基于UDP的NAT穿透技術在P2P中的設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)技術迅猛發(fā)展和各種終端設備的爆發(fā)式呈現(xiàn)，網(wǎng)絡已經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)絡地址現(xiàn)在已不能滿足各種大量網(wǎng)絡業(yè)務的需求，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設備。NAT技術是數(shù)據(jù)包在穿越防火墻或路由器等設備時一種地址轉換改寫的技術。NAT穿透就是通過相應的技術手段對不同類型NAT設備后的內部網(wǎng)絡與NAT外部的網(wǎng)絡建立一條通信的鏈路?，F(xiàn)在大部

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

3、處于NAT外部的公網(wǎng)服務器和處于內部網(wǎng)絡的私網(wǎng)服務器進行協(xié)助穿透和傳輸。本方案提高了穿透效率，減小了網(wǎng)絡帶寬的開銷和網(wǎng)絡傳輸時延，起到了負載均衡的作用，同時避免了類似傳統(tǒng)的中轉方式中第三方公網(wǎng)服務器由于網(wǎng)絡帶寬和負載等原因造成的技術瓶頸。穿透成功后，再用相同的IP/Port進行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)的傳輸質量和用戶體驗。
　　本文首先對P2P網(wǎng)絡的架構和NAT的發(fā)展做了簡要的概述，分析并比較了不同網(wǎng)絡模型架構及不同經典NAT穿透技術的各自的優(yōu)缺點。在此基礎上，本文選擇了基于P2P混合網(wǎng)絡拓撲結構下的NAT網(wǎng)絡穿透和數(shù)據(jù)傳輸技術方案。之后給出了該系統(tǒng)的總體的設計方案。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設計、流程圖及部分代碼。