在NAT后面进行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,并在稍后的C/C++应用程序中使用它.

概念:

从维基百科我可以理解这个概念:让A和B成为未定义网络结构背后的客户端,C是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,依此类推.
3. 此时,C知道每个客户端的地址和端口.C将B的地址和端口发送到A,从A发送到B.
4. A向B发送一个数据包将被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",让来自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(这不是一个大惊喜),但在现实世界的例子中,这失败了.

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.

执行:

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();
    }
}

客户端只需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,然后继续向其发送包含"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,解释我为什么这不起作用,给我一个实际的例子,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。但请检查您运行的两个客户端是否位于同一 NAT 设备内或不同的 NAT 设备内。如果您在同一 NAT 设备下运行两个客户端，则它可能无法工作，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 NAT 的外部 IP，而该 IP 需要传递给自身。有关更多信息，请参阅此链接： https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc4787#section-6