STUN协议解析-优快云博客

STUN协议

STUN协议的全称是Simple Traversal of User Datagram Protocol Through Network Address Translators，主要功能是检测是否位于NAT后面，如果位于NAT后面，经过NAT转换后的地址和端口是什么，另外可以检测NAT的类型。

基本思想

在私网内部安装一个STUN client，在公网上安装一个STUN Server，STUN协议定义了一些消息格式，大体上分成Request/Response，client向server发送request，server发送response给client。如何检测STUN client是否在NAT后面呢？原理很简单，Server在收到client的UDP包以后，Server将接收到该包的地址和端口利用udp传回来给client，client把这些地址和端口与本机的ip地址和端口进行比较，如果不同，说明在NAT后面，否则就位于NAT后面。为了检测不同类型的NAT，STUN协议定义了一些消息属性，要求Server有不同的动作，比如发送响应的时候使用不同的IP地址和端口，或者改变端口等等。STUN协议对NAT可能有效，但是对防火墙就无能为力了，因为防火墙可能不会打开UDP端口。

NAT分类

STUN协议将NAT粗略分为4种类型，即Full Cone、Restricted Cone、Port Restricted Cone和Symmetric。举个实际例子来说明这四种NAT的区别：

A机器在私网（192.168.0.4）

NAT服务器（210.21.12.140）

B机器在公网（210.15.27.166）

C机器在公网（210.15.27.140）

现在，A机器连接过B机器，假设是 A（192.168.0.4:5000）-> NAT（转换后210.21.12.140:8000）-> B（210.15.27.166:2000）。

同时A从来没有和C通信过。

则对于不同类型的NAT，有下列不同的结果：

Full Cone NAT：C发数据到210.21.12.140:8000，NAT会将数据包送到A（192.168.0.4:5000）。因为NAT上已经有了192.168.0.4:5000到210.21.12.140:8000的映射。

Restricted Cone：C无法和A通信，因为A从来没有和C通信过，NAT将拒绝C试图与A连接的动作。但B可以通过210.21.12.140:8000与A的 192.168.0.4:5000通信，且这里B可以使用任何端口与A通信。如：210.15.27.166:2001 -> 210.21.12.140:8000，NAT会送到A的5000端口上。

Port Restricted Cone：C无法与A通信，因为A从来没有和C通信过。而B也只能用它的210.15.27.166:2000与A的192.168.0.4:5000通信，因为A也从来没有和B的其他端口通信过。该类型NAT是端口受限的。

Symmetric NAT：上面3种类型，统称为Cone NAT，有一个共同点：只要是从同一个内部地址和端口出来的包，NAT都将它转换成同一个外部地址和端口。但是Symmetric有点不同，具体表现在：只要是从同一个内部地址和端口出来，且到同一个外部目标地址和端口，则NAT也都将它转换成同一个外部地址和端口。但如果从同一个内部地址和端口出来，是到另一个外部目标地址和端口，则NAT将使用不同的映射，转换成不同的端口（外部地址只有一个，故不变）。而且和Port Restricted Cone一样，只有曾经收到过内部地址发来包的外部地址，才能通过NAT映射后的地址向该内部地址发包。

现针对Symmetric NAT举例说明：

A机器连接过B机器，假使是 A（192.168.0.4:5000）-> NAT（转换后210.21.12.140:8000）-> B（210.15.27.166:2000）

如果此时A机器（192.168.0.4:5000）还想连接C机器（210.15.27.140:2000），则NAT上产生一个新的映射，对应的转换可能为A（192.168.0.4:5000）-> NAT（转换后210.21.12.140:8001）-> C（210.15.27.140:2000）。此时，B只能用它的210.15.27.166:2000通过NAT的210.21.12.140: 8000与A的192.168.0.4:5000通信， C也只能用它的210.15.27.140:2000通过NAT的210.21.12.140:8001与A的192.168.0.4:5000通信，而 B或者C的其他端口则均不能和A的192.168.0.4:5000通信。