基于UDP的NAT穿透技術(shù)在P2P中的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅猛發(fā)展和各種終端設(shè)備的爆發(fā)式呈現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為個人日常生活及工作中不可或缺的一部分。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)地址現(xiàn)在已不能滿足各種大量網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的需求，雖然IPv6地址的加入有效減輕了該種狀況，但是IPv4到IPv6過渡過程中市場上還是會存在大量的NAT設(shè)備。NAT技術(shù)是數(shù)據(jù)包在穿越防火墻或路由器等設(shè)備時一種地址轉(zhuǎn)換改寫的技術(shù)。NAT穿透就是通過相應(yīng)的技術(shù)手段對不同類型NAT設(shè)備后的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與NAT外部的網(wǎng)絡(luò)建立一條通信的鏈路。現(xiàn)在大部

2、分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和終端如路由器等都安裝或者嵌入了NAT設(shè)備。然而NAT設(shè)備的存在阻礙了P2P網(wǎng)絡(luò)資源傳輸和分享。如何在P2P的環(huán)境下進(jìn)行NAT穿透已經(jīng)成為人們研究的一個重要課題。
　　本文旨在設(shè)計與實現(xiàn)一種以UDP穿透為主，以中轉(zhuǎn)方式為輔的sTURN穿透方案。該方案包括了四種模式：P2P模式、LAN模式、中轉(zhuǎn)模式、待拓展模式。該技術(shù)是建立在對經(jīng)典的STUN、TURN和UDP Hole punching技術(shù)改進(jìn)的基礎(chǔ)上，使用了兩類服務(wù)器：

3、處于NAT外部的公網(wǎng)服務(wù)器和處于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的私網(wǎng)服務(wù)器進(jìn)行協(xié)助穿透和傳輸。本方案提高了穿透效率，減小了網(wǎng)絡(luò)帶寬的開銷和網(wǎng)絡(luò)傳輸時延，起到了負(fù)載均衡的作用，同時避免了類似傳統(tǒng)的中轉(zhuǎn)方式中第三方公網(wǎng)服務(wù)器由于網(wǎng)絡(luò)帶寬和負(fù)載等原因造成的技術(shù)瓶頸。穿透成功后，再用相同的IP/Port進(jìn)行TCP的數(shù)據(jù)連接和傳輸。這樣系統(tǒng)既可以保證在NAT穿透方面較高成功率又可以保證在數(shù)據(jù)傳輸方面的可靠性，較好的利用了UDP和TCP在穿透和傳輸方面各自的優(yōu)越性。本方

4、案具有較好的可移植性，保證了數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量和用戶體驗。
　　本文首先對P2P網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和NAT的發(fā)展做了簡要的概述，分析并比較了不同網(wǎng)絡(luò)模型架構(gòu)及不同經(jīng)典NAT穿透技術(shù)的各自的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上，本文選擇了基于P2P混合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的NAT網(wǎng)絡(luò)穿透和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)方案。之后給出了該系統(tǒng)的總體的設(shè)計方案。整個系統(tǒng)模塊包括：初始化、用戶管理、NAT類型檢測、NAT穿透，數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)庫等。分別給出各個模塊的詳細(xì)設(shè)計、流程圖及部分代碼。