客户端未收到UDP连接响应

时间:2019-07-18 03:51:56

标签: c++ c sockets udp nat

我在实现UDP连接时遇到了麻烦,因为当我在LAN内尝试它可以工作时,但是当NAT内部的某人尝试连接到公共服务器地址时,它会失败,因为从服务器发送的数据包作为响应,永远不会到达客户。

我的协议如下:

  1. 客户端A向服务器发送一个字节作为连接请求。
  2. 服务器B为客户端创建一个新的套接字,并从那里响应recvfrom()调用中报告的客户端端口的字节。永远不会到达客户。

我也尝试过:

进行许多调用,每个调用发送一个字节到步骤1。

进行很多呼叫,每个呼叫都向第2步发送一个字节。

客户代码:

#define GPK_CONSOLE_LOG_ENABLED
#include "gpk_stdsocket.h"
#include "gpk_sync.h"

int main() {
    ::gpk::tcpipInitialize();
    sockaddr_in         sa_server           = {AF_INET};
    while(true) {
//#define MAKE_IT_WORK
#if defined MAKE_IT_WORK
        ::gpk::tcpipAddressToSockaddr({{192,168,0,2}, 9898}, sa_server);
#else
        ::gpk::tcpipAddressToSockaddr({{201,235,131,233}, 9898}, sa_server);
#endif
        ::gpk::SIPv4        addrRemote          = {};
        SOCKET              handle              = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
        ree_if(INVALID_SOCKET == handle, "Failed to create socket.");
        sockaddr_in         sa_client           = {AF_INET};
        gpk_necall(::bind(handle, (sockaddr *)&sa_client, sizeof(sockaddr_in)), "Failed to bind listener to address");
        char                commandToSend       = '1';
        int                 sa_length           = sizeof(sa_server);
        gpk_necall(sendto(handle, (const char*)&commandToSend, (int)sizeof(char), 0, (sockaddr *)&sa_server, sa_length), "Failed to send connect request to server.");
        {
            sockaddr_in         sa_battery          = sa_server;
            for(uint32_t j=3; j < 3; ++j) {
            for(uint32_t i=16*1024; i < 64*1024; ++i) {
                sa_battery.sin_port = htons((u_short)i);
                gpk_necall(sendto(handle, (const char*)&commandToSend, (int)sizeof(char), 0, (sockaddr *)&sa_battery, sa_length), "Failed to send connect request to server.");
                //::gpk::sleep(1);
            }}
        }
        ::gpk::tcpipAddressFromSockaddr(sa_server, addrRemote);
        info_printf("Send connect request to server: %c to %u.%u.%u.%u:%u", commandToSend, GPK_IPV4_EXPAND(addrRemote));

        char                connectAcknowledge  = 0;
        sa_server.sin_port  = 0;
        gpk_necall(recvfrom(handle, (char *)&connectAcknowledge, (int)sizeof(char), 0, (sockaddr *)&sa_server, &sa_length), "Failed to receive response from server");
        addrRemote          = {};
        ::gpk::tcpipAddressFromSockaddr(sa_server, addrRemote);
        info_printf("Received connect response from server: %c from %u.%u.%u.%u:%u.", connectAcknowledge, GPK_IPV4_EXPAND(addrRemote));
        ::gpk::sleep(1000);
        gpk_safe_closesocket(handle);
    }
    ::gpk::tcpipShutdown();
    return 0;
}

服务器代码:

#define GPK_CONSOLE_LOG_ENABLED
#include "gpk_stdsocket.h"
#include "gpk_sync.h"

int main() { 
    ::gpk::tcpipInitialize();
    sockaddr_in             sa_server               = {};
    ::gpk::SIPv4            addrLocal               = {{}, 9898};
    ::gpk::tcpipAddress(0, 9898, 1, ::gpk::TRANSPORT_PROTOCOL_UDP, addrLocal);
    ::gpk::tcpipAddressToSockaddr(addrLocal, sa_server);

    SOCKET                  handle                  = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ree_if(INVALID_SOCKET == handle, "Failed to create socket.");
    gpk_necall(::bind(handle, (sockaddr *)&sa_server, sizeof(sockaddr_in)), "Failed to bind listener to address");
    info_printf("Server listening on %u.%u.%u.%u:%u.", GPK_IPV4_EXPAND(addrLocal));
    while(true) {
        ::gpk::SIPv4            addrLocalClient         = addrLocal;
        addrLocalClient.Port = 0;
        SOCKET                  clientHandle            = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

        sockaddr_in             sa_server_client        = {AF_INET};
        ::gpk::tcpipAddressToSockaddr(addrLocalClient, sa_server_client);
        gpk_necall(::bind(clientHandle, (sockaddr *)&sa_server_client, sizeof(sockaddr_in)), "Failed to bind listener to address");

        sockaddr_in             sa_client               = {AF_INET};
        int                     client_length           = sizeof(sa_client);
        char                    connectReceived         = 0;
        gpk_necall(::recvfrom(handle, (char*)&connectReceived, (int)sizeof(char), 0, (sockaddr*)&sa_client, &client_length), "Failed to receive connect request.");
        ::gpk::SIPv4            addrRemote;
        ::gpk::tcpipAddressFromSockaddr(sa_client, addrRemote);
        info_printf("Received connect request: %c from %u.%u.%u.%u:%u.", connectReceived, GPK_IPV4_EXPAND(addrRemote));

        char                    commandToSend           = '2';
        //::gpk::tcpipAddressFromSockaddr(sa_server, addrLocal);
        ::gpk::tcpipAddress(clientHandle, addrLocal);
        info_printf("Sending connect response %c from %u.%u.%u.%u:%u to %u.%u.%u.%u:%u.", commandToSend, GPK_IPV4_EXPAND(addrLocal), GPK_IPV4_EXPAND(addrRemote));
        ::gpk::sleep(10);
        ree_if(INVALID_SOCKET == clientHandle, "Failed to create socket.");
        for(uint32_t i=16*1024; i < 65535; ++i)
            gpk_necall(::sendto(clientHandle, (const char*)&commandToSend, (int)sizeof(char), 0, (sockaddr*)&sa_client, sizeof(sockaddr_in)), "Failed to respond.");
        info_printf("Sent connect response %c from %u.%u.%u.%u:%u to %u.%u.%u.%u:%u.", commandToSend, GPK_IPV4_EXPAND(addrLocal), GPK_IPV4_EXPAND(addrRemote));
        if(handle != clientHandle)
            gpk_safe_closesocket(clientHandle);
    }
    ::gpk::tcpipShutdown();
    return 0; 
}

注意:我将示例udp_server和udp_client项目留在https://github.com/asm128/gpk上,以防您需要一个工作示例,该工作示例通过取消注释//#define MAKE_IT_WORK并通过将IP地址替换为{我的。

1 个答案:

答案 0 :(得分:2)

您的响应没有返回到客户端,因为您使用单独的套接字将响应发送回。该套接字具有与从客户端接收数据包的套接字不同的本地端口号,因此对于NAT来说,它似乎来自不同的源,因此不会转发。

当UDP数据报退出NAT时,NAT会跟踪目标IP和端口以及NAT使用的本地IP和端口,并将其与内部网络上的原始源IP和端口进行匹配。为了使传入的数据包传递回原始源,传入的源IP和端口必须与先前的传出数据包的目标IP和端口相匹配,并且传入数据包的目标IP和端口必须与IP和端口相匹配。出站数据包的NAT地址。如果满足该条件,则NAT将数据包转发到原始源IP和端口。这称为UDP hole punching

让我们用一个例子来说明。假设您具有以下主机:

  • 服务器(位于NAT之外):IP 192.168.0.10
  • NAT:内部IP 192.168.0.1,外部IP 10.0.0.1
  • 客户端(位于NAT内部):IP 10.0.0.2

您的服务器创建一个绑定到点9898的套接字,然后等待。然后,您的客户端将创建一个绑定到端口0的套接字,这意味着将选择一个随机端口。假设它是端口10000。然后,客户端将UDP数据包发送到192.168.0.10:9898。因此数据包具有:

  • 源IP:10.0.0.2
  • 目标IP:192.168.0.10
  • 源端口:10000
  • 目标端口:9898

然后,数据包通过NAT,后者会调整源IP和端口,以便可以将响应发送回客户端。它选择端口15000。因此现在数据包如下所示:

  • 源IP:192.168.0.1
  • 目标IP:192.168.0.10
  • 源端口:15000
  • 目标端口:9898

如果NAT稍后发现来自外部网络的数据包具有与上面相同的IP /端口对,但源/目的地相反,则将其发送到10.0.0.2:10000。

然后,服务器接收到此数据包。但是,现在您在服务器上创建了一个新套接字,并将其绑定到端口0,因此选择了一个随机端口,例如12000。然后服务器使用此套接字将响应发送回原来的位置。因此,响应数据包如下所示:

  • 源IP:192.168.0.10
  • 目标IP:192.168.0.1
  • 源端口:12000
  • 目标端口:15000

然后NAT接收此数据包,并需要决定是否将其转发到内部主机。如果源端口为9898,则它将目标IP /端口更改为10.0.0.2:10000并将其发送到那里。但这不匹配,因此NAT丢弃了数据包。

服务器需要使用与从客户端接收到数据包的套接字相同的套接字,以将响应发送回去。如果这样做,数据包将如下所示:

  • 源IP:192.168.0.10
  • 目标IP:192.168.0.1
  • 源端口:9898
  • 目标端口:15000

并且NAT会将其转发给客户端,因为它与发出的数据包匹配,但交换了源/目的地。

关于服务器处理来自多个客户端的请求,它需要跟踪请求的来源,并具有某种机制来保持每个客户端的状态,以确定要发送的适当响应。

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