NAT后面的UDP打孔

Question

我试图在Java中实现UDP-Holepunching的简单草图来测试它的概念，并在以后的C / C ++应用程序中使用它。

概念：

从维基百科开始，我将这个概念理解为： 让A和B成为未定义网络结构的客户端，C是一个众所周知的公共可达服务器。

1. A向服务器C发送数据包，服务器保存其IP地址和端口。 C将获得A的NAT的公共IP地址。这样做，A前面的NAT将创建一个路由，将该端口上的所有数据包传递给A.
2. B与A相同，向服务器C发送数据包，然后保存地址和端口，B的NAT创建路由等等。
3. 此时，C知道每个客户端的地址和端口。 C将B的地址和端口发送给A，并从A发送给B.
4. A向B发送一个数据包，该数据包将被B的NAT拒绝，但这样做会在A的NAT中打开一个“漏洞”，让B的其他数据包通过。
5. B向A发送一个数据包，它将到达A，因为“洞”之前是“打孔”。这样做也会在B的NAT中打开一个“洞”，让A的更多数据包通过。
6. 现在已经完成了打孔，A和B应该能够相互通信P2P

这一切都优于localhost（这并不是一个大惊喜），但在现实世界中，这种情况失败了。

问题：

A和B都能够连接到服务器C，服务器C获取其数据包，存储其地址和端口并将其传输到另一个客户端。 但此时它失败了。 A和B无法相互通信。 所以我问自己哪里做错了。我花了几天时间在google和stackoverflow中搜索工作示例，但我偶然发现的是使用STUN的建议，这不是我想要的。

实现：

下面我将用Java发布我的草图，因为我不知道我的概念或实现是否有问题。

这是服务器的代码：

public class Server
{
    public static void main(String[] args)
    {
        int port1 = 0, port2 = 0;
        String address1 = null, address2;
        byte[] bytes = new byte[1024];
        try
        {
            System.out.println("Server waiting");
            DatagramSocket ds = new DatagramSocket(789);
            while(!Thread.interrupted())
            {
                DatagramPacket p = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
                ds.receive(p);
                if(port1 == 0)
                {
                    port1 = p.getPort();
                    address1 = p.getAddress().getHostAddress();
                    System.out.println("(1st) Server received:" + new String(bytes) + " from " + address1 + " on port " + port1);
                }
                else
                {
                    port2 = p.getPort();
                    address2 = p.getAddress().getHostAddress();
                    System.out.println("(2nd) Server received:" + new String(bytes) + " from " + address1 + " on port " + port1);
                    sendConnDataTo(address1, port1, address2, port2, ds);
                    sendConnDataTo(address2, port2, address1, port1, ds);
                }
            }
            ds.close();
        }
        catch(Exception e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void sendConnDataTo(String a1, int p1, String a2, int p2, DatagramSocket ds)
    {
        byte[] bA, bP;
        bA = a1.getBytes();
        bP = Integer.toString(p1).getBytes();
        DatagramPacket pck;
        try
        {
            pck = new DatagramPacket(bA, bA.length, InetAddress.getByName(a2), p2);
            ds.send(pck);
            pck = new DatagramPacket(bP, bP.length, InetAddress.getByName(a2), p2);
            ds.send(pck);
        }
        catch(Exception e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

请注意，这只是一些草图，没有真正的应用。服务器应该只接收来自两个客户端的数据包，保存它们的地址和端口并将其传递给另一个客户端。

这是客户端的代码：

public class Client
{
    private DatagramSocket socket;
    private int init = 0;
    private String target;
    private int port;

    public Client()
    {
        try
        {
            socket = new DatagramSocket();
        }
        catch(SocketException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
        Thread in = new Thread()
        {
            public void run()
            {
                while(true)
                {
                    byte[] bytes = new byte[1024];
                    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
                    try
                    {
                        socket.receive(packet);
                        bytes = Arrays.copyOfRange(bytes, 0, packet.getLength());
                        String s = new String(bytes);
                        System.out.println("Received: " + s);
                        if(init == 0)
                        {
                            target = s;
                            System.out.println("Target: " + target);
                            init++;
                        }
                        else if(init == 1)
                        {
                            port = Integer.parseInt(s);
                            System.out.println("Port: " + port);
                            init++;
                        }
                        else System.out.println(new String(bytes));
                    }
                    catch(IOException e)
                    {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };
        in.start();
        connectToSupervisor();
    }

    private void connectToSupervisor()
    {
        byte[] bytes = new byte[1024];
        System.out.println("Greeting server");
        System.arraycopy("EHLO".getBytes(), 0, bytes, 0, 4);
        try
        {
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, InetAddress.getByName("localhost"), 789);
            socket.send(packet);
            System.out.println("Greetings sent...");
        }
        catch(IOException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
        send();
    }

    private void send()
    {
        while(init != 2)
        {
            try
            {
                Thread.sleep(20L);
            }
            catch(InterruptedException e)
            {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("Init completed!");
        while(true)
        {
            byte[] b2 = "Hello".getBytes();
            byte[] b1 = new byte[6];
            System.arraycopy(b2, 0, b1, 0, b2.length);
            try
            {
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(b1, b1.length, InetAddress.getByName(target), port);
                socket.send(packet);
            }
            catch(Exception e)
            {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args)
    {
        new Client();
    }
}

客户端只会向服务器发送数据包，从中侦听数据包，从其他客户端获取连接数据，然后不断向其发送包含“Hello”的数据包。

我很抱歉长代码，但我想保持完整。

如果你们中的任何人能够指出我正在做的错误，我会很高兴，解释一下为什么这样做不起作用，给我一个有效的例子，或者至少指出一个替代方案。

Answer 1

您的代码似乎是正确的。我测试了你的代码，它工作正常。这个概念也是正确的。但请检查您运行的客户端是否在同一NAT设备或不同的NAT设备中。如果您在同一NAT设备下运行两个客户端，那么它可能无法工作，因为并非所有NAT设备都支持发夹，即两个客户端都将数据包发送到需要传递给自身的NAT外部IP。有关更多信息，请参阅此链接： http://tools.ietf.org/html/rfc4787#section-6

Answer 2

鉴于你的概念轮廓，我认为在第4点有一个问题。虽然A通过自己的NAT打了一个洞，当B试图到达这个洞时，它不知道A的NAT端口（或者更正确/通常 - NAPT）因此当B尝试通信时，A的NAT会丢弃数据包。

Answer 3

对于那篇伟大帖子后面的人，请注意，在服务器端，收到的第二个UDP数据包被宣布为： System.out.println（“（第二个）服务器收到：”+ new String（ bytes）+“from”+ address1 +“on port”+ port1 ）; 它应该是 System.out.println（“（2nd） ）服务器收到：“+新字符串（字节）+”来自“+ 地址2 +”端口“+ port2 ”; 它没什么大不了的只是一条信息性的消息，但它让我失去了一些时间，只是想知道路由器在地球上如何为两个不同的通信提供相同的端口：P