计算机网络打洞技术

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文案大全 Internet的快速发展以及IPv4地址数量的不足使得NAT设备得到了大规模的应用，然而这也给越来越多的端到端通信也带来了不少的麻烦。一般来说,NAT设备允许内网内主机主动向公网内主机发送数据,但却禁止内网外的主机主动向内网内的主机传递数据。由于很多的会话双方处于不同的NAT设备后,它们通信一般通过公网服务器中转，而要建立P2P通信，则必须解决NAT穿越问题才能建立通信。

实物棋盘ANAT-A双向透明转换模块注册服务器S实物棋盘BNAT-BInternet网络双向透明转换模块RS232RJ45NAT穿越模块RS232RJ45

第三章 NAT穿越模块的设计与实现

NAT 是介于内网和公网之间的设备，公网中的IP 地址是全球唯一的，而在内网中的IP 地址可以重复出现，但不能出现在公网中[18]。NAT的基本功能就是通过一个或几个lP地址，来实现局域网上的所有主机都可以对因特网进行访问[19]。

NAT实现了公网地址和内网地址之间的映射，可从两个方面来概括：(1) 当内网内的IP包经过NAT需要流入公网时，NAT将此IP 包的源IP地址和端口改为NAT接口上的一个公网地址和端口；(2)当公网中的IP包经过NAT 需要访问内网资源时，NAT将此IP 包的目的地址和端口改为内网IP 地址和端口。

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文案大全 私网A1主机192.168.0.5公网B主机10．200．146．5A1到B的UDP数据包 SRC：192．168．0．5：5000DST：10．200．146．5：8000A1到B的UDP数据包经过NAT-A后 SRC：202.198.154.1:6000 DST：10．200．146．5：8000NAT-A 公网IP:202.198.154.1 私网IP:192.168.0.1B回发的UDP数据包 SRC：10．200．146．5：8000 DST：202.198.154.1:6000B回发的UDP数据包经过NAT-A后 SRC：10．200．146．5：8000 DST：192．168．0．5：5000Internet网络

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信息工程学院本科生毕业论文

远程控制技术的发展及应用

专 业: 信 息 技 术 应 用 与 管 理

队 别 : 二 队

学 生 班 级: 八 班

姓 名: 张 明 月

学 号： ___________________________

指 导 教 员: 丁 志 芳

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内容摘要

随着科技的高速发展,网络科技影响我们生活的方方面面,远程科技和有关的软件的发展,为大家的生活以及很多的活动都带来了非常大的便利性,大家对于电脑控制体系也提出了更多的需求, 在现代家居中,人们希望能通过办公室电脑或手机实现对家中电源、各类电器等设备的远程控制,在主人到家前打开相应设备,譬如说提前20分钟打开洗衣机洗衣服、提前5分钟打开空调、开门时电视机自动打开。为了满足大家的需求,软件开发者结合大家的需求,探索出了优秀的控制科技和有关的软件内容。本文论述了远程控制的原理、远程控制的分类、远程控制技术发展经历。分析了用远程控制传输文件、远程控制的安全问题及防范、远程控制的应用及远程技术趋势问题。重点介绍了硬件、远程控制软件、远程控制在校园网方面的应用、远程控制在家庭自动化方面的应用、远程协助在图书馆领域的应用。 真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。

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Abstract

With the rapid development of science and technology, network technology has influenced every aspect of our lives. The development of remote technology

２０１１年６月　第３１卷第３期　郧阳师范高等专科学校学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｙｕｎｙａｎｇ　Ｔｅａｃｈｅｒｓ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｊｕｎ．２０１１　Ｖｏ１．３１　Ｎｏ．３　

Ｐ２Ｐ网络通信中穿越ＮＡＴ方案研究　

王　焱　，吴青林　，蔡卫平　

（１．郧阳师范高等专科学校，湖北　十堰４４２０００；　２．老河口市职业技术学校，湖北老河口４４１８００）　

［摘要］ＮＡＴ技术的使用有效的解决了因特网中的ＩＰ地址紧缺问题，但同时给Ｐ２Ｐ网络通信带了很大的　困难．针对Ｐ２Ｐ网络通信中ＮＡＴ穿越的问题，分析了ＮＡＴ设备对Ｐ２Ｐ网络通信的影响和Ｐ２Ｐ网络通信穿越技　术，在这些技术的基础上提出了一种有效的ＮＡＴ穿越方案，该方案适合不同ＮＡＴ环境１＇２Ｐ网络通信．　［关键词］Ｐ２Ｐ；ＮＡＴ；打洞；ＵＤＰ；公网　［ｄｏｉ］ｌＯ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１ＯＯ８—６０７２．２０１１．０３．０２７　［中图分类号］ＴＰ３９３　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１００８－－６０７２（２０１１）ｏ３一Ｏ０９３一Ｏ３　

１　引言　

Ｐ２Ｐ（Ｐ２Ｐ，ｐｅｅｒ—ｔｏ—ｐｅｅｒ，点到点）网络中每　

个节点都具有同等的地位，每个节点都可以直接　

通信并向其他节点提供服务，这样充分利用了网　

络中的资源．ＮＡＴ（ＮＡＴ，Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ａｄｄｒｅｓｓ　Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ，网络地址转换）设备的存在使得节点　

所处的网络环境变得复杂，使Ｐ２Ｐ网络通信实现　变得困难口］．组建Ｐ２Ｐ网络时必须要解决好节点　

如何穿越ＮＡＴ，要保证处于ＮＡＴ设备后的节点　

都能够和其他节点建立联系实现正常通信．　

２　ＮＡＴ设备对Ｐ２Ｐ网络通信的影响　

由于因特网中存在大量的计算机，不可能所　

有的计算机都拥有公网ＩＰ地址，ＮＡＴ技术能够　

实现内网的私有ＩＰ地址和外网公用ＩＰ地址的转　换，这样达到一个公用ＩＰ地址可以多台主机共　

用．在有ＮＡＴ设备的构建的网络中，只有在私有　网络内部的节点才能进行双向通信，阻止了外部　

1 / 6 NAT及NAT打洞技术 一、什么是NAT？为什么要使用NAT？ NAT是将私有地址转换为合法IP地址的技术，通俗的讲就是将内网与内网通信时怎么将内网私有IP地址转换为可在网络中传播的合法IP地址。NAT的出现完美地解决了lP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。 二、NAT的分类 STUN标准中，根据内部终端的地址(LocalIP:LocalPort)到NAT出口的公网地址(PublicIP:PublicPort)的影射方式，把NAT分为四种类型： 1、Full Cone NAT: 内网主机建立一个socket(LocalIP:LocalPort) 第一次使用这个socket给外部主机发送数据时NAT会给其分配一个公网(PublicIP:PublicPort),以后用这个socket向外面任何主机发送数据都将使用这对(PublicIP:PublicPort)。此外，任何外部主机只要知道这个(PublicIP:PublicPort)就可以发送数据给(PublicIP:PublicPort)，内网的主机就能收到这个数据包。 2、Restricted Cone NAT: 内网主机建立一个socket(LocalIP:LocalPort) 第一次使用这个socket给外部主机发送数据时NAT会给其分配一个公网(PublicIP:PublicPort),以后用这个socket向外面任何主机发送数据都将使用这对(PublicIP:PublicPort)。此外，如果任何外部主机想要发送数据给这个内网主机，只要知道这个(PublicIP:PublicPort)并且内网主机之前用这个socket曾向这个外部主机IP发送过数据。只要满足这两个条件，这个外部主机就可以用自己的(IP,任何端口)发送数据给(PublicIP:PublicPort)，内网的主机就能收到这个数据包。 3、Port Restricted Cone NAT: 内网主机建立一个socket(LocalIP:LocalPort) 第一次使用这个socket给外部主机发送数据时NAT会给其分配一个公网(PublicIP:PublicPort),以后用这个socket向外面任何主机发送数据都将使用这对(PublicIP:PublicPort)。此外，如果任何外部主机想要发送数据给这个内网主机，只要知道这个(PublicIP:PublicPort)并且内网主机之前用这个socket曾向这个外部主机(IP,Port)发送过数据。只要满足这两个条件，这个外部主机就可以用自己的(IP,Port)发送数据给(PublicIP:PublicPort)，内网的主机就能收到这个数据包。 4、Symmetric NAT: 内网主机建立一个socket(LocalIP,LocalPort),当用这个socket第一次发数据给外部主机1时,NAT为其映射一个(PublicIP-1,Port-1),以后内网主机发送给外部主机1的所有数据都是用这个(PublicIP-1,Port-1)，如果内网主机同时用这个socket给外部主机2发送数据，NAT会为其分配一个(PublicIP-2,Port-2), 以后内网主机发送给外部主机2的所有数据都是用这个(PublicIP-2,Port-2).如果NAT有多于一个公网IP，则PublicIP-1和PublicIP-2可能不同，如果NAT只有一个公网IP,则Port-1和Port-2肯定 2 / 6 不同，也就是说一定不能是PublicIP-1等于 PublicIP-2且Port-1等于Port-2。此外，如果任何外部主机想要发送数据给这个内网主机，那么它首先应该收到内网主机发给他的数据，然后才能往回发送，否则即使他知道内网主机的一个(PublicIP,Port)也不能发送数据给内网主机，这种NAT无法实现P2P通信，但是如果另一方是Full Cone NAT，还是可以实现穿透的，下面我会详细分析各种类型NAT穿透的情况。 NAT 功能通常被集成到路由器、防火墙、ISDN路由器或者单独的NAT设备中。所以我们大家很少会知道NAT，上面NAT类型的概念描述是比较通俗的，但为了更便于理解，我再举例阐述一下NAT的原理。 现有通信的双方A和B，当A和B都是在公网的时候，通信是不用NAT的。假设A在内网，内网IP是192.168.1.3，端口号是5000，A经过NAT后的IP是221.221.221.100，端口号是8000，B的IP是202.105.124.100，端口是8500。如果B要去主动连接A，即使B知道A经过NAT后的IP和端口也是无法连接成功的，因为A没有向B(202.105.124.100:8500)发送过数据，所以B的数据包会被A的NAT丢弃，于是连接失败。但是A如果去主动连接B，由于B是在公网，所以会连接成功，通信也就会建立。这也就是反弹连接木马“反弹”二字的精髓。 当客户端A和B都是处在内网的时候，双方由于都不知道对方的公网IP和端口，就会无从下手，所以要在客户端A和B之间架设一台服务器S来为它们牵线，而且S是处在公网，以保证A和B都能连接到S。客户端A和B登录时都首先连接S，S就会知道A和B经过NAT后的IP和端口，当A想要连接B时，就像S发出请求，S会把B经过NAT后的IP和端口告诉A，同时S向B发送A经过NAT后的IP和端口，并要求B发送数据给A，B发送数据到达A时会被A的NAT抛弃，但是B的NAT会有B发送数据到A的记录，这是A再向B发送数据时就会被B的NAT放行，因为B曾经向A的外网IP和端口发送过数据。可能有点乱，下面以故事的形式叙述一下这个情景。 人物：A（男） NAT_A(A家接线员) B（女） NAT_B （B家接线员） S 场景介绍：A想认识B，但是不知道B的电话，S跟A、B都是朋友，并且知道A和B的电话。接线员的职责：对往外转接的电话不做询问，对往内转接的电话则要过滤以免有骚扰电话。过滤规则：在一定时间内没有拨打过的号码就过滤。 首先A给S打电话： A说：我想认识你朋友B，你把她电话给我呗。 S说：行，她的电话是PublicIP_B，我让她先给你打个电话，要不她家接线员不帮你转接。 A说：好。 S跟B打电话： S说：我有一个朋友A，人挺好的，他想认识你，你给他打个电话，他的电话号码是PublicIP_A。 B说：行，打完告诉你。 3 / 6 S说：好的。 B打电话到A家，B家接线员NET_B看到女主人想往PublicIP_A打电话就转接到A家了，同时把号码PublicIP_A记录下来，A家接线员NAT_A一看号码是个近期没打过的号，就给挂断了。 B给S打电话： B说：我打完电话了 S说：好，等着吧，一会他就给你打进来了。 S给A打电话： S说：他给你打完电话了，你快点给她打。 A打电话到B家， A家接线员NET_A看到男主人想往PublicIP_B打电话就转接到B家了，B家接线员NET_B看到是刚刚拨过的PublicIP_A号码打过来的，就转接给B了，A和B的电话也就打通了。 A和B通话： A说：电话终于打通了，想认识你挺困难的。 B说：是啊。 以上虽然和实际不太一样，但穿透的整体过程基本就是这样。A往B发送数据的唯一阻碍就是NET_B，所以想要成功发送数据，必须把NET_B穿一个洞，A是无法完成这项工作的，所以就得让B完成这个打洞操作，也就是让B往A发送数据，这样NET_B就会误以为A发送的数据是上次会话的一部分从而不予阻拦。 但是，由于NAT的类型没有一个统一的标准，所以NAT穿透使用的技术有很多种，穿透的成功率也不一样。还有些NAT类型的内网之间几乎无法穿透。下面我们用实例详细分析一下各种NAT类型穿透的可行性。 A机器在私网（192.168.0.3） A侧NAT服务器（221.221.221.100） B机器在另一个私网（192.168.0.5） B侧NAT服务器（210.30.224.70） C机器在公网（210.202.14.36）作为A和B之间的中介 A机器连接C机器，假使是A（192.168.0.3:5000）-> A侧NAT（转换后221.221.221.100:8000）-> C（210.202.14.36:2000） B机器也连接C机器，假使是B（192.168.0.5:5000）-> B侧NAT（转换后210.30.224.70:8000）-> C（210.202.14.36:2000） 4 / 6 A机器连接过C机器后，A向C报告了自己的内部地址（192.168.0.3:5000），此时C不仅知道了A的外部地址（C通过自己看到的221.221.221.100:8000）也知道了A的内部地址。同理C也知道了B的外部地址（210.30.224.70:8000）和 内部地址（192.168.0.5:5000）。之后，C作为中介，把A的两个地址告诉了B，同时也把B的两个地址告诉了A。 假设A先知道了B的两个地址，则A从192.168.0.3:5000处同时向B的两个地址192.168.0.5:5000和210.30.224.70:8000发包，由于A和B在两个不同的NAT后面，故从A（192.168.0.3:5000）到B（192.168.0.5:5000）的包肯定不通，现在看A（192.168.0.3:5000）到B（210.30.224.70:8000）的包，分如下两种情况： 1、B侧NAT属于Full Cone NAT 则无论A侧NAT属于Cone NAT还是Symmetric NAT，包都能顺利到达B。如果程序设计得好，使得B主动到A的包也能借用A主动发起建立的通道的话，则即使A侧NAT属于Symmetric NAT，B发出的包也能顺利到达A。 结论1：只要单侧NAT属于Full Cone NAT，即可实现双向通信。 2、B侧NAT属于Restricted Cone或Port Restricted Cone 则包不能到达B。再细分两种情况 （1）、A侧NAT属于Restricted Cone或Port Restricted Cone 虽然先前那个初始包不曾到达B，但该发包过程已经在A侧NAT上留下了足够的记录：A（192.168.0.3:5000）->（221.221.221.100:8000）->B（210.30.224.70:8000）。如果在这个记录没有超时之前，B也重复和A一样的动作，即向A（221.221.221.100:8000）发包，虽然A侧NAT属于Restricted Cone或Port Restricted Cone，但先前A侧NAT已经认为A已经向B（210.30.224.70:8000）发过包，故B向A（221.221.221.100:8000）发包能够顺利到达A。同理，此后A到B的包，也能顺利到达。 结论2：只要两侧NAT都不属于Symmetric NAT，也可双向通信。换种说法，只要两侧NAT都属于Cone NAT，即可双向通信。 （2）、A侧NAT属于Symmetric NAT 因为A侧NAT属于Symmetric NAT，且最初A到C发包的过程在A侧NAT留下了如下记录：A（192.168.0.3:5000）->（221.221.221.100:8000）-> C（210.202.14.36:2000），故A到B发包过程在A侧NAT上留下的记录为： A（192.168.0.3:5000）->（221.221.221.100:8001）->B（210.30.224.70:8000）（注意，转换后端口产生了变化）。而B向A的发包，只能根据C给他的关于A的信息，发往A（221.221.221.100:8000），因为A端口受限，故此路不通。再来看B侧NAT，由于B也向A发过了包，且B侧NAT属于Restricted Cone