞，可以採用埠預測的方式進行嘗試。
ALG（應用層網關） ：它可以是一個設備或插件，用於支持SIP協議，主要類似與在網關上專門開辟一個通道，用於建立內網與外網的連接，也就是說，這是一種定製的網關。更多隻適用於使用他們的應用群體內部之間。
UpnP ：它是讓網關設備在進行工作時尋找一個全球共享的可路由IP來作為通道，這樣避免埠造成的影響。要求設備支持且開啟upnp功能，但大部分時候，這些功能處於安全考慮，是被關閉的。即時開啟，實際應用效果還沒經過測試。
STUN（Simple Traversalof UDP Through Network）： 這種方式即是類似於我們上面舉例中伺服器C的處理方式。也是目前普遍採用的方式。但具體實現要比我們描述的復雜許多，光是做網關Nat類型判斷就由許多工作，RFC3489中詳細描述了。
TURN(Traveral Using Relay NAT)： 該方式是將所有的數據交換都經由伺服器來完成，這樣NAT將沒有障礙，但伺服器的負載、丟包、延遲性就是很大的問題。目前很多游戲均採用該方式避開NAT的問題。這種方式不叫p2p。
ICE(Interactive Connectivity Establishment)： 是對上述各種技術的綜合，但明顯帶來了復雜性。
Ⅱ NAT(網路地址轉換技術)詳解，NAT和NAPT的區別是什麼
內網穿透，也就是 NAT 穿透，是一種網路地址的轉換技術；進行 NAT 穿透，是為了使具有某一個特定源 IP 地址和源埠號的數據包不被 NAT 設備屏蔽而正確路由到內網主機。在數據中心網路中，內網穿透可將私有地址映射到公網，同時它也解決了IP地址匱乏的問題，滿足用戶對IP地址的應用需求。
對於內網穿透技術中基礎NAT和NAPT，以及NAPT中對稱型NAT和非對稱型NAT的區別，大家可能並不怎麼了解，這里我來為大家詳細說一說這兩種內網穿透的類型。
一般來說，我們數據中心的伺服器一般分為兩個網卡，一個提供內網，一個提供外網，內網訪問時我們一般採用的是私有地址，而外網訪問採用的是公共地址。根據目前網路發展趨勢來看，公共地址數量有限，而內網使用大量的私有地址，通過內網穿透技術，可以實現私有地址和公有地址的轉化。
內網穿透技術一般分為兩大類，一是基礎NAT，另一個是NAPT。基礎NAT是將私有地址轉化為公有IP地址，但不會將TCP/UDP埠信息轉換，並且有動態和靜態區分。然而，NAPT是人們較為熟悉的轉換方式，將私有地址映射到公有網路地址上，同時會加上NAT設備選定的TCP埠。所以，NAPT又被分為對稱型NAT和非對稱型NAT。
對稱型NAT
該類型的NAT也被稱為圓錐型NAT，可將私有地址設備用一個IP連接外面的伺服器，在NAT伺服器上映射的否是同一個IP地址，換句話說就是私有地址和埠在NAT上都只有一個出口，屬於一對多的關系。
非對稱型NAT
什麼是非對稱型NAT？其實，圓錐型NAT也可以被稱為非對稱型NAT。非對稱型NAT和對稱型NAT相反，它能為每一個新的繪畫分配新的埠號，而對稱型NAT不保證會話中的私有地址、埠之間的一致性。
當然，NAT技術不僅僅上述幾個，它的技術種類非常多，不同技術應用於不同網路需求。而花生殼內網穿透採用的內網穿透技術是NAT-DDNS技術，主要是利用動搖域名服務和網路地址轉化的伺服器實現公私網動態映射的方法。該技術和傳統DDNS技術相比較，其難度系數較大，主要是採用域名+埠的訪問方式。
NAT是數據網路必備技術，它往往會應用於數據中心的網路出口處，實現數據中心內部訪問外部的目的，或者外部訪問內部數據的流量要經過NAT設備，確保訪問的安全性。一旦NAT出現問題，往往會造成網路訪問阻礙，甚至會出現數據安全性問題。
內網穿透的功能可以擺脫無公網IP及NAT轉發導致無法使用的問題，同時支持公網IP解析，解決了國內用戶所面臨的動態域名解析的難題，也讓互聯網中的所有朋友都能訪問，十分方便。