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什么是 STUN？它是否需要端口转发服务器？

2024-03-08

我对没有基础服务器的 p2p 通信进行了一些研究，并通过了 STUN。据我所知，STUN 是 NAT“打孔”的一种方式，不需要对等方进行端口转发即可连接。这是正确的吗？打孔到底是什么意思？这一切看起来都很脆弱，因为如果不需要端口转发，它就会穿过防火墙，而且我不完全理解 STUN 的作用。 STUN 是否可以用在 Java 或其他语言的 p2p 程序中，例如通过 TCP/UDP 端口向对等方发送消息的聊天客户端，而无需基础服务器或无需用户进行端口转发？


考虑两台机器想要相互通信的任务。如果两台机器直接连接到公共互联网（不在路由器后面），则两台机器只需将数据包来回发送到彼此的公共 IP。通常，机器位于一台或多台路由器后面。为了简化问题，我们假设只有一层路由器。

NAT 穿越解决了路由器将数据包的传出端口号转换为其他内容的问题（例如，您从端口 X 发送请求，路由器将数据包转换为就像从端口 Y 离开一样）。如果路由器是端口转发，则路由器实际上不执行任何转换（端口 X->X）。然而，大多数家庭/公司/等路由器都没有端口转发，因此 NAT 穿越开始发挥作用。看NAT穿越 http://en.wikipedia.org/wiki/NAT_traversal以及不同类型的NATs http://en.wikipedia.org/wiki/Network_address_translation#Methods_of_Port_translation.

考虑执行上述文章中任何非端口转发转换的路由器防火墙（例如全锥）。如果路由器收到一些数据包到端口 X，但路由器尚未从端口 Y 发送任何数据包，则会丢弃该数据包（毕竟，该数据包是发给谁的？路由器不知道！）。只有当某个私有机器发送数据包并且路由器进行转换以将端口 X 从该私有机器映射到外部端口 Y 时，到端口 Y 的外部数据包才会被转发到私有机器。

STUN遍历

为了使两个客户端（A 和 B 都位于 Internet 上的防火墙后面）能够直接通信，它们必须以某种方式知道路由器映射。一般的解决方案是使用 STUN 服务器来确定它们的端口映射。机器 A 从端口 X 发送数据包到 STUN。路由器将端口转换为 Y，STUN 服务器看到这一点并向 A 做出响应，告诉他外部端口是什么。 B 也做同样的事情。然后，A 和 B 交换其转换后的端口（通过使用其他一些中央服务器...举个简单的例子，Skype 可能有一个中央登录服务器，其中 A 和 B 告诉 Skype 服务器它们的端口转换，Skype 分别告诉 A 和 B关于端口映射）。然后，B 使用端口 Y（而不是 X）向 A 的公共 IP 发送数据包。机器 A“突破”其防火墙，允许其从外部端口 Y 接收数据包。

Secure?

您提到安全性：打洞是否会导致网络出现安全违规？可能...我还没有研究过这个主题，但考虑一下全锥 NAT。一旦映射完成，任何外部机器都可以向机器 A 的路由器发送数据包，并且 A 将会收到数据包，即使 A 从未向某些恶意机器 Z 发送过数据包。当然，机器 Z 必须以某种方式发现映射。一些维基百科文章中，图表仅显示了具有此漏洞的全锥 NAT，但不要相信我的话。从使用打洞的应用程序数量（Skype、xbox live...）来看，除了路由器防火墙措施之外，网络似乎还依赖于应用程序和系统级防火墙保护。

下面福特的文章简要提到了安全性：“与它的名字所暗示的相反，打洞不会损害专用网络的安全性。”网络似乎比路由器防火墙更依赖系统级防火墙。

对称 NAT 和 TURN 遍历

STUN 并不总是有效：某些路由器“表现不佳”。机器 A 可能会从端口 X 发送两个数据包，一个发送到 stackoverflow.com，另一个发送到 facebook.com。路由器映射来自端口 Y 的 stackoverflow.com 数据包和来自端口 Z 的 facebook.com 数据包（即使机器 A 从内部端口 X 发送这两个数据包）。这是对称 NAT。这些 NAT 是有问题的，因为上面的 STUN/Skype 连接不起作用。将 stackoverflow.com 替换为 STUN，将 facebook.com 替换为机器 B（您尝试与之进行 Skype 通话的人）。不幸的是，STUN 可以找出 A 发送到 STUN 的数据包的 NAT 映射，但发送到 B 的数据包使用完全不同的映射。一般来说，不可能（如果您无法跟踪出站路由器数据包）确定对称 NAT 的端口映射。因此，客户端之间的通信需要一个中央路由服务器，但这违背了 p2p 的初衷。看TURN http://en.wikipedia.org/wiki/Traversal_Using_Relays_around_NAT.

我们可以在 Java 聊天程序中使用它吗？

任何具有网络库支持的语言（Java、C 等），您可以从任意端口发送数据包，都可以使用 STUN 来遍历 NAT（只要它不是对称 NAT 等）。一般来说，一always需要一个中央服务器（在本例中是两个：STUN 和一个login服务器）。这login服务器的使用方式如 Skype 示例中所述；一旦两个客户端知道他们的端口映射，他们必须以某种方式相互通信beforep2p 通信已经开始（参见先有鸡还是先有蛋 http://en.wikipedia.org/wiki/Chicken_or_the_egg）。但是一旦 A 和 B 知道彼此的公网 IP 和 NAT 映射，他们就可以直接通信。

Caveat

虽然我不可能列出所有 NAT 穿越注意事项，但一个重要的概念是保持活动状态：一旦路由器进行了端口映射，它会持续多久？假设我连接到 STUN 服务器，然后等待 10 分钟，让 B 在我告诉 B 映射后向我发送数据包。路由器可能会删除该映射（路由器必须定期清除旧映射，以便为新映射腾出空间，并进行最低限度的安全尝试）。我找不到我的参考，我认为它根据 TCP 与 UDP 数据包的不同而有所不同，但我熟悉的应用程序每隔约 60 秒或更短时间发送一个保持活动数据包，以确保路由器不会丢弃映射。一旦路由器丢弃映射并且机器尝试发送数据包，数据包就会被丢弃（导致我几个小时的困惑......）。

Articles

  • RFC 8489 眩晕 https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc8489
  • RFC 5766 回合 https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc5766
  • 跨网络地址转换器的点对点通信。 B.福特等人。 http://www.brynosaurus.com/pub/net/p2pnat/

上一篇文章很好地介绍了路由器和 NAT 穿越的许多想法。我不久前在实现一些 TURN 服务器/客户端程序时读过它，作者真的知道他们在说什么！

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Java

TCP

udp

portforwarding

STUN

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