CN101945141A - 基于tcp的穿越nat设备的方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于TCP的穿越NAT设备的方法,包括:客户端通过位于公网的探测服务器获取经过NAT映射后的IP地址和端口,并探测自身的NAT类型,NAT类型包括:开放型、对称型和锥型;发送方客户端将经过NAT映射后的IP地址和端口及NAT类型通过位于公网的SIP服务器发送给接收方客户端;接收方客户端根据双方的NAT类型决策出双方各自的穿越策略,并将穿越策略通过所述SIP服务器发送给发送方客户端;发送方客户端和接收方客户端根据穿越策略进行穿越,以建立双方客户端的TCP连接。本发明还公开了一种基于TCP的穿越NAT设备的***。本发明在不同类型NAT之间建立TCP通路,在传输大文件时减小服务器的负荷。
Description
技术领域
本发明涉及计算机网络通信技术领域,特别涉及一种基于TCP的穿越NAT设备的方法及***。
背景技术
计算机网络技术是通信技术与计算机技术相结合的产物。近年来,计算机网络通信在人们的日常生活中有着越来越重要的地位,用户可以在计算机网络上进行文字、声音和视频的交流,共享文件、图片和视频信息等,从而方便用户的生活、工作和学习。在使用计算机网络进行沟通交流的过程中,服务器压力非常巨大,为了降低服务器的压力,文件传输及音视频传输常采用端到端(peer to peer,P2P)的传输方式。如果两个节点间存在NAT设备,就会给传输造成很大障碍,因此需要在NAT设备之间建立通路,而ITEF RFC3489制定了一些分类方法并对NAT进行了简单分类,但是并未针对不同的NAT设备及其组合给出可建立通路的方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是:如何穿越NAT设备,并在不同的NAT类型设备之间建立TCP通路。
(二)技术方案
为解决上述问题,本发明提供了一种基于TCP的穿越NAT设备的方法,包括以下步骤:
S1:客户端通过位于公网的探测服务器获取经过NAT映射后的IP地址和端口,并探测自身的NAT类型;
S2:发送方客户端将经过NAT映射后的IP地址和端口及NAT类型通过位于公网的SIP服务器发送给接收方客户端;
S3:所述接收方客户端根据双方的NAT类型决策出双方各自的穿越策略,并将穿越策略通过所述SIP服务器发送给发送方客户端;
S4:发送方客户端和接收方客户端根据穿越策略进行穿越,以建立发送方客户端和接收方客户端的TCP连接。
其中,所述步骤S1中对NAT类型的探测在所述客户端登录服务端时进行,并将探测到的NAT类型缓存到客户端本地。
其中,所述步骤S1中获取经过NAT映射后的IP地址和端口的步骤包括:
所述客户端向所述探测服务器发送数据包;
所述探测服务器收到所述数据包后将所述经过NAT映射后的IP地址和端口发送给所述客户端。
其中,所述NAT类型包括:开放型、对称型和锥型,所述步骤S1中客户端探测自身NAT类型的步骤包括:
S101:向第一探测服务器发送探测请求,要求第一探测服务器回应给客户端数据所使用的IP和端口要与客户端连接到该探测服务器的IP和端口都相同;
S102:收到第一探测服务器的回应后,判断连接的第一探测服务器的IP是否和客户端本地IP相同,若相同,则NAT类型为开放型,否则执行步骤S103;
S103:向第二探测服务器发送探测请求,要求第一探测服务器回应给客户端数据所使用的IP和端口要与客户端连接到该探测服务器的IP和端口都相同;
S104:收到第二探测服务器的回应后,判断连接的第一探测服务器获得的经过NAT映射后的IP和端口是否与连接的第二探测服务器获得的经过NAT映射后的IP和端口分别相同,若相同,则NAT类型为锥型,否则为对称型。
其中,所述步骤S4中根据穿越策略穿越过程中,当客户端A的NAT为开放型,客户端B的NAT为对称型或锥型时,包括以下步骤:
A端启动监听,等待连接;
B端直接连接A端;
A端返回可用于通信的套接字,通路建立成功。
其中,所述步骤S4中根据穿越策略穿越过程中,当客户端A的NAT为锥型,客户端B的NAT为对称型时,包括以下步骤:
A端向B端对应应用程序端口及按端口号顺序在指定端口前后各5个端口发送打洞包;
A端启动监听,等待连接;
B端直接连接A端;
A端返回可用于通信的套接字,通路建立成功。
其中,所述步骤S4中根据穿越策略穿越过程中,当客户端A和B的NAT都为锥型时,包括以下步骤:
A端开启第一线程向B端对应应用程序端口发送打洞包;
A端启动监听,等待连接;
A端开启第二线程,直接连接B端;
B端开启与所述第一线程相同的线程向A端指定端口发送打洞包;
B端启动监听,等待连接;
B端开启与所述第二线程相同的线程,直接连接A端。
本发明还提供了一种基于TCP的穿越NAT设备的***,包括:
探测模块,用于客户端通过位于公网的探测服务器获取经过NAT映射后的IP地址和端口,并探测自身的NAT类型;
地址及NAT类型传输模块,用于发送方客户端将经过NAT映射后的IP地址和端口及NAT类型通过位于公网的SIP服务器发送给接收方客户端;
穿越策略制定模块,用于所述接收方客户端根据双方的NAT类型决策出双方各自的穿越策略,并将穿越策略通过所述SIP服务器发送给发送方客户端;
穿越模块,用于发送方客户端和接收方客户端根据穿越策略进行穿越,以建立发送方客户端和接收方客户端的TCP连接。
(三)有益效果
本发明通过公网的探测服务器和SIP服务器获得经过NAT转换后的IP和端口,并制定不同NAT类型之间了穿越策略,建立了不同NAT类型的基于TCP的连接通路,以该通路传输大文件(如音视频文件)时降低了服务器的负荷,提高了传输效率。
附图说明
图1是本发明实施例的一种基于TCP的穿越NAT设备的方法流程图;
图2是图1方法中探测NAT类型的流程图;
图3是图1方法中穿越不同NAT类型设备建立TCP通路的流程图;
图4本发明实施例的一种基于TCP的穿越NAT设备的***结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
如图1所示,本发明实施例的基于传输控制协议(TransmissionControl Protocol,TCP)的跨网络地址转换(Network AddressTranslation,NAT)设备的文件传输方法流程图。包括:
步骤S1,客户端通过位于公网的探测服务器获取经过NAT映射后的IP地址和端口,并探测自身的NAT类型,NAT类型包括:开放型(open)、对称型(symmetrical)和锥型(cone)。获取经过NAT映射后的IP地址和端口的步骤包括:客户端向探测服务器发送stun格式数据包;探测服务器收到该数据包后将经过NAT映射后的IP地址和端口发送给客户端,具体地,发送一个stun格式数据包,其中包含经过NAT映射后的IP地址和端口,客户端收到该数据包后就可得到经过NAT映射后的IP地址和端口。探测NAT类型时,客户端通过与探测服务器的多次交互,获得自己的NAT类型,具体步骤如图2所示,包括:
步骤S201,向第一探测服务器发送探测请求,要求第一探测服务器回应给客户端数据所使用的IP和端口要与客户端连接到该探测服务器的IP和端口都相同;
步骤S202,收到第一探测服务器的回应后,判断连接的第一探测服务器的IP是否和客户端本地IP相同,若相同,则NAT类型为开放型,否则执行步骤S203;
步骤S203,向第二探测服务器发送探测请求,要求第一探测服务器回应给客户端数据所使用的IP和端口要与客户端连接到该探测服务器的IP和端口都相同;
步骤S204,收到第二探测服务器的回应后,判断连接的第一探测服务器获得的经过NAT映射后的IP和端口是否与连接的第二探测服务器获得的经过NAT映射后的IP和端口分别相同,若相同,则NAT类型为锥型,否则为对称型。
客户端获得自身的经过NAT映射后的IP地址和端口优选在登录服务器时进行,并把NAT类型缓存在本地,避免重复探测。
步骤S2,发送方客户端将经过NAT映射后的IP地址和端口及NAT类型通过位于公网的SIP服务器发送给接收方客户端。
步骤S3,接收方客户端根据双方的NAT类型决策出双方各自的穿越策略,并将穿越策略通过SIP服务器发送给发送方客户端。
步骤S4,发送方客户端和接收方客户端根据穿越策略进行穿越。穿越步骤如图3所示。
当客户端A的NAT为open型,客户端B的NAT为对称型或锥型时,如图3中(a)所示,包括以下步骤:
A端启动监听,等待连接;
B端直接连接A端;
A端返回可用于通信的套接字,通路建立成功,具体调用accept函数返回可用于通信的套接字。
当客户端A的NAT为锥型,客户端B的NAT为对称型时,如图3中(b)所示,包括以下步骤:
A端向B端对应应用程序端口及按端口号顺序在指定端口前后各5个端口发送打洞包,如,80端口的前后为:75、76、77、78、79和81、82、83、84、85端口;
A端启动监听,等待连接;
B端直接连接A端;
A端返回可用于通信的套接字,通路建立成功,具体调用accept函数返回可用于通信的套接字。
当客户端A和B的NAT都为锥型时,如图3中(c)所示,包括以下步骤:
A端开启第一线程向B端指定端口发送打洞包;
A端启动监听,等待连接;
A端开启第二线程,直接连接B端;
B端开启与所述第一线程相同的线程向A端对应应用程序端口发送打洞包;
B端启动监听,等待连接;
B端开启与所述第二线程相同的线程,直接连接A端。
其中,上述打洞包为stun格式数据包。上述探测结束后即建立了客户端A和B的跨NAT设备的TCP连接。
本发明还公开了一种基于TCP的穿越NAT设备的***,如图4所示,包括:探测模块,用于客户端通过位于公网的探测服务器获取经过NAT映射后的IP地址和端口,并探测自身的NAT类型;地址及NAT类型传输模块,用于发送方客户端将经过NAT映射后的IP地址和端口及NAT类型通过位于公网的SIP服务器发送给接收方客户端;穿越策略制定模块,用于所述接收方客户端根据双方的NAT类型决策出双方各自的穿越策略,并将穿越策略通过所述SIP服务器发送给发送方客户端;穿越模块,用于发送方客户端和接收方客户端根据穿越策略进行穿越,以建立发送方客户端和接收方客户端的TCP连接。
本发明广泛用在位于NAT设备后的计算机节点大量交互数据的情形,尤其用于即时通信软件的客户端位于NAT设备之后,且要传输视频、音频等文件时能够穿越NAT设备建立TCP连接,以传输文件。
以上实施方式仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制,有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型,因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴,本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (8)
1.一种基于TCP的穿越NAT设备的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:客户端通过位于公网的探测服务器获取经过NAT映射后的IP地址和端口,并探测自身的NAT类型;
S2:发送方客户端将经过NAT映射后的IP地址和端口及NAT类型通过位于公网的SIP服务器发送给接收方客户端;
S3:所述接收方客户端根据双方的NAT类型决策出双方各自的穿越策略,并将穿越策略通过所述SIP服务器发送给发送方客户端;
S4:发送方客户端和接收方客户端根据穿越策略进行穿越,以建立发送方客户端和接收方客户端的TCP连接。
2.如权利要求1所述的基于TCP的穿越NAT设备的方法,其特征在于,所述步骤S1中对NAT类型的探测在所述客户端登录服务端时进行,并将探测到的NAT类型缓存到客户端本地。
3.如权利要求1或2所述的基于TCP的穿越NAT设备的方法,其特征在于,所述步骤S1中获取经过NAT映射后的IP地址和端口的步骤包括:
所述客户端向所述探测服务器发送数据包;
所述探测服务器收到所述数据包后将所述经过NAT映射后的IP地址和端口发送给所述客户端。
4.如权利要求1或2所述的基于TCP的穿越NAT设备的方法,其特征在于,所述NAT类型包括:开放型、对称型和锥型,所述步骤S1中客户端探测自身NAT类型的步骤包括:
S101:向第一探测服务器发送探测请求,要求第一探测服务器回应给客户端数据所使用的IP和端口要与客户端连接到该探测服务器的IP和端口都相同;
S102:收到第一探测服务器的回应后,判断连接的第一探测服务器的IP是否和客户端本地IP相同,若相同,则NAT类型为开放型,否则执行步骤S103;
S103:向第二探测服务器发送探测请求,要求第一探测服务器回应给客户端数据所使用的IP和端口要与客户端连接到该探测服务器的IP和端口都相同;
S104:收到第二探测服务器的回应后,判断连接的第一探测服务器获得的经过NAT映射后的IP和端口是否与连接的第二探测服务器获得的经过NAT映射后的IP和端口分别相同,若相同,则NAT类型为锥型,否则为对称型。
5.如权利要求4所述的基于TCP的穿越NAT设备的方法,其特征在于,所述步骤S4中根据穿越策略穿越过程中,当客户端A的NAT为开放型,客户端B的NAT为对称型或锥型时,包括以下步骤:
A端启动监听,等待连接;
B端直接连接A端;
A端返回可用于通信的套接字,通路建立成功。
6.如权利要求4所述的基于TCP的穿越NAT设备的方法,其特征在于,所述步骤S4中根据穿越策略穿越过程中,当客户端A的NAT为锥型,客户端B的NAT为对称型时,包括以下步骤:
A端向B端对应应用程序端口及按端口号顺序在指定端口前后各5个端口发送打洞包;
A端启动监听,等待连接;
B端直接连接A端;
A端返回可用于通信的套接字,通路建立成功。
7.如权利要求4所述的基于TCP的穿越NAT设备的方法,其特征在于,所述步骤S4中根据穿越策略穿越过程中,当客户端A和B的NAT都为锥型时,包括以下步骤:
A端开启第一线程向B端对应应用程序端口发送打洞包;
A端启动监听,等待连接;
A端开启第二线程,直接连接B端;
B端开启与所述第一线程相同的线程向A端指定端口发送打洞包;
B端启动监听,等待连接;
B端开启与所述第二线程相同的线程,直接连接A端。
8.一种基于TCP的穿越NAT设备的***,其特征在于,包括:
探测模块,用于客户端通过位于公网的探测服务器获取经过NAT映射后的IP地址和端口,并探测自身的NAT类型;
地址及NAT类型传输模块,用于发送方客户端将经过NAT映射后的IP地址和端口及NAT类型通过位于公网的SIP服务器发送给接收方客户端;
穿越策略制定模块,用于所述接收方客户端根据双方的NAT类型决策出双方各自的穿越策略,并将穿越策略通过所述SIP服务器发送给发送方客户端;
穿越模块,用于发送方客户端和接收方客户端根据穿越策略进行穿越,以建立发送方客户端和接收方客户端的TCP连接。
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